提升農業機械化保護性耕作技術的效果和推廣應用研究

伴隨著我國農業機械化的大范圍推廣，農業生產機械化得以實現快速的發展，并實現了顯著的提升。農業生產過程中機械化水平的提升，不僅提升了農業生產效率，緩解了農民的辛苦勞作，而且加速了許多農業環境問題，尤其是耕層土壤退化問題的惡化。部分區域采取了簡易的現場處理方法，會在農作物機械化收獲之后，選擇將其進行燒，這不可避免的導致環境嚴重被污染。例如，在鏵式犁進行播種之后，會在雨天出現田間徑流，很容易引發水土流失；大風的天氣還會發生浮塵揚沙，對周圍的環境造成污染。為解決以上問題，人們提出了保護性耕作技術。在保護性耕作技術下，利用農田作業機械或收割機械，將秸稈粉碎，均勻地鋪在表層，少耕或者不進行耕作的方式改善了土壤結構，減少了水土流失，并逐步將耕層土壤中的肥力進行了恢復。因此，為了能有效緩解現階段農業生產中存在的環境壓力，以及為農業實現可持續發展提供一定的保障，應持續深化對保護性耕作技術的研究與應用。

一、保護性耕作技術流程

我國保護性耕作技術的試驗推廣及應用主要起源于我國東北、西北以及華北等地區，經過多年的發展，保護性耕作技術越來越成熟，趨于固定。東北地區成為這一典型代表，主要體現在小麥與玉米生產中對保護性耕作技術的使用方面。

1、小麥保護性耕作

對于保護性耕作的生產工藝設計流程主要是進行小麥生產： ① 在進行高茬收割作業時，留茬高度應控制在 20～30cm 范圍內。并及時完成秸稈的粉碎地面覆蓋，以降低田間水分蒸發量及保持肥力。 ② 利用免耕或少耕的方式，以降低耕作量，然后使用藥劑來除草，防止雜草生長。 ③ 在播種前，先對表層土壤進行淺翻，以此改善土壤結構，并選擇進行播種作業，其間要在其整個的生育時間內，進行化學除草以及防治病蟲害，使其能夠順利地生長。

2、玉米保護性耕作

保護性耕作工藝技術在玉米生產中的技術工藝流程也很繁雜。 ① 高留茬還田，留茬高度保持在 30～40cm ，接著把秸稈切碎然后覆蓋。依據土壤實際情況，實施深松耕技術，以破壞犁底層，增強土壤的蓄水和保肥能力。 ② 開展淺耙、淺松，改善土壤環境。開展玉米免耕播種機播種后，全生長期開展化學除草與病蟲害防治，確保玉米質量與產量。

3、秸稈粉碎覆蓋技術

秸稈露天焚燒對環境的危害較大，特別是加重了大氣污染，而且還容易使土壤的表層出現焦化，不利于土壤質量的提升。因此，為改變這一狀況，秸稈粉碎覆蓋技術的投入就尤為重要，其能夠通過刺激微生物促進土壤中有機物質含量的提升，從而增加土壤肥力，提高產量。在實際農業生產過程中，秸稈粉碎覆蓋的落實主要是依靠兩方面的舉措得以實施。 ① 在農作物收獲的環節，采用聯合收割機來完成秸稈的粉碎作業。 ② 農作物秸稈留茬后，采用秸稈粉碎機來完成秸稈的粉碎作業。不論采用上述兩種方法中的哪種方式都能夠很好地實現秸稈粉碎覆蓋的作業。值得注意一點是，在對保護性耕作實施質量保證的過程中，還需嚴格把握秸稈粉碎長度的問題，即在秸稈粉碎之后，長度最大值應控制在 10cm 以內，以防止對秸稈覆蓋效果產生負面影響。這一點的追求也充分反映了該技術的作業細節。

4、免耕或少耕播種技術

在前茬作物收獲結束后到翌年春季進行播種的間隔周期里，覆蓋地表的秸稈就會經過一個腐熟的過程，為來年的播種作業提供一個較肥沃的耕作層，這時就可以采用免耕播種技術進行播種，這種播種形式一般需要使用具有免耕播種功能的免耕播種機械。這些機械在播種時能一次性地進行開溝、播種、施肥、覆蓋、壓實等幾項作業活動，使作業機械在前進的過程中把地表秸稈推到一邊，避免影響到播種機的前進和播種作業的進行，等播種完成后會把前后幾行秸稈互相覆蓋住播種機進行播種的區域，最大限度地保證播種區域的土地不受到擾動，達到在盡可能少地進行土地翻耕的前提下進行播種，免耕播種技術所面臨的阻礙是技術困難的兩個方面： ① 地表秸稈覆蓋在地表造成行進時的通過性較差，給機械進行播種作業增添了很多麻煩； ② 因為地表不平整會給播種作業產生不均勻性，如果播種作業不均勻，則會對作物的出苗和后期的生長及產量造成影響，針對這個問題，一般在使用免耕播種技術播種之前，還需要進行1次淺度翻耙地活動，用來改善地表的播種環境，給機械播種提供更利于作業的條件。

5、深松或淺松整地技術

由于經過較長時間的鏵式犁耕作，會使土壤形成一個堅硬的犁底層，在犁底層的形成下，會導致土壤滲透水量明顯降低，影響了雨水的土壤深層滲透，使土壤出現板結現象，土壤肥力出現下降。因此，應用深松機進行農業生產應用，深松機作業深度有 30cm ，可以有效地打破犁底層，改變土壤結構，從而能夠提高土壤肥力，破壞病蟲害生存環境，有利土壤環境的健康。深松作業并非全年無間斷地進行，而是每1～2年，既有深松作業與非深松作業的區分，避免連續作業對土壤產生二次擾動。而實施深松作業時應注意，應結合土壤表面的秸稈覆蓋情況，秸稈覆蓋會增加作業阻力，應當選用防堵性能較好的深松機，保證作業順利進行；另一方面，應開展淺松作業。淺松作業主要是運用圓盤耙、旋切式淺松機等，在較弱的土壤翻轉之下，增加土壤的透氣性以及表層疏松。

6、病蟲草害防治技術

保護性耕作中作物秸稈對地表進行覆蓋后，在特定的覆蓋條件下，能夠有效地對土壤中的雜草以及害蟲病害環境進行充分的覆蓋。雜草與害蟲病害具有較高的易感性，所以在這種耕作方式中，控制雜草、害蟲和病害成為一種非常必要性的問題。針對上述問題一般常用藥劑進行防治。而藥劑防治一直是利用化學藥劑進行防治，針對秸稈覆蓋土壤方面影響低，有利于良好的秸稈覆蓋保持一定的環境，因此，采用該方法對保護性耕作技術的實施具有一定的可行性。只是需要通過計算控制化學藥劑的用量，防止對自然環境造成影響。除此之外還可以通過病蟲害發生規律結合生物藥劑及物理方式進行防治，將對自然環境影響降至最低，并且起到一定的防治效果。

二、保護性耕作效益分析

1、降低生產成本

比較傳統的機械式耕地模式而言，保護性耕作的一個基本原則是用免耕、少耕的方式取代了眾多復雜且繁瑣的耕地操作過程。在有效節約農業機械能源的同時，還減輕了農民的勞動負擔。保護性耕作的農業機械操作更簡單，技術難度小，農業作業時間顯著縮短，作業成本得以有效削減，作業復雜性降至最低水平，同時作業質量保持穩定或有所提升。在另外一方面，保護性耕作有利于土壤的保養。采用保護性耕作模式進行耕作3～5年之后，能夠顯著提高土壤肥力，改善土壤質量，并且能夠將土壤摘情保持得更好，積極影響農作物的持續產出增收，將干旱引發的損失降至最低。而保護性耕作能有效的避免由于過多施加化學肥料所帶來的土壤板結，為農業生產可持續發展提供一個良好的發展契機。

2、改變生產方式

由此可見，隨著保護性耕作的應用越來越廣泛，隨著社會經濟的發展，廣大農民群體的價值觀念經歷了轉變，其變化程度足以用“根本性的變革\"來描述。隨著農民觀念的轉變，大面積耕地的土壤肥力逐漸得到恢復。保護性耕作技術的長期應用，才會表現出其積極的使用效果，從而改善農業耕地的質量，同時生態環境也會慢慢變得越來越好，使得自然資源得到有效可持續的利用。此外，保護性耕作也從根本上解決了農業生產的一年1茬或一年多茬等問題，使得耕地能夠得到有效保護，在進行合理的耕作管理下，有效改善土壤的理化性質，進而使得土壤的結構有所變化，并且土壤的肥力也在慢慢得到提高，從而為農業生產長期良好發展提供了保障。而且保護性耕作也能為農業生產帶來顯著的勞動成效，從而有效緩解了農業生產勞動強度，減小農業勞動力投入量，讓農民從繁重的勞動任務中解放，進一步提升廣大農民生活的品質。

3、保護生態環境

秋收過后農民一般用焚燒秸稈的辦法將農田地表上留下的作物莖稈燒掉，大量二氧化碳排放至大氣中，導致大氣環境遭受嚴重污染。會加劇全球溫室效應。因此使用保護性耕作法，比如進行秸稈粉蓋地的方法，有效降低焚燒秸稈所排放的大量二氧化碳，凈化了大氣環境。秸稈覆蓋于農田地表后，對農業用地的生態環境產生顯著影響。 ① 能減少作物收割后地表因雨季翻耕造成的地表徑流，從而有效減少雨水侵蝕引起的水土流失。 ② 有效減少浮沙揚塵天氣、防止降雨和風力引起大量土壤顆粒飄浮空中而造成的大氣環境質量下降。保護性耕作法有提高農耕生產效率、節省農用機械使用次數等優點，從而減少農用機械行駛產生的二氧化碳、氮氧化物氣體排放。減少了農地、村莊空氣中的污染物排放，降低了大氣環境質量污染。

三、推廣保護性耕作技術面臨的困難

1、免耕播種機研發難度大

免耕播種機能一次完成開溝、播種、施肥、覆土、鎮壓等全部作業環節，免耕播種機在開溝時還需在秸稈覆蓋的環境中完成播種、施肥等作業。對于免耕播種機的技術要求非常高，即必須要求免耕播種機能防堵防塞，以確保在秸稈覆蓋的土壤上順利進行播種作業，并且地面通過性好，具備良好田塊適應性；而開溝深度均勻性好、播種量準確是衡量免耕播種機作業質量的重要條件；這些特性要求都是免耕播種機研究開發的重點和難點。

2、農田基礎設施配套不足

推行保護性耕作需要一定的農田基礎設施的硬件條件作為支撐，不僅需要土地平整、田面肥沃、機耕道路齊全等，且必須有配套的灌溉設施等。可以說農田基礎配套設施等是保護性耕作工作的前提條件。我國部分地區由于資源條件和農田基礎配套設施較好，適用于保護性耕作。如東北、華北及長江中下游地區，在資源和農田基礎設施配套方面都處于比較優越的位置，為保護性耕作提供了廣闊的應用空間。另外近幾年由于國家推進高標準農田改造建設項目，農田基礎配套設施、機耕道路和灌溉設施配套更為完善，為保護性耕作機械化生產的推廣應用在一定程度上掃除了障礙。而對于西北內陸地區及丘陵山區等地區的農田基礎配套設施等一般不夠完善，農機化水平相對較低，一定程度上成為制約機械化保護性耕作推行應用的障礙因素。因此，在以后的工作中更要注重此類地區農田基礎配套設施建設及農機化水平的提升，最終促使保護性耕作全面、有效地在各地區推進應用。

四、保護性耕作技術推廣策略與路徑

1、建設保護性耕作示范基地

大面積推廣和普及保護性耕作技術時，首先應該根據保護性耕作技術的普及地域或資源等自然因素的基本條件來考慮。為求保護性耕作技術應用得當且適宜，建設好保護性耕作的示范推廣基地是很關鍵的。示范推廣基地的選擇也應謹慎地考察，盡量選擇有良好地力和較好的耕作道路的地方，以便于之后的試驗示范活動的開展和相關管理的便捷實施。不同作物比如小麥和玉米，應該從其自身的生物特性規律出發，展開保護性耕作工藝路徑的探索，例如，針對作物生長發育規律，研究者們致力于開發和優化一系列農業耕作技術，包括高留茬收割、秸稈粉碎還田、地面覆蓋技術，以及實施免耕、淺耕或少耕作業。此外，還包括藥劑化植株滅除、土壤淺層耕翻與淺耕技術，以及免耕播種等方法。這些技術的深入挖掘與探索，旨在提高農業生產的可持續性和生態效益。相關試驗作業過程中對于作物秸稈覆蓋的程度、土壤深松翻耕深度、免耕播種時的作業寬度、播種的深度等具體作業變量的記錄要盡量詳實，應當根據試驗結果準確記錄數據和對相關試驗作業變量的統計數據整理。相關統計數據的結果呈現的對分析研究來說很有必要，以此達到系統、精確的試驗數據記錄和統計等基礎分析研究，并確立與各地區特定環境特征相適應的機械化保護性耕作技術路徑，以及相應的機械裝備與操作農藝措施。

2、加大保護性耕作機具研發

由于免耕播種機作業的一次性和綜合性，一次完成開溝、播種、施肥、覆蓋、鎮壓等作業環節的特點，對免耕播種機性能參數提出了非常高的標準，因此決定了免耕播種機的研發難度相較于傳統農業機械化程度較高的設備顯著增加。鑒于免耕播種機在保護性耕作工作中的重要性，各地應當加大對保護性耕作機械研制的支持力度。 ① 要設立專項資金確保免耕播種機的研發的持續性； ② 要注重人才的引進和培養，加強隊伍的建設，努力提高隊伍的整體水平，切實提高機具的研發能力。進一步加大免耕播種機研發工作的支持和投入應以科研院所、生產企業和基層推廣部門為依托，充分用好、用活，發揮整體合作攻關的優勢，針對我國不同地區不同土質和不同種植模式的需求，集中力量聯合攻關，攻破研發、制造等關鍵性的“卡脖子\"技術，推出功能更好、適應能力更強的免耕播種機，切實保證保護性耕作的廣泛應用對機具的需求和技術支持。

綜上所述，采用農藝與農機相結合的保護性耕作技術，能夠顯著提升保護性耕作技術的效果。對保護性耕作技術的推廣應用能有效地優化土壤性狀，恢復和提高耕地自然生產力，提高土壤保水能力，而且保護性耕作技術能有效地降低農業生產投入成本，減少人和物力的投入，進一步提高農業生產增產、農民增收，為農業的可持續發展提供技術保障。完善并落實保護性耕作的投入機制，加大資金和技術投入，推進示范基地建設，加強保護性耕作技術和機具的研發，以及機具選型與配套工作，確保農藝農機結合保護性耕作技術的推廣應用。

（作者單位：122100遼寧省北票市農業發展服務中心）