垄作保护性耕作

垄作保护性耕作（共3篇）

垄作保护性耕作 篇1

垄作保护性耕作技术的增产机理及技术优点主要是增温、保墒、聚肥、改土、集流、防蚀, 有效地解决了高寒缓坡旱区地温低、墒情差、肥力薄、水土流失等问题, 具有显著的增产效益。黑龙江省位于我国最北部, 冬季气候寒冷, 耕作期相当短, 是典型的一年一熟种植区。黑土开垦后, 由于长期重用轻养, 投入少、索取多, 造成一部分黑土长期处于超负荷利用状态, 土壤的自然肥力呈不断下降趋势。因此, 推广垄作保护性耕作技术, 将对发展我国北方旱作农业产生深远的影响。

1 黑龙江省玉米垄作保护性耕作概况

随着机械化的普及, 传统耕法已有较大变化。机械化耕法主要有秋季玉米收获、粉碎秸秆、耙茬 (1～2次) 同时起垄, 次年春天垄上播种、施肥和镇压。此耕作方法人畜机具下地次数多 (一茬庄稼需6～8次) , 作业成本高。一年一熟垄作保护性耕作, 以高留茬覆盖为主, 即秋季地表不作处理, 保留玉米茬高20～50cm, 垄间覆盖大尺寸秸秆, 立茬护土越冬。次年春季采取两种方式进行播种:一是玉米耙茬播种, 秸秆不还田, 农民运出去做烧柴或饲料, 根茬浅灭粉碎后直接播种, 药剂灭草, 免中耕。二是玉米垄上原茬免耕播种, 秸秆及根茬全部还田, 春季不灭茬 (不动土) , 垄上直接播种, 药剂灭草, 免中耕。所以春季播种作业流程可概括为:秸秆粉碎/秸秆直立→玉米免耕施肥播种→玉米田间管理 (灭虫、灭草) 。

2 适合黑龙江省玉米垄作保护性耕作的机具

结合黑龙江省具体情况, 玉米垄作保护性耕作技术分为玉米秸秆粉碎免耕和直立免耕两种类型, 与其配套的机具如下。

2.1 适合玉米秸秆粉碎免耕技术的机具

玉米秸秆粉碎免耕指玉米成熟后由玉米联合收割机收获或者人工收获, 然后在玉米秸秆粉碎机将秸秆粉碎的基础上, 用免耕播种机进行施肥、播种、覆土、镇压。

2.1.1 秸秆粉碎还田机

a.单灭茬型 单一的根茬处理是将大田作物的根茬粉碎后直接均匀混拌于100mm的耕层中, 达到播前整地要求, 这种处理也称灭茬作业。如吉林省四平市农机化所研制的1G-4型灭茬机, 该机设计合理、性能优良, 于1991年通过省级鉴定之后, 得以大面积推广应用。

b.根茬处理复合作业机具 根茬处理复合作业是指在碎茬的同时完成其它作业要求, 如粉碎地上秸秆、深旋耕等。由于复合作业能减少拖拉机对土壤的压实和动力消耗, 因而应用更加广泛。适合黑龙江省垄作保护性耕作的复合作业机具有:黑龙江省农垦科学院研制的FMH-150型玉米秸秆灭茬旋耕联合作业机;中国农业大学研制开发的1JGHY-140型玉米秸秆带状切碎灭茬机;吉林省四平农机厂生产的1GW-2型秸秆还田机。其中中国农业大学研制开发的1JGHY-140型玉米秸秆带状切碎灭茬机提出了单轴和带状碎设计思路, 较好地解决了目前灭茬机存在的问题, 实现了动土量和动力消耗小的设计要求, 增强了免耕播种机的通过性和入土性能。

2.1.2 玉米垄作免耕播种机

在一年一熟地区玉米秸秆粉碎免耕地上, 由于秸秆覆盖量比较大, 对播种机的防堵性能要求很高。河北的2BMFS-2型玉米免耕播种机, 其结构特点为前置圆盘刀切草器, 其目的是切开较硬地表及切断表面秸秆, 防止壅堵。内蒙古的2BMF-4型玉米覆盖播种机, 其结构特点是采用了复合尖角式开沟器, 可一次完成开沟、播种、施肥、镇压等作业。刘庆福等研制了2BLZ-2型垄上镇压式精密播种机, 设计安装了组合式仿形传动轮, 集仿形传动作用为一体, 采用了组合内窝孔式玉米排种器, 实现精密播种, 田间性能试验和田间生产考核结果表明, 2BLZ-2型垄上镇压式精密播种机能够较好地满足半干旱地区的农业技术要求。整机结构合理, 机具重心靠前, 易于悬挂, 传动简单, 便于维修。

2.2 适合玉米秸秆直立免耕技术的机具

玉米秸秆直立免耕即在采摘玉米穗后直立秸秆直接免耕播种玉米, 由免耕覆盖施肥播种机与四轮拖拉机配套, 一次完成灭茬、施肥、播种、覆土、镇压等工序。减少了秸秆粉碎机粉碎这一环节, 可以减少一次作业次数, 降低作业成本。目前应用于一年一熟地区玉米秸秆直立免耕播种玉米的机具有以下几种。

2.2.1 2BJM-6型免耕精量播种机

2BJM-6型免耕精量播种机由黑龙江省农业机械工程科学研究院研制, 该机主要用于原茬地播种作业, 也可在已耕地上作业。一次进地即可完成破茬、开沟施肥、播种、覆土、镇压作业。适合东北地区旱田作业。与此机具相似的播种机有2BJM-4型免耕精量播种机、2BYF-3型免耕施肥玉米播种机。

2.2.2 2BQM-3型免耕施肥气吸式精密播种机

2BQM-3型免耕施肥气吸式精密播种机由沈阳市长青通用农业机械厂和辽宁省农业机械化研究所研制, 具有秸秆切碎功能, 能一次完成秸秆处理、破茬松土、化肥深施、种床镇压、玉米播种和覆土等作业工序。该机的主要特点:在保持玉米免耕播种功能的基础上, 增加了秸秆和残茬切断功能, 可在玉米秸秆全量还田或不灭茬的条件下实现直接播种, 降低了成本, 解决了秸秆聚积难题, 实现了秸秆覆盖还田。

2.2.3 2BML-2 (Z) 型玉米垄作免耕播种机

2BML-2 (Z) 型玉米垄作免耕播种机由中国农业大学研制, 主要由破茬装置、开沟器、排种排肥器、限深轮、覆土圆盘和镇压轮等组成。其特点是能够在垄作、高茬、地表坚硬等地表复杂的茬地上实现免耕;破茬刀破茬效果良好, 播种带切茬率93.5%;动土量少, 约20%;工作部件入土、回土性能好;覆土、镇压效果较好。采用斜铲柄开沟器, 且紧贴破茬刀回转圆周, 有较好的防堵性能, 播种过程中未发生堵塞;能实现种子和肥料垂直分施。通过工作部件的单体仿形, 确保播深稳定。

研究表明, 垄作免耕技术可有效降低土壤侵蚀、提高地温、增肥地力、提高蓄水保墒能力和水资源利用效率, 对遏制生态环境恶化、降低农业生产成本、实现玉米可持续发展具有重要的现实意义。

参考文献

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[2]徐迪娟, 李问盈, 王庆杰.2BML-2 (Z) 型玉米垄作免耕播种机的研制[J].中国农业大学学报, 2006, 11 (3) :75-78.

垄作保护性耕作 篇2

——特力村党支部书记王玉林和他的保护性耕作示范田 特力村，坐落在坦途镇腹地，看名字应该有点特立独行、不拘一格的意思。但是这里的百姓却固执地奉行庄稼不收年年种的信条，坚信面朝黄土背朝天，只要肯吃苦、肯流汗，就一定能有一个好收成。特力村和白城市的大部分小村庄一样，农民靠种植粮食维持生计，而种植的作物中玉米又占了绝大部分。长期以来，这里的老百姓在玉米种植中沿用铧式犁翻整地方式，特别是近二十年来，由于化肥农药的大量使用，导致有机质投入量大幅减少，养分消耗量大，土地质量持续下降。直接表现就是土地板结、贫瘠、产量低，严重影响和制约粮食生产稳定发展。

2010年的科技春风把种植新技术吹进了古老的村庄——镇赉县玉米保护性耕作技术在坦途镇特力村设点示范。实施保护性耕作，通过大量的秸秆、根茬还田，形成新生态有机质，可有效提高土壤肥力，增加土壤有机质，减少土壤养分的流失和土壤板结与退化；保护性耕作还是保护耕地和改善农村生态环境、节约农业生产成本、增加农民收入的重要措施和必要手段。保护性耕地采用机械化免少耕和复式作业，可有效降低农机作业生产成本，大幅度降低生产投入，减少工序，节省劳动力，增加农民收入。

天大的好事却让特力村的支书王玉林犯了难：玉米保护性耕作技术采取的技术模式为整杆覆盖、隔垄休闲、宽窄行、免耕播种，体现“五不”，即不割秆、不灭茬、不打垄、不铲地、不趟地。

几十年上百年传承下来的传统耕作技术在老百姓心中已经根深蒂固了，他们根本不相信这种“大不管”的耕作技术能带来什么好收成。老百姓们暗想玉米保护性耕作技术推广起来说的天花乱坠，可是究竟能不能像承诺的那样省工、养地、增产、增收，谁的心里都没底。但是王书记不甘心看着村里的老百姓永远沿袭着陈旧的“弯钩犁、刮地皮”的不科学的耕作方式。他毅然决定整合耕地30公顷，由自己承包，亲自给农民做示范，风险自担。

32.1公顷的耕地摆在眼前了，王玉林书记大着胆子细着心在技术人员的指导下开始了保护性耕作的示范。俗话说：想要知道梨子的味道就一定要亲口尝一尝。这一尝，王玉林尝出了甜头,村民们也看出了差别——保护性耕作的作用太明显了:

一、节水保墒

2010年本地区极其干旱，32.1公顷的示范区，今年只灌了2遍水，而周围传统耕作地块最少已灌4遍水以上，仅灌水一项每公顷就节省开支3000元。保护性耕作节水保墒主要体现在四个方面：一是保护性耕作采用机械深松，耕深35cm左右，打破了坚硬的犁底层，增强了土壤的蓄水保墒能力，增强了土壤通透力，即抗旱又可以防涝。二是因为减少多道作业工序，少动土，从而减少水分蒸发；三是由于有秸秆残茬覆盖地表，从而减少了地表水分的蒸发；四是变垄作为平作，减少了垄两侧的水分散失。

二、保护生态

老百姓也知道广施化肥、大水漫灌的耕种方法就像杀鸡取卵、竭泽而渔，是一锤子买卖，不划算。但是苦于找不到一种既能做到粮食的稳产高产，又能养地护苗的耕作方式，现在王书记和特力村的农户们才恍然大悟，原来保护性耕作技术就可以做到这样一箭双雕，实施保护性耕作的田地，一是由于秸秆的覆盖及减少了对土壤的耕作次数，从而保护了地表营养土，具有防风固土的作用；二是防风保苗，由于有秸秆根茬的阻挡，再加上保护性耕作的播种位置在垄邦侧，形成了播种沟，在春季风大时，小苗处于播种沟内，减轻了风沙对小苗的伤害。

三、节本增效

略去省工省力不说，等到秋后收一算总账，采用保护性耕作种植的农户才知道啥叫老鼠拖铁锹——大头在后头，保护性耕作由于减少多道作业工序，在节本增效方面效果尤其突出。

一是节支增收，保护性耕作与传统耕作相比，不割秆、不灭茬、不打垄、不铲地、不趟地、少灌水，减少了多道作业工序，节省作业成本及人工，每公顷可节支达1200余元；保护性耕作采用宽窄行种植，增加了通风透光能力。所以在播种时可以进行适量加密播种，每公顷保苗株数增加了近一成，从而促进了产量的提高，每公顷可增收900多元。加之节省的投入，整体效益增长达到2100元，王玉林的32.1公顷玉米比采用普通种植方式种植的玉米多收益60000多元，增长幅度达到10%。

二是解放劳动力。保护性耕作从五月一日结束播种到十月一日收获前，除了追肥灌水，再就不需进地了，王玉林一家可以体

面的生活，也可以从事其它产业。特力村村民看了都说：“这种种法怎么不早有呢，你看给我们这祖祖辈辈累的，这么省事还高产的做法，从前连想都没敢想过，这就这么整，种个三十垧、五十垧地也就像玩似的。”

垄作保护性耕作 篇3

垄作与保护性耕作相结合是解决传统垄作保墒问题行之有效的途径。该技术的增产机理及技术优点主要是增温、保墒、聚肥、改土、集流和防蚀,有效地解决了高寒缓坡旱区地温低、墒情差、肥力薄和水土流失等问题,具有显著的增产效益[1]。在我国推广的垄作保护性耕作技术中,收获玉米后进行下茬作物播种时,要解决在有玉米根茬的未耕地上实施免耕播种的问题。因为粗大而结实的玉米根茬位于耕作层中,播种作业时,开沟器遇到根茬容易发生堵塞,严重时无法正常作业,所以在玉米根茬地播种时需要对根茬进行处理,以便提高下茬作物的播种质量和播种机的通过性能[2]。通过根茬处理,打破根须与土壤形成的团块,将有利于后续种床准备的作业,提高播种机特别是免耕播种机的通过性和播种质量。

国外的免耕播种机主要通过机具的自重驱使根茬处理装置进行破茬,国内使用的一般是中小型的播种机,使用被动式根茬处理装置的效果不佳,甚至不能进行有效作业。本文拟提出两种玉米根茬的处理模式,以解决当前垄作保护性机械化耕作技术中根茬处理存在的问题。

1 玉米根茬处理技术现状

1.1 传统的根茬处理技术

传统的根茬处理方法主要有4种:一是利用犁将茬扣到地里,任其腐烂;二是用刨茬锹把茬刨出或用拉茬机将茬原地割断,在无运力条件下由人工集堆放火烧掉,这种形式将有机质烧掉;三是先用拉茬机将茬根割断,再使用重耙或轻耙把茬子粉碎,最后通过平翻或起垄将茬子埋入土层里,这种形式灭茬效果较好,但作业环节多,对土壤压实严重[3];四是机械化根茬还田技术[4]。随着农村经济的发展,大部分地区的根茬已不再作为烧柴之用。残留在地里的玉米根茬,在播种前需要用大量的人工刨除、搂堆或运集后烧掉,不仅劳动强度大,而且根茬会将土壤中的一部分肥料带走,致使土壤板结。机械化根茬还田与人工刨茬子、拣茬子比较,不但提高了劳动效率,取代了繁重的体力劳动,而且降低了生产费用,有利于抢农时和保春种。

目前,根茬粉碎还田机在我国得到了一定的应用,其主要作业程序是:先对玉米秸秆进行处理,然后用根茬粉碎机进行灭茬,再用整地机械破土平整。根茬被粉碎处理后,均匀拌入土层中,可增加土壤有机质,使土壤微生物活动增强,提高了肥料的利用率。目前的灭茬方式主要有单灭茬型和根茬处理复合作业型两种:单灭茬型是指单一的根茬处理形式,将大田作物的根茬粉碎后直接均匀混拌于耕层中,达到播前整地要求[5,6]; 根茬处理复合作业型是指在碎茬的同时,完成其他作业要求(如粉碎地上秸秆、深旋耕及播种)。由于复合作业能减少拖拉机对土壤的压实和动力消耗,因而应用更加广泛。与小拖拉机配套的灭茬机一次可完成碎茬还田、碎土、整地等作业;与大中型拖拉机配套的灭茬机同时完成碎茬还田、碎土、深松破茬起垄和扶原垄等作业[7,8]。

1.2 保护性机械化耕作玉米根茬处理技术

在有玉米根茬的未耕地上进行免耕播种时,要求免耕播种机具有很好的破茬入土能力。目前,国内外免耕播种机上采用的玉米根茬处理技术主要有在开沟器前增加破茬圆盘刀和使用尖角型分茬开沟器及带状旋耕灭茬等[9]。

1.2.1 圆盘刀破茬

圆盘刀破茬分为被动式圆盘刀切茬器和驱动式圆盘刀破茬器两种。

1) 被动式圆盘刀在工作时随机架滚动,靠重力切茬,这类装置当垂直载荷足够时才能切断秸秆,必要时须有加力装置。

2) 驱动式圆盘刀破茬器是利用动力驱动圆盘刀片高速旋转以破茬,驱动式圆盘刀可获得较高的切割速度,并能有效地利用滑切达到良好的切断效果,防堵能力强。但该类装置传动部件较多,刀轴与传动部件离地间隙小,易缠草堵塞。此外,因圆盘刀转速较高易被磨损而影响其实际应用,并且在覆盖物多的情况下,仍有堵塞现象。

1.2.2 尖角型分茬开沟器

尖角型分茬开沟器利用锐角入土,入土性能好,不需增加配重,整机质量小。但工作时,土壤翻动量比圆盘切茬器大,易挂草而堵塞;遇玉米根茬时难以破茬入土,有时会使整个玉米根茬从土壤中被推出,从而出现大坑,造成播种质量难以保证的问题。

1.2.3 带状旋耕灭茬

带状旋耕灭茬是利用旋耕刀对播种带进行带状旋耕,起灭茬作用。将玉米秸秆粉碎的同时与土壤搅拌,形成相对清洁的带状种床。种子播在带状种床上,秸秆堵塞少,但动土量大,能耗大。

1.3 玉米根茬处理技术存在的问题

1) 动土量大,动力消耗过大。 我国北方旱作地区大力推广秸秆及根茬粉碎还田技术,即将地上的秸秆粉碎,再用旋耕机深旋翻,深度超过15cm。大的动土深度是为了完全掩埋秸秆,将碎茎秆和残茬翻埋到土层中[10]。

2) 农机与农艺结合研究要实现秸秆和根茬全部还田,不仅动土量大,而且动力消耗多,因此还田并非越多越好。应提倡保护性耕作技术,在减少动土量的前提下,提高碎茬率,研制高效的秸秆和根茬粉碎机,使一部分秸秆根茬还田,大部分要均匀分布在地表。这样既提高了免耕播种机的通过性,又达到了保水保墒的目的[9]。

3) 重机具研制,轻机理研究。 我国北方旱作地区农机科研部门研制了不同功能的根茬处理机具,并且根茬处理机的使用量逐年增加。由于缺乏对根茬处理机理方面的研究,所以研制的机具多而杂,但性能高或根茬处理效果佳的机具却较少。

2 垄作保护性机械耕作中玉米根茬处理模式

玉米根茬粉碎直接还田机械化技术一般适用于垄作地区。由于玉米根茬较粗壮,而且北方地区年降雨量少,所以根茬不易腐烂,人工不易刨除或切碎。在不耕翻的年份,采用根茬粉碎还田机具,将站立在垄上的根茬粉碎后,均匀混拌于0～100mm深的耕层中,达到播前除茬整地并起新垄的要求。经过根茬处理后,原垄形一般都不存在了,而且动土量大,灭茬后地表土壤松软,跑墒严重。垄作免耕是在原垄上进行作业,国外的垄作免耕播种机主要是在平作播种机上增加垄台清理装置与稳定装置。清理装置是用来清除垄上的覆盖物及根茬,把垄上的覆盖物推到垄沟里;稳定装置就是保证播种机的作业路线位于垄上。这两种装置要求垄的规范性较好,通过增加垄台清理装置及稳定装置能清理好垄台,解决机具落垄的问题。国内的垄作地因缺乏管理,机器作业或放牧等对原垄破坏严重,行距为450～700mm,规范性差。使用垄台清理装置时,一般需要在前面增加圆盘破茬装置,这在国内中小型机具上存在难以入土的问题。结合国内具体情况,研究适合我国国情的根茬处理模式。

2.1 苗带浅旋处理玉米根茬模式

辽宁阜新农机制造二厂生产的2BISJ-2型碎茬精量播种机,能够在有根茬地直接进行播种。利用前面的旋耕装置进行带状灭茬,一次性完成灭茬、播种、施肥与覆土镇压,但使用该机具播种后,垄台被彻底破坏了,地表与平作无异,而且整个机具复杂笨重,功耗大,动土量大,不属于保护性耕作机具。通过分析现有根茬处理技术,结合生产实际情况,提出合适的根茬处理模式,使其满足保护性耕作要求,在原垄上实行免耕播种。该模式是利用苗带浅旋模式处理垄上的玉米根茬,根据播种带玉米根茬的分布情况,选择合适的旋耕宽度及作业深度,使用旋耕刀对其作业灭茬,然后配备合适的播种装置进行联合作业。

由于起垄机具的形式各异,导致垄体一般近似呈三角形、半圆形、半椭圆形和抛物线形等不同的形状。带状旋耕时有一定的幅宽,会把垄的顶端削平,为便于理解及计算各种垄形尺寸,把垄形设想成等腰梯形,即假设垄台是平的(如图1所示)。根据田间测试,假设去掉垄顶20mm的高度,即假设梯形垄的垄高Hr为110mm,测试得到梯形的上边宽度为160mm。根茬在垄台的幅宽范围一般在80mm宽度内,因此根据动土量尽可能少的原则,并考虑到垄距的不规范性,可设计单垄旋耕幅宽为100mm左右,从而减弱因播种在垄腰上对播种质量的影响。在垄距为500mm的情况下,动土宽度控制在20%左右,动土体积占垄体的26%左右,即在理想情况下只对垄台中间的根茬带进行旋耕。同时,根据实测玉米根茬地下主根深度,确定旋耕的深度,达到灭茬的目的,并做到动土量尽可能少,并为后续播种创造条件。

2.2 大垄多行种植技术避茬播种模式

大垄种植与保护性耕作技术相结合是一门新技术。机器在从事田间作业时,要求拖拉机的轮胎与机具地轮在固定垄沟里行走,作物生长带因为没有机器镇压,不需要每年耕翻或深松,并可保持良好的作物生长环境[11]。该模式要求永久保持垄形,使用秸秆覆盖还田技术,防止水蚀或风蚀,改善土壤结构。该体系能够减少工序,并减少作业成本25%～35%[12],起到增加作业准确性的作用。

根据大垄的种植特点,设想了大垄多行技术的避茬模式。由于实行垄作的地区只要根据拖拉机的轮距,合理确定垄作行距,使拖拉机的轮胎行走在垄沟里,就可以起到对行作业的效果,实现避开垄上的玉米根茬,不对根茬进行处理,从而达到节省功耗和降低根茬处理强度的目的。

不对根茬进行处理,避茬播种的可行性在于是否能让开沟器有效的避开根茬。假如在两行玉米根茬的垄台上播种6行小麦,布局结构如图2所示。

一年两熟地区玉米根茬参数如表1所示。

玉米秸秆的根部直径平均为2.1cm,玉米的根系是纤维状的须根系,呈辐射状向外伸长,最大横截面直径D≈26.8cm。因为玉米外部的根为须根,较细,根据试验得知一般开沟器在横截面直径d’≈8～10cm以内才可能将根拨起,则每组外侧的开沟器到d’外边缘的距离即为允许的驾驶误差ε(如图2所示)。一年两熟地区玉米根茬的主根直径d=2.1cm,同行玉米秸秆分布在4cm幅宽内的比例约为94%,即玉米植株的直线度偏差在2cm左右。根据图2可知,假如小麦行距为20cm,小麦开沟器与玉米根茬间的理论中心距也仅为10cm。考虑到根茬分布的幅宽以及玉米须根的影响,驾驶员的行驶偏差只允许在5cm以内,超出这个范围,则开沟器比较容易掀起根茬,导致机具堵塞,影响播种质量。对于一般平地作业体系,即使经验丰富的驾驶员在精力高度集中的情况下也很难实现对行避茬播种;在大垄免耕模式中,车轮行驶在永久的固定垄沟里,沟的宽度与拖拉机轮距匹配,靠垄沟对拖拉机进行导向,有利于开沟器避开残留的玉米根茬,实现避茬作业。

3 结论

1) 在垄作保护性耕作技术中,应实现原垄免耕播种,动土量尽可能少,播后尽量保持垄形,以便更好地体现两技术相结合的优势。

2) 根据小垄单行作物的垄作特点,通过分析现有小垄保护性耕作的模式及垄形尺寸,提出了设计苗带浅旋处理根茬播种机的作业模式。单垄的动土宽度控制在垄距的20%左右,即在理想情况下只对垄台中间的根茬带进行旋耕,并根据实测玉米根茬的地下主根深度确定旋耕的深度,能够达到灭茬的目的。与传统垄作相比,其动土量较少,功耗小。

3) 根据大垄多行作物模式特点,分析了避茬播种的思路,即可以通过对行作业的方法使开沟器等部件避开玉米根茬,不需要直接对根茬进行处理。

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