农业保护性耕作机械特征及农机农艺融合发展探索

梁法双

(榆树市农业综合行政执法大队,吉林 榆树 130400)

0 引言

保护性耕作是突破传统农业耕作与播种生产模式的全新生产理念,符合农业生产发展与自然环境相协调的实际需求,能有效改善现阶段机械化生产过程中产生的耕地土壤退化与水土流失等问题,在完成农业生产的同时充分保护耕地。本文旨在深入分析农业保护性耕作机械特征,明确保护性耕作的适用性特征,探讨农机农艺融合发展的难点并提供可行发展思路,为推动保护性耕作科学实施及农业可持续发展提供建议。

1 保护性耕作技术的适用性

我国不同农业地区水资源条件差异较大,其中干旱、半干旱及半湿润偏旱地区达到我国耕地总面积的52%以上[1],对于水资源不足的农业产区,现阶段的生产发展存在土壤贫瘠、水土流失、土壤沙化、周围环境退化等系列问题,尤其是北方地区,土壤沙化导致的沙尘暴等恶劣自然灾害频发,保护性耕作技术的应用,能有效改善上述农业生产中的现存问题,并促进农业生产形成良性可持续发展新循环。应用保护性耕作技术具有以下优势:1)社会效益。通过减少约60%的地表径流、80%的水土流失能够有效抑制耕地退化与土壤沙化[2],减少农业生产产生的沙尘和秸秆燃烧污染,降低不合理耕作模式影响生产生活;2)生态效益。保护性耕作模式下耕地有效储水量达14%～19%,耕地可提高水分利用率12%～17%,并显著增加土壤肥力,使耕地中的有机质、速效氮和速效钾等养份比例显著提高,并逐渐优化土壤结构,使土壤中的团粒结构和毛管孔气度占比显著增加;3)经济效益。保护性耕作技术应用能够显著提高大宗粮食作物及重要经济作物产量,可提高玉米、小麦产量16%～17%[3],通过减少农业生产工序,降低12%～15%的作业成本,同时增加农民经济收入25%以上[4]。

2 保护性耕作机械特征

2.1 作业体系与机械品种

保护性耕作的机械化生产模式包括三项关键作业流程与两项关键管理流程,其中关键作业流程包括秸秆高质量粉碎与均匀抛撒、机械化免耕施肥播种、机械化深松(图1);关键管理流程包括杂草防治和病虫害防治。所应用的农业机械品种较多,但总体上看不可或缺的农机产品种类,如秸秆粉碎机械、免耕播种机、深松机和植保机械,其他可选用的辅助型农业机械,如圆盘耙、浅松机、除草机、残茬处理机等。

图1 保护性耕作关键作业机械装备

2.2 应用机械产品特征

2.2.1 免耕播种机

免耕播种机属于一种将传统农机功能相结合,并进行工艺创新的新型农机具,能有效替代传统的耕整地、施肥、播种、秸秆局布还田等农业工序,并将以上工作一次性完成,适合应用于玉米、小麦、大豆、马铃薯等农作物的种植。随着免耕播种机技术的发展,其功能基本定型,能够在作业过程中进行根茬处理、开沟、种肥同施、覆土镇压、秸秆覆盖等工作,根据免耕播种机的开沟、破茬技术特征,免耕播种机可分为:波纹式圆盘刀免耕播种机、缺口式圆盘刀免耕播种机、锄铲式免耕播种机,且免耕播种机和播种能力逐渐由传统的谷物颗粒种子播种向大蒜、土豆等播种延伸,适用范围不断扩展[5]。

2.2.2 深松机

深松机是免耕播种作业时应用的一项土壤改良型耕整地设备,是免耕播种作业的重要机械装备之一,深松作业不需要连年使用,应根据农业耕地土壤压实程度进行分析,通常每2～3年应用一次。深松机的种类包括凿型深松机、双翼型深松机、箭型深松机等,能在手动低功耗的条件下利用深松铲有效破坏耕地犁底层,保持耕层状态和地表覆盖情况,松土深度可达25～40 cm,有效提高土壤蓄水保墒能力,还能逐渐调节土壤耕层固、液、气三项比例,有利于耕地抗旱增产。

2.2.3 秸秆粉碎机

秸秆粉碎机是将农业生产收获后的秸秆进行粉碎处理的专用机械,不同农作物秸秆粉碎处理的方式也不相同,对于大宗粮食作物,在现代化农业机械生产收获过程中可利用联合收获机在收获粮食的同时进行秸秆粉碎,而对于部分经济作物在收获过程中会将秸秆与果实或粮食一同收集,经分离处理后才将秸秆排出,不便于直接粉碎,需选用秸秆专用粉碎机进行捡拾、粉碎和抛撒。秸秆粉碎的质量要求是秸秆长度小于10 cm,以保证有效覆盖,并便于免耕播种机播种。部分秸秆产量较大的作物通常不适于秸秆全量覆盖,可将部分整杆或粉碎秸秆离田[6]。

2.2.4 表土处理机械

浅松机是用于表土处理和除草的一种新型农机产品,其能够根据表土处理的要求调节深度,处理深度通常在10 cm左右,一次作业达到疏松土壤、平整地表、消灭杂草等作用,浅松机适用于改善耕地表面质量,改善轮式农机行驶导致耕地土壤出现的沟辙,提高地表平整度,改善常期应用保护性耕作造成的地表不平和播种质量下降的问题,合理应用浅松机进行除草,能够有效降低杂草生长率,还可减少约40%的免耕播种机开沟阻力[7]。耙地机与浅松机作用类似,主要用于平整土地进行表土处理,根据机械结构的不同,可分为对置圆盘耙、弹齿耙、驱动滚齿耙、滚刀式除草耙等多种类型,应用耙地机可实现疏松表土、除草、平整土地等作业,改善表层土壤平整度,提高免耕播种质量[8]。

2.2.5 植保机械

保护性耕作的生产模式容易提高病虫草害发生率,因此,植保机械的应用率也高于传统的耕作与播种模式。保护性耕作过程应用的植保机械主要有两大类型,一是轮式喷雾机,采用田间行驶与宽幅喷杆喷雾的作业方式,包括自走式、牵引式和悬挂式3种,能够利用增压装置将药液增压并输送至喷头,以雾化状态喷出,附着于植株表面;二是植保无人机,属于飞行植保机具,2018年以来,多旋翼植保无人机逐渐成为我国农业主要植保设备,具有喷施精度高、作业效率高、不受地形制约等优势[9]。

3 农机农艺融合发展思路

农艺技术关系到农业生产的执行工艺与实施方式,其与农业机械配套使用才能发挥出最佳的生产效能,创造出最好的经济效益。随着近年来农业机械快速发展普及,农艺技术与农业机械产品不匹配的问题逐渐凸显,尤其对于保护性耕作这一高度依赖农艺技术的新生产模式,加速农机农艺融合更是保护性耕作技术发展的迫切需求。

3.1 政策优化与引导

农业管理部门应当在加强推广保护性耕作技术的同时,将农机农艺融合作为工作重点推进,应从农业主管部门和统筹协调的角度出发,制定农机农艺融合推广与技术指导的工作大纲,利用地区农机推广部门普及保护性耕作相关的农机技术与配套农机,帮助农民完成农机装备的合理选型与农艺技术的匹配,做好保护性耕作的落实。同时,利用政策扶持加强对规范落实保护性耕作的农业经营者给予补贴,鼓励更多农民合理开展保护性耕作,真正发挥出该技术的优势[10-11]。

3.2 强化宣传与技术培训

利用传统宣传与现代自媒体相结合的方式,加强保护性耕作作业区的农机农艺技术宣传工作,如现场宣讲、广播电视、海报及手机传播等多种形式宣传农机农艺融合的重要意义,重点针对种粮大户、农机合作社进行宣传培训,推广秸秆还田覆盖、免耕播种及配套农艺技术,加强技术培训,将农机与农艺作为整体开展专项培训,结合保护性耕作的特征,理论与实践相结合提高农民对保护性耕作的理解,纠正日常生产中保护性耕作误区。

3.3 优选推荐农机装备

农机推广部门应加强针对地区适用保护性耕作机具的试验验证,明确适宜地区应用的农机种类,从而因地制宜的有针对性推广,及时接受农机使用者的反馈,做好推荐机型的排查,确保推荐的农机产品与保护性耕作的农艺技术相匹配,指导农民科学使用适宜的机型,充分发挥农机效能。

3.4 做好田间农艺技术指导

加强农艺技术的指导,尤其对于播种前的阶段,对种子、化肥、作业时机、作业方式等加强统一指导,优先推广化肥深施、配方施肥、品种优选、药剂拌种等技术,尽量保证种植模式和方案选择的规范化,经实践证实,地区范围统一农艺技术和生产种植方案,能有效提高免耕播种实施质量[12]。

3.5 发挥示范引领作用

结合农机农艺特征,加强地区保护性耕作示范区建设,培育技术应用与农机示范典型,发挥规范作业区的示范引领作用。与农机推广部门相配合,组织农民前往示范区参观学习,实现农业生产的规范实施[13]。

4 结语

保护性耕作技术在现代化农业生产中发挥了巨大的作用,其兼具先进农艺理念与新农机技术,已在我国适宜地区进行了大面积推广,应用保护性耕作的作业模式可有效改善耕地土壤质量,结合表土处理、深松技术的高质量实施,为农作物生长创造良好条件,有利于生产效益的稳步提升。未来,我国农村地区保护性耕作的实施应进一步加强农机农艺融合发展,使保护性耕作技术在实际生产中的应用效果得到进一步提升。