旱地耕層構建技術及適配機具研究與應用

張旭 裴澤蓮 聶影

摘要：針對遼北棕壤區、黃淮海北部缺水區和西北干旱區三大區域土壤質量下降的實際問題，開展旱地耕層構建技術及適配機具研究。闡述項目實施的技術路線和主要內容，分析應用效益，以促進項目研究成果的推廣應用，大幅度提升耕地質量和綜合生產能力，保障糧食持續穩定增產。

關鍵詞：旱地;耕層構建;技術，機具;應用

中圖分類號：S158? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1674-1161（2021）05-0018-03

我國北方旱區面積占全國耕地總面積的51%，是主要糧油作物的主產區，其產糧能力與國家糧食安全密切相關。在長期耕作過程中，耕層結構發生改變，阻礙作物根系對水分養分的利用，進一步影響作物產量。具體來看：遼北棕壤區由于長期實行旋耕方式，土壤耕層變淺，普遍少于15 cm，犁底層變硬上移，當地秸稈還田率較低，土壤有機質含量下降，導致耕層土壤抗逆性和緩沖性減弱，易旱、易澇、脫水、脫肥及養分失衡現象頻繁發生;黃淮海北部缺水區由于對耕地掠奪式經營嚴重，大部分耕地20～30 a未進行過深翻，一直采用旋耕方式，使得有效耕層變薄且上肥下瘦;西北干旱區問題也較為突出，一方面鹽堿化地區地下水活動頻繁，耕層淺且含鹽高，質地黏重，作物缺苗嚴重，產量水平較低，另一方面荒漠綠洲區耕層土壤沙化，有機質含量低，漏水漏肥嚴重。總體來看，北方不同生態區域均面臨土壤耕作方式轉變帶來的耕層結構不合理問題，亟需實行合理的耕層建設和適配機具研究，提升這些區域土地生產能力。

合理耕層構建是指通過協調土壤中的水、肥、氣、熱關系，創造有利于作物生長發育和作物持續高產穩產的土壤環境。近20 a來，我國在土壤耕作方面形成了一系列單項技術成果，但目前尚缺乏針對北方不同生態區域、不同旱地土壤類型（包括鹽堿地）的合理耕層構建技術及配套耕作機具研究。為此，開展旱地耕層構建技術及適配機具研究項目，改進與研制適用于不同生態區域特點的合理耕層構建技術及配套耕作機具，建立相應的技術規范，滿足農業生產的重大技術需求，促進耕地質量和綜合生產能力大幅度提升。

1 技術路線

項目以提升土壤質量理論為指導，以關鍵機械化技術攻關為重點，發揮農機技術的優勢，采取多點同步試驗示范的方式，建立高效生產技術模式和示范區。實行產、學、研、推相結合，新技術與常規技術相結合，技術創新與集成相結合，試驗與示范相結合，以及推廣與基地建設相結合，集成人才、技術、資金優勢，實現產業化開發與市場需求緊密連接。提高機械化在農業生產中的貢獻率，力爭取得顯著的經濟、社會和生態效益。項目實施過程中，積極組織優秀科技人才，統一設計，分工合作，進行攻關與示范，發揮農機技術在土壤耕層合理構建中的作用，實現農業可持續發展。項目實施技術路線如圖1所示。

2 主要內容

項目針對旱地土壤中存在的犁底層增厚、耕層變淺、肥力降低、漏水漏肥和蓄水保墑能力差等土壤質量下降的實際問題，開展適配機具研究，并進行推廣應用，取得了較好的示范效果。

2.1 全方位松旋整地技術

創新研究能夠實現全方位松旋整地作業的實用新技術，配套研制1ZSX-180型全方位松旋聯合整地機（技術參數見表1）。該機具一次進地可以完成深松、細碎土壤、起壟、鎮壓等多道工序，保證耕層厚度，打破犁底層影響，減少機具進地作業次數，減輕機具對土壤的有害壓實和破壞，縮短作業周期，節約人工，降低能耗，搶農時，實現高效、聯合整地作業。

2.2 秸稈培肥聯合整地技術

研究基于潛土逆旋原理的秸稈還田作業技術，配套研制1ZF-180型秸稈培肥聯合整地機（技術參數見表2）。該機具在結構設計上改變旋耕刀軸旋轉方向，由正轉改為反轉;改變滅茬刀軸配置，由彎刀改為彎直刀組合，在壟臺位置采用直刀切割。改進后減少了機具前進阻力，避免起壟時堵塞，作業效果較為理想，一次進地可以實現原有壟臺深松、滅茬、全幅旋耕、秸稈混埋和錯行起壟、鎮壓等作業，形成了一套新的秸稈掩埋整地方式，具有一定的獨創性。

2.3 新型秸稈深埋整地技術

創新研究將秸稈埋入耕層下部使秸稈不與耕層土壤混合的整地技術，配套研制1LF-1型秸稈掩埋深耕犁（技術參數見表3）。該機具作業后的耕層土壤不影響作物播種，解決了傳統秸稈地表還田后難處理的問題，改善了土壤耕作條件。

3 應用效果

3.1 經濟效益

根據《全國農牧漁業豐收獎經濟效益計算辦法》，結合項目特點進行相應取值。計算公式為：總經濟效益=單位規模新增純收益×單位規模新增純收益縮值系數×推廣規模×推廣規模縮值系數-總推廣費用。式中：單位規模新增純收益縮值系數和規模縮值系數分別規定為0.7和0.9。經計算得出總經濟效益為

4 890.42萬元。

3.2 社會效益

項目實施期間，舉辦各種培訓班和現場會15次、發放宣傳材料2 000余份、培訓基層技術骨干和農民350人次。研發機械化作業技術3項，研制適配機具3種型號，共計應用70余臺，獲得專利授權5項（其中發明專利1項），發表學術論文4篇，出版論著1部。項目研發水平達到國內領先水平。

3.3 生態效益

應用松旋整地技術后，土壤容重比傳統旋耕降低2.5%～16.3%，有機質含量提高1.0%以上，倒伏率下降14.8%。應用秸稈培肥聯合整地技術將秸稈掩埋1 a后，土壤容重降低0.04 g/cm3，孔隙度增加2.0%，水分含量提高0.7%，有機質含量有所提高，苗期地溫提高2.17 ℃。應用新型秸稈掩埋整地技術后，土壤疏松，容量降低，孔隙度增加，有機質含量提高，土壤微生物活力增強，作物根系發育得到促進，大大提升了秸稈還田效果，實現秸稈肥料化利用，解決因焚燒秸稈造成的大氣污染問題，改善秋季農村及城鎮環境空氣質量。項目生態效益顯著。

參考文獻

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Research and Application of Arable Layer Construction Technology

and Adaptive Tools in Dry Land

ZHANG Xu， PEI Zelian， NIE Ying

（Liaoning Institute of Agricultural Mechanization， Shenyang 110161， China）

Abstract： In view of the actual problems of soil quality decline in brown soil area of northern Liaoning Province， water-deficient area of northern Huang-Huai-Hai River and arid area of northwest China， the research on dry land arable layer construction technology and suitable machinery and tools was carried out. This paper expounds the technical roadmap and main contents of the project implementation， analyzes the application benefits， in order to promote the popularization and application of the research results of the project， greatly improve the quality of cultivated land and comprehensive production capacity， and ensure the sustainable and stable increase of grain production.

Key words： dry land; arable layer construction; technology; machinery; application