保护性耕作的低碳效应

陈强 刘美兰 郑英姿 封春香 李春玉

保护性耕作是对农田实行免耕、少耕。用作物秸秆覆盖地表，减少风蚀、水蚀，提高土壤肥力和抗旱能力的一项先进农业耕作技术。机械化的发展，使人类掌握了先进耕作工具，可以随意改变土地的原有状态，但人类和自然的矛盾也愈来愈突出。耕翻作业除掉地面残茬、杂草固然有利于播种，同时也破坏了对地面的保护，导致土壤风蚀，水蚀加剧。旋耕切碎土壤，消灭了土壤中的蚯蚓与生物，使土壤慢慢失去活性。耕作强度愈大，土壤偏离自然状态愈严重。自然本身的保护性能、营养恢复功能就丧失愈多，导致河流泛滥，沙尘暴猖獗，水土流失，环境恶化。保护性耕作取消铧式犁翻耕，以保留土壤自我保护机能和营造机能，使机械化耕作由单纯改造自然到利用自然，进而与自然协调发展，其低碳效应尤为突出。

联合国粮农组织新近指出，耕地释放出的温室气体超过全球人为温室气体排放总量的30%，相当于150吨的二氧化碳。而良好的保护性耕作可以大大减少农业温室气体的排放，全球如用生态农业保护性耕作从事农业生产，可以抵消80%的农业温室气体的排放。

土壤是碳素的重要贮存库和转化器。土壤贮存的有机碳素量约占整个生物圈总碳量的3/4，主要以土壤有机质形式贮存于土壤内。土壤的有机质含量不仅是土壤肥力的重要指标也是土壤碳汇的重要指标。研究表明，保护性耕作可以增加土壤的有机质含量，从而增加土壤碳汇总量。

采用保护性耕作，农作物的根系死亡腐烂后，留下大量孔道，可以进行水分渗入，运移，气体交换。长期未耕翻和植物根系的保留，为土壤中已有生物活体生存繁衍提供适宜的客观环境条件，蚯蚓在不断的活动制造出孔道。孔道粗细适当，是很好的水、气、肥通道，有利于形成良好的耕作层。土壤冬冻春融，干湿交替，在膨胀和收缩的自然过程中趋向疏松，孔隙度增加。秸秆还田是保护性耕作的重要环节。秸秆中除有氮、磷、钾、镁、钙及硫等作物生长所必须的营养元素外还含有15%左右的有机质。秸秆还田还有以下好处：

1.改善土壤环境。秸秆还田后可提高土壤生物活性强度，利于微生物繁殖，固氮能力增加，促进土壤的酸碱平衡，使土壤容量降低，土壤疏松，通气性提高，改善土壤结构。

2.形成覆盖，抗旱保墒。秸秆还田可形成地面覆盖，具有抑制土壤水分蒸发，储存降水和提高地温等诸多优点。

3.降低病虫害的发生。秸秆还田可改善土壤的理化性能，破坏地下害虫的寄生环境，减轻某些病虫害的发生。

4.避免因秸秆焚烧过程中产生的二氧化碳的排放。

保护性耕作低碳效应优势还凸显在以下几点：

1.节省时间，减少劳动力。保护性耕作与传统耕作相比，作业量大大减少，可节约大量的劳动力。

2.节省燃料，减少二氧化碳排放。保护性耕作机械的燃油量只是传统耕作燃油量的1/3，大大减少了农业机械尾气二氧化碳排放。

3.节省成本，减少机器磨损。保护性耕作农业机械工作次数的减少使得农业机械磨损减少，节约了成本，减少了农业机械维修费用。

4.增加有机质，减少碳释放。研究表明，传统耕作法耕作越多土壤中被释放到空气中的碳就越多，能够为将来作物构建有机质的碳就越少。事实上有机质中有一半成分是碳，而保护性耕作恰恰是保护土壤中的碳不被释放到空气中，改善了空气质量。

5.增加土壤水分，减少水分蒸发。保护性耕作保持土壤残茬覆盖，提供遮阳，锁住土壤水分，减少了土壤水分蒸发，另外，残茬还可减慢水的流速，增加水分入渗。蚯蚓及前茬作物根系腐烂后形成的通道也可为作物提供更多的可利用水分。

6.增加水质量，减少土壤侵蚀。农作物残茬帮助土壤保存肥料与杀虫剂，使之较少流入地表水中。在富碳的土壤中生存的微生物能够很快的降解杀虫剂并充分利用肥料，从而保护了地下水的质量。由于水蚀的减少，使得随水蚀流入河流中的泥沙量减少，农药残渣物减少，提高了水的质量。作物残茬覆盖在土壤表面也可以减少土壤风蚀水蚀，与没有保护的传统的耕作土地相比，保护性耕作可以减少达90%的土壤侵蚀。