農(nóng)業(yè)保護(hù)性耕作機(jī)械及配套農(nóng)藝技術(shù)特征

魏紅艷

(榆樹市農(nóng)業(yè)機(jī)械化學(xué)校,吉林 榆樹 130400)

0 引言

近年來,我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)呈現(xiàn)明顯的規(guī)模化發(fā)展趨勢,農(nóng)機(jī)應(yīng)用普及率和應(yīng)用質(zhì)量顯著提高,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)出效益穩(wěn)步提升,農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)施的關(guān)鍵。在我國應(yīng)用農(nóng)機(jī)生產(chǎn)的數(shù)十年時間里,農(nóng)業(yè)機(jī)械在發(fā)揮作用的同時,也在一定程度造成了土壤資源的退化和環(huán)境污染問題,尤其在翻耕、耙地、整地、平地、鎮(zhèn)壓一系列作業(yè)的過程中,農(nóng)業(yè)耕地受到了一定不利影響,且阻礙了農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。保護(hù)性耕作作為新時期農(nóng)業(yè)生產(chǎn)耕作技術(shù)的新理論,契合現(xiàn)階段我國農(nóng)業(yè)發(fā)展實(shí)際需求,應(yīng)用保護(hù)性耕作技術(shù)和開發(fā)推廣相關(guān)機(jī)械產(chǎn)品對于促進(jìn)農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展及經(jīng)濟(jì)效益長期穩(wěn)步提升具有積極作用。

1 農(nóng)業(yè)保護(hù)性耕作分類

保護(hù)性耕作是應(yīng)對農(nóng)業(yè)土壤及生產(chǎn)周邊環(huán)境退化而產(chǎn)生的一項(xiàng)新技術(shù),意在保持農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,其核心技術(shù)是通過少耕、免耕、深松、地表微地形改造等方式與合理種植、地表秸稈覆蓋、農(nóng)田防護(hù)林建設(shè)等復(fù)合作用,實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)耕地有效抵御土壤退化、水土流失、土壤沙化、環(huán)境污染等系列問題,降低因農(nóng)業(yè)耕作方式不合理引起的沙塵暴、糧食減產(chǎn)等環(huán)境和社會問題[1]。

從新耕作形式的角度出發(fā),保護(hù)性耕作主要包括以下幾類耕作方法。

1)覆蓋耕作法。主要是將農(nóng)作物秸稈、根茬等在收獲過程直接粉碎,使地表覆蓋一層粉碎秸稈的保護(hù)層,用以保護(hù)土壤,減少耕地土壤損失,并固水保肥,培肥地力。2)防風(fēng)蝕耕作法。風(fēng)蝕是很多農(nóng)田退化的主要問題,保土保水保苗是很多沙土耕作地區(qū)的工作難點(diǎn),采用例如垂直主風(fēng)向耕翻等防風(fēng)蝕耕作技術(shù),能夠保持犁溝與垡壟不平整,從而在一定程度上降低風(fēng)力對土壤的不利影響。3)等高耕作法。主要針對坡地土壤硬性,其耕作播種沿等高線進(jìn)行,使原本呈坡度導(dǎo)致的水土流失問題受到等高小壟結(jié)構(gòu)及種植作物的阻礙,耕地平均徑流量減少,沖擊力降低,不僅水蝕問題緩解,而且有利于提高水資源利用率。4)溝壟耕作法。與傳統(tǒng)壟作不同,新的溝壟耕作法是在耕地表面構(gòu)筑更大的溝和壟,通常多與等高耕作法相結(jié)合應(yīng)用,能夠增強(qiáng)固土能力,適合應(yīng)用于較大坡度的耕地[2]。

2 保護(hù)性耕作機(jī)械作業(yè)組成

2.1 保護(hù)性機(jī)械化耕整地

保護(hù)性機(jī)械化耕整地作業(yè)主要包括兩大類作業(yè)類型,一是通過傳統(tǒng)設(shè)備與新作業(yè)方式結(jié)合。此種作業(yè)過程采用常見的耕整地機(jī)具進(jìn)行土壤處理,如鏵式犁、旋耕機(jī)、圓盤耙、聯(lián)合整地機(jī)等進(jìn)行常規(guī)耕深的作業(yè),但作業(yè)方式采用等高耕作法的技術(shù)模式,主要應(yīng)用于大坡地耕地;二是采用保護(hù)性耕作新模式,如覆膜作業(yè)、淺耕作業(yè)等,主要是通過減少土壤擾動的方式實(shí)現(xiàn)土壤保護(hù),通常需要應(yīng)用專用播種機(jī)相配合[3]。

2.2 機(jī)械化免耕播種

機(jī)械化免耕播種屬于覆蓋耕作法的一種,是利用秸稈覆蓋地表的耕作播種一體化作業(yè)方案,其主要包括以下核心技術(shù):一是要對耕地和秸稈進(jìn)行預(yù)先處理,在正式開展免耕播種的前一年耕整季,利用機(jī)械化耕整地作業(yè)將耕層整平壓實(shí),保證地表平整,并利用收獲機(jī)或秸稈粉碎機(jī)將收獲后的秸稈進(jìn)行粉碎處理,將秸稈粉碎成長度小于10 cm的狀態(tài)后拋撒在田間,使其均勻覆蓋在地表;二是開展機(jī)械化播種,利用免耕播種機(jī)實(shí)施播種作業(yè),能夠在有秸稈覆蓋地表的狀態(tài)下一次性完成滅茬、開溝、施肥、播種、覆土、鎮(zhèn)壓、秸稈覆蓋等工作,在播種同時保證盡量少的對耕層土壤造成擾動,充分保持耕層結(jié)構(gòu)和理化狀態(tài)。

2.3 機(jī)械深松技術(shù)

在實(shí)施保護(hù)性耕作的過程中,由于常年不翻耕土壤以及輪式機(jī)具作業(yè)造成的土壤壓實(shí)問題,會造成土壤耕層約20～25 cm下方出現(xiàn)厚實(shí)的犁底層,導(dǎo)致土壤蓄水能力降低,易出現(xiàn)地表徑流而造成水土流失和土壤內(nèi)部養(yǎng)分下降,因此適宜利用深松機(jī)進(jìn)行作業(yè),在不過度翻動土壤的前提下打破土壤深層的犁底層,保證耕地的深層蓄水。機(jī)械深松包括全方位深松、局部松土兩種主流作業(yè)方式,應(yīng)結(jié)合田間情況適當(dāng)選取作業(yè)方式,除常規(guī)深松機(jī)外,為降低松土阻力還可選擇振動深松機(jī)作業(yè)。一般情況下,深松作業(yè)不應(yīng)連年實(shí)施,應(yīng)當(dāng)根據(jù)耕地犁底層狀態(tài)每2～3年松土一次。對新采用保護(hù)性耕作的地塊,應(yīng)在免耕覆蓋前利用深松機(jī)先打破原有犁底層,再實(shí)施免耕播種作業(yè),由于保護(hù)性耕作的深松作業(yè)會受到秸稈覆蓋層影響,因此宜選用具有較強(qiáng)防堵能力的深松機(jī)作業(yè)[4]。

2.4 機(jī)械植保技術(shù)

保護(hù)性耕作的作業(yè)模式土壤會因?yàn)椴唤?jīng)翻耕及地表秸稈覆蓋而累積病蟲害誘因,需要做好田間的檢查和病蟲害防治工作,此外,免耕播種地塊也極易滋生雜草,應(yīng)做好植保的全面工作。首先,在播種前做好種子處理,通過藥劑拌種、包衣處理等方式降低病蟲害發(fā)生率;其次,發(fā)現(xiàn)病蟲害初期第一時間噴施防治藥劑,噴施藥劑應(yīng)選擇技術(shù)先進(jìn)的噴霧機(jī)產(chǎn)品,避免農(nóng)藥的浪費(fèi)和周邊環(huán)境污染;再次,需每年噴施一次除草劑,預(yù)防雜草生長。此外,還應(yīng)重視綠色植保技術(shù)的應(yīng)用,盡量控制化學(xué)藥劑用量,避免過量用藥,結(jié)合生物防治、物理防治、人工處理等多種形式,促進(jìn)低污染植保技術(shù)應(yīng)用[5]。

3 農(nóng)藝要點(diǎn)與注意事項(xiàng)

由于免耕播種的模式與傳統(tǒng)耕作和播種模式差異性明顯,因此,其在實(shí)際應(yīng)用時農(nóng)藝技術(shù)和相關(guān)操作等事項(xiàng)也存在著明顯的差異性。

3.1 播種時機(jī)的選擇

在開展免耕播種時,應(yīng)合理選擇播種時機(jī),由于不同地區(qū)的環(huán)境、氣候、溫度等差異明顯,導(dǎo)致最適宜的播種時機(jī)存在差異性。與常規(guī)的耕地和播種相比,收到秸稈覆蓋作用及冬季低溫的影響,耕地地溫的升溫較慢,因此播種時機(jī)相對延后,具體可通過測地溫判斷實(shí)施,一般情況下,大部分作物的適宜播種地表溫度在12～15 ℃范圍,且3～5 cm深度土壤的含水率在16%～20%左右,較為適宜開展免耕播種,若墑情不足,則需要進(jìn)行灌溉、造墑后再開展機(jī)械化免耕播種[6]。

3.2 秸稈覆蓋量的調(diào)整

秸稈覆蓋量應(yīng)視作物的種類和下茬作物的選擇而定,一方面,為保證秸稈有效覆蓋耕地表面,通常秸稈的覆蓋量應(yīng)不低于秸稈總量的30%,這是秸稈還田的最低要求,秸稈覆蓋量過少,覆蓋保水、保土效果會變差,對于部分秸稈產(chǎn)量不高的農(nóng)作物,秸稈還田量應(yīng)高于70%,甚至可進(jìn)行全量還田。另一方面,秸稈覆蓋量也不宜過量,如玉米等秸稈產(chǎn)量高的作物,應(yīng)適當(dāng)保證秸稈離田,避免因秸稈覆蓋過厚而增加免耕播種難度或影響作物種植與生長。

3.3 種植密度與有效株數(shù)控制

農(nóng)作物種植密度和實(shí)際生長的有效株數(shù)對于農(nóng)作物產(chǎn)量和產(chǎn)出品質(zhì)均具有明顯的影響,因此合理設(shè)計(jì)免耕播種的行距、株距,具體結(jié)合地區(qū)的種植方式、品種特征以及田塊地力等情況,合理設(shè)計(jì)種植密度,并通過優(yōu)化田間管理提高保苗率。以玉米種植為例,免耕播種模式下因不考慮起壟造成的行距影響,可進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮侠砻苤?通常密度應(yīng)在55 000株/hm2以上,最高密度應(yīng)不高于70 000株/hm2,以保證良好的田間管理便捷性及優(yōu)異產(chǎn)量[7]。

3.4 強(qiáng)化病蟲草害的植保防治

保護(hù)性耕作環(huán)境下的田間土壤環(huán)境與傳統(tǒng)耕作模式發(fā)生變化,容易導(dǎo)致病蟲草害的發(fā)生概率增加,因此,采取必要措施強(qiáng)化病蟲草害的防治十分必要。首先,應(yīng)制定合理的植保作業(yè)技術(shù)方案,結(jié)合耕地種植作物的種類,常見病蟲草害特征,做好預(yù)防預(yù)案與前期藥劑準(zhǔn)備;其次,應(yīng)密切關(guān)注氣候變化,結(jié)合暴雨、臺風(fēng)等不利因素提前做好防控,結(jié)合農(nóng)業(yè)部門的病蟲害預(yù)警和雜草滋生狀態(tài),提前進(jìn)行防控,堅(jiān)持“預(yù)防為主、綜合防治、綠色防治”的原則,結(jié)合病蟲害發(fā)生情況和品種本身抗性水平,做到機(jī)械設(shè)備精準(zhǔn)、精量用藥;再次,對于農(nóng)藥和除草劑的選擇,應(yīng)盡量以低毒、高效、低殘留的農(nóng)藥品種為主,植保噴施的用藥劑量、用藥次數(shù)、用藥方法等應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行使用標(biāo)準(zhǔn)或咨詢農(nóng)業(yè)部門意見。此外,對于使用后的農(nóng)藥,應(yīng)妥善處理,并做好植保機(jī)械的檢查,避免重噴、漏噴,防止藥害發(fā)生[8]。

3.5 定期深松與規(guī)范施肥

保護(hù)性耕作主要依靠自然條件進(jìn)行松土,例如作物根系生長、蚯蚓等生物調(diào)控,有利于土壤恢復(fù)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)和原始地力,但受到農(nóng)機(jī)對地表壓實(shí)的影響,應(yīng)當(dāng)合理開展機(jī)械化深松整地作業(yè)。機(jī)械化深松主要以保護(hù)性耕作2～3年的實(shí)施為主,應(yīng)注意黏土或壤土不適宜進(jìn)行機(jī)械深松作業(yè),同時,深松作業(yè)必須確保將犁底層打破,以達(dá)到充分利用降水的效果。除需要在播種同時施足底肥外,為避免作物與微生物爭奪速效養(yǎng)分的矛盾,可通過補(bǔ)施氮肥改善碳氮比,還應(yīng)利用追肥提高土壤肥力,重視苗期和生長中后期的追肥工作,保障農(nóng)作物穩(wěn)定增產(chǎn)[9]。

4 保護(hù)性耕作的發(fā)展趨勢

保護(hù)性耕作適應(yīng)我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展需求,未來將得到政府及地方農(nóng)業(yè)管理部門的持續(xù)政策支持,鼓勵農(nóng)民因地制宜、行之有效地落實(shí)保護(hù)性耕作技術(shù)。隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步,保護(hù)性耕作能夠更好地與傳統(tǒng)生產(chǎn)模式相結(jié)合。例如,保護(hù)性耕作農(nóng)田實(shí)施變量施肥、變量噴藥、節(jié)水灌溉等,并有效限制農(nóng)業(yè)機(jī)械的壓實(shí)、減少化學(xué)農(nóng)藥和化肥的使用。下一階段,應(yīng)依托保護(hù)性耕作關(guān)鍵機(jī)械設(shè)備的發(fā)展,促進(jìn)生產(chǎn)質(zhì)量的提升,將技術(shù)更為先進(jìn)的免耕播種機(jī)、秸稈處理機(jī)、深松機(jī)等設(shè)備推向市場,并利用氣候技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)字技術(shù)、視覺檢測技術(shù)相整合,實(shí)現(xiàn)環(huán)境判斷并優(yōu)化免耕播種及后期田間管理[10]。

5 結(jié)語

總體來說,保護(hù)性耕作的普及和發(fā)展與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)理念的革新息息相關(guān),該技術(shù)的應(yīng)用離不開耕作技術(shù)的升級與科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,采用保護(hù)性耕作技術(shù),合理應(yīng)用保護(hù)性耕作機(jī)械和結(jié)合農(nóng)藝技術(shù),能更好地保護(hù)和改善土壤環(huán)境,減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的影響。隨著保護(hù)性耕作技術(shù)愈發(fā)受到重視,各地實(shí)施的保護(hù)性耕作作業(yè)模式愈發(fā)規(guī)范,相信隨著配套農(nóng)機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步,免耕播種作業(yè)的實(shí)施將越來越科學(xué)規(guī)范。