机械化免耕播种技术路线与设备应用特征

张 鑫

(梨树县农机推广总站,吉林 梨树 136500)

0 引言

随着农业生产模式的变革,农业新理念和农机新产品应用有效改善了传统生产过程的弊端,农业现代化发展要求农业发展向着自动化、科学化、绿色化、可持续方向转型。保护性耕作技术作为农业生产的新理念,在促进生产发展、协调人与自然关系、改善耕作环境方面发挥着重要作用,机械化免耕播种作为保护性耕作的重要组成部分,在农业生产中得到了广泛应用。免耕播种利用粉碎后的秸秆覆盖地表,起到蓄水保墒、培肥地力等功效,且在降低劳动力消耗、提高作物产出等方面具有积极作用。

1 机械化免耕播种技术特征

机械化免耕播种是在农作物收获过程中或完成收获后将秸秆粉碎并抛撒于地表覆盖,第二年播种时利用免耕播种机进行播种,实现一次作业完成灭茬、开沟、施肥、播种、覆土、镇压、秸秆覆盖等工序,对于土壤贫瘠、土质退化、水土流失等耕地具有显著改善作用,其应用的技术特征如下。

1.1 具有显著的培肥地力作用

利用秸秆覆盖地表的生产方式能够为耕地提供良好的表面保护,有效降低风蚀、水蚀的发生概率,减少自然因素造成的土壤退化,同时秸秆层的存在有利于提高降水渗透率和减少土壤中水分蒸发量,提高耕地抗旱性能[1]。地表秸秆逐渐降解能够为土壤提供大量的有机质和营养元素,在一定程度提高土壤养分,降低化肥使用量,长期应用免耕播种还有利于改善土壤团粒结构,增加有益微生物的含量,优化耕层质量。

1.2 能有效优化生产工序

与传统土壤耕整地后进行的播种作业模式相比,免耕播种省去了耕整地环节和秸秆离田环节,且无需进行田间清理和提前灭茬、起垄,显著提高了作业效率[2]。应用免耕播种机作业,一次性完成了传统的耕整地和播种、施肥作业流程,在一定程度降低了生产成本,仅从燃油消耗来看,免耕播种作业与传统模式相比约可减少燃油消耗25%～35%,节约了生产作业时间[3]。

1.3 有效降低环境污染和资源浪费

免耕播种有效避免了传统生产过程中农民焚烧秸秆的不当行为,避免了秋收或春播前焚烧秸秆造成的大气污染问题,减少空气中的CO2和N2O避免造成温室效应加剧。同时秸秆资源的充分利用间接减少了农业生产的灌溉水、施肥等资源消耗,提高了资源利用率。

2 机械化免耕播种技术路线

机械化免耕播种的总体技术路线为:秸秆粉碎处理-秸秆均匀覆盖地表-播种品种选择-免耕播种机选择与调整-耕地处理与材料准备-免耕播种实施-田间管理。

2.1 秸秆粉碎处理

秸秆粉碎是免耕播种的前提条件，秸秆粉碎最佳工序是在农作物收获的同时完成，例如，水稻、玉米、棉花等作物使用大型联合收获机作业时，可实现秸秆同步粉碎，或利用秸秆粉碎机在作物收获后将秸秆粉碎。秸秆粉碎的质量会直接影响免耕播种的实施效果，通常情况下，要求秸秆的粉碎长度小于10 cm，且达到较好的粉碎均匀度[4-5]。

2.2 秸秆均匀覆盖地表

覆盖在地表的粉碎秸秆应分布均匀,通常情况下,联合收获机在收获同时进行的秸秆粉碎与抛撒能达到均匀覆盖的效果,但人工收割或小型机收不能直接将秸秆粉碎,会造成秸秆在田间聚堆,作业时易造成免耕播种机作业过程中堵塞,再利用秸秆粉碎机粉碎后易导致秸秆覆盖不均,此时应通过人工或机械设备进行调整,保证覆盖均匀。

2.3 播种品种选择

免耕播种的品种选择应结合地区生产习惯、气候特征及免耕播种的农田环境特性,通常选择适应性、抗病性、抗逆性强的品种种植。现阶段投入市场的大部分杂交水稻、玉米、小麦品种具有较好的适应能力,适合在免耕播种田间种植,此外,例如棉花、大豆、高粱等作物的品种选择应进行专业咨询,分析是否适宜免耕播种种植。在免耕播种前,需要对种子进行必要的精选、晒种、消毒、包衣等处理,以提高种子萌发率和抗病害能力[6]。

2.4 免耕播种机选择与调整

免耕播种机的选型应充分考虑田间耕地条件,分析免耕播种机功能上的实用性。首先,结合前茬作物的种类和根系特征合理选择免耕播种机的破茬开沟技术,对于根系不大,易于破碎的作物根系,可选择配备移动式破茬开沟器的设备,以降低购机成本,对于跟茬较硬、不易破碎的耕地,应选择配备动力驱动式破茬开沟器的设备,从而提高破茬能力;其次,分析土壤条件,土壤容重、土壤流动性、地表平整度等会影响开沟器入土的难度,对于土壤容重大、流动性差的耕地,应选择入土能力强、刀刃耐磨的机型;再次,应结合秸秆粉碎质量、田间杂草情况合理选择免耕播种机的防堵技术,易堵田地可选用动力驱动式防堵技术;此外,免耕播种机的施肥和镇压能力对于播种质量也会产生较大影响,尽量选择种肥分施和镇压能力强的免耕播种机产品。在作业前,需要进行适当调整,包括对行距、轮距、播种深度、施肥量等方面的调整,并根据农作物的生长要求和地形条件,进行精细检验,以确保播种作业的质量和效率[7-8]。

2.5 耕地处理与材料准备

在播种前,需将地块中的杂草、残株、垃圾等清理干净,并准确把握播种时机,播种前要求耕地含水率适宜,避免播后灌水影响萌发和覆土质量。根据待播种农作物的生长要求和产量目标,选择适宜品种且足量的种子和化肥,做好播种方案规划设计。

2.6 免耕播种实施

要保证免耕播种机在良好工况下开展播种工作,正式作业前应做好试播,调整好播种机状态后方可进行大面积播种。播种作业过程应按照预设的播种路线行驶,保证播种机速度稳定,作业过程中若发现机具异常应及时停机检查,避免播种机在故障状态下工作。作业过程中应重点检查开沟器是否堵塞,其次检查作业过程是否出现漏播问题,发现漏播及时调整和补播。免耕播种需合理施肥,根据土壤肥力和作物生长情况确定施肥量和施肥方式,以满足作物生长所需的营养元素。

2.7 田间管理

1)免耕播种完成后,为避免杂草滋生,应结合易生杂草的种类科学选择并及时喷施浓度、配比标准的除草剂;2)免耕播种完成后,在作物生长期应根据作物的生长阶段和土壤肥力及时补施化肥;3)作物种子萌发率容易受到土壤板结影响,免耕播种后,应结合土壤湿度及时灌溉,以改善萌发条件;4)免耕播种后,应做好作物生长情况的定期检查和记录,重点检查作物株高、叶色、病虫害等情况,并进行技术分析,发现作物生长不良或出现病虫害问题,需及时采取措施进行治理。

3 免耕播种设备应用特征

随着免耕播种技术的逐渐成熟,其配套的农机产品种类已经相对固定,从农机产品选型来看(图1),可分为必用农机产品,如免耕播种机、深松机等;选用农机产品,如联合收获机、秸秆粉碎机、根茬破碎机、耕整机、植保机等。免耕播种机械设备逐渐与生产农艺相融合,形成有别与传统生产模式的设备应用新形势。

图1 免耕播种常用机械设备

免耕播种机械设备应用具有以下典型特征:一是免耕播种机等设备具有良好的环境适应能力,能够适应秸秆覆盖下的复杂地形,并能有序完成播种、植保等作业任务;二是具有良好的可靠性,以免耕播种机为例,应具有良好的防堵性能,并保证种子在秸秆覆盖下分布均匀,播种深度一致;三是打破了传统耕作播种连年固定的实施方式,免耕播种的实施采用每间隔2～3年进行一次松土作业的模式,避免了轮式机具频繁进入耕地造成的土壤压实,还能通过深松作业改善深层土壤结构,提高水资源利用率,在必要时还可打破免耕播种的固定模式,在某一年利用旋耕机或圆盘耙进行秸秆还田,而不采用秸秆覆盖的模式,从而避免病虫草害等不利因素的累积。

目前,免耕播种所使用的机械设备在技术先进性和自动化程度方面仍有较大提升空间,农业机械专用设备相对较少,常规农机应用于免耕播种作业适用性仍存在缺失,未来应结合免耕播种作业的特征全面开发相关的专用配套农机设备,更多考虑免耕播种细节特点,重点优化播种、施肥、植保相关技术,保证免耕播种作业实施获得更高效益。

4 结论

机械化免耕播种技术具有高效、精确、适应能力强等多重优点,能够实现传统耕作播种生产的工序优化,有效提高播种效率和播种精确性,采用机械化免耕播种能使作物生产的环境更好适应气候条件等不利影响,并节约灌溉用水、化肥等生产资源,现已成为农业生产的重要方式之一。未来如何进一步提高相关设备的性能和质量,使免耕播种技术与我国农业生产实际更好整合,是现阶段必须要关注和研究的问题,相信随着配套农机产品的丰富和农艺技术的进步,机械化免耕播种技术一定能够为我国农业生产带来更多便利和更好的经济效益。