引言
垄作技术是在克服了传统平作许多不利因素的基础上发展的一种耕作方式，主要形式是通过人为地改变耕地表面形状，来改善作物的生长环境，促使作物生长发育良好。因垄作具有增温和管理方便等优点，在多个国家和多种作物上得到广泛采用。相对于传统翻耕来说，保护性耕作是一种新型的耕作技术，主要是通过使用大量的秸秆以及残茬覆盖耕地表面，将耕作尽量减少到只需要保证种子能够发芽的范围即可，具有增产增收、保水保土、节约水资源、培肥地力及促进可持续发展的作用。联合应用垄作技术与保护性耕作技术能够更好地结合两者优势，并且能够一定程度上消除两种技术的缺陷。
1 垄作技术
1． 1 垄作技术特点
垄作栽培实行开沟起垄，通过改变田间的微地形，扩大田间受光面积，增加太阳能的吸收效率，接受太阳光照射以及与空气进行热交换的面积增加 30%以上，达到提高土壤温度、有助于微生物活动旺盛的目的。作物超高产栽培一般需要保证一定的作物密度，但密度增加的同时会造成一些负面效应，如植株根系发育不良、易倒伏、授粉受精不良以及空秆率增加等，实施垄作栽培很大程度上可以有效地解决这些问题。
实行垄作技术过程中，由于作物处于高台处，可有效减轻雨季发生涝灾的危害，降水可以通过垄沟渗入地下贮存或者沿着垄沟排出，因而有利于调节土壤水分。同时，垄作可以防止水土的横向流动，降低水蚀与风蚀危害。垄作技术中垄沟和垄台交替分布有利于实现种地与养地的结合—作物主要吸收垄台营养，垄沟休闲。收获作物后，残枝落叶集中于垄沟。
通过起垄耕作方式，有助于集中施用肥料，能够加倍种植带的耕层，使土壤肥力集中，更好促使作物生长与高产;能够使生土层及犁底层暴露，通过日晒雨淋与秸秆还田，不断提高土壤肥力。垄作技术将垄沟中泥土覆盖于垄台，能够加厚适宜作物生长的熟土层，增加有效养分，增强了耕层的保肥性，并增加了根系的扩展范围，提高根的吸水吸肥能力，更好地促进植株的结实和健壮。实行垄作技术还有利于田间管理，作物集中于垄台，能够给机械作业提供充足的空间，有利于实施机械中耕除草、施肥等作业，并且可以采用苗带洒施除草剂等作业，减少化学品的使用。
1． 2 垄作模式比较
最初的垄作地区耕作方法主要有两种方式:一是先将垄上的根茬连土翻到原来的垄沟里，将种子播到垄沟里的新土上，然后将原垄台上的湿土翻盖到种子上形成新垄;但本方式因为动土次数多，失墒严重，目前已逐渐消失。二是先刨掉原垄上的根茬，然后在原垄台上播种。随着机械化技术的不断发展，传统的垄作耕法已有较大发展。目前，垄作的主要模式也有两种:一是用圆盘耙、铧式犁等将原垄翻耕并耙平，春播时实行平播，利用中耕过程起新垄;二是秋季灭茬时同时起垄，第 2 年春天在垄上播种、施肥并镇压。
目前，按垄台上种植作物行数，国内外采用的垄作模式主要可分成小垄单行作物、大垄多行作物两类。一般情况下，大垄多行模式的垄台要比小垄单行宽，因而前者对微地形的改变一般小于后者，在增温方面不如后者，但前者容易实现宽窄行种植。
小垄单行便于实现除草、中耕培土等，一般应用于宽行作物，大垄在窄行作物中应用得比较多。与平作相比，小麦使用大垄栽培技术能够节约用水 30% ～40% ，田间湿度能够降低 10% ～ 20% ，透光率增加10% ～ 15% ，小麦叶病发生率下降 40% 左右，并且可显着提高小麦抗倒伏能力，充分发挥边行优势。玉米采用大垄种植技术时，株高比小垄单行高 3． 4cm，茎粗增加 0． 15cm，倒伏率下降 5． 2% ，穗粗、穗长、穗粒数和百粒质量分别增加 0． 2cm、1． 4cm、62 粒、0． 4g。
由于大垄栽培技术增加了玉米的垄间距离，并且有利于改变玉米植株的田间分布方式，使两行玉米植株之间距离可以实现有宽有窄，能够增加田间通风透光，风速比小垄单行高出 5． 0% ～200% ，有利于植株进行光合作用和生长发育。同时，大垄多行模式比小垄单行模式减少了土壤水分蒸发面积，有利于保护土壤墒情，土壤含水量比小垄单行高 2． 5% ，起到了抗旱保墒的作用。另外，实行大垄多行模式更加适合机械下田作业，因为垄距可以根据拖拉机及其配套农机具的轮距作业条件进行相应调整，容易实现整地、施肥、播种、坐水、中耕、除草、追肥以及根茬还田等机械化作业，不需专门布置机械耕作的通道。
2 保护性耕作技术
2． 1 保护性耕作的特点
随着机械化的发展、土地生产率和劳动生产率不断提高，人类和自然的矛盾随之加剧。通过旋耕及翻耕作业能够清除残茬杂草，有利于进行播种作业;但作业过程破坏了残茬对地表的自我保护，导致土壤水蚀、风蚀加剧，又容易导致土壤中的蚯蚓与生物减少，慢慢失去土壤活性，营养恢复和自我保护能力丧失愈来愈多。正是针对上述情况，保护性耕作技术应运而生，以秸秆残茬覆盖量为主，耕作分为 3 类模式:播后地面覆盖率小于 15% 的属于传统耕作，主要包括深松或翻耕加表土等耕作;播后地面覆盖率在 15% ～30%的属于少耕，主要是进行多次表土耕作;播后地面覆盖率大于 30% ，进行免耕播种或播前仅仅实施一次表土作业，主要依靠除草剂进行除草的模式归属于保护性耕作。
保护性耕作相比于传统耕作方式，具有显着的经济效益和社会效益优势。保护性耕作可以提高作物产量，主要因素包括土壤肥力提高和土壤水分增加两方面。保护性耕作与传统翻耕相比，通过秸秆覆盖使地面温度降低、风速减小，从而减少水分蒸发，累计径流量减少约 60% 。中国农业大学在临汾建立了对比试验区，测定结果表明:传统耕作地在冬小麦休闲期内平均蒸发量约为 217． 6mm，占休闲期降雨量的79% ;保护性耕作地的平均蒸发量越 197． 9mm，能够减少水分蒸发损失 19． 7mm 左右。保护性耕作实行秸秆覆盖还田，直接增加了有机物质，有利于增加蚯蚓数量。实行保护性耕作技术，下地次数大为减少，取消了翻耕作业，能够间接增加有机物质。裸露的农田是沙尘暴的沙源之一，保护性耕作有利于减少土壤流失、减少风蚀、抑制沙尘暴等。如果保证地表30% 的秸秆覆盖量，可以减少风蚀 70% ～ 80% ，减少土壤流失 80% 左右。另外，保护性耕作通过减少作业工序，使作业成本降低，能够使农民增加收入 20% ～30%。
2． 2 保护性耕作实施条件
保护性耕作的应用范围很广，在国内绝大部分地区都可以采用，气温和降雨不是绝对的限制条件。只要是风蚀水蚀、农业生产缺水存在的地区，实行保护性耕作就能够起到减少土壤流失的作用，就能够减少水分损失，从而提高作物产量。
保护性耕作要求的条件较高，如果不能满足实施条件，也可能导致减产。除了土壤质地、气温等外在因素外，保护性耕作还需满足土壤具有自我疏松能力及足够的秸秆覆盖量等条件。同时，保护性耕作技术实施过程中，机具的适应性是否过关非常关键，主要是免耕播种机是否可以在免耕覆盖的情况下达到播种质量要求。另外，驾驶员和实施农户的技术经验、管理能力是否达到相关水平等也是顺利实施保护性耕作的重要条件。
3 垄作保护性耕作技术
3． 1 垄作技术中亟待解决的问题
目前采用的垄作技术中，人、畜、机具下地次数多，土壤压实较为严重，容易破坏土壤结构，而且作业成本较高。实施过程中，田地表面长时间处于裸露休闲状态，土壤失墒、风蚀比较严重，从容导致土壤肥力下降、水土流失等。虽然垄作中土壤的贮水能力较强，但地温的增加促使土壤蒸发量大于平作，经过一定时段后，垄作土壤的含水量一般都要低于平作，抗旱能力不如平作，干旱缺水成为制约该技术发展的瓶颈问题。因而，在实际应用中垄作技术必须注意在提高肥料利用率、降低土壤水分蒸发等方面加以完善。
3． 2 保护性耕作技术中存在的问题
对于小麦、玉米等春播作物，与传统耕作相比，播种出苗阶段的地温一般降低 1 ～2℃，将会对作物出苗产生不利影响，特别是对于东北低温地方，成为推广保护性耕作最主要的限制因素。保护性耕作实施过程中，地表不平整、软硬不均匀、秸秆覆盖量多且分布不均等情况容易造成播种深度不一致，种子播种不均匀可能会出现缺苗断垄等问题。另外，传统翻耕能够翻埋杂草，而保护性耕作缺失了该项控制杂草的手段，杂草控制较为困难。另外，杂草容易被秸秆遮盖，药液不易直接喷施到杂草上，导致杀草效果受到影响，化学除草剂的过多使用也会对生态环境产生不良影响。
3． 3 垄作保护性耕作模式
垄作技术需要采取降低土壤水分蒸发的各种有效措施，才能充分发挥垄作栽培的优势。例如，可以选用适宜的品种，实行免耕、少耕等作业模式，或者通过秸秆覆盖等措施。土壤低温本就是春季种植的主要限制因素，而实行保护性耕作技术使春季地温的回升延迟，低温问题尤为突出，因而需要配备增温的技术或措施，如带状种植技术、垄作技术等解决低温等问题。
目前，垄作与免耕相结合在水稻栽培中已有较多研究。寒地水稻垄作栽培技术实行旱整平、垄体分层深施化肥，利用机械进行旱起垄，实施秸秆还田，突破了原有的栽培水稻模式，有利于降低用水量。其特点是引入了旱地作物的耕作栽培方法，进行旱平旱起垄、垄体夹肥、垄上双行钵苗摆栽的高产栽培模式。
稻田垄作免耕可用于解决冷、深、毒、烂田的水稻坐蔸，提高稻田的土壤肥力，能够增加水稻产量。国内外较深入地研究了垄作免耕技术条件下的稻田生态环境演变以及土壤内部物质转变的过程。
一年一熟寒地旱作区保护性耕作技术体系要在原有垄作模式和作物早熟品种的基础上，进一步开展免耕覆盖的试验研究。实行垄作模式能够在播种时通过机械作业清除垄上的杂草，也可利用秸秆覆盖抑制垄沟杂草的生长，减少了除草剂的使用。垄作保护性耕作技术是旱作地区解决传统垄作保墒问题的行之有效的途径，可有效解决垄作栽培的不足。同时，免耕覆盖还能减少耗能 7% 左右，增加了农民收入，且具有防止水土流失、保持前茬作物及土壤生物活动遗留下的大量孔隙、冬季保温夏季降温、改善土壤养分状况及土壤生物学性状等的良好生态效果。垄作保护性耕作技术的增产机理及技术优点主要是保墒、增温、改土、聚肥、防蚀、集流等，能够有效解决高寒缓坡旱区地温低、肥力薄、墒情差、水土流失等一系列问题，具有显着的增产效益。
4 结语
垄作技术是现代化农业相对于传统农业宝贵遗产的继承。在相当长一段时期内，垄作都将是一个不可忽略的事实，而保护性耕作技术可以明显减少风蚀、增加雨水积累等，从而缓解传统耕作对生态环境破坏的压力。垄作与保护性耕作相结合是一项重要技术，可以综合两种耕作制度的优点，解决各自在实施过程中容易出现的问题，因而在考虑农业可持续发展问题时，垄作保护性耕作技术是一项可以逐步推广应用的农艺枝术。
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