農業保護性耕作機械特征及農機農藝融合發展探索

梁法雙

(榆樹市農業綜合行政執法大隊,吉林 榆樹 130400)

0 引言

保護性耕作是突破傳統農業耕作與播種生產模式的全新生產理念,符合農業生產發展與自然環境相協調的實際需求,能有效改善現階段機械化生產過程中產生的耕地土壤退化與水土流失等問題,在完成農業生產的同時充分保護耕地。本文旨在深入分析農業保護性耕作機械特征,明確保護性耕作的適用性特征,探討農機農藝融合發展的難點并提供可行發展思路,為推動保護性耕作科學實施及農業可持續發展提供建議。

1 保護性耕作技術的適用性

我國不同農業地區水資源條件差異較大,其中干旱、半干旱及半濕潤偏旱地區達到我國耕地總面積的52%以上[1],對于水資源不足的農業產區,現階段的生產發展存在土壤貧瘠、水土流失、土壤沙化、周圍環境退化等系列問題,尤其是北方地區,土壤沙化導致的沙塵暴等惡劣自然災害頻發,保護性耕作技術的應用,能有效改善上述農業生產中的現存問題,并促進農業生產形成良性可持續發展新循環。應用保護性耕作技術具有以下優勢:1)社會效益。通過減少約60%的地表徑流、80%的水土流失能夠有效抑制耕地退化與土壤沙化[2],減少農業生產產生的沙塵和秸稈燃燒污染,降低不合理耕作模式影響生產生活;2)生態效益。保護性耕作模式下耕地有效儲水量達14%～19%,耕地可提高水分利用率12%～17%,并顯著增加土壤肥力,使耕地中的有機質、速效氮和速效鉀等養份比例顯著提高,并逐漸優化土壤結構,使土壤中的團粒結構和毛管孔氣度占比顯著增加;3)經濟效益。保護性耕作技術應用能夠顯著提高大宗糧食作物及重要經濟作物產量,可提高玉米、小麥產量16%～17%[3],通過減少農業生產工序,降低12%～15%的作業成本,同時增加農民經濟收入25%以上[4]。

2 保護性耕作機械特征

2.1 作業體系與機械品種

保護性耕作的機械化生產模式包括三項關鍵作業流程與兩項關鍵管理流程,其中關鍵作業流程包括秸稈高質量粉碎與均勻拋撒、機械化免耕施肥播種、機械化深松(圖1);關鍵管理流程包括雜草防治和病蟲害防治。所應用的農業機械品種較多,但總體上看不可或缺的農機產品種類,如秸稈粉碎機械、免耕播種機、深松機和植保機械,其他可選用的輔助型農業機械,如圓盤耙、淺松機、除草機、殘茬處理機等。

圖1 保護性耕作關鍵作業機械裝備

2.2 應用機械產品特征

2.2.1 免耕播種機

免耕播種機屬于一種將傳統農機功能相結合,并進行工藝創新的新型農機具,能有效替代傳統的耕整地、施肥、播種、秸稈局布還田等農業工序,并將以上工作一次性完成,適合應用于玉米、小麥、大豆、馬鈴薯等農作物的種植。隨著免耕播種機技術的發展,其功能基本定型,能夠在作業過程中進行根茬處理、開溝、種肥同施、覆土鎮壓、秸稈覆蓋等工作,根據免耕播種機的開溝、破茬技術特征,免耕播種機可分為:波紋式圓盤刀免耕播種機、缺口式圓盤刀免耕播種機、鋤鏟式免耕播種機,且免耕播種機和播種能力逐漸由傳統的谷物顆粒種子播種向大蒜、土豆等播種延伸,適用范圍不斷擴展[5]。

2.2.2 深松機

深松機是免耕播種作業時應用的一項土壤改良型耕整地設備,是免耕播種作業的重要機械裝備之一,深松作業不需要連年使用,應根據農業耕地土壤壓實程度進行分析,通常每2～3年應用一次。深松機的種類包括鑿型深松機、雙翼型深松機、箭型深松機等,能在手動低功耗的條件下利用深松鏟有效破壞耕地犁底層,保持耕層狀態和地表覆蓋情況,松土深度可達25～40 cm,有效提高土壤蓄水保墑能力,還能逐漸調節土壤耕層固、液、氣三項比例,有利于耕地抗旱增產。

2.2.3 秸稈粉碎機

秸稈粉碎機是將農業生產收獲后的秸稈進行粉碎處理的專用機械,不同農作物秸稈粉碎處理的方式也不相同,對于大宗糧食作物,在現代化農業機械生產收獲過程中可利用聯合收獲機在收獲糧食的同時進行秸稈粉碎,而對于部分經濟作物在收獲過程中會將秸稈與果實或糧食一同收集,經分離處理后才將秸稈排出,不便于直接粉碎,需選用秸稈專用粉碎機進行撿拾、粉碎和拋撒。秸稈粉碎的質量要求是秸稈長度小于10 cm,以保證有效覆蓋,并便于免耕播種機播種。部分秸稈產量較大的作物通常不適于秸稈全量覆蓋,可將部分整桿或粉碎秸稈離田[6]。

2.2.4 表土處理機械

淺松機是用于表土處理和除草的一種新型農機產品,其能夠根據表土處理的要求調節深度,處理深度通常在10 cm左右,一次作業達到疏松土壤、平整地表、消滅雜草等作用,淺松機適用于改善耕地表面質量,改善輪式農機行駛導致耕地土壤出現的溝轍,提高地表平整度,改善常期應用保護性耕作造成的地表不平和播種質量下降的問題,合理應用淺松機進行除草,能夠有效降低雜草生長率,還可減少約40%的免耕播種機開溝阻力[7]。耙地機與淺松機作用類似,主要用于平整土地進行表土處理,根據機械結構的不同,可分為對置圓盤耙、彈齒耙、驅動滾齒耙、滾刀式除草耙等多種類型,應用耙地機可實現疏松表土、除草、平整土地等作業,改善表層土壤平整度,提高免耕播種質量[8]。

2.2.5 植保機械

保護性耕作的生產模式容易提高病蟲草害發生率,因此,植保機械的應用率也高于傳統的耕作與播種模式。保護性耕作過程應用的植保機械主要有兩大類型,一是輪式噴霧機,采用田間行駛與寬幅噴桿噴霧的作業方式,包括自走式、牽引式和懸掛式3種,能夠利用增壓裝置將藥液增壓并輸送至噴頭,以霧化狀態噴出,附著于植株表面;二是植保無人機,屬于飛行植保機具,2018年以來,多旋翼植保無人機逐漸成為我國農業主要植保設備,具有噴施精度高、作業效率高、不受地形制約等優勢[9]。

3 農機農藝融合發展思路

農藝技術關系到農業生產的執行工藝與實施方式,其與農業機械配套使用才能發揮出最佳的生產效能,創造出最好的經濟效益。隨著近年來農業機械快速發展普及,農藝技術與農業機械產品不匹配的問題逐漸凸顯,尤其對于保護性耕作這一高度依賴農藝技術的新生產模式,加速農機農藝融合更是保護性耕作技術發展的迫切需求。

3.1 政策優化與引導

農業管理部門應當在加強推廣保護性耕作技術的同時,將農機農藝融合作為工作重點推進,應從農業主管部門和統籌協調的角度出發,制定農機農藝融合推廣與技術指導的工作大綱,利用地區農機推廣部門普及保護性耕作相關的農機技術與配套農機,幫助農民完成農機裝備的合理選型與農藝技術的匹配,做好保護性耕作的落實。同時,利用政策扶持加強對規范落實保護性耕作的農業經營者給予補貼,鼓勵更多農民合理開展保護性耕作,真正發揮出該技術的優勢[10-11]。

3.2 強化宣傳與技術培訓

利用傳統宣傳與現代自媒體相結合的方式,加強保護性耕作作業區的農機農藝技術宣傳工作,如現場宣講、廣播電視、海報及手機傳播等多種形式宣傳農機農藝融合的重要意義,重點針對種糧大戶、農機合作社進行宣傳培訓,推廣秸稈還田覆蓋、免耕播種及配套農藝技術,加強技術培訓,將農機與農藝作為整體開展專項培訓,結合保護性耕作的特征,理論與實踐相結合提高農民對保護性耕作的理解,糾正日常生產中保護性耕作誤區。

3.3 優選推薦農機裝備

農機推廣部門應加強針對地區適用保護性耕作機具的試驗驗證,明確適宜地區應用的農機種類,從而因地制宜的有針對性推廣,及時接受農機使用者的反饋,做好推薦機型的排查,確保推薦的農機產品與保護性耕作的農藝技術相匹配,指導農民科學使用適宜的機型,充分發揮農機效能。

3.4 做好田間農藝技術指導

加強農藝技術的指導,尤其對于播種前的階段,對種子、化肥、作業時機、作業方式等加強統一指導,優先推廣化肥深施、配方施肥、品種優選、藥劑拌種等技術,盡量保證種植模式和方案選擇的規范化,經實踐證實,地區范圍統一農藝技術和生產種植方案,能有效提高免耕播種實施質量[12]。

3.5 發揮示范引領作用

結合農機農藝特征,加強地區保護性耕作示范區建設,培育技術應用與農機示范典型,發揮規范作業區的示范引領作用。與農機推廣部門相配合,組織農民前往示范區參觀學習,實現農業生產的規范實施[13]。

4 結語

保護性耕作技術在現代化農業生產中發揮了巨大的作用,其兼具先進農藝理念與新農機技術,已在我國適宜地區進行了大面積推廣,應用保護性耕作的作業模式可有效改善耕地土壤質量,結合表土處理、深松技術的高質量實施,為農作物生長創造良好條件,有利于生產效益的穩步提升。未來,我國農村地區保護性耕作的實施應進一步加強農機農藝融合發展,使保護性耕作技術在實際生產中的應用效果得到進一步提升。