播種帶淺旋式壟作保護性耕作技術

羅紅旗+劉霞+陸孫事+王章宇

摘要：介紹了壟作保護性耕作技術模式的發展現狀。通過分析計算壟形參數，并根據實際農藝情況，對播種帶實行淺層旋耕處理玉米根茬的可行性進行了分析。作業過程中保留原壟，根據根茬在壟臺的幅寬范圍確定單壟旋耕幅寬約為10cm，根據根茬的主根深度確定旋耕入土深度為7～8cm，僅對壟臺進行淺旋作業。探討了播種帶淺旋式壟作保護性耕作技術的實施效果及特點。

關鍵詞：保護性耕作；壟作；淺旋；播種帶

中圖分類號：S344文獻標志碼：A文章編號：1002-1302（2014）11-0415-02

壟作技術是在克服了傳統平作許多不利因素的基礎上發展的一種耕作方式，其主要形式是人為改變耕地表面形狀，改善作物的生長環境，促進作物生長發育[1]。發展保護性耕作的主要目的是抵御春旱、控制風蝕、逐步培肥地力[2]。壟作與保護性耕作相結合模式能夠在覆蓋有根茬的地表直接進行播種作業，通過旋耕裝置進行滅茬，同時完成滅茬、播種、施肥與鎮壓等。一般壟作保護性耕作模式中原壟被徹底破壞了，地表與平作無差異，動土量較大，滅茬后地表土壤比較松軟，跑墑嚴重[3-5]。本研究分析壟作保護性耕作的多種模式，根據現有根茬處理技術，與生產實際相結合，旨在建立更為合適的根茬處理模式，滿足保護性耕作技術要求。

1壟作保護性耕作技術研究現狀

學者們目前對壟作保護性耕作模式的研究主要包括：淺旋覆蓋式、滅茬覆蓋式、重耙覆蓋式、高留茬式、深松覆蓋式、免耕覆蓋式等[6]。淺旋覆蓋式使用全面旋耕將粉碎后的殘茬、秸稈等與淺層土壤混合，同時實現秸稈粉碎還田、旋耕作業，但地表秸稈覆蓋率不高，難以滿足保護性耕作高覆蓋率的要求，而且旋耕破壞原壟，種植過程中需要重新起壟。滅茬覆蓋式采用滅茬機旋耕滅茬，苗床清潔，便于播種，但作業次數多，一般需要進行多次中耕，重新起壟。重耙覆蓋式使用重耙作業，切碎秸稈并掩埋，但重耙容易破壞土壤結構，形成犁底層。高留茬式壟作保護性耕作技術一般適用于秸稈資源較少且氣溫偏低的地區，留茬高度在30cm以上，立茬越冬，但秸稈還田量比較小。深松覆蓋式通過單獨深松作業，打破犁底層，有利于增強土壤的持水能力，但深松后地表粗糙不平，需要進行相應耙平處理，所需機具多，作業成本較高。免耕覆蓋式實行免耕播種，動土量小，覆蓋量大，但該模式對機具性能、種子質量、作業質量要求高，播種質量難以保證，一般需要噴施除草劑進行滅草。

2播種帶淺旋模式

玉米根茬一般比較粗壯，特別是我國北方地區年降水量少，根茬更加不易腐爛，為了在留有玉米根茬的田地進行原壟播種，并且保證播種質量，需要對玉米根茬進行處理，從而提高播種機的通過性、播種質量。在壟作保護性耕作播種前只對播種帶的玉米根茬進行處理，既可確保開溝器等土壤工作部件不易堵塞，提高播種質量，同時又可以降低功耗。

2.1壟形分析

當前用于起壟的農用機具形式多樣，壟體的形狀可呈三角形、拋物線形、半橢圓形、半圓形等。本研究通過各形狀壟體的數學模型來得到假設壟體的尺寸，B、Hr分別表示壟寬（cm）、壟高（cm），W、L分別表示地塊的寬（cm）、長（cm）[7]。

2.1.1半圓形或半橢圓形

半圓形可視為半橢圓形的1個特例，通過分析半橢圓形壟，可以計算出該壟形的表面積A1（cm2）與壟體體積V1（cm3）：

2.1.2拋物線形

拋物線形壟的橫斷面是拋物線形狀的，在長為L、寬為W的地塊上，該壟形的地表面積A2（cm2）、壟體的整體體積V2（cm3）分別為：

2.1.3三角形壟

該壟體的橫截面是等腰三角形，在長為L、寬為W的地塊上，該壟形的地表面積A3（cm2）、壟體的體積V3（cm3）分別為：

壟的形狀是起壟機具形成的，國內的壟形一般以拋物線形或三角形為主。筆者在遼寧省阜新市的田間實際測量結果表明，玉米壟作地播種前壟形尺寸為：B=35cm，Hr=13cm，計算得A1=484×WL/B，V1=35736×WL/B；A2=461×WL/B，V2=30333×WL/B；A3=436×WL/B，V3=22750×WL/B。當壟高、壟寬一定時，半圓形與半橢圓形壟表面積與體積最大，拋物線形壟表面積與體積次之，三角形壟表面積與體積最小。

由于對播種帶進行旋耕作業時存在一定幅寬，壟的頂端存在被削平的現象，現以三角形的壟形作為分析對象，削平后的壟形尺寸如圖1所示。作業后壟頂一般被削平2cm，梯形壟的壟高以11cm計算，梯形的上邊寬度b取值16cm，梯形的腰長L1=14.5cm，計算得到梯形壟體的表面積A0=450×WL/B，體積V0=28050×WL/B，其表面積及體積都位于三角形與拋物線形壟體之間，與實際情況比較符合。

2.2壟形參數

根據田間測試，壟臺上玉米根茬的分布幅寬小于8cm，因而確定10cm左右的單壟旋耕幅寬比較合理（圖1），適當增加旋耕幅寬主要是為了解決因壟形差異可能導致播種到壟腰上的問題，導致播種質量差。可以根據實際測量的玉米根茬主根深度確定淺旋深度，實現滅茬的同時，盡可能減少動土量，為后續播種創造較好的種床條件[8]。國內玉米種植行距為45～70cm，對阜新市的試驗地淺旋后壟形尺寸進行了測定，隨機選取5條壟作為測量對象，結果見表1。平均行距Rs為50cm、壟高Hr為11cm時的壟臺的平均寬度Wt為15.7cm，壟底寬度Wb平均值為35.2cm。

2.3效果分析

如上所述，考慮到單行玉米根茬有一定的幅寬，為保證破茬效果，同時考慮到實際壟距的規范性，單壟旋耕幅寬占壟距的20%，根據半經驗公式（1），旋耕刀滾的功率消耗一般包含切土功耗及拋土功耗2個部分[9]。

式中：N表示旋耕機功率消耗平均值；B表示旋耕幅寬；H表示耕深；vm表示機組前進速度；P0表示切土比阻，與土壤質地、含水率、耕深、切土節距等多種因素有關；vd表示刀滾外緣線速度；δ表示未耕土壤密度；η表示旋耕機傳動效率。endprint

旋耕作業功率消耗與旋耕幅寬有關，當作業行數一定，其他條件相同時，旋耕作業消耗的功率與旋耕幅寬成正比。功耗與耕深同樣成正比，減少旋耕深度也可以降低功率消耗，因而旋耕深度以7～8cm為宜，能夠確保破壞玉米主根及大部分根須。播種作業時，可以根據實際情況安裝使用覆土裝置，能夠把旋耕作業時甩到壟沿或壟溝的部分土壤覆回壟臺，并通過鎮壓作業壓實播種帶。

3播種帶淺旋模式特點

由于播種帶淺旋模式僅在播種帶小范圍內進行滅茬旋耕松土，粉碎了播種帶的玉米根茬并疏松了土壤，種床條件良好，有利于種子生長發芽。播種后能保持一定壟形，播種后至中耕前都能體現壟作的優勢，能夠增加表層地溫，有利于早播種早出苗。東北壟作地區屬于高寒易旱區，其特點是春天播種時風大，風蝕、春旱較為嚴重。傳統的玉米壟作耕作方式是秋收后處理秸稈，然后耕翻土地；第2年春季耙地、整地后再進行播種。多次作業過程中，都需要攪動土壤，導致土壤水分不斷散失，機器進地次數多，能耗大，土壤易被壓實。采用播種帶淺旋模式有利于實現保護性耕作模式，與傳統壟作相比，可以有效減輕春旱、降低風蝕、有利于提高作物產量并培肥地力。

4結論

本研究分析現有壟作保護性耕作技術模式，結合農藝情況，提出了更為合適的根茬處理模式，滿足了保護性耕作技術的實際要求，在原壟上進行保護性耕作作業。利用播種帶淺旋模式處理壟上玉米根茬時，可以根據播種帶玉米根茬的幅寬分布情況，確定較為合適的旋耕寬度參數、作業深度參數，對播種帶作業滅茬，進行窄帶淺旋破茬播種，有利于實現壟作技術與保護性耕作技術的有機結合。

參考文獻：

[1]吳巍，陳雨海，周勛波，等.溝壟集雨栽培對夏玉米生長發育及其產量的影響[J].中國農學通報，2005，21（8）：101-103，106.

[2]李兵.小麥對行免耕播種機的研究[D].北京：中國農業大學，2004.

[3]李其昀.苗帶旋耕溝播機開溝起壟特性[J].農業機械學報，1997，28（2）：58-62.

[4]柴躍進.帶狀免耕覆蓋播種機試驗研究[J].中國農機化，2004（2）：39-40.

[5]單愛軍，肖紅，尚梅，等.1FCH-4型根茬粉碎整地機的研制[J].農機化研究，1999（4）：54-56.

[6]李寶筏，楊文革，王勇，等.東北地區保護性耕作研究進展與建議[J].農機化研究，2004（1）：9-13.

[7]唐永金.作物壟作的幾何數學模型[J].生物數學學報，2005，20（1）：83-85.

[8]蔣金琳，高煥文.免耕播種機播種帶玉米根茬處理裝置研究[J].農業工程學報，2004，20（2）：129-131.

[9]夏曉東，吳崇友，張瑞林，等.加大耕深型正轉旋耕機研究設計初探[J].農業工程學報，1999，15（1）：75-78.endprint

旋耕作業功率消耗與旋耕幅寬有關，當作業行數一定，其他條件相同時，旋耕作業消耗的功率與旋耕幅寬成正比。功耗與耕深同樣成正比，減少旋耕深度也可以降低功率消耗，因而旋耕深度以7～8cm為宜，能夠確保破壞玉米主根及大部分根須。播種作業時，可以根據實際情況安裝使用覆土裝置，能夠把旋耕作業時甩到壟沿或壟溝的部分土壤覆回壟臺，并通過鎮壓作業壓實播種帶。

3播種帶淺旋模式特點

由于播種帶淺旋模式僅在播種帶小范圍內進行滅茬旋耕松土，粉碎了播種帶的玉米根茬并疏松了土壤，種床條件良好，有利于種子生長發芽。播種后能保持一定壟形，播種后至中耕前都能體現壟作的優勢，能夠增加表層地溫，有利于早播種早出苗。東北壟作地區屬于高寒易旱區，其特點是春天播種時風大，風蝕、春旱較為嚴重。傳統的玉米壟作耕作方式是秋收后處理秸稈，然后耕翻土地；第2年春季耙地、整地后再進行播種。多次作業過程中，都需要攪動土壤，導致土壤水分不斷散失，機器進地次數多，能耗大，土壤易被壓實。采用播種帶淺旋模式有利于實現保護性耕作模式，與傳統壟作相比，可以有效減輕春旱、降低風蝕、有利于提高作物產量并培肥地力。

4結論

本研究分析現有壟作保護性耕作技術模式，結合農藝情況，提出了更為合適的根茬處理模式，滿足了保護性耕作技術的實際要求，在原壟上進行保護性耕作作業。利用播種帶淺旋模式處理壟上玉米根茬時，可以根據播種帶玉米根茬的幅寬分布情況，確定較為合適的旋耕寬度參數、作業深度參數，對播種帶作業滅茬，進行窄帶淺旋破茬播種，有利于實現壟作技術與保護性耕作技術的有機結合。

參考文獻：

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[9]夏曉東，吳崇友，張瑞林，等.加大耕深型正轉旋耕機研究設計初探[J].農業工程學報，1999，15（1）：75-78.endprint

旋耕作業功率消耗與旋耕幅寬有關，當作業行數一定，其他條件相同時，旋耕作業消耗的功率與旋耕幅寬成正比。功耗與耕深同樣成正比，減少旋耕深度也可以降低功率消耗，因而旋耕深度以7～8cm為宜，能夠確保破壞玉米主根及大部分根須。播種作業時，可以根據實際情況安裝使用覆土裝置，能夠把旋耕作業時甩到壟沿或壟溝的部分土壤覆回壟臺，并通過鎮壓作業壓實播種帶。

3播種帶淺旋模式特點

由于播種帶淺旋模式僅在播種帶小范圍內進行滅茬旋耕松土，粉碎了播種帶的玉米根茬并疏松了土壤，種床條件良好，有利于種子生長發芽。播種后能保持一定壟形，播種后至中耕前都能體現壟作的優勢，能夠增加表層地溫，有利于早播種早出苗。東北壟作地區屬于高寒易旱區，其特點是春天播種時風大，風蝕、春旱較為嚴重。傳統的玉米壟作耕作方式是秋收后處理秸稈，然后耕翻土地；第2年春季耙地、整地后再進行播種。多次作業過程中，都需要攪動土壤，導致土壤水分不斷散失，機器進地次數多，能耗大，土壤易被壓實。采用播種帶淺旋模式有利于實現保護性耕作模式，與傳統壟作相比，可以有效減輕春旱、降低風蝕、有利于提高作物產量并培肥地力。

4結論

本研究分析現有壟作保護性耕作技術模式，結合農藝情況，提出了更為合適的根茬處理模式，滿足了保護性耕作技術的實際要求，在原壟上進行保護性耕作作業。利用播種帶淺旋模式處理壟上玉米根茬時，可以根據播種帶玉米根茬的幅寬分布情況，確定較為合適的旋耕寬度參數、作業深度參數，對播種帶作業滅茬，進行窄帶淺旋破茬播種，有利于實現壟作技術與保護性耕作技術的有機結合。

參考文獻：

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[9]夏曉東，吳崇友，張瑞林，等.加大耕深型正轉旋耕機研究設計初探[J].農業工程學報，1999，15（1）：75-78.endprint