農機作業對耕地土壤壓實的影響及有效解決措施

趙麗華　李慶慧

耕地土壤是由有機物、土壤顆粒和空氣等組成，在常規耕地中，土壤蓬松度可以提高一倍。但由于當下農業生產中廣泛使用農業機械來進行耕種，在農業機械反復作業下，不斷壓實土壤，導致土壤之間的顆粒排列越發緊密，使空氣和水無法正常進入土壤，導致農作物在生長過程中，無法獲得足夠的養分，從而對農業生產力產生了比較嚴重的影響。在農業生產過程中，廣泛使用農業機械來進行耕種與收割作業，土壤壓實問題不可避免，因此，如何將此問題進行有效解決、提高土壤活性、盡可能降低廣大農戶的經濟損失，是當前農業生產的首要任務。

一、土壤壓實的原因

造成土壤壓實的原因主要有兩種，一是土壤自然產生的厚實；二是機械化作業導致的壓實，這兩種情況主要體現在以下幾個方面：第一，在農業生產過程中，應用輪式農業機械，這種機械的輪胎與地面有著非常小的接觸面積，會使局部土壤出現壓實問題，這種類型的壓實一般只在有限的深度發生。第二，由于應用農業機械作業時，對機械進行超負載行駛，或因一些大型農機的運用，輪胎會對土壤造成很大影響，會壓實深層的土壤。第三，采取農業機械進行耕種或收割過程中，需要其反復進行作業，多次對土壤表面進行碾壓，土壤不斷承受載荷，產生了二次壓實，在壓力的不斷傳遞作用下，土壤壓實也由普通程度向更深層次發展。第四，不采用農機作業，土壤在自然條件下也有可能會產生壓實問題，多是由黏土層自然壓實所造成的，或是土壤層內部結構不穩定所致，造成土壤下沉，從而引發壓實問題。

二、土壤壓實所受應力特征

土壤壓實通常是指機械壓實，機械壓實會對土壤造成應力影響，這種影響大體可分為3個階段。一是農機作用過程中對土壤進行碾壓，土壤表面受應力影響；二是應力從土壤表面作用到土壤內部；三是應力最終導致土壤發生形變，最終形成耕地土壤壓實。機械壓實對土壤產生的3個階段的應力影響常常同時發生，而且相互聯系。

機械類型、機械的行駛速度、其壓實的次數以及土壤質地等，均與土壤所受應力相關。例如，雙輪拖拉機及履帶式拖拉機對土壤產生的應力，要小于單輪拖拉機，這因為履帶拖拉機與輪胎式拖拉機相比，其接地面積更大，在很大程度上減小了車輛對耕地土壤的垂直應力。兩種拖拉機與土壤接觸時的負重點存在一定的差異，輪胎式拖拉機的主要負重點在其接地輪胎上，呈現出比較均勻的應力分布，而履帶式拖拉機與輪胎式不同，其負重點主要在各負重輪的下方位置，負重輪的下方應力分布最大，邊緣較小。

農機的行駛速度也會直接影響土壤所受應力，隨著機械行駛速度的增加，土壤淺層也隨之增加了所受應力，但＞0.35 m 深度的土壤所受應力減小，這是因為土壤表層擁有較大的含水量，所造成的形變土壤孔隙內增加了水壓力，而深層土壤由于農機不斷增加速度，反而輪胎對土壤的作用時間減小了，同時對土壤的應力作用也隨之減小。土壤質地也與機械對土壤造成的應力大小有關，比如在砂土中，農機對土壤的應力會沿垂直方向傳播，但在粘質土壤中，農機對土壤的應力則呈現出多向傳播的態勢，這源于砂土中大孔隙含量要高于黏土中的大孔隙含量，與砂土相比，土壤中黏粒含量較多，會對應力在垂直方向傳播形成限制，從而對表層土壤造成了更為嚴重的影響。除此之外，含水量高、有機質低的土壤環境，會使土壤的承載力大幅下降，導致應力在土層沿著垂直方向傳播也更深。

土壤強度，即土壤能夠抵抗各種應力的能力。土壤強度的大小與容重、含水量和機械組成有著密切的聯系。其容重越大，土壤的含水量就越低，而土壤中的黏粒成分越少，其強度就越高，也能夠增強抵抗外部應力的能力。此外土壤強度也與壓實次數相關，在對土壤進行重復壓實，第二次壓實的土壤表面更堅硬，土壤強度也更大。

三、土壤壓實對耕地造成的危害

1、水分吸收慢，嚴重流失養分

土壤主要由水、空氣和有機物，其中還包括各種礦物質等基本成分組成，基本成分中礦物質含量占48%、空氣占14%、水分占36%、有機質占4%，這些數據屬于正常土壤中，各種成分的占比數據。一旦出現土壤壓實的現象，其基本成分的比例會變得嚴重失調，當受到一定程度的壓縮后，土壤顆粒之間的空隙會大幅縮減，土壤顆粒占用了原本水分和有機質的空間，降低了原本土壤中的氧氣含量，會造成大量的營養成分流失。并且，土壤的密實度不斷增加之后，土壤顆粒大幅度降低了吸附水分的能力，這就導致地表水以及外部降水無法滲透到含有有機質的土層當中，致使土壤內部水分缺失嚴重，在農作物的生長過程中，需要大量的水分和養分，如果因土壤壓實，導致水分和養分的供應嚴重不足，不但會使農作物生長緩慢，而且狀況嚴重時會導致農作物大面積死亡。

2、根系生長受限，影響作物高度

土壤被壓實之后，增加了土壤顆粒之間的密實度，如果在農業生產作業過程中，使用了荷載量較大的農業機具，并且反復進行碾壓，不斷增加土壤密度，嚴重影響了農作物對水分和其他養分的吸收。農作物在生長過程中，必須供應充足的水分和營養，否則，其根系、莖葉和果穗會發生營養失衡，生長極為緩慢。

此外，通常情況下，在生產作業時使用農業機具，往往造成耕地的表層土壤被壓實，而底部土壤的蓬松度無太多明顯的變化，這會造成在表層被壓實的土壤中，農作物根系逐漸變粗，而在土壤中縱向生長的根系則越來越細小纖弱，整個植株難以均衡地吸收水分和營養，對農作物的生長高度形成了阻礙，與此同時，也會影響作物果穗的飽滿度。

3、土壤菌群失衡，妨礙寄居物生長

在土壤中含有大量的微生物和寄居生物，它們經常在土壤中活動，使土壤變得蓬松，為土壤帶來水分和空氣，非常有利于農作物的生長，其存活條件需要大量吸收土壤中的水分和氧氣，以及一些有機質，但是，當土壤出現壓實之后，逐漸減少了土層之間的空隙，一些土壤中的寄居生物被破壞了賴以生存的環境，如蚯蚓等。土壤如果一直處于密實度峰值，會導致寄居生物大量死亡，并且土壤中的一些活性物質，和其他的有益微生物菌群，將難以生存，對農作物的健康生長造成了嚴重的影響。

四、土壤蓬松的方法及優勢和弊端

1、機械蓬松

土壤蓬松比較直接的方式便是機械蓬松，在農田中應用機械用具進行松土，可以使土壤恢復原來的狀態，當土壤處于蓬松狀態時，由于能夠吸收充足的水分，會使生態系統維持在一個比較穩定的水平，利用機械用具，可以向土壤更底層挖掘，深層土壤更有利于農作物的生長，但是，從事農業生產，往往更注重對成本的控制，采用機械用具來蓬松土壤，會大幅度增加成本。

2、有機蓬松

這種方法是向土壤中撒入一些農作物秸稈或有機肥料，使土壤得到自然蓬松。不但可以科學利用農作物的秸稈，還能夠為土壤增肥，但此種方法對有機物有著較大的需求。

3、其它蓬松

除了使用機械蓬松和有機蓬松之外，還可以應用其他蓬松方法。比如在傳統農業中，會采用鋤頭或耕犁等方式，對土壤進行畜力蓬松，也能起到很好的效果。這種傳統土壤蓬松的方式，比較消耗人力和畜力，不會消耗其他方面的資源。

五、解決土壤壓實的技術措施

1、合理選擇耕種方法

從當前農業生產的實際情況來看，廣泛實行機械化耕作，這是農業發展的必然趨勢，現階段，土壤壓實的問題很難徹底解決，但從我國地域特點來看，從事農業生產也具有各種形態和特征，可以針對這些形態和特征作具體分析。比如，在我國東北和華東一帶，平原面積較大，土地比較開闊，在進行農耕作業時，可以使用大型農業機械，這會提高作業效率，對于使用大型農業機械所造成的土壤壓實問題，可使用農業機械對土壤進行疏松。在我國西南與華南一帶，分布了大面積的山地和丘陵，耕地也較為分散，這種情況就不能使用大型農機進行作業，否則，會對耕地造成嚴重的土壤壓實，因為當地耕地的面積比較狹窄，若想農機作業覆蓋全部區域，需要重復行駛農機才可以做到，因此，在這種耕地形態下，不能夠盲目應用大型農機作業，可嘗試使用小型農機，或者繼續使用人力耕種或畜力耕種，以防土壤的壓實。

2、土壤壓實的預防

為了防止土壤壓實，可以做好相應的預防工作，嘗試從以下幾方面入手：首先，可設計重量比較小的農機，很明顯，農機重量越小，碾壓土壤的力就越小，緩解土壤壓實問題；其次，要充分考慮農機與地面接觸面積的寬窄問題，將農機的輪胎進行加寬設計，可以分散農機的壓力，在很大程度上減少農機對土壤的壓實，如果對農機的輪胎進行更窄的設計，雖然會對土壤形成較大的壓力，但是會減少其壓力面積。因此，要根據實際情況，來設計輪胎的寬窄，針對不同地域的不同土壤，以土壤的堅實程度為基礎，來進行科學的設計，前提是不能影響農機原本的工作效率。最后，科學規劃農機的行進路線，大幅度減少土壤壓實面積，若條件允許，可以設置農機固定的行進路線，并采用混凝土進行硬化，路面硬化會造成耕地面積減少，但可以提高農機作業的效率，可嘗試對耕地的田埂實施硬化，便于應用大型農機作業。

3、減少機械用具進地次數

目前來看，對于解決土壤壓實問題，有一種方法比較有效，利用機械設備淺松耕地表層土壤，這種作業主要通過圓盤耙等用具，淺翻或淺松土壤表層，一方面能夠使表層土壤的性狀得到改善，另一方面也可以平整耕地、使耕種范圍內的雜草大面積減少。現階段，國家對機械化深松作業大力推行，這種作業方法，可以有效解決土壤密實度高的現象，有效恢復土壤的吸水保墑能力。但是，不論是對土壤表層進行淺松還是深松，都需要使用大型農業機械，如果作業較為頻繁，會導致耕地土壤發生二次壓實問題，所以，為了盡量避免出現這種情況，農民在對土壤進行疏松的過程中，應嚴格把控大型機械的進地次數，并且要對機械疏松土壤的頻率做到嚴格控制。

4、使用新型農機進行作業

從當前農業生產的實際情況來看，我國大部分地區在進行農耕作業活動時，仍采用前驅農業機械來完成，這就導致機械后輪集中了70%的荷載量，作業中的機械一直處于重量失衡狀態，不斷增加土壤的壓實度?；诖朔N情況，在選擇農業機械時，廣大農戶要盡量選擇那些四驅農機，這種機械會由前后輪共同分攤荷載量，對土壤所造成的壓力也會均勻分布，在很大程度上降低了對土壤的壓實度。此外，為了對單一類型機械的進地次數進行控制，使土壤的壓力能夠得到緩解，廣大農戶在進行農業生產過程中，可使用農機多功能聯合作業的方式，使大型機械對土壤形成的荷載量能夠均勻傳遞，與此同時，還可以將一機多用的實效性發揮出來，多種農機同時作業的方式將被聯合農業機械所取代。例如，常見的聯合農機包括免耕播種機、聯合整地機和聯合收割機等，對這些多功能聯合機械進行大規模推廣和使用，能夠有效減少農機的進地次數，可以從源頭上將土壤壓實的問題解決掉。

5、優化耕種模式和作業流程

由于頻繁使用農業機械化作業，會導致耕地土壤壓實，對土壤中的團粒結構造成了很大影響，使其結構比例失調，土壤的透氣性和保水性在無形之中被破壞，導致土壤結構中的水分和養分大量流失，阻礙了農作物的健康生長。為了避免發生這種情況，在從事農業生產過程中，應積極調整耕種模式，盡量采取少耕的方式，有效減少大型農機的進地次數，保護土壤中的團粒結構，使其免遭破壞。并且，土壤表面的農作物殘茬也能夠保護土壤中團粒結構，不但使土壤增加了保水與蓄水的能力，而且還避免了土壤中水分和養分的流失。除此之外，在進行農機作業時，廣大農戶應對土壤中的含水率進行準確判斷，如果土壤中的含水率比較高，采用農機作業，會升高土壤的壓實度。若因節氣的影響，一定要進行耕種作業，農戶可將輪胎與地面接觸的面積擴大，使農機對土壤的壓力得以有效緩解。

6、農藝優化土壤結構

采用農藝的方法來對土壤結構進行優化，可以有效緩解大型農業機械對土壤的壓實問題。農藝能夠增加土壤中的有機質含量，可以修復土壤壓實。土壤中的有機物質容重低、孔隙度較低，向土壤中適當施加綠肥、有機肥，可以提高土壤中的孔隙度。此外，也可以將牲畜糞便施在土壤中，這種方式能夠修復大型農機對土壤造成的少量碾壓，在土壤中施用綠肥，可降低土壤容重和土壤硬度，有效緩解表層土壤的壓實問題。在土壤中混合有機物質，能夠提高土壤蓬松度，并增加其中的營養成分，可以有效緩解土壤壓實現象。與此同時，土壤的蓬松度高，也為蚯蚓等一些有益微生物提供了適宜的生存環境，在土壤深處，這些有益微生物所進行的活動，會使土壤產生很多孔隙，對土壤起到活化作用，有效改善土壤內部結構，有效改善土壤的壓實程度。

7、設計農機專用路線

合理整合人工與農業機械的應用，設計出農機行駛的專用路線，將機械行走線路通過人工的方式對其做硬化處理，盡量避免農業機械在農作物的生長區進行行走碾壓，這種將大型機械的行走路線固化的方式，與傳統行走路線相比，不但能夠降低作業成本，還能減少農業機械對土壤壓實的影響。科學的人工與機械作業組合，制定農業機械行進專用路線，不但能夠有效緩解土壤壓實，而且還可以提高農戶的生產效率。

總之，由于當前農業機械已被廣泛應用于農業生產之中，其導致的土壤壓實問題不可避免，給農業增產帶來了較大的阻力。因此，針對農機作業對土壤壓實產生的影響，要采取有效的解決措施，不斷發揮農業機械在農業生產中的優勢，如合理選擇耕種方式，使用新型農機，減少機械的進地次數，優化耕種模式和作業流程，設計農機專用路線等，使農機對土壤的壓實問題得以有效解決，促進農戶實現增產增收。

（作者單位：250200山東省濟南市章丘區農業農村局）