黑土地保护政策下的农机化生产方案设计与机型选择

2023-03-19姜红

农机使用与维修 2023年3期

姜红

(农安县靠山镇综合服务中心，吉林农安 130000)

0 引言

黑土地是极为优质的耕地土壤资源，其不仅理化性状好，而且有机质含量高、微生物资源丰富，具有极高的耕地利用价值。东北地区占据着我国大部分的黑土地资源，一直以来是我国农业种植业的重要生产区，对于保障我国粮食和农产品供给发挥着重要作用。随着农业机械化生产的普及，大量农业机械的作业过程和模式选择过于粗放，农机对土壤的频繁翻耕、行驶压实及秸秆处理不当等众多原因造成了黑土地资源的严重破坏，使黑土耕地出现水土流失、理化性状衰减、土壤板结、犁底层加厚等严重问题。面对黑土地资源产生的系列问题，我国政府强调必须加强黑土地保护工作，于2017年印发《东北黑土地保护规划纲要(2017—2030)》，并于2020年和2021年先后发布《东北黑土地白皮书(2020)》《国家黑土地保护工程实施方案(2021—2025年)》等一系列保护政策，国家中央一号文件也连续多年强调加强东北黑土地保护工作。

从东北地区的农业生产发展来看，如何在保护黑土地的基础上保证农业的持续稳定发展，成为农业管理部门和农业生产经营者必须面对的问题，农业全程机械化已经成为东北地区农业生产的主要实施模式，通过合理实施农业机械化生产，优化生产实施模式，改进农艺技术，能有效促进农业生产的长久可持续发展，实现生产活动与环境保护协同共进。

1 黑土地保护工作实施情况

我国对于黑土地的保护工作起步较早，相关工作的实施最早可追溯至20世纪60年代，随着农业领域相关理念和技术能力的逐步提升，黑土地保护的方案也在持续优化。从2004年以来，国家多次对东北地区的黑土地资源展开评级，将黑土地资源的等级分为10级，现有黑土地资源中1～3级的优质黑土地资源仅占总资源的45%～47%，黑土地整体品质呈现下降趋势，黑土地资源的退化已经对我国农业生产的粮食产出产生不利影响，逐渐威胁到我国的粮食供给，而导致黑土地自愿退化的主要问题就是有机质含量的持续下降。尤其在大规模机械化生产实施后，农作物的秸秆处理、畜禽粪便处理存在众多不合理问题，通过化肥替代传统有机肥料、农业密植、秸秆焚烧等导致农田有机质消耗严重但补充不足，没有形成良好的土壤耕作利用条件。加之农业机械化翻耕导致表层土壤疏松，持续浅耕和轮式机具频繁作业导致耕地25～30 cm范围产生坚实的犁底层，在一定程度影响土壤蓄水保墒能力，造成水土流失和土壤沙化、风蚀等问题。

20世纪90年代以后，我国针对黑土耕作区加强了保护性耕作技术的推广，参考西方部分国家的生产模式，加强黑土地的保护，引进保护性耕作新农艺和新机械。推行免耕、少耕，用作物秸秆覆盖地表的模式来减少翻耕和风蚀、水蚀造成的不利影响，并促进土壤有机质含量的提升和蓄水保墒能力的提升。同时对免耕播种机及免耕播种相关的配套机械、机具进行了推广，使少耕覆盖、免耕播种等理念逐渐被更多农民所接受。2009年，农业部等部门联合印发《保护性耕作工程建设规划(2009—2015)》，并在我国东北黑土耕作区建立多处保护性耕作示范区，不仅促进了区域保护性耕作的技术推广，而且以标准模式对保护性耕作的作用和优势进行了验证，为保护性耕作技术应用奠定了基础。2015年的中央一号文件对东北黑土地保护实施试点工作，使保护性耕作成为黑土地保护的最重要技术路线，有效促进保护性耕作技术的推广实施。以“梨树模式”为例，吉林省梨树县在2007—2020年持续推广和应用保护性耕作近13年，保护性耕作的实施面积已超过14万hm2，20 cm以上耕层的有机质含量平均增加12%以上，土壤平均含水量增加20%以上，年均有效利用作物秸秆90万～100万t，显著降低了化肥使用量。除保护性耕作技术外，种植绿肥、合理轮作等技术方案也在一定范围内对黑土地保护产生积极影响，对耕地的有机质恢复起到积极促进作用[1]。

整体上看，我国东北地区的黑土地保护工作已经初见成效，但新的生产模式推广和耕地保护工作的覆盖面积仍需优化和扩大，农业生产新理念、新技术、新机具仍需在农业主管部门的引导下持续推广、普及。

2 黑土地保护政策下农机化生产需求

2.1 保证肥力与地力

针对黑土地保护的政策要求，农机化生产应充分考虑对耕地土壤产生的影响，思考如何在保持土壤肥力，增强地力的条件下开展。需要将农业施肥机械与有机肥技术相结合，与传统绿肥、农家肥施用农艺相结合，提高秸秆资源还田量，促进耕地地力提升。

2.2 建立新的生产模式

总结传统农业机械化生产过程的不利因素，适当摒弃对土壤破坏严重的生产设备与生产模式，促进免耕、少耕等相关生产模式及机具的推广，减少机械化生产对黑土地的破坏[2]。

2.3 开发全新农机设备

在传统农机技术的基础上，充分结合黑土地保护的相关要求和耕地实际需求，开发新的农机技术或在传统农机产品技术上进行改进，使农业机械化生产所使用的机械设备更符合黑土地保护需求，既能促进秸秆利用、秸秆还田、有机肥制作的工艺进步，还能通过农机产品技术升级减少作业过程对土壤的压实问题，将农机化生产对耕地的不利因素转换为有利因素。

3 黑土地保护与农机化生产的融合方案

3.1 促进土地集约化经营，加强技术示范

利用宣传与政策激励支持农业耕地的集约化经营，扩大农田的连片化、统一化经营程度，促进区域范围种植模式、农机化生产模式和作物品种等统一，有效避免传统一家一户生产经营的复杂形势，避免出现生产习惯混乱、农机作业模式复杂等问题，促进农机农艺相结合，规避生产过程对耕地产生的不利因素。同时加强区域示范基地建设，通过示范基地展示农机化生产的新模式，体现保护性耕作、轮作等生产模式的技术优势，展示免耕播种机、深松机、秸秆处理设备的使用方式和技术特征，通过系统科学的作业模式和实时可见的经济效益、生态效益，转变农民的传统思维，促进黑土地保护相关农机设备与农艺技术真正在我国农业生产中落地生根。

3.2 加强生产作业监管，强化农机推广

加强对农机化生产过程的监管，建立黑土地保护专项监管条例，使监管工作人员有章可依，针对生产过程中对耕地造成较为严重的不利影响、破坏等生产行为，予以纠正、制止或处罚，对于保护性耕作、轮作等生产过程实施质量予以监督，必要时组织建立专家团队或利用国家和省市级科技特派员项目开展作业品质监管和指导，促进生产模式向合理化转型。同时，加强黑土地保护相关的农业机械产品试验鉴定，选择优势机型进行技术推广，推广过程充分结合地区农艺习惯和作物品种特征，做到因地制宜。

3.3 确立典型推广技术，组织专项培训

以省市带头，以县级为主体，深入梳理适宜黑土地保护的新技术、新理念，探索适宜的引进技术，以成熟技术带动更多区域黑土地保护工作实现突破。现阶段，黑土地保护的相关技术及机械设备包括：1)保护性耕作技术及免耕播种机的定向推广，2)有机肥根区导入技术及专用施肥机械的研发推广，3)有机肥激发秸秆腐熟技术与混施设备的技术推广，4)秸秆还田—测土施肥—有机培肥—耕层增厚改土成套技术，等。对于适宜推广的技术和农机设备，农机推广部门应积极利用农机培训过程加强技术推广，并为农民提供系统的技术教学与实践教学，帮助农民掌握新技术实施要点和新机械设备的操作技能，促进黑土地保护相关技术的优质实施[3]。

3.4 加强农机质量反馈，加强信息化管理

应逐渐转变传统农业机械化生产的粗放形式，为农业生产过程建立系统的信息化管理措施，将农机作业过程、作业质量与物联网、大数据等信息技术相结合，实现农机作业质量、农机作业问题的实时反馈，方便农机管理部门、农机企业第一时间获取生产实践的反馈信息，帮助有利于黑土地保护的农机产品快速实现技术改进与技术升级，促进相关机械设备向成熟化、合理化发展，为黑土地保护提供更好助力。

4 黑土地保护政策下的农机选型

4.1 表土处理设备选型

现阶段，农业生产的表土处理和耕整地设备种类较多，包括浅旋、旋耕、浅松、深松、覆土、镇压等多种设备，与国外表土处理设备相比，我国相关设备的功能较为单一，技术整合性不良，导致作业过程工序繁多，农机反复进地作业造成严重土壤压实，因此，表土处理设备的选择应向功能复合型设备转变，如图1所示为凯斯B20系列联合整地机，能够实现一次作业完成全部表土处理任务要求，类似的功能复合型整地机适宜在黑土地保护区应用。

图1 凯斯B20系列联合整地机

4.2 免耕播种设备选型

首先，免耕播种技术适宜在干旱、半干旱耕作区应用，不适宜在冷凉地区、黏重土区、低洼易涝区等应用。其次，免耕播种机多为悬挂式结构，选型时应注意拖拉机动力与免耕播种机之间相匹配，尽量购买知名厂商生产的正规产品，选型时应关注开沟器技术特征与排种器技术特征，通常情况下，直刀式开沟器能形成良好的秸秆覆盖带与净土苗床带，入土能力和开沟质量较好，适合应用于大部分免耕播种环境；排种器分为机械式和气力式两类，机械式排种器应用时间较长，技术相对落后，排种效率较低，但购机成本也相对较低；气力式排种器属于更先进的新技术，播种精确性好，播种效率高，但购机成本更高[4]。

4.3 秸秆处理设备选型

常用的秸秆处理设备包括秸秆打捆机、秸秆粉碎机、灭茬机等，农户应根据生产需求合理选择，如部分免耕播种机配备有灭茬装置，因此，农户应避免类似功能机械的重复购置。秸秆打捆机应根据秸秆覆盖量和离田量进行选择，通常情况下，免耕播种的耕地秸秆离田量较低，可选择小方捆打捆机进行作业，以降低购机成本；秸秆粉碎机的选型应重视粉碎质量，通常要求秸秆粉碎长度小于10 cm，以保证良好的秸秆覆盖效果。