1、区域生态特点与农业生产问题
根据王维敏（1994）对我国北方旱农地区的分区，日月山以东、六盘山以西、乌鞘岭以南的黄土高原西部和内蒙古阴山山后从固阳向东到多伦一直延伸到河北坝上的东西长条和山西北部高原，地势较高，海拔约1400～2200m，气温偏低，平均气温2～8℃。年平均降水量400mm左右，变幅大，蒸发强，水土流失严重。属于半干旱或半干旱偏旱高寒区。种植作物主要以莜麦、土豆、胡麻、豆类等小杂粮为主。
从该区农业生产自然条件和发展实际看，主要存在以下几个突出问题：①高寒干旱，水资源匮乏。该区无霜期短，无霜期平均125天左右。并且年降雨量少，旱灾频繁，“十年九旱”是该区的主要特征，也是造成作物生产起伏波动的最直接、最重要的因素。水资源总量贫乏，甚至部分地区人畜吃水也成了一个严重问题。②水蚀风蚀严重。由于该区山多川少，坡度大，沟深，植被覆盖少，水土流失非常严重。严重的水蚀风蚀，造成天然降雨的有效利用率低、土壤肥力减退和环境恶化，“沙尘暴”问题突出。③效益不高。由于干旱、风蚀、水蚀的严重影响，半干旱高寒小杂粮区的农业生产，尤其是粮食生产的效益差，严重影响了农业的可持续发展。
在保护性耕作技术与传统耕作技术相结合的基础上，荣亭等（2001）在山西北部高原探索出了“三年一耕、轮作倒茬”这一适合半干旱高寒小杂粮区的保护性耕作新模式，下面的内容主要根据他们的研究结果整理而成。
2、技术模式与技术要求
2.1 技术模式与技术内容
“三年一耕，轮作倒茬”保护性耕作的主要内容和操作流程是：
第一年：机械铺膜点播土豆，收获时加耙耘辅助收获，收获后留茬不再耕作，冬闲；
第二年：解冻前镇压，既进一步粉碎了残茬，又达到了提霜保墒的作用。春播莜麦一次性完成开沟、施肥、播种、覆土、平整耙耘。秋收莜麦留茬3cm～5cm，残荐覆盖地表固土保墒。
第三年：在莜麦残茬上机播胡麻，一次完成开沟、施肥、播种、覆土、镇压。胡麻收获后进行深耕，为增加土壤肥力及次年种植土豆打下基础。
2.2 技术要求
2.2.1 土豆播前整地、铺膜
由于土豆属块茎类作物，土豆种植需要较厚的活土层，因此在整地铺膜时应注意保证一定厚度的土壤活土层。而市售的小型施耕铺膜机械达不到农艺要求的深度、垄距宽度和作业要求，为此可采用在铁牛55拖拉机牵引的200S型施耕机上创新改制的铺膜机械，使用该机能一次完成施耕铺两幅膜的作业工序，并达到相关的技术要求。
2.2.2 播种
土豆播种采取人工点播，播种时保证适宜的株距。
莜麦、胡麻采用机械播种，开沟、施肥、播种、覆土、镇压一次完成。利用从内蒙噔口引进并经过改进的2BF-6D分层播种机播种，根据作物的农艺要求调整垄距。播种时保证播种质量。
2.2.3 杂草防除
作物播种后利用化学除草剂防除杂草，除草剂的类型、用量等应根据当地的杂草类别等情况在专家指导下选用。除草剂的使用要及时。
2.2.4 田间管理
三种作物的大田管理，如施肥量、病虫害防治等参照当地传统大田进行。
3、技术效果
3.1 增产、稳产
从1998年至2000年，山西省左云县农机局共在全县6个乡镇25个行政村布点进行了机械化旱作农业的试验示范工作，机械化旱农示范田0.33万hm
2，幅射面积0.33万hm
2，其保护性耕作示范400hm
2，幅射推广400hm
2，试验示范了免耕、少耕、留茬固土、轮作倒茬、地膜覆盖等保护性耕作技术体系，取得了良好的增产、稳产效果。
1998年在左云县遭遇到历史上少有的伏旱和秋冻（作物生长期降雨仅为230mm）的情况下，不少大田作物旱死、冻死，而“三年一耕，轮作倒茬”保护性耕作模式田的作物一直保持苗旺苗壮。根据多年的试验结果发现，在连年旱灾之年这种模式更能显示出优越性。1998降雨量为360mm，1999年317mm，2000年仅为313.3mm，在这种情况下，项目区3年平均年产莜麦110kg、胡麻115kg、土豆1400kg、豆类1100kg，比传统亩增产分别为23kg、35kg、600kg、20kg。3年项目区为农民增加收入935万元。
3.2 提高地温
在寒冷地区，残茬覆盖可使冻土层变浅，有利于春季冻土层融化和提高地温，促进作物早熟，解决了大秋作物因遭受早冻而减产减收的历史难题。
3.3 保持土壤水分，减少地表水分的蒸发
“三年一耕，轮作倒茬”保护性耕作模式中的少耕、轮作、残茬覆盖、耙耘保墒、镇压提墒、深耕蓄墒等技术措施，对天然降雨进行了最大限度的“蓄、保、用、节”，提高了自然降水的利用率，土壤墒情得到明显改善，变被动抗旱为主动抗旱。
3.4 改善土壤结构，培肥了地力
少耕、轮作最大限度地减少了机具进地次数和作业环节，减少了对土壤的压实，保护了土壤结构。另外，铧式犁翻耕土壤虽然对掩盖残茬和肥料有着极其重要的作用，但长期翻耕，会破坏土壤的有机结构，致使土壤有机质强烈消耗，对土壤培肥不利。
3.5 减轻风蚀水蚀，保护环境
残茬覆盖可有效保护土壤，减少土壤的风蚀和水蚀，在一定程度上可减少或抑制大风扬沙和沙尘暴天气，保护生态环境。
3.6 节本降耗
少耕、轮作最大限度地减少了机具进地次数和作业环节，降低了劳动力、机械设备和能源的投入，达到了节本增效的效果。
4、推广/应用前景与问题分析
综上所述，“三年一耕，轮作倒茬”这种保护性耕作方式既有较高的产量效益，又有良好的经济效益和生态效益，是很适合半干旱高寒小杂粮区农业生产的一种耕作模式，是实现保护环境和该区农业可持续发展的有效途径，具有良好的应用前景。当然，“三年一耕，轮作倒茬”这种耕作方式毕竟刚刚产生，还需要生产实践的检验。
资料来源：《保护性耕作与作物栽培技术》
周顺利 赵明 崔玉亭
