基于“梨樹模式”保護性耕作的低洼地排水系統設計

摘要：為提高低洼地的耕地質量和玉米產量，基于“梨樹模式”保護性耕作，提出一種在耕地地表開溝的排水方案。通過在四比空種植模式的“空”行地表挖設排水溝，能夠容納相鄰4行壟的秸稈和自然降水，從而實現提高地溫和改善作業條件的目標。

關鍵詞：排水系統； 低洼地； 淺溝； 產量

中圖分類號：S156.8 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2024）05-0044-02

在東北黑土區低洼地應用保護性耕作秸稈覆蓋還田技術，能夠減少秸稈漂移，緩解土壤板結，提高土壤透水性，減少土壤鹽堿泛白現象[1]。基于“梨樹模式”保護性耕作，研究適合低洼地的排水方案，以提高地溫和改善作業條件，從而提高東北黑土區的耕地質量和玉米產量。

1排水系統的設計思路

低洼地地勢較低，土壤多為質地細密的黏質土，吸水性高、持水性強、生產力低，作物產量低且不穩定，是典型的中低產田。在低洼地種植玉米，多采用壟作方式播種，春季大風常導致種子裸露和缺苗，影響玉米產量[2]。一般情況下，低洼地的玉米產量僅為2500～3000 kg/hm²。

針對低洼地排水不暢和地溫低的問題，結合“梨樹模式”中秸稈覆蓋和免（少）耕播種技術，提出一種在地表開溝的排水方案，以改善機械化播種作業環境，提高耕地質量和玉米生產條件，從而實現耕地保護和糧食穩產。綜合考慮“秸稈不離田”（秸稈撿拾歸行量控制在70%左右）和“免耕”的要求，避免秸稈漂浮影響免耕播種，確定采用四比空種植模式，標準行距60 cm，單次作業幅寬300cm。為保證耕地的有效利用率和玉米種植密度，設計在四比空種植模式的“空”行地表開設淺式排水溝。作業布局如圖1所示。技術路線為：排（滲、積）水溝→秸稈（積水管）歸行入溝→免耕播種。

2排水系統的布置實施

2024年4月27日，在梨樹縣劉家館子鎮保護性耕作基地開展排水系統試驗。試驗田面積3 333 m²（50 m×100行）。作業機具包括開溝機、秸稈撿拾歸行機、免耕播種機、拖拉機各1臺。為保證作業精度，開溝、歸行和播種作業均使用具有導航自動駕駛功能的拖拉機作為動力。播種前使用秸稈撿拾歸行機將相鄰4行的秸稈歸入排水溝內，撿拾歸行量控制在70%左右，然后進行免耕播種作業。

2.1排水溝容積

根據實際情況，每個排水溝在容納4壟秸稈的同時，還應具有足夠的蓄水空間。排水溝容積的確定方法為：1） 計算秸稈體積。按玉米產量800 kg/667 m²、秸稈草谷比1.0∶1.2計算，則玉米秸稈的質量m=800×1.2=960（kg/667 m²）。秸稈的平均密度ρ 取125 kg/m³，則秸稈的體積V=m/ρ=960/125=7.68（m³），即每壟秸稈的體積為7.68 m³，則4壟秸稈體積為7.68×4=30.72 （m³）。2） 計算積水量。按當地最大降水量150 mm、耕地徑流系數取3.5%計算，3333m²（為計算方便，按照每667 m²為1壟計算）面積的積水量為0.15×667×5×0.035=17.51（m³）。3） 計算總容納量。排水溝需要容納的秸稈和積水總體積為30.72+17.51=48.23（m³）。

排水溝剖面結構如圖2所示。其容積為（0.25+0.40）×0.40÷2×667=86.71（m³）。因為86.71 m3gt;48.23 m³，所以排水溝容積能夠滿足實際生產要求。

2.2開溝作業路線

開溝作業路線采用“走大圈”形式（如圖3所示），使排水溝與四比空模式有效銜接，避免浪費耕地。

2.3秸稈撿拾歸行作業

秸稈撿拾歸行作業路線也采用“走大圈”形式。秸稈撿拾歸行作業效果如圖4所示。

3排水系統應用效果

雨季強降雨后24h查看試驗基地的排水效果，如圖5所示。

由圖5可以看出，降雨匯入排水溝內，玉米植株根系周圍沒有明顯積水。同時，在雨水沖刷下，耕地土壤表面的鹽堿向下滲透，加上秸稈覆蓋后會分解出富里酸，中和表層土壤中的堿，從而減少鹽堿泛白現象。

4結論與討論

有研究表明，在澇漬地推廣應用保護性耕作技術，可以改善澇漬地的土質，提高玉米的單位產量[3]。在低洼地采用“梨樹模式”保護性耕作時，在四比空種植模式的“空”行挖設排水溝，可以收集多余的降水，有效解決低洼地秸稈覆蓋導致的地溫低和植株根系積水問題，有利于擴大保護性耕作實施面積，對于改善耕地質量和提高玉米產量具有重要意義。