秸稈覆蓋條件下少耕播種技術研究

馮 川 顧耀權 吳尚華 袁洪印*

（1.吉林農業(yè)大學工程技術學院，吉林 長春 130118；2.吉林省農業(yè)機械研究院，吉林 長春 130022）

秸稈覆蓋條件下少耕播種技術研究

馮 川1顧耀權2吳尚華2袁洪印1*

（1.吉林農業(yè)大學工程技術學院，吉林 長春 130118；2.吉林省農業(yè)機械研究院，吉林 長春 130022）

針對秸稈覆蓋條件下的播種問題，提出了少耕播種的技術思路。通過與傳統(tǒng)播種、免耕播種的對比論述，闡明了少耕播種的技術優(yōu)勢。同時，設計了一種少耕播種機，給出了具體解決方案。試驗結果表明，少耕播種具有一定的增產效果，技術上可行，值得進一步研究和推廣。

保護性耕作；少耕播種；動力開溝

引言

隨著保護性耕作技術的不斷推廣，農民逐步改變了傳統(tǒng)耕作理念，對于免耕播種的認識迅速提高，免耕播種作業(yè)機具得到了相當程度的普及。尤其是在東北壟作區(qū)，免耕播種面積每年都以幾何基數(shù)增長[1]。近幾年，隨著快速發(fā)展，也暴露了一些不容忽視的問題。收獲后地表秸稈覆蓋量增加，加大了播種難度，使免耕播種機的擁堵、漏播問題顯得更加突出；免耕播種采用留茬、壟側開溝，下茬作物的播種和管理有一定難度。

針對以上問題，本文提出了少耕播種技術，設計了一種少耕播種機。為改善種床條件，采用窄幅動力開溝技術；施肥、播種均采用滑刀式開溝器，提高了機具的防堵性能。機具可原壟種植，茬上作業(yè)，解決了免耕播種帶來的一些問題，為保護性耕作提出了另一種播種作業(yè)模式。

1 保護性耕作技術

按照傳統(tǒng)耕作方式，先要對土壤耕翻、整地，然后才能播種，在壟作區(qū)還要進行打壟作業(yè)。此種模式有2大弊端：機具要多次進地，效率低下，能耗高；易造成土壤流失，不利于保水、保土、保墑。而保護性耕作以保護土壤為核心，以高效率機具為手段，以可持續(xù)發(fā)展為目標，是比傳統(tǒng)耕作更先進的耕作技術。保護性耕作可以起到保水、保土、保墑作用，同時還能有效減少焚燒秸稈對環(huán)境造成的污染，已經(jīng)成為當今世界的主流耕作模式[2]。從概念上來說，保護性耕作是“用大量秸稈殘茬覆蓋地表，將耕作減少到只要能保證種子發(fā)芽即可，主要用農藥來控制雜草和病蟲害的耕作技術”。其基本技術主要包括：秸稈覆蓋技術、少耕免耕技術、化學除草技術和機械深松技術[3]。

圍繞保護性耕作技術，一些專家還提出了幾種適合東北地區(qū)特別是吉林省的耕作模式，代表性的有2種。

1.1 玉米寬窄行交替休閑種植模式

該模式是將傳統(tǒng)的壟距為650mm的均勻壟，改為寬行900mm和窄行400mm的平作種植。每年只對寬行進行1次深松，寬行和窄行隔年交替種植。秋收后留40～50cm的根茬在地表不動，根茬自然腐爛還田。理論上該模式具有光照充足，通風良好等優(yōu)點，實踐證明具有一定的增產增收效果。

1.2 等行距留茬溝臺交替保護性種植模式

行間交替種植是該模式的主要形式，即保留上一年作物的根茬不動，在兩留茬行之間進行播種。如此耕作下去，使種行與留茬行每年交換1次，交替種植。保留的30～50cm玉米高茬具有蓄水保墑，增加土壤有機質含量及降低風蝕、水蝕等優(yōu)勢。

綜合來看，保護性耕作技術的核心是免耕播種技術，其實質是不對土壤進行耕整。具體地，保持秋季收獲后秸稈、根茬覆蓋地表的自然狀態(tài)，翌年春播前不動土，用免耕播種機直接完成開溝、施肥、播種作業(yè)。為防止土壤板結，間隔2～3a對土壤進行深松。由于深松深度普遍在35cm以上，對淺層土壤的疏松、破碎效果不明顯，種床土壤的板結、甚至堅硬的狀況沒有根本改善。另外，免耕播種需避開根茬，采用壟側開溝，結果對落種、覆土、鎮(zhèn)壓產生不利影響[4]。

2 少耕播種技術

少耕播種屬于保護性耕作的技術范疇，絕對的“免耕”，既所謂的不動土是不現(xiàn)實的，其實質也是少動土，少耕的特點是少動土[5]。

少耕的基本要求是開出一條窄溝，并使土壤回填溝內，技術關鍵是用何種方式和作業(yè)部件來實現(xiàn)。從非動力開溝裝置來看，銳角開溝器動土量大、溝形不規(guī)整，不符合要求。鈍角開溝器中的滑刀和平面圓盤，土壤擾動又太小；波紋圓盤刀雖然擾動范圍有一定增加，但入土阻力大，不適合輕型播種機。綜合來看，唯有動力開溝，能滿足作業(yè)要求。具體地，借鑒滅茬機原理，對其適當改進，實現(xiàn)窄開溝。并設計導土、集土罩，使土壤回復到種床。后續(xù)施肥、播種、覆土、鎮(zhèn)壓等作業(yè)環(huán)節(jié)可按常規(guī)播種設計，但要注意防纏、防堵。

3 少耕播種機設計

依上所述，少耕播種作業(yè)由動力開溝和常規(guī)播種2個環(huán)節(jié)組成，同樣，機具總體結構設計也分成2部分，即滅茬單體和播種單體。少耕播種機結構如圖1所示。

圖1 少耕播種機結構簡圖

3.1 滅茬單體

通常，滅茬機是全壟、全幅作業(yè)，不符合少耕要求[6]。設計時，將單壟滅茬刀盤總成的5個刀盤減為2個，2盤橫向間距100mm，實現(xiàn)了少耕。同時，改變刀具排列與分布，改善根茬打碎效果。刀盤固定上罩采用拋物線形設計，利于導土，并能有效防止罩壁掛土現(xiàn)象。為防止“跑土”， 流線型尾罩與上罩無縫連接，溝形整齊，土量充裕。由于窄耕，動力消耗減小，適當降低了變速箱齒輪模數(shù)，機具成本也隨之降低。

3.2 播種單體

為適應東北地區(qū)的耕地特點，保證播深一致性，播種單體保留了四連桿仿形。

經(jīng)動力開溝后，播種帶土壤比較松軟，因此，施肥和播種開溝器均采用滑刀式開溝器。滑刀對土壤擾動小，又能有效防堵、防纏，改善機具的通過性能。鎮(zhèn)壓輪同時又是排種器的動力輪，考慮到作業(yè)條件惡劣，動力傳動采用錐齒換向機構。該機構與傳統(tǒng)的鏈式傳動相比，減小了滑移幾率，其封閉式結構還能有效防塵、防纏繞，提高了機具作業(yè)的可靠性。

4 少耕播種機試驗

依據(jù)少耕播種的作業(yè)原理和關鍵環(huán)節(jié)的技術要求，設計并制作了一臺“2BS-2型少耕播種機”，其作業(yè)如圖2所示，配套動力為30～55馬力拖拉機。分別于2015、2016年春季，在長春市郊區(qū)新立城鎮(zhèn)，連續(xù)2a進行了試驗。試驗目的是驗證少耕播種機的作業(yè)性能，考察少耕播種的實際效果。試驗主要采用對比方法：2015年，在同一個地塊，更換不同的作業(yè)部件（開溝器、覆土器等），進行對比試驗，以確定部件的優(yōu)劣；2016年，選擇另一臺免耕播種機，將同一地塊分成2個試驗區(qū)域，兩臺機具分別進行作業(yè)，播種后施行同樣的田間管理，秋收后進行產量對比。

圖2 少耕播種機作業(yè)圖

試驗結果顯示，尖角開溝器雖然入土性較好，但易纏繞，尤其是施肥開溝器處拖堆現(xiàn)象時有發(fā)生；滑刀式開溝器綜合性能明顯優(yōu)于尖角開溝器。另外，少耕播種機作業(yè)速度為4～6km/h，慢于免耕播種機；前者對土壤擾動稍大，幅寬增加；免耕播種機作業(yè)后地表土比較凌亂，效果不如前者；觀察出苗后情況，少耕播種地塊秧苗長勢稍差，中后期長勢又明顯強于免耕播種地塊；測產結果顯示，前者產量高于后者7%。

5 分析與總結

通過少耕播種機的試制和試驗，基本達到了預期目的，驗證了整機結構、部件設計的合理性。窄幅動力開溝，配合滑刀式施肥、播種開溝器，解決了播種機共有的易堵塞的難題；同時，為播種創(chuàng)造了較好的種床條件，具有一定的增產效果。

少耕播種技術探討與初步試驗也證明其具有很好的可行性。若經(jīng)過深入研究、不斷優(yōu)化、充分試驗，相關技術會得到逐步完善，對農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

[1]中國農業(yè)機械化科學研究院.實用機械設計手冊（上下冊）[M].北京：中國農業(yè)機械出版社，1985.

[2]李洪文.旱地玉米機械化保護性耕作技術及機具研究[J].中國農業(yè)大學學報，2000，5(4)：68-72.

[3]顧耀權，賈洪雷，郭慧，趙文罡，趙欣天.滑刀式開溝器設計與試驗[J].農業(yè)機械學報，2013，44(2)：38-42.

[4]廖慶喜，高煥文，舒彩霞，廖慶喜. 免耕播種機防堵技術研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].農業(yè)工程學報，2004，20(1)：108-112.

[5]王剛.稻茬覆蓋地小麥保護性耕作技術及機具研究[D].北京：中國農業(yè)大學，2006.

[6]陳君達，李洪文，高煥文. 玉米免耕整桿覆蓋播種機的防堵裝置[J]. 北京農業(yè)工程大學學報，1994(7).

S352

A

10.11974/nyyjs.20161232013

馮川，碩士研究生；袁洪印，教授，碩士生導師，主要從事農業(yè)生產過程機械化研究。

2016吉林省財政基本業(yè)務費項目（項目編號：201604033）

*為本文通訊作者