山西旱地機械化深松技術淺析

葉曉軍

（運城市農業綜合行政執法隊，山西 運城 044000）

1 機械化深松技術介紹

機械化深松技術是用拖拉機等動力機械帶動深松機對堅硬的犁底層及以下土層進行疏松，不翻轉土層，全面或局部松動種植層與下方土壤的一種耕作技術。

通過機械化深松技術，能打破多年耕作形成的犁底層，有效促進土壤水肥氣的上下貫通，增加土壤肥力，促進農作物根系深扎，較大幅度地提高作物產量，極大地提高旱地土壤保墑蓄水能力，有效降低雨期地表徑流，故推廣機械化深松技術具有重要的現實意義。

2 山西旱作耕地現狀

2.1 山西耕地概況

山西地處華北西部，位于黃土高原東部，耕地面積為4 803 647.98 hm2，其中近80%為旱地。山西地形條件復雜多樣，丘陵和山區占2/3 以上，全省旱地總面積的43.66%為坡耕地。從南到北不同區域氣候差別較大，以旱作農業生產為主，主要種植玉米、小麥、豆類、薯類、高粱、谷子等農作物。

2.2 傳統耕作方式帶來的危害

2.2.1 形成堅硬的犁底層

根據相關調查統計，山西省大部分地區以翻、耙、壓或小型農機具旋耕等耕作方式為主，在過去30多年的連年耕作作業，導致大部地區耕地板結嚴重，土壤耕層逐年降低。據調查統計，運城地區土壤耕深只有12～16 cm，同時形成了堅硬的犁底層結構，使得作業機械耕作阻力不斷增大。

2.2.2 作物生長空間不足，養分吸收減少

通過表1 數據可以看出，山西省廣泛使用的小農機旋耕整地作業，土壤耕層只有12～16 cm。以作業面積較多的玉米為例，玉米根系可長達80～100 cm，主要根系分布在距離地面40 cm 的土層中，而12～16 cm 土壤耕層直接導致玉米根系向下發展受阻，不能深扎，作物吸收不上水、肥等養分，使得玉米生長不良，極易發生倒伏和病蟲害侵害。

表1 不同傳統作業方式的作業深度Tab.1 The operation depth of different traditional operation modes

2.2.3 蓄水保墑能力下降

厚硬的犁底層阻礙了土壤中上下水氣的連通，使得土壤中能起到疏松土壤的蚯蚓等有益生物大量減少，連年的土壤翻動作業使得表層土壤松散，極易形成地表降雨徑流，土壤蓄水保墑能力明顯不足，已成為提高農業綜合生產能力的基礎性障礙因素。2021 年山西省大部分地區的洪澇災害就是土壤對澇期蓄水能力下降的明顯例證。

3 山西機械化深松技術實施現狀

3.1 國內外機械化深松技術現狀

3.1.1 國外機械化深松技術現狀

最早提出并使用機械化深松技術的是美國，20世紀初因大面積使用拖拉機翻耕土地，導致了1931 年1935 年兩次震驚世界的“黑風暴”，所以美國人提出了免耕、少耕和深松的土壤耕作方法，研制使用不翻動或少翻動土壤的深松犁、鑿式犁等機具[2]。

澳大利亞旱地面積占國土面積的81%左右，并且南部地區土層厚度不足1 m，多年的翻耕土地作業使國內水土流失嚴重，從20 世紀80 年代開始澳大利亞政府推廣淺松、深松、免耕等保護性耕作技術模式，機械化深松技術得到廣泛應用[3]。

巴西、阿根廷、歐洲等一些國家近些年大量采用深松整地在內的保護性耕作技術。

3.1.2 國內機械化深松技術現狀

早在20 世紀80 年代，我國在東北地區已經開始積極探索大規模機械化深松等保護性耕作技術，取得了一定成效。2010年，國務院、農業部先后下發文件，要求在全國適宜地區范圍內實施深松整地作業補貼試點，包括山西省在內的東北、華北、西北15 個省開展農機深松作業補貼試點工作。2016年農業部下發《全國農機深松整地作業實施規劃（2016-2020年）》，要求在適宜地區全面推廣農機深松整地技術，5年期間全國每年農機深松整地作業面積超過0.1×108hm2[1]。

表2 “十三五”全國深松作業面積Tab.2 The national subsoiling area in the 13th Five Year Plan

3.2 機械化深松技術種類及機具

機械化深松技術按作業性質可分為：局部深松、全面深松。深松機具從不同的角度有不同的分類，按鏟頭結構可分為：鑿形鏟式深松機、翼鏟式深松機、鵝掌式深松機、全方位深松機。按鏟柱結構可分為：全方位“V”深松機、鑿式深松機。按作業方式可分為：振動深松機、復式作業深松機。

4 山西旱地機械化深松技術增產因素

4.1 有效打破犁底層

機械化深松技術通過深松鏟打破多年形成的堅硬犁底層，使得作物根系能更好地向下發育深扎，有利于農作物根系由下向上吸收水分和營養元素，保證作物更好生長。機械深松深度可達35～50 cm，是其他作業達不到的深度，深松后的土壤密度達到適宜作物生長的12～13 g/cm3。山西省要求深度≥25 cm，相鄰兩鏟間距≤2.5 倍的深松深度。深松后玉米根系與未深松比較，深松后可達30 cm以上，見圖1。

表3 不同深松作業方式及特點Tab.3 The different subsoiling operation modes and characteristics

圖1 深松后玉米根系與未深松比較Fig.1 The comparison of maize root system after subsoiling and that without subsoiling

4.2 有效改善土壤的通透性

機械化深松能有效改善土壤的通透性，形成土壤“鼠道”結構，實現土壤上實下虛，虛實并存的耕層結構，可極大地提高土壤蓄積雨水和雪水能力，在干旱季節又能自心土層提墑，提高土壤蓄水保墑能力，促進作物根系生長發育，起到澇能蓄水、旱能提墑的效果，提高農作物產量和效益。局部深松降水下滲嘗試與深松深度關系，見圖2。

圖2 局部深松降水下滲嘗試與深松深度關系Fig.2 The relationship between local subsoiling precipitation infiltration attempt and subsoiling depth

4.3 形成巨大土壤水庫

機械深松技術由于打破了犁底層，可使天然降水有效下滲保存在耕深50 cm 以下的土層中，形成大面積的“土壤水庫”，有效攔蓄秋雨、冬雪，改善大部地區的春播墑情。

5 山西旱地機械化深松技術的效益分析

從自然條件和實際發展來看，山西省農業生產主要存在著大部分地區春季多風干旱少雨、十年九春旱、出苗差等問題。采用機械化深松能有效增加土壤蓄水能力，提高作物產量，增加農民收益。

5.1 經濟效益分析

表4 機械化深松技術不同作物增產效果Tab.4 The yield increasing effect of mechanized subsoiling technology on different crops

以山西省種植最多的玉米為例，旱地深松增產效果尤為明顯，平均每0.067 hm2增產100 kg，按2021 年收購價0.7 元/kg 計算，可以增收280 元/0.067 hm2，去除30～50 元/0.067 hm2深松整地成本，平均多收入230～250元/0.067 hm2。

5.2 生態效益分析

機械化深松技術可以有效減少地表徑流，增加土壤蓄水能力，有效減少土壤的水土流失，提高土壤承載能力。

機械化深松技術由于減少了機具作業次數，保持了地表的植被覆蓋，單一深松幾乎不翻動土層，減少了揚沙和浮塵天氣的環境污染。機械化深松技術至少提高30%的降水利用率。

3 結語

綜上所述，機械化深松作業能產效提高土壤通透性、培肥地力、蓄水保墑、遏制水土流失、增產增收等生態、社會、經濟效益。推行機械化深松技術，改造中低產田，改善農業生產條件，是實現農業可持續發展的一條有效途徑。