山西旱地机械化深松技术浅析

叶晓军

（运城市农业综合行政执法队，山西 运城 044000）

1 机械化深松技术介绍

机械化深松技术是用拖拉机等动力机械带动深松机对坚硬的犁底层及以下土层进行疏松，不翻转土层，全面或局部松动种植层与下方土壤的一种耕作技术。

通过机械化深松技术，能打破多年耕作形成的犁底层，有效促进土壤水肥气的上下贯通，增加土壤肥力，促进农作物根系深扎，较大幅度地提高作物产量，极大地提高旱地土壤保墒蓄水能力，有效降低雨期地表径流，故推广机械化深松技术具有重要的现实意义。

2 山西旱作耕地现状

2.1 山西耕地概况

山西地处华北西部，位于黄土高原东部，耕地面积为4 803 647.98 hm2，其中近80%为旱地。山西地形条件复杂多样，丘陵和山区占2/3 以上，全省旱地总面积的43.66%为坡耕地。从南到北不同区域气候差别较大，以旱作农业生产为主，主要种植玉米、小麦、豆类、薯类、高粱、谷子等农作物。

2.2 传统耕作方式带来的危害

2.2.1 形成坚硬的犁底层

根据相关调查统计，山西省大部分地区以翻、耙、压或小型农机具旋耕等耕作方式为主，在过去30多年的连年耕作作业，导致大部地区耕地板结严重，土壤耕层逐年降低。据调查统计，运城地区土壤耕深只有12～16 cm，同时形成了坚硬的犁底层结构，使得作业机械耕作阻力不断增大。

2.2.2 作物生长空间不足，养分吸收减少

通过表1 数据可以看出，山西省广泛使用的小农机旋耕整地作业，土壤耕层只有12～16 cm。以作业面积较多的玉米为例，玉米根系可长达80～100 cm，主要根系分布在距离地面40 cm 的土层中，而12～16 cm 土壤耕层直接导致玉米根系向下发展受阻，不能深扎，作物吸收不上水、肥等养分，使得玉米生长不良，极易发生倒伏和病虫害侵害。

表1 不同传统作业方式的作业深度Tab.1 The operation depth of different traditional operation modes

2.2.3 蓄水保墒能力下降

厚硬的犁底层阻碍了土壤中上下水气的连通，使得土壤中能起到疏松土壤的蚯蚓等有益生物大量减少，连年的土壤翻动作业使得表层土壤松散，极易形成地表降雨径流，土壤蓄水保墒能力明显不足，已成为提高农业综合生产能力的基础性障碍因素。2021 年山西省大部分地区的洪涝灾害就是土壤对涝期蓄水能力下降的明显例证。

3 山西机械化深松技术实施现状

3.1 国内外机械化深松技术现状

3.1.1 国外机械化深松技术现状

最早提出并使用机械化深松技术的是美国，20世纪初因大面积使用拖拉机翻耕土地，导致了1931 年1935 年两次震惊世界的“黑风暴”，所以美国人提出了免耕、少耕和深松的土壤耕作方法，研制使用不翻动或少翻动土壤的深松犁、凿式犁等机具[2]。

澳大利亚旱地面积占国土面积的81%左右，并且南部地区土层厚度不足1 m，多年的翻耕土地作业使国内水土流失严重，从20 世纪80 年代开始澳大利亚政府推广浅松、深松、免耕等保护性耕作技术模式，机械化深松技术得到广泛应用[3]。

巴西、阿根廷、欧洲等一些国家近些年大量采用深松整地在内的保护性耕作技术。

3.1.2 国内机械化深松技术现状

早在20 世纪80 年代，我国在东北地区已经开始积极探索大规模机械化深松等保护性耕作技术，取得了一定成效。2010年，国务院、农业部先后下发文件，要求在全国适宜地区范围内实施深松整地作业补贴试点，包括山西省在内的东北、华北、西北15 个省开展农机深松作业补贴试点工作。2016年农业部下发《全国农机深松整地作业实施规划（2016-2020年）》，要求在适宜地区全面推广农机深松整地技术，5年期间全国每年农机深松整地作业面积超过0.1×108hm2[1]。

表2 “十三五”全国深松作业面积Tab.2 The national subsoiling area in the 13th Five Year Plan

3.2 机械化深松技术种类及机具

机械化深松技术按作业性质可分为：局部深松、全面深松。深松机具从不同的角度有不同的分类，按铲头结构可分为：凿形铲式深松机、翼铲式深松机、鹅掌式深松机、全方位深松机。按铲柱结构可分为：全方位“V”深松机、凿式深松机。按作业方式可分为：振动深松机、复式作业深松机。

4 山西旱地机械化深松技术增产因素

4.1 有效打破犁底层

机械化深松技术通过深松铲打破多年形成的坚硬犁底层，使得作物根系能更好地向下发育深扎，有利于农作物根系由下向上吸收水分和营养元素，保证作物更好生长。机械深松深度可达35～50 cm，是其他作业达不到的深度，深松后的土壤密度达到适宜作物生长的12～13 g/cm3。山西省要求深度≥25 cm，相邻两铲间距≤2.5 倍的深松深度。深松后玉米根系与未深松比较，深松后可达30 cm以上，见图1。

表3 不同深松作业方式及特点Tab.3 The different subsoiling operation modes and characteristics

图1 深松后玉米根系与未深松比较Fig.1 The comparison of maize root system after subsoiling and that without subsoiling

4.2 有效改善土壤的通透性

机械化深松能有效改善土壤的通透性，形成土壤“鼠道”结构，实现土壤上实下虚，虚实并存的耕层结构，可极大地提高土壤蓄积雨水和雪水能力，在干旱季节又能自心土层提墒，提高土壤蓄水保墒能力，促进作物根系生长发育，起到涝能蓄水、旱能提墒的效果，提高农作物产量和效益。局部深松降水下渗尝试与深松深度关系，见图2。

图2 局部深松降水下渗尝试与深松深度关系Fig.2 The relationship between local subsoiling precipitation infiltration attempt and subsoiling depth

4.3 形成巨大土壤水库

机械深松技术由于打破了犁底层，可使天然降水有效下渗保存在耕深50 cm 以下的土层中，形成大面积的“土壤水库”，有效拦蓄秋雨、冬雪，改善大部地区的春播墒情。

5 山西旱地机械化深松技术的效益分析

从自然条件和实际发展来看，山西省农业生产主要存在着大部分地区春季多风干旱少雨、十年九春旱、出苗差等问题。采用机械化深松能有效增加土壤蓄水能力，提高作物产量，增加农民收益。

5.1 经济效益分析

表4 机械化深松技术不同作物增产效果Tab.4 The yield increasing effect of mechanized subsoiling technology on different crops

以山西省种植最多的玉米为例，旱地深松增产效果尤为明显，平均每0.067 hm2增产100 kg，按2021 年收购价0.7 元/kg 计算，可以增收280 元/0.067 hm2，去除30～50 元/0.067 hm2深松整地成本，平均多收入230～250元/0.067 hm2。

5.2 生态效益分析

机械化深松技术可以有效减少地表径流，增加土壤蓄水能力，有效减少土壤的水土流失，提高土壤承载能力。

机械化深松技术由于减少了机具作业次数，保持了地表的植被覆盖，单一深松几乎不翻动土层，减少了扬沙和浮尘天气的环境污染。机械化深松技术至少提高30%的降水利用率。

3 结语

综上所述，机械化深松作业能产效提高土壤通透性、培肥地力、蓄水保墒、遏制水土流失、增产增收等生态、社会、经济效益。推行机械化深松技术，改造中低产田，改善农业生产条件，是实现农业可持续发展的一条有效途径。