農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合技術(shù)在秸稈還田中的應(yīng)用探究

農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合技術(shù)是新時(shí)期農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的技術(shù)，具有解放勞動(dòng)力、提質(zhì)增效的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式選擇合適的農(nóng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)技術(shù)集成配套，相互配合完成作業(yè)行為。在實(shí)際工作中存在融合技術(shù)認(rèn)識(shí)不足、農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝匹配度等問題，嚴(yán)重影響作業(yè)效率，本文以農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合技術(shù)為出發(fā)點(diǎn)，詳細(xì)分析秸稈還田作業(yè)中的技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)，以提高土壤肥力增加產(chǎn)量為目的，更好地落實(shí)技術(shù)應(yīng)用。

農(nóng)業(yè)是支撐我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展、維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定的關(guān)鍵領(lǐng)域，隨著人民生活質(zhì)量的提升，對(duì)農(nóng)業(yè)質(zhì)量的需求也逐漸提升。現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)，并注重農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝的融合，進(jìn)一步提升農(nóng)業(yè)質(zhì)量，適應(yīng)社會(huì)生產(chǎn)需求。但目前來看，針對(duì)農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合技術(shù)的應(yīng)用存在一定問題，因此需要結(jié)合實(shí)際案例展開對(duì)技術(shù)融合的應(yīng)用分析。

一、秸稈還田作用分析

1、提升土壤肥力

秸稈還田技術(shù)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的常見技術(shù)，秸稈物質(zhì)中具有很多常量因素可用于土壤肥力提升材料，如氮磷鉀鈣鎂等，若秋收后直接將秸稈成堆放置，可實(shí)現(xiàn)秸稈分解，為土壤增加有機(jī)質(zhì)成分。除了直接分解外，針對(duì)一些產(chǎn)量較低的農(nóng)田可對(duì)秸稈進(jìn)行分解處理再還田，產(chǎn)生大量活性酶促進(jìn)微生物生長(zhǎng)，保證土壤酸堿度，確保養(yǎng)分結(jié)構(gòu)合理，為后續(xù)種植栽培提供優(yōu)質(zhì)條件。此外，在秸稈還田后能夠促進(jìn)微生物呼吸，降低密度實(shí)現(xiàn)通風(fēng)換氣。

2、降低肥料使用優(yōu)化環(huán)境

秸稈經(jīng)過還田處理后能夠有效提升土壤肥力，經(jīng)過還田的土壤，病蟲害率也會(huì)有所降低，大量常量元素的進(jìn)入基本滿足作物的生長(zhǎng)條件，極大緩解了整體肥力壓力。此外，秸稈還田普遍采用翻壓、覆蓋的方式，符合農(nóng)藝需求，同時(shí)借助農(nóng)機(jī)進(jìn)行操作，避免以往直接燃燒秸稈的方式所帶來的土地環(huán)境破壞情況，提升土壤微生物活性，對(duì)于環(huán)境來說也是一種保障。

3、充分利用生物資源

秸稈還田過程從本質(zhì)上來看屬于生物技術(shù)，充分利用農(nóng)作物自身降低化肥使用量。以某農(nóng)田100萬畝小麥、100萬畝玉米為例，根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)來看，其秸稈還田所產(chǎn)生的氮磷鉀素分別為0.6萬噸、0.4萬噸、1.5萬噸，同時(shí)為土地資源補(bǔ)充大量微量元素，降低污染，提升資源利用率。

二、秸稈還田配套農(nóng)藝技術(shù)

1、創(chuàng)造秸稈腐解條件

還田所用的秸稈需要滿足木質(zhì)化低、易腐爛的條件，再根據(jù)不同作物秸稈、土地條件等因素的差異性進(jìn)行控制。一般來說，大型農(nóng)場(chǎng)還田作業(yè)需要利用全部秸稈，在經(jīng)過機(jī)械聯(lián)合收割后直接將作物秸稈粉碎同時(shí)拋灑到田間，再利用秸稈還田機(jī)械進(jìn)行翻耕填埋處理。整個(gè)過程務(wù)盡可能做到“收、碎、翻耕”一體化落實(shí)。以玉米秸稈為例想要加速分解實(shí)現(xiàn)高效回填。從農(nóng)藝角度來看，首先需保證玉米秸稈整體狀態(tài)不倒，選擇桿強(qiáng)、抗倒、脫水快的品種，做到密植。其次，利用切碎機(jī)切碎秸稈，長(zhǎng)度控制在5—10cm即可。最后利用翻耕機(jī)，控制翻耕深度，約15—20cm，保證翻耕均勻，針對(duì)含水量低、地質(zhì)粗的土壤可適當(dāng)加深翻耕深度，為秸稈腐解創(chuàng)造條件。

2、注重水分含量及養(yǎng)分比例

秸稈還田技術(shù)能夠有效提升土壤養(yǎng)分供給，主要得益于參與秸稈分解活動(dòng)的微生物含量，相關(guān)研究顯示，在秸稈腐解的過程需要滿足一定的水分和氮磷元素條件，因此需要對(duì)土壤情況進(jìn)行調(diào)查和控制。首先需要保證水分含量在60%—80%，若土壤水分不達(dá)標(biāo)，則需要在農(nóng)機(jī)翻耕的同時(shí)進(jìn)行灌溉補(bǔ)水。其次，需要對(duì)土壤的氮磷情況進(jìn)行檢疫，可用7—10kg/667m2的尿素用于補(bǔ)充土壤氮元素，20—25kg/667m2的過磷酸鈣用于補(bǔ)充磷元素，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤碳氮比、碳磷比的控制。

3、因地制宜還田加強(qiáng)田間管理

秸稈還田農(nóng)機(jī)農(nóng)藝技術(shù)的應(yīng)用原則在于因地制宜，結(jié)合實(shí)際情況采用不同技術(shù)。旱地種植盡可能采用邊耕、邊收、邊埋的方式，尤其玉米秸稈，可利用前期秸稈含水量多的優(yōu)勢(shì)及時(shí)掩埋，有助于其快速腐解。相較于大豆、甜菜等秸稈，玉米和小麥的秸稈更加適合作為棉田基肥，可在晚秋季節(jié)進(jìn)行耕埋。針對(duì)麥田高留茬的土地需要翻耕。針對(duì)肥料塊較多的土地應(yīng)使用較多秸稈，反之薄地則不宜過多用量。

在因地制宜選擇農(nóng)機(jī)農(nóng)藝技術(shù)時(shí)，還需加強(qiáng)田間管理，在秸稈還田作業(yè)后需要對(duì)土地進(jìn)行后續(xù)的管理，包括補(bǔ)水灌溉、深埋、鎮(zhèn)壓等行為，消除土壤架空情況同時(shí)幫助秸稈加速腐解。進(jìn)行土壤情況分析，明確有機(jī)酸積累情況，可適當(dāng)使用堿性肥料降低有機(jī)酸危害，如草木灰。

4、有病秸稈剔除

部分帶有病菌的秸稈在回田之前并未經(jīng)過高溫發(fā)酵，會(huì)導(dǎo)致病菌被帶入到土壤中，誘發(fā)農(nóng)作物疾病。其中比較常見有棉花枯萎病、小麥赤霉病、水稻稻瘟病等，在落實(shí)秸稈還田工作時(shí)，切忌使用此類存在病源的秸稈，需要進(jìn)行剔除，或利用堆積沼氣的方式剔除，或直接燃燒使用。針對(duì)已經(jīng)存在病菌的土地，還需利用對(duì)應(yīng)藥物進(jìn)行土地養(yǎng)護(hù)，避免影響后續(xù)種植作物的健康生長(zhǎng)。

三、秸稈還田配套農(nóng)機(jī)技術(shù)

秸稈還田工作的勞動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)較大，而機(jī)械化作業(yè)能夠有效提升作業(yè)效率和質(zhì)量，需要與農(nóng)藝相結(jié)合，更好地發(fā)揮其質(zhì)效。

1、秸稈還田旋耕機(jī)

相比于其他旋耕機(jī)，秸稈還田旋耕機(jī)結(jié)構(gòu)別無二致，正轉(zhuǎn)旋耕，反轉(zhuǎn)還田，工作構(gòu)成主要包括刀管軸、刀片、刀座等；傳動(dòng)部件包括萬向節(jié)、齒輪箱、傳動(dòng)箱；輔助部件包括懸掛梁、主梁、側(cè)板、擋泥導(dǎo)向罩以及平土拖板等。其中還田刀作為秸稈深埋的主要工具，其自身參數(shù)對(duì)于秸稈還田作業(yè)效率和質(zhì)量存在一定影響。在實(shí)際應(yīng)用中需要對(duì)刀輥進(jìn)行科學(xué)裝配，選擇排列組合方式來提升機(jī)具作業(yè)性能，同時(shí)配合農(nóng)藝確保排列符合秸稈還田作業(yè)需求，延長(zhǎng)使用壽命降低功耗。目前針對(duì)反轉(zhuǎn)旋耕的排列內(nèi)容研究較少，因此，需要對(duì)刀具排列展開思考，主要可分為以下幾種：

（1）雙人字排列，穩(wěn)定性較高，但受力波動(dòng)大，且埋秸稈效果差，作業(yè)過程振動(dòng)大，對(duì)刀具破壞程度較大；

（2）正人字排列，主要被應(yīng)在耕機(jī)正旋轉(zhuǎn)部門，碎土率較低且穩(wěn)定性差；

（3）人字排列，耕深穩(wěn)定性、破土率均比較差，無法滿足桔梗還田土地平整度需求；

（4）螺旋式排列，碎土率較高且穩(wěn)定性強(qiáng)，刀具受力波動(dòng)較小，性能較好。

秸稈還田對(duì)于旋耕機(jī)作業(yè)質(zhì)量具有一定要求，包括耕深情況、作業(yè)穩(wěn)定性，土壤后拋情況以及對(duì)刀輥功耗的影響。為進(jìn)一步滿足農(nóng)藝需求，促進(jìn)農(nóng)機(jī)和農(nóng)藝的融合，應(yīng)對(duì)機(jī)械設(shè)備部件進(jìn)行完善，需要通過設(shè)置刀具寬度來控制作業(yè)過程的前拋土粒數(shù)、后拋土粒數(shù)以及刀輥扭矩，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示：

根據(jù)表1內(nèi)容能夠發(fā)現(xiàn)，刀寬逐漸增加的同時(shí)，后拋土粒數(shù)隨之增加，從較短寬度向較長(zhǎng)寬度增加時(shí)，后拋數(shù)目增加迅速，一旦寬度增加到較高水平時(shí)，數(shù)目增加速度也會(huì)隨之降低。刀具寬度增加的同時(shí)，刀輥扭矩也在提高。除了刀具寬度外，其彎曲角度也是影響前、后拋土粒數(shù)和刀輥扭矩的關(guān)鍵，將其指標(biāo)匯總為表2所示：

根據(jù)表2內(nèi)的數(shù)據(jù)能獲得土粒數(shù)與刀具彎折線角度之間的規(guī)律，結(jié)合彎折線角度的變化能夠發(fā)現(xiàn)，彎折度數(shù)越大，對(duì)應(yīng)的前、后拋土粒數(shù)少，刀輥扭矩也越小。這種單因素實(shí)驗(yàn)方式能夠直接展現(xiàn)桔梗還田旋耕機(jī)部件最佳參數(shù)設(shè)置，再利用虛擬方針比對(duì)最佳參數(shù)，當(dāng)?shù)毒咴?9mm、彎曲線角度在56°和81°時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)最佳作業(yè)效果。

2、甩刀式碎土滅茬機(jī)

甩刀式碎土滅茬機(jī)在秸稈還田作業(yè)中發(fā)揮重要作用，其結(jié)構(gòu)與水平橫軸式旋耕機(jī)相似，但其刀具位置并不是甩刀而是刀齒，相較于旋耕機(jī)的固定式結(jié)構(gòu)，滅茬機(jī)的結(jié)構(gòu)在用途上與旋耕機(jī)存在一定差異，能夠用于水田、旱地，功能較全面，且按垅作業(yè)，實(shí)現(xiàn)土壤粉碎，消除作物根茬。甩刀式碎土滅茬機(jī)主要利用鉸鏈連接轉(zhuǎn)軸，通過持續(xù)性旋轉(zhuǎn)的方式切斷莖稈后拋，借助旋轉(zhuǎn)慣性實(shí)現(xiàn)對(duì)硬土塊、草皮以及作物根茬的切割破碎。機(jī)械工作部件主要為甩刀，包括L型、錘爪型、直刀型等，其功效如下：

（1）L型，主要運(yùn)用在質(zhì)量較脆的玉米秸稈，利用切割和打擊的方式對(duì)其進(jìn)行粉碎；

（2）直刀型，主要運(yùn)用在小麥、水稻等質(zhì)量輕小且容易打碎的作物秸稈上，粉碎過程以切割為主；

（3）錘爪型，應(yīng)用在大型機(jī)具上，具有傳動(dòng)慣性大的優(yōu)勢(shì)。

四、案例分析

近年來，我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)τ谵r(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合模式的摸索逐漸增多，以某農(nóng)業(yè)合作社為例，在落實(shí)秸稈還田作業(yè)時(shí)實(shí)現(xiàn)作物收割、秸稈粉碎、土壤翻耕、粉碎物填埋一系列行為，有效降低以往防火電荒情況，降低污染問題。以該區(qū)域旋耕作業(yè)方式展開分析，在土壤含水量低于25%時(shí)適墑作業(yè)，首先制定詳細(xì)的技術(shù)路線，為：聯(lián)合收割機(jī)作業(yè)→作物機(jī)收和秸稈粉碎→均勻平鋪粉碎物在土壤表面→有機(jī)物料和尿素撒施→土壤深松→深耕機(jī)耕翻并整平處理。

根據(jù)農(nóng)藝要求落實(shí)農(nóng)機(jī)處理環(huán)節(jié)，需要做到以下幾點(diǎn)：

（1）精細(xì)收獲，聯(lián)合收割機(jī)需要配置滅茬裝置，確保將農(nóng)作物秸稈徹底粉碎，尤其作物根部，應(yīng)做好深度處理。收獲機(jī)械運(yùn)行速度控制在6—8km/h，保證勻速行駛，整個(gè)過程盡可能避免田間暫停情況，完成一次收割后在地頭處卸糧。

（2）翻地過程需做到不重不漏且無塹溝，并保證地面平整度。

（3）耙地作業(yè)進(jìn)行2—3次，確保土壤翻松，做到不漏耙，相鄰部分重合20cm左右，旋耕深度控制在12—15cm。

（4）起壟施肥后需要進(jìn)行鎮(zhèn)壓，針對(duì)基礎(chǔ)地塊需保證每2—3年超深松一次，深度控制在30—40cm。

本次農(nóng)業(yè)合作社秸稈還田作業(yè)前期存在部分問題，主要為還田數(shù)量、秸稈粉碎程度、整地效果以及病蟲害等方面問題。基于農(nóng)藝技術(shù)，秸稈粉碎過程存在機(jī)械調(diào)試問題導(dǎo)致作業(yè)效率下降，部分秸稈分解較快，而部分秸稈粉碎效果不佳使得翻壓工序延長(zhǎng)，會(huì)產(chǎn)生隔離層不利于作物生長(zhǎng)。一些未被全面粉碎的秸稈會(huì)導(dǎo)致土壤縫隙增大，影響作物發(fā)芽率，造成斷垅問題。此外，還存在微生物過多搶走氮元素問題，常規(guī)的碳氮比為25∶1，而土地實(shí)際碳氮比達(dá)到80∶1，會(huì)影響后續(xù)農(nóng)作物的生長(zhǎng)，部分區(qū)域出現(xiàn)秸稈病菌寄生問題導(dǎo)致病蟲害大量擴(kuò)散。造成以上情況的原因可歸納為農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝融合不佳問題，需要進(jìn)一步加強(qiáng)農(nóng)藝技術(shù)在農(nóng)機(jī)技術(shù)中的應(yīng)用，從兩個(gè)角度對(duì)秸稈還田作業(yè)進(jìn)行優(yōu)化。

五、技術(shù)改進(jìn)

針對(duì)農(nóng)機(jī)農(nóng)藝技術(shù)融合在秸稈還田作業(yè)中的應(yīng)用，需要進(jìn)一步加強(qiáng)農(nóng)藝技術(shù)的滲透，再科學(xué)利用農(nóng)機(jī)完成作業(yè)，降低問題影響。

1、精準(zhǔn)把握還田時(shí)間和數(shù)量

小麥最佳還田時(shí)間為開種前7—14天，玉米最佳還田時(shí)間為終止前1個(gè)月，針對(duì)還田量的控制應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，包括土壤氮磷鉀養(yǎng)分、含水量等。一般情況下，土壤肥力正常且生產(chǎn)作物經(jīng)濟(jì)系數(shù)在28%—45%之間時(shí)需要全部還田，對(duì)于部分肥力較差的土壤，需要縮短還田與作物種植之間的時(shí)間，同時(shí)減少還田量。

2、明確粉碎標(biāo)準(zhǔn)

針對(duì)秸稈的粉碎質(zhì)量需要明確其標(biāo)準(zhǔn)，控制在5—10cm以內(nèi)，不宜過長(zhǎng)或過短，粉碎后需均勻平鋪為后續(xù)工作打下基礎(chǔ)，適當(dāng)撒施腐解劑，一般為1.5kg/667m2，再進(jìn)行土壤深翻，提升秸稈腐解效果。

3、優(yōu)化整地工序

在農(nóng)藝技術(shù)的基礎(chǔ)上落實(shí)農(nóng)機(jī)技術(shù)，先利用旋耕機(jī)完成整地工序，確保土壤翻耕深度在15cm以上，根莖粉碎率控制在70%，完成一次橫向深耕后再進(jìn)行縱向深耕，若條件充足，需充分耙透土地，再進(jìn)行壓實(shí)鋪平。

4、完善田間管理

針對(duì)案例秸稈還田作業(yè)中存在的質(zhì)量問題，需要選擇合適設(shè)備，由于其秸稈分解程度不足及存在未分解的秸稈情況，需要做好農(nóng)藝技術(shù)應(yīng)用，利用機(jī)械設(shè)備完成開溝后需要利用撒施灌溉設(shè)備讓土地?cái)z入水分，同時(shí)施加氮肥，并在基本的基肥中增加10kg的尿素，有效提升秸稈腐解效率，保證充分的氮元素。在進(jìn)行管理時(shí)需時(shí)刻關(guān)注土壤情況，尤其冬季前后，需要保證墑情，土地再次出現(xiàn)雜草情況，需要利用圓盤耙和旋耕機(jī)進(jìn)行深松。此外，還需關(guān)注病蟲害問題，由于部分秸稈自身帶有蟲卵病菌，需要在秸稈還田作業(yè)后期田間管理過程中進(jìn)行“一噴三防”，有效抑制病蟲害問題的滋生及蔓延。

綜合來看，機(jī)械化秸稈還田能夠有效提升土壤肥力，降低環(huán)境污染，減少化肥用量。相關(guān)實(shí)踐也表明農(nóng)機(jī)農(nóng)藝技術(shù)的融合仍舊處于不斷摸索和發(fā)展的階段，需要加強(qiáng)對(duì)農(nóng)藝的關(guān)注及滲透，不斷完善技術(shù)應(yīng)用。在落實(shí)這種保護(hù)性耕作模式的同時(shí)也需要根據(jù)土地實(shí)際情況完善機(jī)具，做好相關(guān)參數(shù)的控制。本次研究重點(diǎn)分析秸稈還田中所應(yīng)用的農(nóng)藝技術(shù)和農(nóng)機(jī)技術(shù)，并結(jié)合案例分析現(xiàn)存問題，作為新時(shí)期的農(nóng)業(yè)領(lǐng)域工作者務(wù)必不斷完善技術(shù)應(yīng)用，解決相關(guān)問題。