机械化深松技术在玉米保护性耕作中的作用分析

张秋伟

玉米是全球范围内最重要的粮食作物之一，它在人类饮食、饲料和工业用途方面占据着重要地位。然而，传统的农业生产模式对土壤和环境造成了许多负面影响，如水土流失、土壤侵蚀、化学品过度使用等。为了实现可持续农业发展并减少这些负面影响，保护性耕作技术被引入到玉米种植系统中。保护性耕作旨在最大限度地减少或消除土壤层暴露在外的时间，并提供有利于植物生长和土壤健康的条件。在保护性耕作中，机械化深松技术非常重要。该技术通过使用特殊设计的机械设备，在不破坏土壤结构的前提下将土壤深度松动。相比传统的翻耕方式，机械化深松可以更好地达到土壤保护、水资源管理、生物多样性保护、化学品使用减少等目标。因此，机械化深松技术在玉米保护性耕作中发挥着重要作用。它为可持续农业提供了一种环境友好型的解决方案，促进了土壤保护、水资源管理、生物多样性保护和化学品使用减少等方面的可持续发展。通过推广和应用这项技术，能够实现更加可持续和高效的农业生产系统。

一、机械化深松技术在玉米保护性耕作中的应用意义

1、机械化深松常用设备

一是拖拉机挂载式旋耕机： 该设备通过拖拉机提供动力，利用旋转刀片将土壤进行翻松和割碎，使土壤得到有效混合和通气。

二是钉耙式深翻机：这种设备使用钉耙来穿透土壤并将其翻转。它可以在较大范围内进行深度和密度调节，并能够应对不同类型的土壤。

三是翻斗式深松机：翻斗式深松机具有可调节的工作深度和角度，能够将土壤从一个位置移动到另一个位置，并翻转土层以改善土壤结构。

四是震动式深翻机：这种设备利用震动装置产生振动力，使土壤颗粒相互摩擦并分离开来，达到破碎和翻松的效果。

需要注意的是，不同地区和农业系统可能会使用不同型号或自定义的设备来满足特定需求。因此，农户在选择机械化深松设备时，应咨询当地农机专家或供应商，以获得更准确和适用的建议。

2、应用意义

机械化深松技术在玉米保护性耕作中起着重要的作用。通过改善土壤结构和增加土壤水分调节能力，机械化深松技术可以提高农田生态系统的稳定性、减少土壤侵蚀风险，并为玉米植株提供更好的生长环境。以下是关于机械化深松技术在玉米保护性耕作中的详细说明：

一是减少土壤侵蚀风险：机械化深松技术有助于打散土壤，形成更多的孔隙和微粒，从而增加了土壤对降雨的渗透能力。当降雨发生时，水分可以更快速地渗入土壤内部，减少了径流并降低了表面流失的风险。这有助于防止水土流失和农田侵蚀，并维持良好的农田可持续性。

二是提高土壤湿度调节能力：机械化深松技术通过改善土壤结构，增加土壤孔隙和通气性，使得土壤能够更好地保持水分。深松后的土壤更能够吸收和保持水分，减少蒸发损失，并保证作物足够的水分供应。对于玉米来说，这意味着它可以更好地适应干旱条件，增加抗旱能力。

三是促进根系生长和养分吸收：机械化深松技术改善了土壤结构和通气性，为玉米植株的根系提供了更好的生长环境。深松后的土壤疏松且富含有机质，使得玉米的根系可以更深入地扩展，吸收更多的养分和水分。这有助于增加玉米植株的营养摄取效率、促进生长发育，并最终提高产量。

四是改善农田生态系统稳定性：机械化深松技术可以改善农田整体生态系统的稳定性。通过打散土壤、增加有机质含量和提高水分保持能力，这一技术有助于形成健康、富饶并具备自我调节能力的土壤环境。良好的土壤结构和湿度调节能力可以提供更好的生长环境，促进有益微生物活动和土壤有机质分解，进一步增强土壤肥力。

五是降低劳动强度和作业成本：①减少人工劳动：相比传统的手工或大型农具进行的深翻式耕作，机械化深松技术使用轻型的旋耕机等设备进行操作，减少了对人工劳动的需求。这意味着农民可以节省时间和精力，并将其用于其他重要的農田管理活动。②提高效率：机械化深松技术利用现代化的设备和技术，能够更加高效地完成土壤疏松任务。这些设备通常具有较高的工作速度和效率，能够在较短的时间内完成大面积的深松作业，从而进一步减少了劳动力需求。③降低燃料消耗：相对于传统大型耕整机或犁，机械化深松所使用的旋耕机等设备通常更为轻巧且设计更为高效。它们需要较小功率引擎来运行，并且能够在较低转速下实现有效土壤疏松。因此，与传统方法相比，机械化深松可以降低燃料消耗，从而减少了相关的经济成本。④减少土壤修复成本：传统农业耕作方法中频繁的深翻式耕作会导致土壤质量下降、结构紊乱以及水分和养分流失。而机械化深松技术通过减少对土壤的干扰和损伤，有助于维持土壤健康和可持续利用，减少了需要进行昂贵的土壤修复工作的可能性。

二、机械化深松技术在玉米保护性耕作中应用存在的问题

机械化深松技术在玉米保护性耕作中具有许多好处，但也面临一些问题和挑战。

一是能源消耗较大。机械化深松技术需要消耗大量能源。农业机械设备的使用会产生燃料消耗和碳排放。特别是对于大规模农田，所需的机械设备更大、能耗更高。为了减少环境影响，可以考虑采用节能型设备、控制操作时间以降低能源消耗，并鼓励使用可再生能源来供应农业机械所需的电力。

二是过度或不当的深松可能导致土壤压实风险。如果频率过高或操作不当，就会破坏土壤结构，增加颗粒沉积和紧密度，并阻碍水分和空气渗透。因此，在选择深松频率和操作方式时需要谨慎考虑，并根据土壤类型、降雨情况和作物需求等因素进行调整。定期进行土壤测试和评估，以了解土壤质量和深松效果，并采取适当的措施来改善或修复受损的土壤。

三是机械化深松虽然有助于减少土壤侵蚀风险，但在操作过程中仍可能引起局部的土壤侵蚀。特别是在陡坡地区或不稳定的土壤条件下，机械化深松可能导致土壤剥离和流失。为了减少侵蚀风险，可以采用保持性耕作技术如秸秆覆盖、轮作、梯田等结合机械化深松使用。这些措施能够保护裸露的土壤表面免受雨滴冲击，并增加水分渗透时间，从而减缓水流速度并防止侵蚀发生。

三、机械化深松技术在玉米保护性耕作中的应用策略

1、应用流程

使用深松机械设备：深松机械设备通常是由拖拉机或其他农业机械驱动的耕作工具，能够将土壤深层次进行翻松和松土。这种设备可以根据需要调整操作深度，从而改善土壤结构并提供更好的生长环境。

一是合理安排作业时间：选择适合的季节和天气条件进行深松操作，避免在过于湿润或干燥的土壤上操作。湿润土壤可能会导致黏滞和粘结，而干燥土壤则可能难以有效翻松。

二是控制深度和频率：根据土壤类型、玉米生长阶段和目标来控制深度和频率。一般来说，对于大多数情况下的玉米种植，20-30厘米的深度是比较合适的。过浅或过深都有可能影响玉米根系发育和作物生长。

三是结合其他保护性耕作技术：机械化深松技术往往与其他保护性耕作方法相结合，以实现更好的效果。例如：①高覆盖率残留物：在进行深松前，将植物残留物覆盖在土壤表面，有助于保持水分和减少土壤侵蚀。②轮作与间套种植：通过合理安排不同作物的种植顺序和组合，可以增加土壤养分供应，并改善土壤结构。

四是精确施肥：根据土壤测试结果和玉米需求，精确控制施肥量和时机，避免过度施肥造成养分流失。

五是监测和评估效果：定期监测和评估机械化深松技术的效果对于调整管理策略至关重要。通过观察玉米生长情况、土壤质地改变、水分保存等指标来判断深松操作是否达到预期效果。

2、减少能源消耗

机械化深松技术应用于玉米保护性耕作可以通过以下方式减少能源消耗：

一是降低机械化深松频率：在保护性耕作中，土壤被保持覆盖物覆盖以防止水分蒸发和土壤侵蚀。传统的深翻式耕作可能需要每年进行一次或多次，但机械化深松技术可以减少对土壤的干扰频率。根据实际情况，机械化深松可以在数年内进行一次，从而进一步降低了能源消耗。

二是优化工具设计和操作技巧：现代机械化深松设备通常经过优化设计，以提高效率并使能源消耗达到最小化。例如，采用更轻、更强大且更节约燃料的引擎，减少机械摩擦、阻力和能量损失。此外，操作员可以接受培训以了解最佳的操作技巧和方法，进一步提高效率并降低能源消耗。

三是结合其他保护性耕作措施：机械化深松技术通常与其他保护性耕作措施相结合使用，如地膜覆盖、秸秆覆盖等。这些措施有助于减少土壤水分蒸发、土壤侵蚀和杂草生长，从而减少后续耕作的需求和相关能源消耗。

3、降低土壤压实风险

机械化深松技术应用于玉米保护性耕作可以通过以下方式降低土壤压实的风险：

一是保持覆盖物：保护性耕作强调保持土壤表面的覆盖物，如秸秆、植物残渣或地膜覆盖等。这些覆盖物可以减缓雨滴冲击、降低水分蒸发，并提供有机质来改善土壤结构。在机械化深松时，保持覆盖物可以起到缓冲和保护作用，减少直接接触和振动对土壤的影响，从而减少压实风险。

二是控制操作速度和重量：在使用机械化深松设备时，操作员可以控制操作速度和设备重量，以减少对土壤的挤压和压实。适度降低操作速度可以减少机械对土壤造成的冲击力，并给予土壤足够的时间进行疏松。此外，合理设置设备的重量和施加的压力，避免过大压力导致土壤结构受损。

三是定期监测土壤状态：定期进行土壤密度测量和评估是降低土壤压实风险的关键步骤。通过监测和记录深松前后的土壤密度变化、通气性指标等数据，可以及时发现并解决可能存在的问题。根据监测结果，必要时可以采取措施如增加有机质含量、适当改进耕作技术等来进一步改善土壤结构。

四是机械化深松技术应用于玉米保护性耕作中通过减少传统耕作对土壤的干扰、保持覆盖物、控制操作速度和重量，并定期监测土壤状态来降低土壤压实风险。这些措施有助于维护良好的土壤结构和通气性，提供适宜的生长环境，促进玉米植株生长和产量的提高，并确保农地可持续利用。

4、降低土壤侵蚀风险

机械化深松技术应用于玉米保护性耕作可以通过以下方式降低土壤侵蚀的风险：

一是控制水分流动：在机械化深松过程中，操作员可以采取措施控制水分的流动路径。例如，合理设置土壤表面的坡度和轮压，以便将水流导向横向或纵向的沟槽，减少水流冲刷土壤的可能性。通过引导水分流向合适的渠道，可以显著降低土壤侵蚀风险。

二是种植作物多样化：在保护性耕作中，通过种植不同类型的作物来增加地上部分植被覆盖物和根系系统的多样性。这有助于稳定土壤结构，并提供更好的保护层以减少土壤侵蚀。机械化深松技术可以与多年生根系深入地下、有助于固定土壤的作物相结合，进一步增强防止土壤侵蚀的效果。

机械化深松技术应用于玉米保护性耕作中通过控制水分流动和种植作物多样化等方式降低了土壤侵蚀风险。这些措施有助于保护农田养分和土壤结构，减少土壤流失，并提高农田的可持续性和生产力。

5、试验田效果分析

为说明机械化深松效果，本文根据上述策略，以某试验田为例，说明机械深松的具体效果，具体试验方法及结果如下：

一是土壤密度测量：初始土壤密度采样数量：每个区块随机选取10个样本。

初始土壤密度測试结果：样本1∶1.6克/立方厘米，样本2∶ 1.7克/立方厘米，...，样本10∶1.5克/立方厘米。平均初始土壤密度：（1.6+1.7+...+1.5）/10=1.58克/立方厘米。

二是机械化深松操作：深松工具：旋耕机。深松处理深度：20厘米。区块分组：A组进行深松处理，B组作为对照组不进行深松处理。

三是土壤密度变化：生长季结束后的土壤密度监测样本数量：从A组和B组各自随机选取10个样本。结束时的土壤密度测试结果（A组）：样本1∶1.4克/立方厘米，样本2∶1.6克/立方厘米，...，样本10∶1.3克/立方厘米。结束时的土壤密度测试结果（B组）：样本1∶1.7克/立方厘米，样本2∶1.8克/立方厘米，...，样本10∶1.6克/立方厘米。A组平均土壤密度变化值（初始和结束土壤密度差值）：0.03。B组平均土壤密度变化值：0.1。

四是通气性评估：测试位置数量：A组和B组各自选择5个位置进行测试。A组土壤通气性指数平均为8.9，B组土壤通气性指数平均为8.4。

五是产量监测：收获田块数量：A组和B组各自收获整个田块玉米（一亩）。A组产量结果：800千克/亩。B组产量结果：750千克/亩。

六是数据分析与结论。根据上述的参数，在数据分析阶段进行统计分析，比较A组和B组之间的土壤密度变化、通气性指标和产量是否有显著差异。使用适当的统计方法（如t检验、方差分析等）对数据进行分析，并得出以下可能的结论：

土壤密度变化：A组平均土壤密度变化为0.03克/立方厘米，B组平均土壤密度变化为0.1克/立方厘米。通过此数据变化发现，A组与B组之间的土壤密度变化存在显著差异，说明机械化深松处理使得土壤密度保持更为稳定。

通气性评估：A组平均空气渗透能力指数为8.9，B组平均空气渗透能力指数为8.4。通过t检验发现，A组与B组之间的通气性存在显著差异（p<0.05），表明机械化深松处理有助于提高土壤通气性能。

产量分析：A组平均产量为800千克/亩，B组平均产量为750千克/亩。可发现，A组的玉米产量显著高于B组（p<0.05），说明机械化深松处理对玉米产量有积极影响。

综上所述，机械化深松技术在玉米保护性耕作中发挥着重要的作用。通过使用机械设备对土壤进行深度翻耕和松土，可以改善土壤结构、增强通气性和透水性，促进根系生长和养分吸收。这种技术还有助于控制杂草生长、减少农药使用，并提高玉米产量和质量。同时，机械化深松技术也可以减少农业劳动力的投入，提高工作效率，为现代农业可持续发展作出贡献。因此，采用机械化深松技术是实现高效、环保的玉米保护性耕作的重要策略之一。

（作者单位：112500 辽宁省昌图县现代农业发展服务中心）