保護性耕作技術(shù)筑牢糧食安全根基

文|本刊記者 孫潔

受新冠肺炎疫情的影響，世界上多個糧食出口大國加大了本國的糧食儲備，限制糧食出口量，我國糧食安全也因此面臨著挑戰(zhàn)。在我國東北地區(qū)，黑土地生產(chǎn)全國1/4的糧食，占對外供應(yīng)量的1/3。從一定程度上說，守住東北黑土地，就守住了國家的糧食安全。

近年來，由于化肥的過度施用、秸稈隨意焚燒、不合理的耕作方式等導致當前我國東北黑土地存在“淺、硬、厚”的問題：耕層逐年變淺，僅0.15米；土壤硬度變高，嚴重板結(jié)；犁底層變厚，達0.12米左右。

習近平總書記對東北黑土地的保護工作高度重視，多次提出對黑土地實施戰(zhàn)略性保護。2020年7月習近平總書記在吉林省梨樹縣考察時，提出一定要采取有效措施，保護好東北黑土地這一“耕地中的大熊貓”。

那么，究竟如何保護黑土地？

玉米精密播種 為黑土地豐產(chǎn)蓄能

保護性耕作是對農(nóng)田實行免耕、少耕，盡可能減少土壤耕作，并用作物秸稈覆蓋地表，減少土壤風蝕、水蝕，提高土壤肥力和抗旱能力的一項先進農(nóng)業(yè)耕作技術(shù)。這項技術(shù)實施的核心農(nóng)機裝備是免耕播種機。中國農(nóng)機院研發(fā)的2BMY系列玉米免耕精密播種機，可以在前茬作物收獲后，直接進行播種作業(yè)，一次性完成清秸稈、開溝施肥、播種、覆土、鎮(zhèn)壓等多項作業(yè)工序。播種機帶有播種質(zhì)量監(jiān)測裝置，可實現(xiàn)漏播報警和作業(yè)面積監(jiān)測等功能，既替代了傳統(tǒng)播種機作業(yè)時需要人輔助觀察作業(yè)質(zhì)量，又實現(xiàn)了玉米種子使用量、作業(yè)面積等的統(tǒng)計，科學種植，提高玉米單產(chǎn)。

與傳統(tǒng)的播種機械相比，此種玉米免耕精密播種機有一些創(chuàng)新點。

“雙齒盤交錯”秸稈側(cè)向移位技術(shù)與裝置。設(shè)計一對齒形圓盤輪V型交叉安裝，相對旋轉(zhuǎn)，把地表上殘留、覆蓋的秸稈撥向兩側(cè)，清潔了種床帶，為開溝器創(chuàng)造良好的開溝環(huán)境，有效解決了開溝器秸稈擁堵和堵塞、秸稈架空種子影響發(fā)芽等免耕播種的難題。結(jié)合波紋圓盤切土、雙圓盤開溝播種創(chuàng)制出組合式雙齒分草開溝播種系統(tǒng)，實現(xiàn)大根茬和秸稈覆蓋工況下播種作業(yè)。合格粒距變異系數(shù)12%、晾籽率1.4%。

“彈齒盤組”秸稈側(cè)向移位技術(shù)與裝置。設(shè)計一種可豎直旋轉(zhuǎn)的彈齒盤組，以播種機縱向中心軸分兩組，每組內(nèi)彈齒盤之間的彈齒位置交錯，在拖拉機PTO的驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)，兩組彈齒盤相對旋轉(zhuǎn)，把工作幅寬內(nèi)地表上覆蓋的秸稈依次撥到工作帶兩側(cè)，使種帶清潔，為開溝器創(chuàng)造良好的工作環(huán)境。該裝置安裝在播種機開溝器前面，與開溝器配合使用，實現(xiàn)了免耕播種作業(yè)。根據(jù)地表秸稈量可選裝該裝置。段粒數(shù)合格率93%，播種深度合格率90%。

高速恒壓氣吸式精密排種技術(shù)與裝置。改進了可外置調(diào)節(jié)的氣吸式排種器內(nèi)側(cè)刮種刀結(jié)構(gòu)、攪種裝置焊接工藝技術(shù)，顯著提高單粒排種精度和調(diào)節(jié)方便性；創(chuàng)新了獨立動力驅(qū)動的氣吸式排種器恒壓系統(tǒng)技術(shù)，使氣室壓力恒定，解決了氣吸式排種器高速作業(yè)條件下氣壓不穩(wěn)定造成漏排、以及田間地頭轉(zhuǎn)彎氣壓中斷，造成種子成堆下落問題，不僅節(jié)約種籽，更關(guān)鍵的是減少了漏播、提高了排種均勻性和整機作業(yè)性能的可靠性。

創(chuàng)新成果應(yīng)用推廣及效益分析

保護性耕作技術(shù)的應(yīng)用可改善土壤結(jié)構(gòu)、增加土壤有機質(zhì)含量、提高土壤肥力、減少土壤侵蝕，具有抗旱增產(chǎn)、降低生產(chǎn)成本等優(yōu)點，相對傳統(tǒng)精耕細作是一次耕作技術(shù)革命。

玉米免耕精密播種機械裝備的推廣應(yīng)用，打破了進口免耕播種機在我國的壟斷局面，實現(xiàn)我國自主研發(fā)與制造大型免耕播種機“零”的突破，解決了東北壟作區(qū)保護性耕作無機可用的難題，也助力了東北地區(qū)保護性耕作技術(shù)的推廣。

據(jù)中國農(nóng)機院播種機械研發(fā)團隊介紹，該項成果近年來在我國北方地區(qū)得到了較大面積的示范推廣和應(yīng)用，產(chǎn)生了明顯的增產(chǎn)增收和節(jié)支效益。通過點上跟蹤和面上調(diào)查統(tǒng)計，近三年該項成果在吉林、黑龍江、遼寧、內(nèi)蒙古等省（區(qū)）累計示范推廣面積約2億畝，該技術(shù)還具有顯著的減少作業(yè)環(huán)節(jié)、降低作業(yè)能耗、提高作業(yè)效率、減少生產(chǎn)用工、解決種（肥）投入和延長機具部件壽命等優(yōu)勢。據(jù)多地多點調(diào)查統(tǒng)計，包括省工、省種、省肥、省能耗和維護成本在內(nèi)，平均每畝可節(jié)省40元以上，累計實現(xiàn)節(jié)支效益80億元。

生態(tài)效益方面，通過保護性耕作技術(shù)的使用，增加土壤蓄水能力15%以上，提高土壤有機質(zhì)含量，減少農(nóng)田風蝕50%以上，為秸稈禁燒提供技術(shù)與裝備支撐，也為保護性耕作推廣計劃提供機具保障。

目前，玉米免耕精密播種機主要用于黑龍江、吉林、遼寧及內(nèi)蒙古東部的玉米免耕播種作業(yè)。機具有2行、4行、8行，主要用于個體農(nóng)民、家庭農(nóng)場和農(nóng)機合作社。根據(jù)科研人員調(diào)研發(fā)現(xiàn)，用戶在使用過程中對于該機具的評價也是多維度的。

東北地區(qū)地表具有大量秸稈根茬，該播種機播種開溝部件前配置了分草輪機構(gòu)，可清理種床內(nèi)的秸稈，有效解決開溝器堵塞問題。在分草輪的作用下，后面破茬和開溝圓盤能夠輕松切斷根茬和殘留秸稈，在覆土鎮(zhèn)壓輪的作用下，確保種子與土壤接觸良好，為種子提供理想的發(fā)芽生長條件。

因為免耕直接播種，地表平整度差，該播種機的單體通過平行四連桿機構(gòu)與機架連接，實現(xiàn)各播種行的獨立仿形，有利于播種深度一致。與氣吸式排種器相比，指夾式排種器無需負壓風機，播種機整機結(jié)構(gòu)相對簡單，購機成本較低，對拖拉機配置要求較低，功耗較小；與勺輪式排種器相比，具有主動約束取種，排種性能好。

東北地區(qū)人均耕地面積較多，且長期以來采用單茬種植、春播秋收、翻耕起壟、坐水播種玉米大豆的機械化作業(yè)方式，所以農(nóng)村大量保有中小型輪式拖拉機。針對此類拖拉機牽引功率大小以及輪距與行距的匹配情況，該播種機分別可與25.7-40.4千瓦和40.4-55.1千瓦動力段拖拉機配套使用，行距0.6-0.65米，拖拉機輪距1.3-1.4米，作業(yè)時拖拉機輪胎跨過兩行壟臺。

不同用戶群體對機具的需求不同，個體農(nóng)民種植面積和現(xiàn)有動力相對較小，多以2行播種機為首選，2行播種機每天作業(yè)面積約80畝，一般作業(yè)3-4天就可完成播種作業(yè)；經(jīng)營面積1000畝以上的家庭農(nóng)場可使用2行或4行播種機，一般作業(yè)5-10天可以完成播種作業(yè)；農(nóng)機合作社以社會化服務(wù)為主，使用機型比較多，2、4、8行播種機，每個季節(jié)每臺機具可服務(wù)播種面積1500畝以上。

最近兩年新冠肺炎疫情嚴重，為拿到第一手資料，全面了解東北不同區(qū)域的播種生產(chǎn)條件、播種機具的工作性能及存在的問題等，中國農(nóng)機院播種機械研發(fā)團隊數(shù)次奔赴吉林、黑龍江、遼寧玉米主產(chǎn)區(qū)開展玉米免耕精密播種機田間試驗。-200C嚴寒也未能阻止農(nóng)機人戰(zhàn)勝困難的腳步，以農(nóng)機人的堅毅精神，完成了試驗任務(wù)，獲取了寶貴的數(shù)據(jù)，為機具優(yōu)化改進奠定了基礎(chǔ)。

“我們會根據(jù)這些數(shù)據(jù)完善機具的作業(yè)參數(shù)，對土壤含水量、地力、作物特性等進行實時調(diào)節(jié)，計算漏播、重播、播種面積、排種粒數(shù)等作業(yè)指標。”中國農(nóng)機院播種機械研發(fā)團隊相關(guān)負責人告訴記者，未來，玉米播種機將向智能、高效、精準、環(huán)保方向改進，突破高速作業(yè)條件下精密排種、播深和鎮(zhèn)壓力智能調(diào)控、工作部件減阻低功耗等技術(shù)。