青岛市小麦玉米周年生产保护性耕作技术发展现状及建议

鹿伟 张丰 郭春霞 朱宪良

摘 要： 保护性耕作技术是提高土壤肥力和抗旱能力的一项先进农业耕作技术，其以保护生态环境、促进农田可持续利用和节本增效为目标，以秸秆覆盖、留茬或残茬覆盖等为主要技术手段，实施免（少）耕、深松等技术。回顾了青岛市保护性耕作技术发展历程，介绍了青岛市保护性耕作发展现状及成效，针对发展过程中存在问题，提出了推进青島市保护性耕作技术发展的措施与建议。

关键词：保护性耕作；免耕播种；小麦；玉米；秸秆综合利用

中图分类号：S22 文献标识码：A 文章编号：2095-1795（2024）01-0021-05

DOI：10.19998/j.cnki.2095-1795.2024.01.003

0 引言

保护性耕作技术是提高土壤肥力和抗旱能力的一项先进农业耕作技术，主要包括作物秸秆、残茬覆盖技术，免耕或少耕播种施肥技术，杂草、病虫害控制和防治技术，以及深松技术等[1-4]。其核心技术是以保护生态环境、促进农田可持续利用和节本增效为目标，以秸秆覆盖、留茬或残茬覆盖等为主要技术手段，实施免（少）耕、深松技术[5-7]。保护性耕作20 世纪30年代起源于美国，目前已在美国、加拿大、澳大利亚等70 多个国家和地区推广应用。我国从20 世纪70 年代末开始引进和试验免（少）耕技术，取得一定的成效，尤其是2002 年以来，国家将保护性耕作列入示范项目，加快推进保护性耕作技术示范推广的步伐，在促进农机化生产节本增效、提升产量、促进农民增收及带动农机化新型经营主体社会化服务等方面取得良好的成效。2019 年，农业农村部发布了行业标准NY/T3484—2019《黄淮海地区保护性耕作机械化作业技术规范》。

山东省青岛市自2006 年以来，通过保护性耕作示范基地及全程机械化示范基地建设，取得良好的发展效果。本研究在传统保护性耕作的基础上，探讨试验研究沿海高产田、种养结合条件下保护性耕作技术发展路径，推进青岛市保护性耕作技术向纵深发展。

1 发展历程

1.1 保护性耕作技术发展历程

青岛市非常重视保护性耕作技术的试验示范与推广应用。2006 年实施保护性耕作技术以来，依据作物生长特性、装备研发与应用水平、农机社会化服务程度等制定了一年两作机械化保护性耕作发展战略，在全国率先探索了沿海地区高产田一年两作保护性耕作技术模式，参与起草行业标准NY/T 3484—2019《黄淮海地区保护性耕作机械化作业技术规范》，推动青岛市机械化保护性耕作技术向更广更深领域扩展。青岛市机械化保护性耕作技术发展经历了小麦联合收获、玉米铁茬直播（玉米免耕播种）、玉米联合收获、小麦免（少）耕播种及创新发展5 个阶段。

（1）实施小麦机械化联合收获，推进小麦秸秆还田覆盖技术。20 世纪90 年代中后期，青岛市开展了小麦秸秆综合利用（秸秆还田机械化）技术推广应用。2005 年小麦联合收获机保有量达到6 106 台，小麦秸秆还田利用率超过70%，这一阶段小麦联合收获机发展及农机大户、农机社会化服务组织初步发展推进了小麦联合收获及秸秆还田技术的应用。

（2）通过开展“三夏”农机作业一条龙服务，实现玉米免耕施肥播种。20 世纪90 年代末，大力推广“三夏”小麦联合收获、秸秆粉碎还田和玉米铁茬直播等一条龙作业模式，推广玉米免耕施肥播种机，推进了玉米免耕直播的发展。据当时统计，玉米免耕播种机保有量1.2 万台，玉米免耕播种率超过75%。

（3）玉米秸秆粉碎还田技术推广应用。在实现小麦机械化收获秸秆还田基础上，青岛市印发了《关于实施玉米生产全程机械化有关问题的通知》，2005、2006 年财政投入农机购置补贴资金2 000 万元补贴玉米联合收获机、秸秆粉碎还田机，增加玉米联合收获机800 余台、秸秆粉碎还田机793 台，促进了玉米秸秆还田覆盖机械化技术推广应用。

（4）保护性耕作技术推广应用规范期。2006 年开始实施了保护性耕作示范县建设项目，取消秋季深耕深翻，实施深松、小麦免耕施肥播种为主要环节的保护性耕作技术，在胶州市设立了666.7 hm2 示范区进行试验示范，开始了保护性耕作技术示范与推广应用。大力推广深松、小麦免耕施肥播种机械化技术，规范规划建设了一批省市级保护性耕作示范区，青岛市形成了以农业生态环境建设和治理为重点的沿黄海保护性耕作示范带和以粮油生产综合能力提升为重点的平莱保护性耕作带，并建立和完善了机械化保护性耕作技术发展机制。据不完全统计，截止到2022 年底，青岛市小麦免耕播种机保有量达5 000 多台、玉米免耕播种机2 万多台，全市保护性耕作投入资金约6 000 万元，设了27 个保护性耕作示范区，示范区耕地86 666.7 hm2。

（5）保护性耕作创新发展阶段。近几年，继续大力普及推广应用保护性耕作技术，补短板、强弱项、促协调，推进农机农艺融合、农机化与信息化融合，进一步探讨沿海中高产田小麦、玉米周年生产绿色增粮保护性耕作技术，不断完善保护性耕作技术体系，大力培树培强新型经营主体，加快推进从传统耕作向保护性耕作的转变，推动保护性耕作技术健康可持续发展。小麦保护性耕作方面，继续推广应用小麦宽幅免耕播种或小宽行免耕播种技术；夏玉米播种方面，推行小麦机收?秸秆还田（覆盖）?免耕播种玉米的一条龙作业模式，根据推广应用的玉米免耕播种机提出了玉米茬地免耕直播、小麦清茬或灭茬一体化播种、小麦灭茬（或双轴灭茬）后免耕播种等模式及北斗定位导航+播种。

1.2 保护性耕作技术新模式

随着保护性耕作技术应用发展、全程机械化技术推广应用与生态环境保护要求提高，保护性耕作技术创新发展形成了保护性耕作技术新模式。

（1）农牧结合保护性耕作模式。青岛市莱西市利用奶牛养殖业发展优势，坚持绿色发展，将秸秆青贮、秸秆根茬还田、秸秆过腹还田、粪污处理机械化技术与保护性耕作技术相结合，与传统耕作模式对比，针对不同秸秆还田量、不同发酵腐熟有机肥（牛粪）投入量，以及沙姜黑土带不同深松深度的产量效果与粪污资源化利用效率，探索出了农牧结合高产高效的保护性耕作技术模式。该模式的推广应用有效改善了土壤板结状况，降低了畜牧养殖饲料成本、农业种植成本等，打造了莱西市可持续农业发展样板。目前，莱西市推广保护性耕作技术实施小麦种植约2 万hm2，增产约750 kg/hm2，建立多个保护性耕作试验示范基地。

莱西市以推广保护性耕作新模式为主要手段，创新性提出了农牧结合、秸秆饲料化、秸秆基料化及新型耕作机械应用等新路径，秸秆综合利用率达到96%。秸秆综合利用模式综合农业种植、畜牧养殖、沼气发酵，形成了一条生态农业的产业链，实现了秸秆变废为宝的成功转变，为农业绿色发展探索出了一条新路。联合國可持续农业机械化中心（CSAM）的《秸秆综合利用试点项目》落户莱西市。

（2）生态沃土机械化模式。在解决长期免（少）耕、过度翻耕及浅耕存在问题的基础上，扩展保护性耕作技术应用范围，科学组合深翻、深松、旋耕与免（少）耕耕作模式。以青岛市西海岸新区生态沃土机械化生态项目为基础，以生态型机械化技术与耕作方法为手段，开展了生态沃土机械化技术推广应用，土壤有机质含量不断提升，土壤结构和生态逐步改善，减少农药（除草剂）与化肥施用量，探索出了适度规模化生产条件下生态沃土机械化生产模式，推进农机化生产向优质、高产、高效、生态和低耗方向发展。

2 发展成效

推广应用保护性耕作技术，对推进农业发展具有重要的现实意义，尤其是在当前我国大力推进碳达峰、碳中和的形势下，能够有效推进农业生产的碳减排，优化生态环境，保障粮食安全，实现农业现代化和生态化文明建设的双赢。青岛市保护性耕作技术推广应用已取得良好的成效，经济、生态、社会效益明显。

2.1 经济效益

据青岛农业大学测试，保护性耕作旱地节本增效经济效益达2 250 元/hm2，水浇地经济效益达1 950 元/hm2。

（1）增产增收。免耕播种地块小麦分蘖多，达3.4～4.5 个/株，比常规播种地块小麦分蘖多1.1～1.6 个/株，并且根系发达粗壮，抗旱能力明显增强。旱作农业区平均增产720 kg/hm2，农民增收约2 100 元/hm2；水浇地农业区平均增产570 kg/hm2，农民增收1 650 元/hm2。

（2）节水。免耕播种麦田土壤含水量高，比常规播种麦田土壤含水量高6 个百分点。在条件相同情况下，水浇地实施保护性耕作比常规耕作减少灌溉1 次，节约成本300 元/hm2；旱作区实施保护性耕作比常规耕作减少灌溉2～3 次，节约成本600～900 元/hm2。

（3）节约农机作业费。传统小麦播种需3～4 道工序，采用免耕播种机可一次性完成碎秆、灭茬、施肥、播种和镇压等多项作业。旱作区节约农机作业成本750 元/hm2，水浇地节约农机作业成本600 元/hm2。

（4）节约肥料。小麦种植传统的施肥方式是耕翻或旋耕将化肥撒施于地表，实施保护性耕作肥料集中深施，提高化肥利用率，可减少化肥约112.5 kg/hm2，节约成本450 元/hm2。

（5）培肥地力。秸秆还田提高了土壤肥力，据测算，麦田每年可增加土壤有机质0.01%～0.03%，玉米田年可增加土壤有机质0.02%～0.06%，并且使土壤的容重减少，以及透水性、透气性和蓄水保墒能力增加，土壤团粒结构发生变化，保持疏松状态，有效缓解土壤易板结的问题。

2.2 生态效益

发展保护性耕作是从根本上解决秸秆焚烧、减少温室气体排放的重要举措。保护性耕作实施秸秆还田，有效防止了农民抢农时赶季节焚烧秸秆。秸秆还田增加土壤孔隙度和雨水渗透能力，促进土壤蓄水保墒，增加抗旱防涝能力，土地深松有利于减轻土壤地表径流，较多吸纳雨雪，促进土壤有机质增加，加快土壤熟化。同时还具有防治农田扬尘、水土流失和抑制沙尘暴的作用。秸秆连续5 年还田，土壤有机质可增加0.5 个百分点，比常规麦田土壤含水量提高6 个百分点，耕地地力可提高1 个等级。

2.3 社会效益

保护性耕作的实施，转变了传统的耕作方式，减少生物质能浪费，杜绝秸秆焚烧，增强了农民科学种田意识和环境保护意识，提高了农民的整体素质。同时促进了农机具的结构调整和优化，提高了农业装备水平，促进了现代农业发展和社会主义新农村建设。

3 存在问题

3.1 保护性耕作长效机制还未建立

目前，影响保护性耕作长效机制建立的关键因素是农机新型经营主体等认识和接受程度。当前政府行为还应占主导地位，借助行政力量督导、资金政策引导、技术支撑作用和试验示范等推广应用保护性耕作技术。财政投入的长效机制需要进一步完善，农机经营新型主体的主导地位还有待确立，市场机制和服务体系有待培育和发展，新型农业服务主体的主动性有待充分发挥。建立保护性耕作技术应用长效机制，健全社会化、市场化运行机制，使农机新型经营主体在市场需求的驱动作用下，自觉长期应用保护性耕作技术。

3.2 观念和认识上有待加强

保护性耕作不仅是耕作技术的变革，同时也是农作物栽培制度、田间管理及传统耕作与管理模式等一系列创新发展。保护性耕作的增产和综合效益具有滞后性、缓变性，部分种粮主体仍习惯于传统机械化耕作模式，更多关注产量、短期经济效益，对耕作制度变革带来的风险考虑较多，对生态、社会效益认识不足。另外，保护性耕作采用大量的秸秆、根茬覆盖地表，给机械化播种造成一些影响，造成春季地温回升慢、病虫害增多及土壤上下层营养不均等问题，农机新型经营主体、种植户对技术认识不深刻，有的用旋耕机旋耕1～2 遍再免耕播种，这样就失去了保护性耕作的意义。

3.3 农机农艺、农机化与信息化技术有待进一步融合

保护性耕作是一项系统工程，涉及农机农艺融合、农机化与信息化融合，秸秆处理、免耕播种及病虫草害防控等有效协调，需要全程推进。对保护性耕作关键技术与装备研究缺乏科学性、系统性，机具结构、强度、性能和适应性有待进一步提升，保护性耕作技术体系需要完善与规范，技术支撑能力需要加强，保护性耕作沿海高产地区技术模式和技术路线尚需创新完善，北斗定位导航终端、苗情智能监测和远程运维等智能技术需强化推广应用。

3.4 机具性能有待进一步提升

作业时，由于地表秸秆、残茬覆盖，易造成免耕播种机机体堵塞，并且免耕播种状态下，其开沟器应具有较强的入土功能，结构强度要求大。保护性耕作技术模式对机具性能，特别是免耕播种机的结构强度、仿形性能、通过性、开沟覆土适应性、安全性及可靠性等有更高的要求，需要在生产中进一步提升与改进，同时提升专用机具供应能力。

4 发展建议

4.1 加大宣传推广力度，营造氛围

保护性耕作技术虽已推广实施多年，但社会各界对保护性耕作技术在促进现代农业可持续发展，以及生态、社会效益提升中的作用认识不足。要通过多种形式加大保护性耕作技术宣传，举办培训班、召开现场会、设置宣传栏等，强化培训与指导，引进、試验、改进和推广各类保护性耕作机具。同时，在不断推进规模化经营的条件下，充分发挥农机新型经营主体在农机化新技术、新装备推广中的宣传示范作用，营造保护性耕作发展氛围，形成社会各界对保护性耕作发展的共识，利于推进保护性耕作的发展[8-9]。

4.2 加大财政投入，强化示范

2018 年，国务院印发的《关于加快推进农业机械化和农机装备产业转型升级的指导意见》指出，要大力支持保护性耕作等绿色高效技术的示范推广。不断加大保护性耕作技术推广财政投入，在原保护性耕作示范区（基地）建设的基础上，结合粮油作物产能提升、提单产行动及青岛市绿色增粮先行区建设的要求，引进保护性耕作新技术、新装备，高起点和高标准建设保护性耕作全程机械化示范基地，进一步探索研究示范沿海地区高产田保护性耕作技术推广应用新模式，推进青岛市保护性耕作向高水平方向发展[10-11]。

4.3 推进农机农艺、农机化与信息化融合

在借鉴国内外保护性耕作技术和成功经验的基础上，针对青岛市区域的自然条件、栽培模式及经济社会发展水平，推进农机农艺向深度融合发展。依托农机新型经营主体，引进适应青岛市保护性耕作的新装备或规范改造保护性耕作现有机具，优化完善农作物秸秆还田技术，补短板、强弱项、促协调，集成配套良种、良法、良制、良田和良机技术，逐步解决目前保护性耕作生产中病虫草害防控、高效肥水运筹、生产技术模式等短板与弱项问题。同时结合小麦宽幅精量播种施肥农艺要求，将实用增产技术与先进农业机械组装配套集成应用，强化小麦免耕播种二次镇压，确保苗齐、苗强、苗壮及高产要求基本苗数。另外，加强农机化与信息化深度融合，不断推进北斗定位导航终端、智能化苗情监测、远程监测及智能农机装备等智能化技术在保护性耕作技术中的应用，创新保护性耕作发展机制，推广应用先进农机装备及智能化技术，推动保护性耕作技术转型升级。

4.4 强化机具研发推广

国外从20 世纪40 年代初对保护性耕作及免耕播种机的研究，取得了一定的成效，形成了性能良好的条带耕作、垂直耕作等保护性耕作机具，规模化生产程度高、动力配套功率大，以大型、复式、多功能装备为主，逐步向信息化、智能化方向发展。我国免耕播种机研发生产推广较晚，还存在一些问题，如工作效率低、作业性能需完善等，加大保护性耕作机具，特别是免耕播种机研发力度，形成“研推用”一体化多元机制，推进耕作模式与机具系统化、标准化、复合化和智能化融合。

5 结束语

分析了青岛市保护性耕作技术发展历程、发展成就、存在问题，提出了发展建议。在传统保护性耕作条件下，试验研究了沿海高产田保护性耕作发展模式，对粮油产能提升大背景下如何进行耕地保护、推进青岛市保护性耕作技术创新发展具有重要的指导意义。