農業機械化保護性耕作技術推廣要點研究

利辛縣農機械化技術學校 鄭兆輝

1 實施保護性耕作的背景意義

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的耕作模式。在傳統的耕作模式中，土壤的耕整是至關重要的一個生產環，耕整地可以細碎化土壤顆粒，使土層變得蓬松有利于種子發芽及根系的生長，但在北方干旱地區過度的耕整加速了土壤水分的蒸發不利于土壤的保墑，而且由于北方春季大風較多，加劇了土壤的風蝕，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，為維持農業生產水平則需要運用更多的肥料，這無形中增加了生產成本。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 保護性耕作可以防止土壤風蝕，減少沙塵暴的發生

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

表1 秸稈殘茬覆蓋率和地表粗糙度對土壤風蝕的影響

1.3 提高蓄水保墑能力，減少雨水流失提高水質量

一方面，土壤的免耕、少耕是避免土壤表層水分蒸發的重要措施，而且地表秸稈覆蓋還能提供遮陰，也減少了地表蒸發；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)。事實上，夏末連續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]。美國內布拉斯加不同耕作法土壤蓄水、徑流和蒸發等測定結果見表3，德克薩斯連續5 年試驗結果見表2。（資料來源:美國農業部農業研究中心(USDA-ARS)）

表2 美國內布拉斯加不同耕作法土壤蓄水、徑流、蒸發量測定

表3 德克薩斯州1983- 1987 年不同耕作法種植高粱試驗結果

該實驗數據證明，免耕和秸稈覆蓋可以有效地減少地表水分蒸發，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，提高了河流水的質量。

1.4 有效提高作物產量

一方面，地表覆蓋的秸稈在腐爛以后可以形成有機質，提高土壤的碳含量；另一方面連續少耕、免耕可以增強土壤顆粒的聚合，形成團粒結構，更容易作物發展根系；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，提高農作物產量。德克薩斯州連續五年試驗（表3）測得，免耕法蓄水量141mm，產量3.34 t/hm，而翻耕、旋耕、深松只有89、85、114mm，產量分別為2.56、2.19、2.77 t/hm，免耕產量提高21%～52%。（資料來源:Unger and Wiese 1984，美國農業部研究局(USDA-ARS)）

2 機械化保護性耕作技術模式

保護性耕作的重點是秸稈覆蓋及免耕、少耕、深松和化學防治。

2.1 秸稈覆蓋

按照技術模式，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、疏松的地區使用，主要利用谷物聯合收獲機的秸稈粉碎機來完成，如果粉碎效果不好秸稈較長，可以用粉碎機再次作業或者旋耕機進行淺旋，以達到免耕播種作業要求為準。玉米秸稈還田作業適合玉米產量較高的地區（例如：黃淮海地區），如果秸稈量過大或者地表不平整則可以在粉碎作業完成后利用圓盤耙進行微整作業[2]。如果春季底紋太低則可以采用淺松作業。

玉米的整桿覆蓋主要適用于冬季風大的地區，在收獲玉米后秸稈不做處理以防秸稈被風吹走，在下季作物播種時將秸稈按照播種機行進方向撞到既可。小麥的整桿還田不太常見，主要適合機械化水平低主要有割曬機或者人工收獲的地區，收獲后的麥稈先進行脫粒，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蝕的地區。該種模式主要采用機械化收獲時高留茬+免耕播種作業和機械化收獲高留茬+粉碎淺旋播種兩種機械化路線模式。

2.2 免耕、少耕及深松

免耕、少耕主要是利用免耕播種機及少耕播種機進行播種作業，免耕播種機可以一次性完成開溝、播種、施肥、覆土、鎮壓作業，多種工序一次完成，也不會破壞土壤結構，是一種較為常見的播種機；少耕播種機則會在播種部件工作前首先進行耙地、淺松等簡單的地表作業。土壤的深松是保護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，作業后不破壞土壤結構。深松主要分為局部深松和全方位深松，我國大多數區域以局部深松為主。局部深松所使用的深松機多為單柱式深松機，在深松機底端帶有翼鏟（單翼或者雙翼）[3]。

2.3 化學防治

相比于傳統的耕作模式，保護性耕作更容易發生較為嚴重的病蟲害。其主要原因是，附著在作物秸稈上的蟲卵及細菌在秸稈離田后將降低下季作物病蟲害發生的概率；潛伏在土壤下層的害蟲在進行土壤深翻或者旋耕時也會將害蟲及蟲卵翻在土壤下面，也會降低病蟲害發生的概率。保護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防治。

3 推廣保護性耕作面臨的問題及解決思路

3.1 廣大農民種植戶的質疑

推廣保護性耕作最大的困難就是廣大農民種植戶的質疑。保護性耕作的理念有悖于傳統的耕作理念，這也給保護性耕作的推廣工作帶來了極大地困難。實際上，其根本在于農民種植戶對產量的擔憂，擔心實施保護性耕作會對產量產生影響，因此推廣保護性耕作的前提是加深農民種植戶對保護性耕作的了解認識，打消疑慮。在大規模進行推廣工作之前首先選擇一些具有代表性的土地進行2～3 年的試驗示范，一方面讓農民種植戶實實在在地看到保護性耕作節本增效、保護環境的效果，讓數據來打消農民種植戶的疑慮。另一方面，保護性耕作是一項因地制宜，路線較為復雜的技術模式，不同地區、不同作物的技術路線就可能有差別。因此，建立試驗示范基地也可以探索出一套適用的、科學的保護性耕作技術模式。一般情況下，15%～22%的土壤含水率比較適合深松作業。深松鏟之間的間隙需要根據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行（小麥需要在播前進行，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，可進行造墑，一般2～4年深松一次既可。

3.2 農機產品質量及作業質量良莠不齊

實施保護性耕作需要多種機具配套來完成，例如大馬力拖拉機、深松機、圓盤耙、免耕播種機等。一方面，相比于傳統使用的機具，該種機具價格較為昂貴；另一方面，農機市場上魚龍混雜、以次充好的機具大量存在，這也嚴重阻礙了保護性耕作的推廣工作。一方面，農民用戶如果無力承擔質量合格、效果較好的農機產品則會對保護性耕作的質量產生影響，進而影響作物產量；另一方面，部分作業隊伍由于技術培訓不到位或者片面追求數量而忽略質量也會影響保護性耕作的實施質量，進而嚴重影響作物產量。解決此問題首先要從補貼開始入手，一方面加強對保護性耕作的補貼。補貼不僅僅依靠農機購置補貼，而要注重于保護性耕作的作業以及種植戶的補貼。一方面，這樣可以提高種植戶接受保護性耕作技術的積極性；另一方面，利用作業補貼政策也可以提高農民機手的積極性，也有利于促使農民機手選擇購買質量更加可靠的農機裝備。更重要的是，實施作業補貼需要加強對農民機手作業的監管，可以充分利用現代物聯網監測技術對農民機手的農機裝備進行作業監測，監測項目包括但不限于作業時間、作業面積、作業質量等，既可以保證保護性項目的實施效果，也可以保證農民機手及農民種植戶的合法利益。

3.3 加強農民機手及農民種植戶的培訓力度

農民機手是保護性耕作的實施者，農民種植戶是保護性耕作的承擔者，因此一定要加強對農民機手以及農民種植戶的培訓，使其充分認識了解保護性耕作技術。有條件的地方可以在項目實施前召開線下培訓班，充分講解保護性耕作的技術環節、實施要點、產品操作知識、注意事項等，也可以利用現代互聯網技術創新培訓形式，例如利用網絡直播、公共媒體平臺等方式方便更多的農民機手、農民種植戶。唯有做好培訓才可以使保護性耕作得以更好地推廣。

3.4 農機農藝多部門聯動，做好服務工作

保護性耕作與傳統耕作理念存在著較大的差別，這不單單體現在農機方面，而且還體現在農藝上。例如，保護性耕作通常面臨著更大的病蟲害威脅，一方面，需要農藝部門加強對病蟲害的監測工作，及時做出預警及應對建議；另一方面，農民種植戶也需要提前做出對病蟲害的預防措施。（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苗期作物的生長情況進行藥物噴灑。（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+松土微耕聯合作業，以保證更好的除草效果。保護性耕作的病蟲害防治需要注意的是要根據以往地塊雜草病蟲的情況或者相關部門做出的預警合理配方，適時打藥；藥劑攪拌要均勻，重噴漏噴率要低于5%；作業前要注意天氣情況，嚴謹大風、下雨、高溫天氣打藥，要時刻注意風向；要及時檢查噴頭噴藥情況，防止出現堵塞的情況。農機農藝相關部門專家也應當定期與廣大農民種植戶交流，一方面可以解答農民種植戶相關的問題疑惑，解決問題；另一方面也可以時刻注意保護性耕作的實施情況，如遇到問題可以及時修正。

4 根據情況，選擇適用的保護性耕作技術

保護性耕作是一項綜合性技術，不同區域、不同耕作模式所需要的保護性耕作技術也有所不同。例如，黃土高原一年一熟區其最大的特點是干旱和水土流失，其保護性耕作的重點是防治水土流失以及提高土壤的有機質和含水率。技術模式應主要以秸稈覆蓋和少免耕播種為重點。華北兩茬平作區特點是土地負荷重，地下水嚴重透支，水資源匱乏。其保護性耕作的目的應當主要是增加土壤蓄水能力，提高水的利用效率和土壤肥力；技術模式為麥收——留茬覆蓋——免耕精量玉米播種——玉米收獲——秸稈粉碎還田——免耕施肥聯合播種冬小麥——粉碎的玉米秸稈和冬小麥覆蓋越冬。