农业保护性耕作机械及配套农艺技术特征

魏红艳

(榆树市农业机械化学校,吉林 榆树 130400)

0 引言

近年来,我国农业生产呈现明显的规模化发展趋势,农机应用普及率和应用质量显著提高,农业生产产出效益稳步提升,农业机械化生产已经成为农业生产实施的关键。在我国应用农机生产的数十年时间里,农业机械在发挥作用的同时,也在一定程度造成了土壤资源的退化和环境污染问题,尤其在翻耕、耙地、整地、平地、镇压一系列作业的过程中,农业耕地受到了一定不利影响,且阻碍了农业可持续发展。保护性耕作作为新时期农业生产耕作技术的新理论,契合现阶段我国农业发展实际需求,应用保护性耕作技术和开发推广相关机械产品对于促进农业高质量发展及经济效益长期稳步提升具有积极作用。

1 农业保护性耕作分类

保护性耕作是应对农业土壤及生产周边环境退化而产生的一项新技术,意在保持农业的可持续发展,其核心技术是通过少耕、免耕、深松、地表微地形改造等方式与合理种植、地表秸秆覆盖、农田防护林建设等复合作用,实现农业耕地有效抵御土壤退化、水土流失、土壤沙化、环境污染等系列问题,降低因农业耕作方式不合理引起的沙尘暴、粮食减产等环境和社会问题[1]。

从新耕作形式的角度出发,保护性耕作主要包括以下几类耕作方法。

1)覆盖耕作法。主要是将农作物秸秆、根茬等在收获过程直接粉碎,使地表覆盖一层粉碎秸秆的保护层,用以保护土壤,减少耕地土壤损失,并固水保肥,培肥地力。2)防风蚀耕作法。风蚀是很多农田退化的主要问题,保土保水保苗是很多沙土耕作地区的工作难点,采用例如垂直主风向耕翻等防风蚀耕作技术,能够保持犁沟与垡垄不平整,从而在一定程度上降低风力对土壤的不利影响。3)等高耕作法。主要针对坡地土壤硬性,其耕作播种沿等高线进行,使原本呈坡度导致的水土流失问题受到等高小垄结构及种植作物的阻碍,耕地平均径流量减少,冲击力降低,不仅水蚀问题缓解,而且有利于提高水资源利用率。4)沟垄耕作法。与传统垄作不同,新的沟垄耕作法是在耕地表面构筑更大的沟和垄,通常多与等高耕作法相结合应用,能够增强固土能力,适合应用于较大坡度的耕地[2]。

2 保护性耕作机械作业组成

2.1 保护性机械化耕整地

保护性机械化耕整地作业主要包括两大类作业类型,一是通过传统设备与新作业方式结合。此种作业过程采用常见的耕整地机具进行土壤处理,如铧式犁、旋耕机、圆盘耙、联合整地机等进行常规耕深的作业,但作业方式采用等高耕作法的技术模式,主要应用于大坡地耕地;二是采用保护性耕作新模式,如覆膜作业、浅耕作业等,主要是通过减少土壤扰动的方式实现土壤保护,通常需要应用专用播种机相配合[3]。

2.2 机械化免耕播种

机械化免耕播种属于覆盖耕作法的一种,是利用秸秆覆盖地表的耕作播种一体化作业方案,其主要包括以下核心技术:一是要对耕地和秸秆进行预先处理,在正式开展免耕播种的前一年耕整季,利用机械化耕整地作业将耕层整平压实,保证地表平整,并利用收获机或秸秆粉碎机将收获后的秸秆进行粉碎处理,将秸秆粉碎成长度小于10 cm的状态后抛撒在田间,使其均匀覆盖在地表;二是开展机械化播种,利用免耕播种机实施播种作业,能够在有秸秆覆盖地表的状态下一次性完成灭茬、开沟、施肥、播种、覆土、镇压、秸秆覆盖等工作,在播种同时保证尽量少的对耕层土壤造成扰动,充分保持耕层结构和理化状态。

2.3 机械深松技术

在实施保护性耕作的过程中,由于常年不翻耕土壤以及轮式机具作业造成的土壤压实问题,会造成土壤耕层约20～25 cm下方出现厚实的犁底层,导致土壤蓄水能力降低,易出现地表径流而造成水土流失和土壤内部养分下降,因此适宜利用深松机进行作业,在不过度翻动土壤的前提下打破土壤深层的犁底层,保证耕地的深层蓄水。机械深松包括全方位深松、局部松土两种主流作业方式,应结合田间情况适当选取作业方式,除常规深松机外,为降低松土阻力还可选择振动深松机作业。一般情况下,深松作业不应连年实施,应当根据耕地犁底层状态每2～3年松土一次。对新采用保护性耕作的地块,应在免耕覆盖前利用深松机先打破原有犁底层,再实施免耕播种作业,由于保护性耕作的深松作业会受到秸秆覆盖层影响,因此宜选用具有较强防堵能力的深松机作业[4]。

2.4 机械植保技术

保护性耕作的作业模式土壤会因为不经翻耕及地表秸秆覆盖而累积病虫害诱因,需要做好田间的检查和病虫害防治工作,此外,免耕播种地块也极易滋生杂草,应做好植保的全面工作。首先,在播种前做好种子处理,通过药剂拌种、包衣处理等方式降低病虫害发生率;其次,发现病虫害初期第一时间喷施防治药剂,喷施药剂应选择技术先进的喷雾机产品,避免农药的浪费和周边环境污染;再次,需每年喷施一次除草剂,预防杂草生长。此外,还应重视绿色植保技术的应用,尽量控制化学药剂用量,避免过量用药,结合生物防治、物理防治、人工处理等多种形式,促进低污染植保技术应用[5]。

3 农艺要点与注意事项

由于免耕播种的模式与传统耕作和播种模式差异性明显,因此,其在实际应用时农艺技术和相关操作等事项也存在着明显的差异性。

3.1 播种时机的选择

在开展免耕播种时,应合理选择播种时机,由于不同地区的环境、气候、温度等差异明显,导致最适宜的播种时机存在差异性。与常规的耕地和播种相比,收到秸秆覆盖作用及冬季低温的影响,耕地地温的升温较慢,因此播种时机相对延后,具体可通过测地温判断实施,一般情况下,大部分作物的适宜播种地表温度在12～15 ℃范围,且3～5 cm深度土壤的含水率在16%～20%左右,较为适宜开展免耕播种,若墒情不足,则需要进行灌溉、造墒后再开展机械化免耕播种[6]。

3.2 秸秆覆盖量的调整

秸秆覆盖量应视作物的种类和下茬作物的选择而定,一方面,为保证秸秆有效覆盖耕地表面,通常秸秆的覆盖量应不低于秸秆总量的30%,这是秸秆还田的最低要求,秸秆覆盖量过少,覆盖保水、保土效果会变差,对于部分秸秆产量不高的农作物,秸秆还田量应高于70%,甚至可进行全量还田。另一方面,秸秆覆盖量也不宜过量,如玉米等秸秆产量高的作物,应适当保证秸秆离田,避免因秸秆覆盖过厚而增加免耕播种难度或影响作物种植与生长。

3.3 种植密度与有效株数控制

农作物种植密度和实际生长的有效株数对于农作物产量和产出品质均具有明显的影响,因此合理设计免耕播种的行距、株距,具体结合地区的种植方式、品种特征以及田块地力等情况,合理设计种植密度,并通过优化田间管理提高保苗率。以玉米种植为例,免耕播种模式下因不考虑起垄造成的行距影响,可进行适当的合理密植,通常密度应在55 000株/hm2以上,最高密度应不高于70 000株/hm2,以保证良好的田间管理便捷性及优异产量[7]。

3.4 强化病虫草害的植保防治

保护性耕作环境下的田间土壤环境与传统耕作模式发生变化,容易导致病虫草害的发生概率增加,因此,采取必要措施强化病虫草害的防治十分必要。首先,应制定合理的植保作业技术方案,结合耕地种植作物的种类,常见病虫草害特征,做好预防预案与前期药剂准备;其次,应密切关注气候变化,结合暴雨、台风等不利因素提前做好防控,结合农业部门的病虫害预警和杂草滋生状态,提前进行防控,坚持“预防为主、综合防治、绿色防治”的原则,结合病虫害发生情况和品种本身抗性水平,做到机械设备精准、精量用药;再次,对于农药和除草剂的选择,应尽量以低毒、高效、低残留的农药品种为主,植保喷施的用药剂量、用药次数、用药方法等应严格执行使用标准或咨询农业部门意见。此外,对于使用后的农药,应妥善处理,并做好植保机械的检查,避免重喷、漏喷,防止药害发生[8]。

3.5 定期深松与规范施肥

保护性耕作主要依靠自然条件进行松土,例如作物根系生长、蚯蚓等生物调控,有利于土壤恢复团粒结构和原始地力,但受到农机对地表压实的影响,应当合理开展机械化深松整地作业。机械化深松主要以保护性耕作2～3年的实施为主,应注意黏土或壤土不适宜进行机械深松作业,同时,深松作业必须确保将犁底层打破,以达到充分利用降水的效果。除需要在播种同时施足底肥外,为避免作物与微生物争夺速效养分的矛盾,可通过补施氮肥改善碳氮比,还应利用追肥提高土壤肥力,重视苗期和生长中后期的追肥工作,保障农作物稳定增产[9]。

4 保护性耕作的发展趋势

保护性耕作适应我国农业可持续发展需求,未来将得到政府及地方农业管理部门的持续政策支持,鼓励农民因地制宜、行之有效地落实保护性耕作技术。随着现代农业技术的不断进步,保护性耕作能够更好地与传统生产模式相结合。例如,保护性耕作农田实施变量施肥、变量喷药、节水灌溉等,并有效限制农业机械的压实、减少化学农药和化肥的使用。下一阶段,应依托保护性耕作关键机械设备的发展,促进生产质量的提升,将技术更为先进的免耕播种机、秸秆处理机、深松机等设备推向市场,并利用气候技术、网络数字技术、视觉检测技术相整合,实现环境判断并优化免耕播种及后期田间管理[10]。

5 结语

总体来说,保护性耕作的普及和发展与农业生产理念的革新息息相关,该技术的应用离不开耕作技术的升级与科学技术的进步,采用保护性耕作技术,合理应用保护性耕作机械和结合农艺技术,能更好地保护和改善土壤环境,减少农业生产对环境的影响。随着保护性耕作技术愈发受到重视,各地实施的保护性耕作作业模式愈发规范,相信随着配套农机技术的不断发展进步,免耕播种作业的实施将越来越科学规范。