保護(hù)性耕作技術(shù)筑牢糧食安全根基

文|本刊記者 孫潔

受新冠肺炎疫情的影響，世界上多個(gè)糧食出口大國加大了本國的糧食儲(chǔ)備，限制糧食出口量，我國糧食安全也因此面臨著挑戰(zhàn)。在我國東北地區(qū)，黑土地生產(chǎn)全國1/4的糧食，占對(duì)外供應(yīng)量的1/3。從一定程度上說，守住東北黑土地，就守住了國家的糧食安全。

近年來，由于化肥的過度施用、秸稈隨意焚燒、不合理的耕作方式等導(dǎo)致當(dāng)前我國東北黑土地存在“淺、硬、厚”的問題：耕層逐年變淺，僅0.15米；土壤硬度變高，嚴(yán)重板結(jié)；犁底層變厚，達(dá)0.12米左右。

習(xí)近平總書記對(duì)東北黑土地的保護(hù)工作高度重視，多次提出對(duì)黑土地實(shí)施戰(zhàn)略性保護(hù)。2020年7月習(xí)近平總書記在吉林省梨樹縣考察時(shí)，提出一定要采取有效措施，保護(hù)好東北黑土地這一“耕地中的大熊貓”。

那么，究竟如何保護(hù)黑土地？

玉米精密播種 為黑土地豐產(chǎn)蓄能

保護(hù)性耕作是對(duì)農(nóng)田實(shí)行免耕、少耕，盡可能減少土壤耕作，并用作物秸稈覆蓋地表，減少土壤風(fēng)蝕、水蝕，提高土壤肥力和抗旱能力的一項(xiàng)先進(jìn)農(nóng)業(yè)耕作技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)實(shí)施的核心農(nóng)機(jī)裝備是免耕播種機(jī)。中國農(nóng)機(jī)院研發(fā)的2BMY系列玉米免耕精密播種機(jī)，可以在前茬作物收獲后，直接進(jìn)行播種作業(yè)，一次性完成清秸稈、開溝施肥、播種、覆土、鎮(zhèn)壓等多項(xiàng)作業(yè)工序。播種機(jī)帶有播種質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置，可實(shí)現(xiàn)漏播報(bào)警和作業(yè)面積監(jiān)測(cè)等功能，既替代了傳統(tǒng)播種機(jī)作業(yè)時(shí)需要人輔助觀察作業(yè)質(zhì)量，又實(shí)現(xiàn)了玉米種子使用量、作業(yè)面積等的統(tǒng)計(jì)，科學(xué)種植，提高玉米單產(chǎn)。

與傳統(tǒng)的播種機(jī)械相比，此種玉米免耕精密播種機(jī)有一些創(chuàng)新點(diǎn)。

“雙齒盤交錯(cuò)”秸稈側(cè)向移位技術(shù)與裝置。設(shè)計(jì)一對(duì)齒形圓盤輪V型交叉安裝，相對(duì)旋轉(zhuǎn)，把地表上殘留、覆蓋的秸稈撥向兩側(cè)，清潔了種床帶，為開溝器創(chuàng)造良好的開溝環(huán)境，有效解決了開溝器秸稈擁堵和堵塞、秸稈架空種子影響發(fā)芽等免耕播種的難題。結(jié)合波紋圓盤切土、雙圓盤開溝播種創(chuàng)制出組合式雙齒分草開溝播種系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)大根茬和秸稈覆蓋工況下播種作業(yè)。合格粒距變異系數(shù)12%、晾籽率1.4%。

“彈齒盤組”秸稈側(cè)向移位技術(shù)與裝置。設(shè)計(jì)一種可豎直旋轉(zhuǎn)的彈齒盤組，以播種機(jī)縱向中心軸分兩組，每組內(nèi)彈齒盤之間的彈齒位置交錯(cuò)，在拖拉機(jī)PTO的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，兩組彈齒盤相對(duì)旋轉(zhuǎn)，把工作幅寬內(nèi)地表上覆蓋的秸稈依次撥到工作帶兩側(cè)，使種帶清潔，為開溝器創(chuàng)造良好的工作環(huán)境。該裝置安裝在播種機(jī)開溝器前面，與開溝器配合使用，實(shí)現(xiàn)了免耕播種作業(yè)。根據(jù)地表秸稈量可選裝該裝置。段粒數(shù)合格率93%，播種深度合格率90%。

高速恒壓氣吸式精密排種技術(shù)與裝置。改進(jìn)了可外置調(diào)節(jié)的氣吸式排種器內(nèi)側(cè)刮種刀結(jié)構(gòu)、攪種裝置焊接工藝技術(shù)，顯著提高單粒排種精度和調(diào)節(jié)方便性；創(chuàng)新了獨(dú)立動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的氣吸式排種器恒壓系統(tǒng)技術(shù)，使氣室壓力恒定，解決了氣吸式排種器高速作業(yè)條件下氣壓不穩(wěn)定造成漏排、以及田間地頭轉(zhuǎn)彎氣壓中斷，造成種子成堆下落問題，不僅節(jié)約種籽，更關(guān)鍵的是減少了漏播、提高了排種均勻性和整機(jī)作業(yè)性能的可靠性。

創(chuàng)新成果應(yīng)用推廣及效益分析

保護(hù)性耕作技術(shù)的應(yīng)用可改善土壤結(jié)構(gòu)、增加土壤有機(jī)質(zhì)含量、提高土壤肥力、減少土壤侵蝕，具有抗旱增產(chǎn)、降低生產(chǎn)成本等優(yōu)點(diǎn)，相對(duì)傳統(tǒng)精耕細(xì)作是一次耕作技術(shù)革命。

玉米免耕精密播種機(jī)械裝備的推廣應(yīng)用，打破了進(jìn)口免耕播種機(jī)在我國的壟斷局面，實(shí)現(xiàn)我國自主研發(fā)與制造大型免耕播種機(jī)“零”的突破，解決了東北壟作區(qū)保護(hù)性耕作無機(jī)可用的難題，也助力了東北地區(qū)保護(hù)性耕作技術(shù)的推廣。

據(jù)中國農(nóng)機(jī)院播種機(jī)械研發(fā)團(tuán)隊(duì)介紹，該項(xiàng)成果近年來在我國北方地區(qū)得到了較大面積的示范推廣和應(yīng)用，產(chǎn)生了明顯的增產(chǎn)增收和節(jié)支效益。通過點(diǎn)上跟蹤和面上調(diào)查統(tǒng)計(jì)，近三年該項(xiàng)成果在吉林、黑龍江、遼寧、內(nèi)蒙古等?。▍^(qū)）累計(jì)示范推廣面積約2億畝，該技術(shù)還具有顯著的減少作業(yè)環(huán)節(jié)、降低作業(yè)能耗、提高作業(yè)效率、減少生產(chǎn)用工、解決種（肥）投入和延長機(jī)具部件壽命等優(yōu)勢(shì)。據(jù)多地多點(diǎn)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，包括省工、省種、省肥、省能耗和維護(hù)成本在內(nèi)，平均每畝可節(jié)省40元以上，累計(jì)實(shí)現(xiàn)節(jié)支效益80億元。

生態(tài)效益方面，通過保護(hù)性耕作技術(shù)的使用，增加土壤蓄水能力15%以上，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，減少農(nóng)田風(fēng)蝕50%以上，為秸稈禁燒提供技術(shù)與裝備支撐，也為保護(hù)性耕作推廣計(jì)劃提供機(jī)具保障。

目前，玉米免耕精密播種機(jī)主要用于黑龍江、吉林、遼寧及內(nèi)蒙古東部的玉米免耕播種作業(yè)。機(jī)具有2行、4行、8行，主要用于個(gè)體農(nóng)民、家庭農(nóng)場(chǎng)和農(nóng)機(jī)合作社。根據(jù)科研人員調(diào)研發(fā)現(xiàn)，用戶在使用過程中對(duì)于該機(jī)具的評(píng)價(jià)也是多維度的。

東北地區(qū)地表具有大量秸稈根茬，該播種機(jī)播種開溝部件前配置了分草輪機(jī)構(gòu)，可清理種床內(nèi)的秸稈，有效解決開溝器堵塞問題。在分草輪的作用下，后面破茬和開溝圓盤能夠輕松切斷根茬和殘留秸稈，在覆土鎮(zhèn)壓輪的作用下，確保種子與土壤接觸良好，為種子提供理想的發(fā)芽生長條件。

因?yàn)槊飧苯硬シN，地表平整度差，該播種機(jī)的單體通過平行四連桿機(jī)構(gòu)與機(jī)架連接，實(shí)現(xiàn)各播種行的獨(dú)立仿形，有利于播種深度一致。與氣吸式排種器相比，指夾式排種器無需負(fù)壓風(fēng)機(jī)，播種機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，購機(jī)成本較低，對(duì)拖拉機(jī)配置要求較低，功耗較??；與勺輪式排種器相比，具有主動(dòng)約束取種，排種性能好。

東北地區(qū)人均耕地面積較多，且長期以來采用單茬種植、春播秋收、翻耕起壟、坐水播種玉米大豆的機(jī)械化作業(yè)方式，所以農(nóng)村大量保有中小型輪式拖拉機(jī)。針對(duì)此類拖拉機(jī)牽引功率大小以及輪距與行距的匹配情況，該播種機(jī)分別可與25.7-40.4千瓦和40.4-55.1千瓦動(dòng)力段拖拉機(jī)配套使用，行距0.6-0.65米，拖拉機(jī)輪距1.3-1.4米，作業(yè)時(shí)拖拉機(jī)輪胎跨過兩行壟臺(tái)。

不同用戶群體對(duì)機(jī)具的需求不同，個(gè)體農(nóng)民種植面積和現(xiàn)有動(dòng)力相對(duì)較小，多以2行播種機(jī)為首選，2行播種機(jī)每天作業(yè)面積約80畝，一般作業(yè)3-4天就可完成播種作業(yè)；經(jīng)營面積1000畝以上的家庭農(nóng)場(chǎng)可使用2行或4行播種機(jī)，一般作業(yè)5-10天可以完成播種作業(yè)；農(nóng)機(jī)合作社以社會(huì)化服務(wù)為主，使用機(jī)型比較多，2、4、8行播種機(jī)，每個(gè)季節(jié)每臺(tái)機(jī)具可服務(wù)播種面積1500畝以上。

最近兩年新冠肺炎疫情嚴(yán)重，為拿到第一手資料，全面了解東北不同區(qū)域的播種生產(chǎn)條件、播種機(jī)具的工作性能及存在的問題等，中國農(nóng)機(jī)院播種機(jī)械研發(fā)團(tuán)隊(duì)數(shù)次奔赴吉林、黑龍江、遼寧玉米主產(chǎn)區(qū)開展玉米免耕精密播種機(jī)田間試驗(yàn)。-200C嚴(yán)寒也未能阻止農(nóng)機(jī)人戰(zhàn)勝困難的腳步，以農(nóng)機(jī)人的堅(jiān)毅精神，完成了試驗(yàn)任務(wù)，獲取了寶貴的數(shù)據(jù)，為機(jī)具優(yōu)化改進(jìn)奠定了基礎(chǔ)。

“我們會(huì)根據(jù)這些數(shù)據(jù)完善機(jī)具的作業(yè)參數(shù)，對(duì)土壤含水量、地力、作物特性等進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，計(jì)算漏播、重播、播種面積、排種粒數(shù)等作業(yè)指標(biāo)。”中國農(nóng)機(jī)院播種機(jī)械研發(fā)團(tuán)隊(duì)相關(guān)負(fù)責(zé)人告訴記者，未來，玉米播種機(jī)將向智能、高效、精準(zhǔn)、環(huán)保方向改進(jìn)，突破高速作業(yè)條件下精密排種、播深和鎮(zhèn)壓力智能調(diào)控、工作部件減阻低功耗等技術(shù)。