效益研究
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许多国家针对保护性耕作进行了多年的试验研究，并得出保护性耕作与传统翻耕相比有以下几方面效益：
一、减少风蚀水蚀
降雨时产生径流不仅流失大量的水分，而且随水分的流失会带走大量的土壤。这种随降雨径流等产生的农田土壤流失现象被称为水蚀，是水土流失的重要形式之一。土壤导致大量泥沙冲入江河、湖泊，污染水源，破坏生态，土壤退化，直至江河泛滥等，并严重影响水蚀区域的经济发展和人民生活水平。
土壤水蚀的主要原因是降雨径流。实行保护性耕作通过秸秆覆盖可以缓冲雨滴动能，减少激溅造成的土壤空隙堵塞；通过秸秆根茬阻碍水流，增加降雨入渗时间；通过实行免（少）耕保持植物根腐烂后形成的上下贯通的孔道，使入渗增加，从而减少了降雨径流达到减少土壤水蚀的目的。土壤水蚀是导致大量泥沙冲入江河、湖泊，污染水源，破坏生态，土壤退化，直至江河泛滥的重要原因。为测定保护性耕作对土壤水蚀的影响，中国农业大学等在山西寿阳建立了天然降雨径流及土壤水蚀试验区, 对秸秆覆盖、土壤压实、耕作方法三因素构成的5种处理进行了径流和土蚀的同步监测。结果显示，在暴雨情况下，典型的保护性耕作（免耕、覆盖、不压实）比传统翻耕可减少土壤流失量80%以上。覆盖、压实、耕作三个因素都对土壤水蚀有影响，覆盖的影响最大。覆盖使土壤流失相对减少77%，压实相对减少土蚀50%, 浅松相对增加土蚀47%左右。
风蚀是一种在风力作用下土壤尘粒被转移、堆积的过程，是农田土壤流失的一种自然现象。土壤是与水、肥、气、热及微生物活动状况有关的综合有机体，土壤在很大程度上就是这些要素相互作用的结果。土壤中的细粒、淤泥、腐殖质和其他有机成分共同组成了各种土壤团粒结构。失去团粒结构的土壤肥力会逐渐变低，水分和气体交换条件变差，如果进一步失去团粒结构，土壤就会退化成各颗粒之间没有联系的机械混合物，完全没有肥力，且容易被风刮走。
当大风吹走土壤表土后，植物的根暴露在外，在高温和空气干燥的情况下极易干萎。土壤风蚀作用的强度与风速、土壤颗粒大小、团粒结构、植被、干燥有关，而多次耕翻土层和松土，对土壤结构有严重影响，土壤团粒变得更小，土壤被侵蚀的危险性就更大，作物受害程度愈高。保护性耕作是通过免耕、少耕，减少作业机具进地次数，在作物收获后用大量秸秆残茬覆盖地表，使其形成一个防护层来保护土壤。它既能保证土壤有必要的疏松，同时又几乎不破坏表土面。地表残茬能有效地阻挡或减轻土壤风蚀和水蚀，保持土壤中的水分，从而提高作物的产量。
二、减少温室气体排放、提高土壤肥力
保护性耕作把大量秸秆通过覆盖的方式还田，直接增加有机质；减少耕作、特别是取消铧式犁翻耕，可以间接增加有机质。传统的铧式犁翻耕等高强度土壤耕作，农田土壤疏松，有利于土壤中的好气性细菌繁殖，土壤中的养分分解快、多，土壤肥力高，但实际上是一种掠夺式经营，其结果是土壤养分迅速消耗，土壤有机质含量下降。实行免（少）耕，有利于土壤中的嫌气性细菌繁殖，对土壤养分分解慢，有利于土壤养分积累，有机质会逐渐增加。
同时，美国长期调查结果表明，翻耕减少有机质，免耕则增加土壤有机质。其机理主要是翻耕时，土壤中的有机碳与空气接触被氧化，形成气态CO2而释放到大气中去了。加拿大研究出土壤有机质含量与大气CO2的平衡，19世纪以前，土壤有机质含量高，大气CO2含量低。随着20世纪农业大开发，机械化深耕深翻土地，土壤中有机质迅速下降，而CO2大量向空中排放的结果，大气中CO2含量增高，温室效应加剧，全球气候恶化。20世纪末，随着保护性耕作推广，土壤有机质含量上升，大气的CO2含量又开始减少，形成既有利于培肥地力又减少温室效应地良性循环。
保护性耕作主要依靠作物根系和蚯蚓等穿插疏松土壤，蚯蚓数量多少是土壤肥沃程度的重要标志。澳大利亚昆士兰试验站测定，保护性耕作开展15年后，少耕覆盖、免耕覆盖的蚯蚓数分别为33和44条/m2，而传统耕作是19条/m2。分析原因是土壤含水量高、有机物质多，不翻耕土壤。中国农业大学在山西临汾的测定结果，传统翻耕地没有蚯蚓，而保护性耕作6年后的小麦地深松覆盖与免耕覆盖地分别为3条和5条/m2, 连续10年的免耕覆盖地, 蚯蚓数量增加到10～15条/m2。此外，秸秆还田为土壤微生物的生命活动提供了丰富的有效能源，同时在微生物活动下秸秆不断进行腐解。所以，以秸秆覆盖为主要特征之一的保护性耕作能促进土壤微生物的活动，有利于土壤质地的改善。
三、节本增产
实施保护性耕作，可以实现农业增收，主要体现在增产和节本两方面。
保护性耕作实行免少耕，取消铧式犁等作业程序，减少了机器进地次数，可以节约燃油等能源支出，美国保护性耕作信息中心总结的保护性耕作十大优点的第二条明确指出&“平均每英亩节省3.5加仑或者一个500英亩的农场可以节省1750加仑燃油&”（平均每公顷节约13.25升燃油）。
保护性耕作对增产有利的因素主要有两方面，即土壤水分增加和土壤肥力提高。对于旱区农业，这是影响产量最重要的因素。无灌溉条件下，作物生长所需的水分基本来自天上降雨，无论小麦还是玉米，采取保护性耕作都可以通过减少表土水分的蒸发、减少地表径流、增加雨水入渗等途径减少土壤水分无效消耗，增加土壤有效含水量，同时提高了水分利用效率，为增产创造了条件。我国各地近年来的试验示范结果也证明了这一点。但在具体实施过程中，各别示范区仍然处理减产现象，这也是正常的。