機(jī)械化深松技術(shù)在玉米保護(hù)性耕作中的作用分析

張秋偉

玉米是全球范圍內(nèi)最重要的糧食作物之一，它在人類飲食、飼料和工業(yè)用途方面占據(jù)著重要地位。然而，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式對土壤和環(huán)境造成了許多負(fù)面影響，如水土流失、土壤侵蝕、化學(xué)品過度使用等。為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展并減少這些負(fù)面影響，保護(hù)性耕作技術(shù)被引入到玉米種植系統(tǒng)中。保護(hù)性耕作旨在最大限度地減少或消除土壤層暴露在外的時間，并提供有利于植物生長和土壤健康的條件。在保護(hù)性耕作中，機(jī)械化深松技術(shù)非常重要。該技術(shù)通過使用特殊設(shè)計(jì)的機(jī)械設(shè)備，在不破壞土壤結(jié)構(gòu)的前提下將土壤深度松動。相比傳統(tǒng)的翻耕方式，機(jī)械化深松可以更好地達(dá)到土壤保護(hù)、水資源管理、生物多樣性保護(hù)、化學(xué)品使用減少等目標(biāo)。因此，機(jī)械化深松技術(shù)在玉米保護(hù)性耕作中發(fā)揮著重要作用。它為可持續(xù)農(nóng)業(yè)提供了一種環(huán)境友好型的解決方案，促進(jìn)了土壤保護(hù)、水資源管理、生物多樣性保護(hù)和化學(xué)品使用減少等方面的可持續(xù)發(fā)展。通過推廣和應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)更加可持續(xù)和高效的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)。

一、機(jī)械化深松技術(shù)在玉米保護(hù)性耕作中的應(yīng)用意義

1、機(jī)械化深松常用設(shè)備

一是拖拉機(jī)掛載式旋耕機(jī)： 該設(shè)備通過拖拉機(jī)提供動力，利用旋轉(zhuǎn)刀片將土壤進(jìn)行翻松和割碎，使土壤得到有效混合和通氣。

二是釘耙式深翻機(jī)：這種設(shè)備使用釘耙來穿透土壤并將其翻轉(zhuǎn)。它可以在較大范圍內(nèi)進(jìn)行深度和密度調(diào)節(jié)，并能夠應(yīng)對不同類型的土壤。

三是翻斗式深松機(jī)：翻斗式深松機(jī)具有可調(diào)節(jié)的工作深度和角度，能夠?qū)⑼寥缽囊粋€位置移動到另一個位置，并翻轉(zhuǎn)土層以改善土壤結(jié)構(gòu)。

四是震動式深翻機(jī)：這種設(shè)備利用震動裝置產(chǎn)生振動力，使土壤顆粒相互摩擦并分離開來，達(dá)到破碎和翻松的效果。

需要注意的是，不同地區(qū)和農(nóng)業(yè)系統(tǒng)可能會使用不同型號或自定義的設(shè)備來滿足特定需求。因此，農(nóng)戶在選擇機(jī)械化深松設(shè)備時，應(yīng)咨詢當(dāng)?shù)剞r(nóng)機(jī)專家或供應(yīng)商，以獲得更準(zhǔn)確和適用的建議。

2、應(yīng)用意義

機(jī)械化深松技術(shù)在玉米保護(hù)性耕作中起著重要的作用。通過改善土壤結(jié)構(gòu)和增加土壤水分調(diào)節(jié)能力，機(jī)械化深松技術(shù)可以提高農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、減少土壤侵蝕風(fēng)險，并為玉米植株提供更好的生長環(huán)境。以下是關(guān)于機(jī)械化深松技術(shù)在玉米保護(hù)性耕作中的詳細(xì)說明：

一是減少土壤侵蝕風(fēng)險：機(jī)械化深松技術(shù)有助于打散土壤，形成更多的孔隙和微粒，從而增加了土壤對降雨的滲透能力。當(dāng)降雨發(fā)生時，水分可以更快速地滲入土壤內(nèi)部，減少了徑流并降低了表面流失的風(fēng)險。這有助于防止水土流失和農(nóng)田侵蝕，并維持良好的農(nóng)田可持續(xù)性。

二是提高土壤濕度調(diào)節(jié)能力：機(jī)械化深松技術(shù)通過改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤孔隙和通氣性，使得土壤能夠更好地保持水分。深松后的土壤更能夠吸收和保持水分，減少蒸發(fā)損失，并保證作物足夠的水分供應(yīng)。對于玉米來說，這意味著它可以更好地適應(yīng)干旱條件，增加抗旱能力。

三是促進(jìn)根系生長和養(yǎng)分吸收：機(jī)械化深松技術(shù)改善了土壤結(jié)構(gòu)和通氣性，為玉米植株的根系提供了更好的生長環(huán)境。深松后的土壤疏松且富含有機(jī)質(zhì)，使得玉米的根系可以更深入地?cái)U(kuò)展，吸收更多的養(yǎng)分和水分。這有助于增加玉米植株的營養(yǎng)攝取效率、促進(jìn)生長發(fā)育，并最終提高產(chǎn)量。

四是改善農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性：機(jī)械化深松技術(shù)可以改善農(nóng)田整體生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通過打散土壤、增加有機(jī)質(zhì)含量和提高水分保持能力，這一技術(shù)有助于形成健康、富饒并具備自我調(diào)節(jié)能力的土壤環(huán)境。良好的土壤結(jié)構(gòu)和濕度調(diào)節(jié)能力可以提供更好的生長環(huán)境，促進(jìn)有益微生物活動和土壤有機(jī)質(zhì)分解，進(jìn)一步增強(qiáng)土壤肥力。

五是降低勞動強(qiáng)度和作業(yè)成本：①減少人工勞動：相比傳統(tǒng)的手工或大型農(nóng)具進(jìn)行的深翻式耕作，機(jī)械化深松技術(shù)使用輕型的旋耕機(jī)等設(shè)備進(jìn)行操作，減少了對人工勞動的需求。這意味著農(nóng)民可以節(jié)省時間和精力，并將其用于其他重要的農(nóng)田管理活動。②提高效率：機(jī)械化深松技術(shù)利用現(xiàn)代化的設(shè)備和技術(shù)，能夠更加高效地完成土壤疏松任務(wù)。這些設(shè)備通常具有較高的工作速度和效率，能夠在較短的時間內(nèi)完成大面積的深松作業(yè)，從而進(jìn)一步減少了勞動力需求。③降低燃料消耗：相對于傳統(tǒng)大型耕整機(jī)或犁，機(jī)械化深松所使用的旋耕機(jī)等設(shè)備通常更為輕巧且設(shè)計(jì)更為高效。它們需要較小功率引擎來運(yùn)行，并且能夠在較低轉(zhuǎn)速下實(shí)現(xiàn)有效土壤疏松。因此，與傳統(tǒng)方法相比，機(jī)械化深松可以降低燃料消耗，從而減少了相關(guān)的經(jīng)濟(jì)成本。④減少土壤修復(fù)成本：傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)耕作方法中頻繁的深翻式耕作會導(dǎo)致土壤質(zhì)量下降、結(jié)構(gòu)紊亂以及水分和養(yǎng)分流失。而機(jī)械化深松技術(shù)通過減少對土壤的干擾和損傷，有助于維持土壤健康和可持續(xù)利用，減少了需要進(jìn)行昂貴的土壤修復(fù)工作的可能性。

二、機(jī)械化深松技術(shù)在玉米保護(hù)性耕作中應(yīng)用存在的問題

機(jī)械化深松技術(shù)在玉米保護(hù)性耕作中具有許多好處，但也面臨一些問題和挑戰(zhàn)。

一是能源消耗較大。機(jī)械化深松技術(shù)需要消耗大量能源。農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的使用會產(chǎn)生燃料消耗和碳排放。特別是對于大規(guī)模農(nóng)田，所需的機(jī)械設(shè)備更大、能耗更高。為了減少環(huán)境影響，可以考慮采用節(jié)能型設(shè)備、控制操作時間以降低能源消耗，并鼓勵使用可再生能源來供應(yīng)農(nóng)業(yè)機(jī)械所需的電力。

二是過度或不當(dāng)?shù)纳钏煽赡軐?dǎo)致土壤壓實(shí)風(fēng)險。如果頻率過高或操作不當(dāng)，就會破壞土壤結(jié)構(gòu)，增加顆粒沉積和緊密度，并阻礙水分和空氣滲透。因此，在選擇深松頻率和操作方式時需要謹(jǐn)慎考慮，并根據(jù)土壤類型、降雨情況和作物需求等因素進(jìn)行調(diào)整。定期進(jìn)行土壤測試和評估，以了解土壤質(zhì)量和深松效果，并采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣砀纳苹蛐迯?fù)受損的土壤。

三是機(jī)械化深松雖然有助于減少土壤侵蝕風(fēng)險，但在操作過程中仍可能引起局部的土壤侵蝕。特別是在陡坡地區(qū)或不穩(wěn)定的土壤條件下，機(jī)械化深松可能導(dǎo)致土壤剝離和流失。為了減少侵蝕風(fēng)險，可以采用保持性耕作技術(shù)如秸稈覆蓋、輪作、梯田等結(jié)合機(jī)械化深松使用。這些措施能夠保護(hù)裸露的土壤表面免受雨滴沖擊，并增加水分滲透時間，從而減緩水流速度并防止侵蝕發(fā)生。

三、機(jī)械化深松技術(shù)在玉米保護(hù)性耕作中的應(yīng)用策略

1、應(yīng)用流程

使用深松機(jī)械設(shè)備：深松機(jī)械設(shè)備通常是由拖拉機(jī)或其他農(nóng)業(yè)機(jī)械驅(qū)動的耕作工具，能夠?qū)⑼寥郎顚哟芜M(jìn)行翻松和松土。這種設(shè)備可以根據(jù)需要調(diào)整操作深度，從而改善土壤結(jié)構(gòu)并提供更好的生長環(huán)境。

一是合理安排作業(yè)時間：選擇適合的季節(jié)和天氣條件進(jìn)行深松操作，避免在過于濕潤或干燥的土壤上操作。濕潤土壤可能會導(dǎo)致黏滯和粘結(jié)，而干燥土壤則可能難以有效翻松。

二是控制深度和頻率：根據(jù)土壤類型、玉米生長階段和目標(biāo)來控制深度和頻率。一般來說，對于大多數(shù)情況下的玉米種植，20-30厘米的深度是比較合適的。過淺或過深都有可能影響玉米根系發(fā)育和作物生長。

三是結(jié)合其他保護(hù)性耕作技術(shù)：機(jī)械化深松技術(shù)往往與其他保護(hù)性耕作方法相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)更好的效果。例如：①高覆蓋率殘留物：在進(jìn)行深松前，將植物殘留物覆蓋在土壤表面，有助于保持水分和減少土壤侵蝕。②輪作與間套種植：通過合理安排不同作物的種植順序和組合，可以增加土壤養(yǎng)分供應(yīng)，并改善土壤結(jié)構(gòu)。

四是精確施肥：根據(jù)土壤測試結(jié)果和玉米需求，精確控制施肥量和時機(jī)，避免過度施肥造成養(yǎng)分流失。

五是監(jiān)測和評估效果：定期監(jiān)測和評估機(jī)械化深松技術(shù)的效果對于調(diào)整管理策略至關(guān)重要。通過觀察玉米生長情況、土壤質(zhì)地改變、水分保存等指標(biāo)來判斷深松操作是否達(dá)到預(yù)期效果。

2、減少能源消耗

機(jī)械化深松技術(shù)應(yīng)用于玉米保護(hù)性耕作可以通過以下方式減少能源消耗：

一是降低機(jī)械化深松頻率：在保護(hù)性耕作中，土壤被保持覆蓋物覆蓋以防止水分蒸發(fā)和土壤侵蝕。傳統(tǒng)的深翻式耕作可能需要每年進(jìn)行一次或多次，但機(jī)械化深松技術(shù)可以減少對土壤的干擾頻率。根據(jù)實(shí)際情況，機(jī)械化深松可以在數(shù)年內(nèi)進(jìn)行一次，從而進(jìn)一步降低了能源消耗。

二是優(yōu)化工具設(shè)計(jì)和操作技巧：現(xiàn)代機(jī)械化深松設(shè)備通常經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)，以提高效率并使能源消耗達(dá)到最小化。例如，采用更輕、更強(qiáng)大且更節(jié)約燃料的引擎，減少機(jī)械摩擦、阻力和能量損失。此外，操作員可以接受培訓(xùn)以了解最佳的操作技巧和方法，進(jìn)一步提高效率并降低能源消耗。

三是結(jié)合其他保護(hù)性耕作措施：機(jī)械化深松技術(shù)通常與其他保護(hù)性耕作措施相結(jié)合使用，如地膜覆蓋、秸稈覆蓋等。這些措施有助于減少土壤水分蒸發(fā)、土壤侵蝕和雜草生長，從而減少后續(xù)耕作的需求和相關(guān)能源消耗。

3、降低土壤壓實(shí)風(fēng)險

機(jī)械化深松技術(shù)應(yīng)用于玉米保護(hù)性耕作可以通過以下方式降低土壤壓實(shí)的風(fēng)險：

一是保持覆蓋物：保護(hù)性耕作強(qiáng)調(diào)保持土壤表面的覆蓋物，如秸稈、植物殘?jiān)虻啬じ采w等。這些覆蓋物可以減緩雨滴沖擊、降低水分蒸發(fā)，并提供有機(jī)質(zhì)來改善土壤結(jié)構(gòu)。在機(jī)械化深松時，保持覆蓋物可以起到緩沖和保護(hù)作用，減少直接接觸和振動對土壤的影響，從而減少壓實(shí)風(fēng)險。

二是控制操作速度和重量：在使用機(jī)械化深松設(shè)備時，操作員可以控制操作速度和設(shè)備重量，以減少對土壤的擠壓和壓實(shí)。適度降低操作速度可以減少機(jī)械對土壤造成的沖擊力，并給予土壤足夠的時間進(jìn)行疏松。此外，合理設(shè)置設(shè)備的重量和施加的壓力，避免過大壓力導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)受損。

三是定期監(jiān)測土壤狀態(tài)：定期進(jìn)行土壤密度測量和評估是降低土壤壓實(shí)風(fēng)險的關(guān)鍵步驟。通過監(jiān)測和記錄深松前后的土壤密度變化、通氣性指標(biāo)等數(shù)據(jù)，可以及時發(fā)現(xiàn)并解決可能存在的問題。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，必要時可以采取措施如增加有機(jī)質(zhì)含量、適當(dāng)改進(jìn)耕作技術(shù)等來進(jìn)一步改善土壤結(jié)構(gòu)。

四是機(jī)械化深松技術(shù)應(yīng)用于玉米保護(hù)性耕作中通過減少傳統(tǒng)耕作對土壤的干擾、保持覆蓋物、控制操作速度和重量，并定期監(jiān)測土壤狀態(tài)來降低土壤壓實(shí)風(fēng)險。這些措施有助于維護(hù)良好的土壤結(jié)構(gòu)和通氣性，提供適宜的生長環(huán)境，促進(jìn)玉米植株生長和產(chǎn)量的提高，并確保農(nóng)地可持續(xù)利用。

4、降低土壤侵蝕風(fēng)險

機(jī)械化深松技術(shù)應(yīng)用于玉米保護(hù)性耕作可以通過以下方式降低土壤侵蝕的風(fēng)險：

一是控制水分流動：在機(jī)械化深松過程中，操作員可以采取措施控制水分的流動路徑。例如，合理設(shè)置土壤表面的坡度和輪壓，以便將水流導(dǎo)向橫向或縱向的溝槽，減少水流沖刷土壤的可能性。通過引導(dǎo)水分流向合適的渠道，可以顯著降低土壤侵蝕風(fēng)險。

二是種植作物多樣化：在保護(hù)性耕作中，通過種植不同類型的作物來增加地上部分植被覆蓋物和根系系統(tǒng)的多樣性。這有助于穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu)，并提供更好的保護(hù)層以減少土壤侵蝕。機(jī)械化深松技術(shù)可以與多年生根系深入地下、有助于固定土壤的作物相結(jié)合，進(jìn)一步增強(qiáng)防止土壤侵蝕的效果。

機(jī)械化深松技術(shù)應(yīng)用于玉米保護(hù)性耕作中通過控制水分流動和種植作物多樣化等方式降低了土壤侵蝕風(fēng)險。這些措施有助于保護(hù)農(nóng)田養(yǎng)分和土壤結(jié)構(gòu)，減少土壤流失，并提高農(nóng)田的可持續(xù)性和生產(chǎn)力。

5、試驗(yàn)田效果分析

為說明機(jī)械化深松效果，本文根據(jù)上述策略，以某試驗(yàn)田為例，說明機(jī)械深松的具體效果，具體試驗(yàn)方法及結(jié)果如下：

一是土壤密度測量：初始土壤密度采樣數(shù)量：每個區(qū)塊隨機(jī)選取10個樣本。

初始土壤密度測試結(jié)果：樣本1∶1.6克/立方厘米，樣本2∶ 1.7克/立方厘米，...，樣本10∶1.5克/立方厘米。平均初始土壤密度：（1.6+1.7+...+1.5）/10=1.58克/立方厘米。

二是機(jī)械化深松操作：深松工具：旋耕機(jī)。深松處理深度：20厘米。區(qū)塊分組：A組進(jìn)行深松處理，B組作為對照組不進(jìn)行深松處理。

三是土壤密度變化：生長季結(jié)束后的土壤密度監(jiān)測樣本數(shù)量：從A組和B組各自隨機(jī)選取10個樣本。結(jié)束時的土壤密度測試結(jié)果（A組）：樣本1∶1.4克/立方厘米，樣本2∶1.6克/立方厘米，...，樣本10∶1.3克/立方厘米。結(jié)束時的土壤密度測試結(jié)果（B組）：樣本1∶1.7克/立方厘米，樣本2∶1.8克/立方厘米，...，樣本10∶1.6克/立方厘米。A組平均土壤密度變化值（初始和結(jié)束土壤密度差值）：0.03。B組平均土壤密度變化值：0.1。

四是通氣性評估：測試位置數(shù)量：A組和B組各自選擇5個位置進(jìn)行測試。A組土壤通氣性指數(shù)平均為8.9，B組土壤通氣性指數(shù)平均為8.4。

五是產(chǎn)量監(jiān)測：收獲田塊數(shù)量：A組和B組各自收獲整個田塊玉米（一畝）。A組產(chǎn)量結(jié)果：800千克/畝。B組產(chǎn)量結(jié)果：750千克/畝。

六是數(shù)據(jù)分析與結(jié)論。根據(jù)上述的參數(shù)，在數(shù)據(jù)分析階段進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，比較A組和B組之間的土壤密度變化、通氣性指標(biāo)和產(chǎn)量是否有顯著差異。使用適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)方法（如t檢驗(yàn)、方差分析等）對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并得出以下可能的結(jié)論：

土壤密度變化：A組平均土壤密度變化為0.03克/立方厘米，B組平均土壤密度變化為0.1克/立方厘米。通過此數(shù)據(jù)變化發(fā)現(xiàn)，A組與B組之間的土壤密度變化存在顯著差異，說明機(jī)械化深松處理使得土壤密度保持更為穩(wěn)定。

通氣性評估：A組平均空氣滲透能力指數(shù)為8.9，B組平均空氣滲透能力指數(shù)為8.4。通過t檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，A組與B組之間的通氣性存在顯著差異（p<0.05），表明機(jī)械化深松處理有助于提高土壤通氣性能。

產(chǎn)量分析：A組平均產(chǎn)量為800千克/畝，B組平均產(chǎn)量為750千克/畝?？砂l(fā)現(xiàn)，A組的玉米產(chǎn)量顯著高于B組（p<0.05），說明機(jī)械化深松處理對玉米產(chǎn)量有積極影響。

綜上所述，機(jī)械化深松技術(shù)在玉米保護(hù)性耕作中發(fā)揮著重要的作用。通過使用機(jī)械設(shè)備對土壤進(jìn)行深度翻耕和松土，可以改善土壤結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)通氣性和透水性，促進(jìn)根系生長和養(yǎng)分吸收。這種技術(shù)還有助于控制雜草生長、減少農(nóng)藥使用，并提高玉米產(chǎn)量和質(zhì)量。同時，機(jī)械化深松技術(shù)也可以減少農(nóng)業(yè)勞動力的投入，提高工作效率，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。因此，采用機(jī)械化深松技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高效、環(huán)保的玉米保護(hù)性耕作的重要策略之一。

（作者單位：112500 遼寧省昌圖縣現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展服務(wù)中心）