玉米機械化保護性耕作技術優勢及實踐應用探索

王科研

DOI： 10.3969/j.issn.1003-1650.2024.04.026

玉米是世界上最重要的糧食作物之一，其種植面積和產量在全球范圍內居于領先地位。然而，傳統的玉米種植方式往往存在土壤侵蝕、水資源浪費以及農藥過度使用等問題，對環境造成了嚴重影響。為了解決這些問題并提高玉米生產的可持續性，機械化保護性耕作技術逐漸引起人們的關注。

一、玉米機械化保護性耕作技術的優勢

一是土壤保護和改善：傳統的玉米種植方式常常采用劇烈的犁耕和深耕，容易導致土壤侵蝕和結構破壞。而機械化保護性耕作技術通過合理利用農業機械設備，減少或避免過度深耕，采用非翻耕或最小耕作方式，有助于保護和改善土壤質量，減少水土流失和侵蝕風險，提高土壤有機質含量，增加土壤保水能力和肥力。

二是資源利用效率提高：機械化保護性耕作技術利用精確施肥技術和覆蓋物等措施，可以根據土壤養分需求進行合理施肥，減少肥料的浪費和環境污染。同時，通過采用機械除草技術和覆蓋物抑制雜草生長，可以減少對化學除草劑的依賴，降低農藥使用量，提高農作物產量和質量。

三是水資源節約和管理：機械化保護性耕作技術通過推廣節水灌溉技術，如滴灌和微噴灌，減少水分蒸發和表面徑流，提高水利用效率。此外，利用土壤覆蓋物可以降低土壤的蒸發速率，有效節約水資源。精確測量土壤濕度并合理控制灌溉量，避免過度灌溉，進一步提升水資源的利用效率。

四是環境保護和生態平衡：機械化保護性耕作技術減少了土壤侵蝕、水污染和空氣污染的風險。通過推廣生物防治技術和定期輪作間種，可以降低病蟲害的發生，并減少對化學農藥的使用。這有助于維護生態平衡，保護生態系統的健康，促進生物多樣性的保持。

五是經濟效益和可持續發展：機械化保護性耕作技術可以提高玉米產量和品質，優化資源利用，減少生產成本和風險。農民通過減少投入和提高產出，實現經濟效益的同時也能夠推動農業可持續發展。此外，該技術還有助于改善農田環境，增強土壤肥力，為長期穩定的農業生產打下基礎。

玉米機械化保護性耕作技術在土壤保護、資源利用效率、水資源管理、環境保護、經濟效益和可持續發展等方面具有重要的意義和優勢。通過推廣和應用這一技術，可以實現玉米生產的高效、環保、可持續發展。

二、玉米機械化保護性耕作前的準備工作

一是土壤測試和分析：在進行玉米種植之前，進行土壤測試和分析是至關重要的。這可以幫助農民了解土壤的養分含量、pH值、有機質含量等信息，從而合理制定施肥計劃和土壤改良措施。

二是選種及種子處理：根據土壤條件、氣候特點和市場需求，選擇適合當地環境的優良玉米品種。考慮到耐逆性、抗病蟲害能力以及產量和品質等因素，選擇適應性強、豐產穩定的品種。種子處理方面，按照如下步驟進行：①種子消毒：種子消毒是一種常見的種子處理方法，用于殺滅種子表面和內部可能存在的病菌和真菌。常用的消毒劑包括甲基溴菊酯、多菌靈、異菌脲等。種子消毒可以有效預防病原體的傳播，并提高種子的健康度。②種子浸泡：將玉米種子浸泡在適當的溶液中，可以促進種子吸水和萌發。浸泡種子的時間通常根據種子的大小和品種而定，一般在幾小時到一天之間。此過程有助于縮短種子的發芽期，并提高幼苗的出苗率。③種子涂覆：種子涂覆是在種子外表面添加一層保護性物質，如殺蟲劑、殺菌劑、生長調節劑等。涂覆可以防治害蟲和病菌的侵襲，提高植物抗逆性和幼苗生長能力。④生物控制劑應用：生物控制劑是一種利用有益微生物來控制病害和害蟲的方法。在玉米種子處理過程中，可以將合適的生物控制劑應用到種子表面或與種子一起浸泡。這些生物控制劑可以與植物共生，提供抗病蟲害的保護和促進植物生長。⑤營養素涂覆：除了防治病害和害蟲外，種子處理還可以向種子表面添加營養素，如微量元素、激素和酶類物質，以提供植物在早期生長階段所需的養分。這種涂覆有助于促進種子的發芽和幼苗的健康生長。

三是土地平整和排水系統建設：確保耕地表面平整，避免積水和坡度過大。通過修建或改良排水系統，提高土壤排水條件，減少積水對作物生長的不利影響。

四是清除殘留物和雜草：清除田地中的殘留物和雜草，保持田間整潔。殘留物和雜草會影響機械化作業效果，增加耕作難度，同時也可能成為病蟲害的潛藏源。

五是準備適當的農業機械和工具：選擇合適的農業機械設備，如旋耕機、播種機、施肥機和除草機等，以滿足玉米機械化保護性耕作的需要。確保這些設備處于良好工作狀態，進行必要的維護和保養。

通過充分準備和實施上述工作，可以為玉米機械化保護性耕作奠定堅實的基礎，提高作物產量，改善土壤質量，并最大程度地發揮機械化耕作的優勢。

三、玉米機械化保護性耕作技術的應用要點

1、優化耕作方式

一是土壤覆蓋：利用覆蓋物（如秸稈、塑料薄膜）覆蓋土壤表面，可以有效阻止雜草生長并減少水分蒸發，從而改善土壤保水能力。選擇適當的覆蓋物和施放方式，確保土壤表面均勻覆蓋，避免覆蓋不足或過度覆蓋。

二是輪作與間種：通過合理輪作和間種安排，可以減少病蟲害的傳播和滋生，降低土壤中病蟲害的發生風險。將玉米與其他作物進行輪作，并在作物之間種植綠肥或固氮作物，有助于改善土壤結構和營養狀況，提高農田的整體生態系統健康。

三是減少耕作深度：在機械化保護性耕作中，減少耕作深度可以幫助保持土壤結構的穩定性，減少土壤侵蝕和有機質的流失。適當的耕作深度可以根據土壤類型和植物需求來確定，避免過度翻耕和破壞土壤結構。

四是精確施肥：根據土壤測試結果和玉米生長階段的養分需求，進行精確施肥。通過合理施用氮、磷、鉀等營養元素，配合追肥技術，可以提高養分利用效率，減少浪費和環境污染。可采用基于GPS技術的精確施肥設備，使施肥更加準確和精細化。

五是定期監測和管理：定期監測農田的土壤濕度、病蟲害情況和作物生長狀況，及時采取相應的管理措施。例如，根據土壤濕度調整灌溉策略，使用可視診斷技術（如葉綠素儀）檢測植物養分狀態，選擇合適的防治方法來應對病蟲害問題。

六是就選擇適宜機械設備：選擇適合玉米機械化保護性耕作的機械設備，如噴霧器、除草機、播種機等。確保設備的質量和性能符合實際需求，提高作業效率和減少能源消耗。

通過土壤覆蓋、輪作與間種、減少耕作深度、精確施肥、定期監測和管理以及選擇適宜機械設備等要點的應用，可以優化玉米機械化保護性耕作的耕作方式，提高作物產量、農田生態系統的健康狀況，并有效降低對環境的負面影響。

2、施肥和草控管理

機械化技術、施肥和草控管理結合可以提高作物產量、減少勞動成本，并有效管理營養素供應和雜草控制。

一是精確施肥：利用機械化設備進行精確施肥是一種高效的方法。通過使用具有GPS定位和控制系統的精確施肥裝置，可以根據土壤測試和作物需求準確地施加適量的肥料。這樣可以避免過量施肥造成的環境污染和浪費，并確保作物獲得所需的養分。

二是變量施肥：利用變量施肥技術，在農田不同區域根據土壤質量和作物需求施用不同劑量的肥料。這需要結合機械化設備和農田信息管理系統，根據預先獲取的土壤數據和作物需求土層，在施肥過程中自動調整施肥劑量。這樣可以實現針對性施肥，提高養分利用效率，并最大限度地滿足作物的需求。

三是草控管理：機械化設備可以用于草控管理，減少雜草對玉米生長的競爭。例如，使用旋耕機或切割器具可以在玉米行間割斷和覆蓋雜草，阻止其生長。此外，可以使用噴霧器或草藥噴灑裝置將除草劑均勻噴灑到農田中，針對性地控制雜草的生長。這種結合機械化設備和草控管理的方法可以減少人工除草的需求，提高作業效率。

四是土壤覆蓋技術：機械化設備可以應用于土壤覆蓋技術的實施。例如，在播種前使用覆蓋物將秸稈或塑料薄膜覆蓋在土壤表面，阻止雜草的生長并減少水分蒸發。這樣可以減輕后續的除草工作，并提供保護作物免受土壤侵蝕的效果。

五是數據管理與決策支持系統：結合機械化技術、施肥和草控管理的要點需要建立數據管理和決策支持系統。通過收集和分析土壤、作物和機械化操作的相關數據，可以更好地了解農田狀況，并根據數據為施肥和草控管理做出準確的決策。這些系統可以提供實時的指導和建議，幫助農民在使用機械化設備時做出正確的決策。

將機械化技術與施肥和草控管理結合可以實現精確施肥、變量施肥、草控管理和土壤覆蓋等優化耕作方式的目標。通過合理利用機械化設備和數據管理系統，農民可以更高效地管理營養素供應和雜草控制，從而提高玉米產量和經濟效益。

3、水資源管理

水資源管理是非常重要的一環。有效管理水資源可以提高灌溉效率，減少水分浪費，并為作物的生長提供適宜的水分供應。

一是土壤水分監測：使用土壤水分傳感器或其他監測設備來實時監測農田的土壤水分狀況。這些設備可以幫助農民了解土壤的水分分布情況和水分需求，從而根據實際情況合理安排灌溉。

二是灌溉調度：基于土壤水分監測結果和作物的需水量，制定科學的灌溉調度方案。根據作物的生長階段和需水特點，確定合適的灌溉時機、灌溉量和灌溉方式。例如，通過滴灌、噴灌或微噴等精確灌溉技術，將水分直接送到植株根系附近，降低蒸發損失并提高用水利用效率。

三是節水灌溉技術：采用節水灌溉技術可以有效減少水分的浪費。例如，采用滴灌系統可以將水分精確送達植株根系區域，減少蒸發和徑流損失；利用噴灌和微噴灌可以均勻覆蓋農田，減少霧化和風吹散失。此外，還可以采用覆膜灌溉、井下滴灌等技術，進一步節約用水。

四是雨水收集利用：合理利用雨水資源是另一個重要的水資源管理措施。通過收集和儲存降雨水量，可以在干旱期或無法進行灌溉時使用。例如，設置雨水收集裝置（如雨水桶、水塔）來收集屋頂和其他場地的雨水，然后用于灌溉作物。

五是土壤改良：合理的土壤改良措施可以提高土壤的保水能力和水分持留能力。例如，添加有機質（如堆肥、秸稈等）可以改善土壤結構，增加土壤的水分保持能力；進行土壤覆蓋可以減少土壤表面的蒸發和水分流失。

六是整體規劃與管理：在玉米機械化保護性耕作中，水資源管理需要綜合考慮農田的整體情況。通過合理規劃農田布局、灌溉工程建設和水資源分配，最大限度地優化水資源利用效率。此外，灌溉設備的維護保養也是關鍵，確保其正常工作和高效使用。

通過土壤水分監測、科學的灌溉調度、采用節水灌溉技術、雨水收集利用、土壤改良以及整體規劃與管理等要點的應用，可以有效進行玉米機械化保護性耕作中的水資源管理，提高灌溉效率，減少水分浪費，并為作物提供適宜的水分供應。

4、病蟲害防治

通過合理的管理和采用科學的防治策略，可以有效控制病蟲害的發生和傳播，減少損失并提高產量。以下是詳細說明如何進行病蟲害防治的要點：

一是病蟲害監測：定期進行病蟲害的監測和調查，及時了解病蟲害的種類、密度和分布情況。通過使用捕捉器、黃板、誘蟲燈等監測設備，可以吸引和捕獲病蟲害，為防治提供依據。

二是生物防治：利用天敵、寄生蟲和寄生菌等自然敵害生物來控制病蟲害。例如，引入天敵昆蟲或釋放寄生蟲來控制玉米害蟲的數量；使用對特定病原體具有殺滅作用的寄生菌來控制病害的發生。生物防治可以減少對化學農藥的依賴，并對環境友好。

三是種植抗病蟲害品種：選擇抗病蟲害的玉米品種進行種植是重要的防治策略之一。抗病蟲害品種具有較強的抵抗力，對特定病蟲害具有免疫或耐受能力。通過選擇適應當地氣候和病蟲害壓力的抗病蟲害品種，可以減少病蟲害的發生和損失。

四是合理施用化學農藥：在必要時，采用化學農藥進行病蟲害防治。但需要注意合理使用，按照農藥的推薦劑量、使用方法和安全期限進行施藥，并遵守相關法規和標準，以減少對環境和人體的不利影響。

五是應用植保無人機：無人機可以通過預先設定的路徑和GPS導航系統，精準地進行病蟲害防治農藥的噴灑。這種精確施藥可以減少農藥的浪費和過量使用，同時確保農藥覆蓋到作物需要的區域。相比傳統的手動或機械式噴灑，無人機能夠更快速地完成大面積農田的噴灑任務。它們具有較大的工作能力和高飛行速度，可以在較短時間內完成大面積的噴灑作業，提高工作效率。同時，無人機可以輕松飛越不規則的地形，包括崎嶇的山區、濕地等難以到達的地方。這使得噴灑農藥的范圍更廣，更全面地覆蓋整個農田。此外，無人機噴灑農藥可以減少人工接觸農藥的風險，保護農民的健康安全。此外，由于噴灑精確性高，農藥的使用量可有效控制，減少環境中的農藥殘留和污染。最后，通過無人機噴灑農藥后，可以利用無人機進行后續的監測和評估工作。比如，可以使用多光譜或紅外攝像技術來檢測植被的反射率和表面溫度，以評估病蟲害的防治效果。

結合病蟲害監測、生物防治、種植抗病蟲害品種、合理施用化學農藥、輪作與間作、土壤改良與健康管理以及整體規劃與管理等要點的應用，可以有效進行玉米機械化保護性耕作中的病蟲害防治，控制病蟲害的發生和傳播，保障玉米產量和質量。

綜上所述，機械化保護性耕作技術為玉米生產帶來了巨大的潛力和機遇。通過合理利用農業機械設備，結合保護性耕作原則，可以顯著減少土壤侵蝕、改善水資源利用效率，并降低農藥和肥料的使用量。這不僅有助于保護環境和生態系統的健康，還能提高農民的收入和經濟效益。總之，機械化保護性耕作技術代表了農業可持續發展的方向，對于實現高效、環保、經濟可行的玉米生產具有重要意義。通過合作研究和政策支持，可以共同努力，推動這項技術的廣泛應用，為農業可持續發展做出更大貢獻。

（作者單位：112536遼寧省昌圖縣寶力鎮農業綜合服務中心）