旱地耕層構(gòu)建技術(shù)及適配機具研究與應(yīng)用

張旭 裴澤蓮 聶影

摘要：針對遼北棕壤區(qū)、黃淮海北部缺水區(qū)和西北干旱區(qū)三大區(qū)域土壤質(zhì)量下降的實際問題，開展旱地耕層構(gòu)建技術(shù)及適配機具研究。闡述項目實施的技術(shù)路線和主要內(nèi)容，分析應(yīng)用效益，以促進項目研究成果的推廣應(yīng)用，大幅度提升耕地質(zhì)量和綜合生產(chǎn)能力，保障糧食持續(xù)穩(wěn)定增產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：旱地;耕層構(gòu)建;技術(shù)，機具;應(yīng)用

中圖分類號：S158? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1674-1161（2021）05-0018-03

我國北方旱區(qū)面積占全國耕地總面積的51%，是主要糧油作物的主產(chǎn)區(qū)，其產(chǎn)糧能力與國家糧食安全密切相關(guān)。在長期耕作過程中，耕層結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，阻礙作物根系對水分養(yǎng)分的利用，進一步影響作物產(chǎn)量。具體來看：遼北棕壤區(qū)由于長期實行旋耕方式，土壤耕層變淺，普遍少于15 cm，犁底層變硬上移，當?shù)亟斩掃€田率較低，土壤有機質(zhì)含量下降，導致耕層土壤抗逆性和緩沖性減弱，易旱、易澇、脫水、脫肥及養(yǎng)分失衡現(xiàn)象頻繁發(fā)生;黃淮海北部缺水區(qū)由于對耕地掠奪式經(jīng)營嚴重，大部分耕地20～30 a未進行過深翻，一直采用旋耕方式，使得有效耕層變薄且上肥下瘦;西北干旱區(qū)問題也較為突出，一方面鹽堿化地區(qū)地下水活動頻繁，耕層淺且含鹽高，質(zhì)地黏重，作物缺苗嚴重，產(chǎn)量水平較低，另一方面荒漠綠洲區(qū)耕層土壤沙化，有機質(zhì)含量低，漏水漏肥嚴重。總體來看，北方不同生態(tài)區(qū)域均面臨土壤耕作方式轉(zhuǎn)變帶來的耕層結(jié)構(gòu)不合理問題，亟需實行合理的耕層建設(shè)和適配機具研究，提升這些區(qū)域土地生產(chǎn)能力。

合理耕層構(gòu)建是指通過協(xié)調(diào)土壤中的水、肥、氣、熱關(guān)系，創(chuàng)造有利于作物生長發(fā)育和作物持續(xù)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的土壤環(huán)境。近20 a來，我國在土壤耕作方面形成了一系列單項技術(shù)成果，但目前尚缺乏針對北方不同生態(tài)區(qū)域、不同旱地土壤類型（包括鹽堿地）的合理耕層構(gòu)建技術(shù)及配套耕作機具研究。為此，開展旱地耕層構(gòu)建技術(shù)及適配機具研究項目，改進與研制適用于不同生態(tài)區(qū)域特點的合理耕層構(gòu)建技術(shù)及配套耕作機具，建立相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范，滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重大技術(shù)需求，促進耕地質(zhì)量和綜合生產(chǎn)能力大幅度提升。

1 技術(shù)路線

項目以提升土壤質(zhì)量理論為指導，以關(guān)鍵機械化技術(shù)攻關(guān)為重點，發(fā)揮農(nóng)機技術(shù)的優(yōu)勢，采取多點同步試驗示范的方式，建立高效生產(chǎn)技術(shù)模式和示范區(qū)。實行產(chǎn)、學、研、推相結(jié)合，新技術(shù)與常規(guī)技術(shù)相結(jié)合，技術(shù)創(chuàng)新與集成相結(jié)合，試驗與示范相結(jié)合，以及推廣與基地建設(shè)相結(jié)合，集成人才、技術(shù)、資金優(yōu)勢，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化開發(fā)與市場需求緊密連接。提高機械化在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的貢獻率，力爭取得顯著的經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益。項目實施過程中，積極組織優(yōu)秀科技人才，統(tǒng)一設(shè)計，分工合作，進行攻關(guān)與示范，發(fā)揮農(nóng)機技術(shù)在土壤耕層合理構(gòu)建中的作用，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。項目實施技術(shù)路線如圖1所示。

2 主要內(nèi)容

項目針對旱地土壤中存在的犁底層增厚、耕層變淺、肥力降低、漏水漏肥和蓄水保墑能力差等土壤質(zhì)量下降的實際問題，開展適配機具研究，并進行推廣應(yīng)用，取得了較好的示范效果。

2.1 全方位松旋整地技術(shù)

創(chuàng)新研究能夠?qū)崿F(xiàn)全方位松旋整地作業(yè)的實用新技術(shù)，配套研制1ZSX-180型全方位松旋聯(lián)合整地機（技術(shù)參數(shù)見表1）。該機具一次進地可以完成深松、細碎土壤、起壟、鎮(zhèn)壓等多道工序，保證耕層厚度，打破犁底層影響，減少機具進地作業(yè)次數(shù)，減輕機具對土壤的有害壓實和破壞，縮短作業(yè)周期，節(jié)約人工，降低能耗，搶農(nóng)時，實現(xiàn)高效、聯(lián)合整地作業(yè)。

2.2 秸稈培肥聯(lián)合整地技術(shù)

研究基于潛土逆旋原理的秸稈還田作業(yè)技術(shù)，配套研制1ZF-180型秸稈培肥聯(lián)合整地機（技術(shù)參數(shù)見表2）。該機具在結(jié)構(gòu)設(shè)計上改變旋耕刀軸旋轉(zhuǎn)方向，由正轉(zhuǎn)改為反轉(zhuǎn);改變滅茬刀軸配置，由彎刀改為彎直刀組合，在壟臺位置采用直刀切割。改進后減少了機具前進阻力，避免起壟時堵塞，作業(yè)效果較為理想，一次進地可以實現(xiàn)原有壟臺深松、滅茬、全幅旋耕、秸稈混埋和錯行起壟、鎮(zhèn)壓等作業(yè)，形成了一套新的秸稈掩埋整地方式，具有一定的獨創(chuàng)性。

2.3 新型秸稈深埋整地技術(shù)

創(chuàng)新研究將秸稈埋入耕層下部使秸稈不與耕層土壤混合的整地技術(shù)，配套研制1LF-1型秸稈掩埋深耕犁（技術(shù)參數(shù)見表3）。該機具作業(yè)后的耕層土壤不影響作物播種，解決了傳統(tǒng)秸稈地表還田后難處理的問題，改善了土壤耕作條件。

3 應(yīng)用效果

3.1 經(jīng)濟效益

根據(jù)《全國農(nóng)牧漁業(yè)豐收獎經(jīng)濟效益計算辦法》，結(jié)合項目特點進行相應(yīng)取值。計算公式為：總經(jīng)濟效益=單位規(guī)模新增純收益×單位規(guī)模新增純收益縮值系數(shù)×推廣規(guī)模×推廣規(guī)?？s值系數(shù)-總推廣費用。式中：單位規(guī)模新增純收益縮值系數(shù)和規(guī)?？s值系數(shù)分別規(guī)定為0.7和0.9。經(jīng)計算得出總經(jīng)濟效益為

4 890.42萬元。

3.2 社會效益

項目實施期間，舉辦各種培訓班和現(xiàn)場會15次、發(fā)放宣傳材料2 000余份、培訓基層技術(shù)骨干和農(nóng)民350人次。研發(fā)機械化作業(yè)技術(shù)3項，研制適配機具3種型號，共計應(yīng)用70余臺，獲得專利授權(quán)5項（其中發(fā)明專利1項），發(fā)表學術(shù)論文4篇，出版論著1部。項目研發(fā)水平達到國內(nèi)領(lǐng)先水平。

3.3 生態(tài)效益

應(yīng)用松旋整地技術(shù)后，土壤容重比傳統(tǒng)旋耕降低2.5%～16.3%，有機質(zhì)含量提高1.0%以上，倒伏率下降14.8%。應(yīng)用秸稈培肥聯(lián)合整地技術(shù)將秸稈掩埋1 a后，土壤容重降低0.04 g/cm3，孔隙度增加2.0%，水分含量提高0.7%，有機質(zhì)含量有所提高，苗期地溫提高2.17 ℃。應(yīng)用新型秸稈掩埋整地技術(shù)后，土壤疏松，容量降低，孔隙度增加，有機質(zhì)含量提高，土壤微生物活力增強，作物根系發(fā)育得到促進，大大提升了秸稈還田效果，實現(xiàn)秸稈肥料化利用，解決因焚燒秸稈造成的大氣污染問題，改善秋季農(nóng)村及城鎮(zhèn)環(huán)境空氣質(zhì)量。項目生態(tài)效益顯著。

參考文獻

[1] 翟振.犁底層對作物生產(chǎn)與環(huán)境效應(yīng)的影響及其機制研究[D].北京：中國農(nóng)業(yè)科學院，2017.

[2] 高建勝，董國豪，郭建軍，等.耕層厚度對冬小麥農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響[J].山東農(nóng)業(yè)科學，2018，50（8）：54-57.

[3] 劉清華.遼寧省推進秸稈還田保護性耕作的思考和建議[J].農(nóng)業(yè)科技與裝備，2017（7）：67-68.

Research and Application of Arable Layer Construction Technology

and Adaptive Tools in Dry Land

ZHANG Xu， PEI Zelian， NIE Ying

（Liaoning Institute of Agricultural Mechanization， Shenyang 110161， China）

Abstract： In view of the actual problems of soil quality decline in brown soil area of northern Liaoning Province， water-deficient area of northern Huang-Huai-Hai River and arid area of northwest China， the research on dry land arable layer construction technology and suitable machinery and tools was carried out. This paper expounds the technical roadmap and main contents of the project implementation， analyzes the application benefits， in order to promote the popularization and application of the research results of the project， greatly improve the quality of cultivated land and comprehensive production capacity， and ensure the sustainable and stable increase of grain production.

Key words： dry land; arable layer construction; technology; machinery; application