農(nóng)業(yè)機(jī)械化保護(hù)性耕作技術(shù)推廣要點(diǎn)研究

利辛縣農(nóng)機(jī)械化技術(shù)學(xué)校 鄭兆輝

1 實(shí)施保護(hù)性耕作的背景意義

1.1 我國北方大部分旱田仍然采用著傳統(tǒng)的耕作模式

在我國北方，大約有著3300 萬公頃的旱田仍然采用著傳統(tǒng)的耕作模式。在傳統(tǒng)的耕作模式中，土壤的耕整是至關(guān)重要的一個生產(chǎn)環(huán)，耕整地可以細(xì)碎化土壤顆粒，使土層變得蓬松有利于種子發(fā)芽及根系的生長，但在北方干旱地區(qū)過度的耕整加速了土壤水分的蒸發(fā)不利于土壤的保墑，而且由于北方春季大風(fēng)較多，加劇了土壤的風(fēng)蝕，容易造成沙塵暴等惡劣天氣。另一方面，秸稈的處理一直以來是綜合性的管理難題，目前秸稈常見的處理方式有做成飼料、焚燒或者收集起來用作其他用途，也大大減少了土壤的肥力，為維持農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平則需要運(yùn)用更多的肥料，這無形中增加了生產(chǎn)成本。更為重要的是，常年來的土壤旋耕也在地表10cm～15cm 下形成了“堅(jiān)不可摧”的犁底層，不利于作物根系的下扎，以至于作物的抗倒伏性大幅下降。

1.2 保護(hù)性耕作可以防止土壤風(fēng)蝕，減少沙塵暴的發(fā)生

2023 年的春季，一場曠日持久的沙塵暴席卷了我國大江南北，環(huán)境保護(hù)又成為我國社會輿論重點(diǎn)關(guān)注的問題。中國林業(yè)科學(xué)研究院荒漠化研究所所長吳波指出：地面沙性物質(zhì)、松散沉積物是沙塵暴形成的重要條件。防止沙塵暴的產(chǎn)生除了植樹造林、治理恢復(fù)沙漠化土地之外，采取一些秸稈覆蓋、減少地表裸露等農(nóng)業(yè)措施也可以減少沙塵的起塵，減少沙塵暴的發(fā)生。采用保護(hù)性耕作技術(shù)，在地表覆蓋秸稈與沒有秸稈覆蓋的且經(jīng)過了精密耕整的土地相比，實(shí)施保護(hù)性耕作技術(shù)的土地可以減少90%的土壤侵蝕。20 世紀(jì)，國外利用了風(fēng)洞裝置人工模擬不同的風(fēng)速及風(fēng)量測試對同秸稈覆蓋率、不同耕作方式下(不同粗糙度)的土壤風(fēng)蝕量進(jìn)行了對比測定，測定結(jié)果見表1。

表1 秸稈殘茬覆蓋率和地表粗糙度對土壤風(fēng)蝕的影響

1.3 提高蓄水保墑能力，減少雨水流失提高水質(zhì)量

一方面，土壤的免耕、少耕是避免土壤表層水分蒸發(fā)的重要措施，而且地表秸稈覆蓋還能提供遮陰，也減少了地表蒸發(fā)；另一方面，地表秸稈覆蓋還有效阻礙了地表徑流，水分入滲的途徑是通過由蚯蚓及前茬作物根系腐爛后形成的通路(大孔隙)。事實(shí)上，夏末連續(xù)的免耕可以為作物多提供50.8mm(2 英寸)的可利用水分，提高了雨水的利用率[1]。美國內(nèi)布拉斯加不同耕作法土壤蓄水、徑流和蒸發(fā)等測定結(jié)果見表3，德克薩斯連續(xù)5 年試驗(yàn)結(jié)果見表2。（資料來源:美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究中心(USDA-ARS)）

表2 美國內(nèi)布拉斯加不同耕作法土壤蓄水、徑流、蒸發(fā)量測定

表3 德克薩斯州1983- 1987 年不同耕作法種植高粱試驗(yàn)結(jié)果

該實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明，免耕和秸稈覆蓋可以有效地減少地表水分蒸發(fā)，增加土壤的蓄水能力，有效減少水土流失。更為重要的是，隨著水土流失的減少，使得水蝕流入河流中的泥沙量大幅減少，提高了河流水的質(zhì)量。

1.4 有效提高作物產(chǎn)量

一方面，地表覆蓋的秸稈在腐爛以后可以形成有機(jī)質(zhì)，提高土壤的碳含量；另一方面連續(xù)少耕、免耕可以增強(qiáng)土壤顆粒的聚合，形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，更容易作物發(fā)展根系；更為重要的是土壤水分提高可有助于作物生長，從而多方面共同促產(chǎn)，提高農(nóng)作物產(chǎn)量。德克薩斯州連續(xù)五年試驗(yàn)（表3）測得，免耕法蓄水量141mm，產(chǎn)量3.34 t/hm，而翻耕、旋耕、深松只有89、85、114mm，產(chǎn)量分別為2.56、2.19、2.77 t/hm，免耕產(chǎn)量提高21%～52%。（資料來源:Unger and Wiese 1984，美國農(nóng)業(yè)部研究局(USDA-ARS)）

2 機(jī)械化保護(hù)性耕作技術(shù)模式

保護(hù)性耕作的重點(diǎn)是秸稈覆蓋及免耕、少耕、深松和化學(xué)防治。

2.1 秸稈覆蓋

按照技術(shù)模式，秸稈覆蓋可分為粉碎還田覆蓋、整桿覆蓋以及留茬覆蓋三種。其中，秸稈粉碎還田覆蓋較為常見，小麥秸稈粉碎還田適合土地較為肥沃、疏松的地區(qū)使用，主要利用谷物聯(lián)合收獲機(jī)的秸稈粉碎機(jī)來完成，如果粉碎效果不好秸稈較長，可以用粉碎機(jī)再次作業(yè)或者旋耕機(jī)進(jìn)行淺旋，以達(dá)到免耕播種作業(yè)要求為準(zhǔn)。玉米秸稈還田作業(yè)適合玉米產(chǎn)量較高的地區(qū)（例如：黃淮海地區(qū)），如果秸稈量過大或者地表不平整則可以在粉碎作業(yè)完成后利用圓盤耙進(jìn)行微整作業(yè)[2]。如果春季底紋太低則可以采用淺松作業(yè)。

玉米的整桿覆蓋主要適用于冬季風(fēng)大的地區(qū)，在收獲玉米后秸稈不做處理以防秸稈被風(fēng)吹走，在下季作物播種時將秸稈按照播種機(jī)行進(jìn)方向撞到既可。小麥的整桿還田不太常見，主要適合機(jī)械化水平低主要有割曬機(jī)或者人工收獲的地區(qū)，收獲后的麥稈先進(jìn)行脫粒，隨后再鋪放在田地中。留茬覆蓋主要是在作物秸稈需要綜合利用且需要防治風(fēng)蝕的地區(qū)。該種模式主要采用機(jī)械化收獲時高留茬+免耕播種作業(yè)和機(jī)械化收獲高留茬+粉碎淺旋播種兩種機(jī)械化路線模式。

2.2 免耕、少耕及深松

免耕、少耕主要是利用免耕播種機(jī)及少耕播種機(jī)進(jìn)行播種作業(yè)，免耕播種機(jī)可以一次性完成開溝、播種、施肥、覆土、鎮(zhèn)壓作業(yè)，多種工序一次完成，也不會破壞土壤結(jié)構(gòu)，是一種較為常見的播種機(jī)；少耕播種機(jī)則會在播種部件工作前首先進(jìn)行耙地、淺松等簡單的地表作業(yè)。土壤的深松是保護(hù)性耕作最主要的土壤處理方式。其主要作用是疏松土壤，打破長期旋耕造成的犁底層，從而增加土壤的滲水能力，作業(yè)后不破壞土壤結(jié)構(gòu)。深松主要分為局部深松和全方位深松，我國大多數(shù)區(qū)域以局部深松為主。局部深松所使用的深松機(jī)多為單柱式深松機(jī)，在深松機(jī)底端帶有翼鏟（單翼或者雙翼）[3]。

2.3 化學(xué)防治

相比于傳統(tǒng)的耕作模式，保護(hù)性耕作更容易發(fā)生較為嚴(yán)重的病蟲害。其主要原因是，附著在作物秸稈上的蟲卵及細(xì)菌在秸稈離田后將降低下季作物病蟲害發(fā)生的概率；潛伏在土壤下層的害蟲在進(jìn)行土壤深翻或者旋耕時也會將害蟲及蟲卵翻在土壤下面，也會降低病蟲害發(fā)生的概率。保護(hù)性耕作由于秸稈不離田、土壤不翻動，因此更容易造成病蟲害，這也是保護(hù)性耕作面臨的主要問題之一，目前，解決此問題的方法主要是依靠化學(xué)防治。

3 推廣保護(hù)性耕作面臨的問題及解決思路

3.1 廣大農(nóng)民種植戶的質(zhì)疑

推廣保護(hù)性耕作最大的困難就是廣大農(nóng)民種植戶的質(zhì)疑。保護(hù)性耕作的理念有悖于傳統(tǒng)的耕作理念，這也給保護(hù)性耕作的推廣工作帶來了極大地困難。實(shí)際上，其根本在于農(nóng)民種植戶對產(chǎn)量的擔(dān)憂，擔(dān)心實(shí)施保護(hù)性耕作會對產(chǎn)量產(chǎn)生影響，因此推廣保護(hù)性耕作的前提是加深農(nóng)民種植戶對保護(hù)性耕作的了解認(rèn)識，打消疑慮。在大規(guī)模進(jìn)行推廣工作之前首先選擇一些具有代表性的土地進(jìn)行2～3 年的試驗(yàn)示范，一方面讓農(nóng)民種植戶實(shí)實(shí)在在地看到保護(hù)性耕作節(jié)本增效、保護(hù)環(huán)境的效果，讓數(shù)據(jù)來打消農(nóng)民種植戶的疑慮。另一方面，保護(hù)性耕作是一項(xiàng)因地制宜，路線較為復(fù)雜的技術(shù)模式，不同地區(qū)、不同作物的技術(shù)路線就可能有差別。因此，建立試驗(yàn)示范基地也可以探索出一套適用的、科學(xué)的保護(hù)性耕作技術(shù)模式。一般情況下，15%～22%的土壤含水率比較適合深松作業(yè)。深松鏟之間的間隙需要根據(jù)作物種植行距來制定，一般為40cm～80cm，深度25cm～45cm。時間一般在播前或者苗期進(jìn)行（小麥需要在播前進(jìn)行，玉米播前和苗期都可，苗期深松時間不晚于5 葉期），如果土壤墑情不佳，可進(jìn)行造墑，一般2～4年深松一次既可。

3.2 農(nóng)機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量及作業(yè)質(zhì)量良莠不齊

實(shí)施保護(hù)性耕作需要多種機(jī)具配套來完成，例如大馬力拖拉機(jī)、深松機(jī)、圓盤耙、免耕播種機(jī)等。一方面，相比于傳統(tǒng)使用的機(jī)具，該種機(jī)具價格較為昂貴；另一方面，農(nóng)機(jī)市場上魚龍混雜、以次充好的機(jī)具大量存在，這也嚴(yán)重阻礙了保護(hù)性耕作的推廣工作。一方面，農(nóng)民用戶如果無力承擔(dān)質(zhì)量合格、效果較好的農(nóng)機(jī)產(chǎn)品則會對保護(hù)性耕作的質(zhì)量產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響作物產(chǎn)量；另一方面，部分作業(yè)隊(duì)伍由于技術(shù)培訓(xùn)不到位或者片面追求數(shù)量而忽略質(zhì)量也會影響保護(hù)性耕作的實(shí)施質(zhì)量，進(jìn)而嚴(yán)重影響作物產(chǎn)量。解決此問題首先要從補(bǔ)貼開始入手，一方面加強(qiáng)對保護(hù)性耕作的補(bǔ)貼。補(bǔ)貼不僅僅依靠農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼，而要注重于保護(hù)性耕作的作業(yè)以及種植戶的補(bǔ)貼。一方面，這樣可以提高種植戶接受保護(hù)性耕作技術(shù)的積極性；另一方面，利用作業(yè)補(bǔ)貼政策也可以提高農(nóng)民機(jī)手的積極性，也有利于促使農(nóng)民機(jī)手選擇購買質(zhì)量更加可靠的農(nóng)機(jī)裝備。更重要的是，實(shí)施作業(yè)補(bǔ)貼需要加強(qiáng)對農(nóng)民機(jī)手作業(yè)的監(jiān)管，可以充分利用現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測技術(shù)對農(nóng)民機(jī)手的農(nóng)機(jī)裝備進(jìn)行作業(yè)監(jiān)測，監(jiān)測項(xiàng)目包括但不限于作業(yè)時間、作業(yè)面積、作業(yè)質(zhì)量等，既可以保證保護(hù)性項(xiàng)目的實(shí)施效果，也可以保證農(nóng)民機(jī)手及農(nóng)民種植戶的合法利益。

3.3 加強(qiáng)農(nóng)民機(jī)手及農(nóng)民種植戶的培訓(xùn)力度

農(nóng)民機(jī)手是保護(hù)性耕作的實(shí)施者，農(nóng)民種植戶是保護(hù)性耕作的承擔(dān)者，因此一定要加強(qiáng)對農(nóng)民機(jī)手以及農(nóng)民種植戶的培訓(xùn)，使其充分認(rèn)識了解保護(hù)性耕作技術(shù)。有條件的地方可以在項(xiàng)目實(shí)施前召開線下培訓(xùn)班，充分講解保護(hù)性耕作的技術(shù)環(huán)節(jié)、實(shí)施要點(diǎn)、產(chǎn)品操作知識、注意事項(xiàng)等，也可以利用現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新培訓(xùn)形式，例如利用網(wǎng)絡(luò)直播、公共媒體平臺等方式方便更多的農(nóng)民機(jī)手、農(nóng)民種植戶。唯有做好培訓(xùn)才可以使保護(hù)性耕作得以更好地推廣。

3.4 農(nóng)機(jī)農(nóng)藝多部門聯(lián)動，做好服務(wù)工作

保護(hù)性耕作與傳統(tǒng)耕作理念存在著較大的差別，這不單單體現(xiàn)在農(nóng)機(jī)方面，而且還體現(xiàn)在農(nóng)藝上。例如，保護(hù)性耕作通常面臨著更大的病蟲害威脅，一方面，需要農(nóng)藝部門加強(qiáng)對病蟲害的監(jiān)測工作，及時做出預(yù)警及應(yīng)對建議；另一方面，農(nóng)民種植戶也需要提前做出對病蟲害的預(yù)防措施。（1）播種的種子緊要包衣或者拌藥處理；（2）在出苗前或者出苗后根據(jù)苗期作物的生長情況進(jìn)行藥物噴灑。（3）除草劑可在播種時同期噴灑用以早期的控制雜草。也可以施加除草劑+松土微耕聯(lián)合作業(yè)，以保證更好的除草效果。保護(hù)性耕作的病蟲害防治需要注意的是要根據(jù)以往地塊雜草病蟲的情況或者相關(guān)部門做出的預(yù)警合理配方，適時打藥；藥劑攪拌要均勻，重噴漏噴率要低于5%；作業(yè)前要注意天氣情況，嚴(yán)謹(jǐn)大風(fēng)、下雨、高溫天氣打藥，要時刻注意風(fēng)向；要及時檢查噴頭噴藥情況，防止出現(xiàn)堵塞的情況。農(nóng)機(jī)農(nóng)藝相關(guān)部門專家也應(yīng)當(dāng)定期與廣大農(nóng)民種植戶交流，一方面可以解答農(nóng)民種植戶相關(guān)的問題疑惑，解決問題；另一方面也可以時刻注意保護(hù)性耕作的實(shí)施情況，如遇到問題可以及時修正。

4 根據(jù)情況，選擇適用的保護(hù)性耕作技術(shù)

保護(hù)性耕作是一項(xiàng)綜合性技術(shù)，不同區(qū)域、不同耕作模式所需要的保護(hù)性耕作技術(shù)也有所不同。例如，黃土高原一年一熟區(qū)其最大的特點(diǎn)是干旱和水土流失，其保護(hù)性耕作的重點(diǎn)是防治水土流失以及提高土壤的有機(jī)質(zhì)和含水率。技術(shù)模式應(yīng)主要以秸稈覆蓋和少免耕播種為重點(diǎn)。華北兩茬平作區(qū)特點(diǎn)是土地負(fù)荷重，地下水嚴(yán)重透支，水資源匱乏。其保護(hù)性耕作的目的應(yīng)當(dāng)主要是增加土壤蓄水能力，提高水的利用效率和土壤肥力；技術(shù)模式為麥?zhǔn)铡舨绺采w——免耕精量玉米播種——玉米收獲——秸稈粉碎還田——免耕施肥聯(lián)合播種冬小麥——粉碎的玉米秸稈和冬小麥覆蓋越冬。