羅紅旗+劉霞+陸孫事+王章宇

摘要：介紹了壟作保護性耕作技術(shù)模式的發(fā)展現(xiàn)狀。通過分析計算壟形參數(shù)，并根據(jù)實際農(nóng)藝情況，對播種帶實行淺層旋耕處理玉米根茬的可行性進行了分析。作業(yè)過程中保留原壟，根據(jù)根茬在壟臺的幅寬范圍確定單壟旋耕幅寬約為10cm，根據(jù)根茬的主根深度確定旋耕入土深度為7～8cm，僅對壟臺進行淺旋作業(yè)。探討了播種帶淺旋式壟作保護性耕作技術(shù)的實施效果及特點。

關(guān)鍵詞：保護性耕作；壟作；淺旋；播種帶

中圖分類號：S344文獻標志碼：A文章編號：1002-1302（2014）11-0415-02

壟作技術(shù)是在克服了傳統(tǒng)平作許多不利因素的基礎(chǔ)上發(fā)展的一種耕作方式，其主要形式是人為改變耕地表面形狀，改善作物的生長環(huán)境，促進作物生長發(fā)育[1]。發(fā)展保護性耕作的主要目的是抵御春旱、控制風(fēng)蝕、逐步培肥地力[2]。壟作與保護性耕作相結(jié)合模式能夠在覆蓋有根茬的地表直接進行播種作業(yè)，通過旋耕裝置進行滅茬，同時完成滅茬、播種、施肥與鎮(zhèn)壓等。一般壟作保護性耕作模式中原壟被徹底破壞了，地表與平作無差異，動土量較大，滅茬后地表土壤比較松軟，跑墑嚴重[3-5]。本研究分析壟作保護性耕作的多種模式，根據(jù)現(xiàn)有根茬處理技術(shù)，與生產(chǎn)實際相結(jié)合，旨在建立更為合適的根茬處理模式，滿足保護性耕作技術(shù)要求。

1壟作保護性耕作技術(shù)研究現(xiàn)狀

學(xué)者們目前對壟作保護性耕作模式的研究主要包括：淺旋覆蓋式、滅茬覆蓋式、重耙覆蓋式、高留茬式、深松覆蓋式、免耕覆蓋式等[6]。淺旋覆蓋式使用全面旋耕將粉碎后的殘茬、秸稈等與淺層土壤混合，同時實現(xiàn)秸稈粉碎還田、旋耕作業(yè)，但地表秸稈覆蓋率不高，難以滿足保護性耕作高覆蓋率的要求，而且旋耕破壞原壟，種植過程中需要重新起壟。滅茬覆蓋式采用滅茬機旋耕滅茬，苗床清潔，便于播種，但作業(yè)次數(shù)多，一般需要進行多次中耕，重新起壟。重耙覆蓋式使用重耙作業(yè)，切碎秸稈并掩埋，但重耙容易破壞土壤結(jié)構(gòu)，形成犁底層。高留茬式壟作保護性耕作技術(shù)一般適用于秸稈資源較少且氣溫偏低的地區(qū)，留茬高度在30cm以上，立茬越冬，但秸稈還田量比較小。深松覆蓋式通過單獨深松作業(yè)，打破犁底層，有利于增強土壤的持水能力，但深松后地表粗糙不平，需要進行相應(yīng)耙平處理，所需機具多，作業(yè)成本較高。免耕覆蓋式實行免耕播種，動土量小，覆蓋量大，但該模式對機具性能、種子質(zhì)量、作業(yè)質(zhì)量要求高，播種質(zhì)量難以保證，一般需要噴施除草劑進行滅草。

2播種帶淺旋模式

玉米根茬一般比較粗壯，特別是我國北方地區(qū)年降水量少，根茬更加不易腐爛，為了在留有玉米根茬的田地進行原壟播種，并且保證播種質(zhì)量，需要對玉米根茬進行處理，從而提高播種機的通過性、播種質(zhì)量。在壟作保護性耕作播種前只對播種帶的玉米根茬進行處理，既可確保開溝器等土壤工作部件不易堵塞，提高播種質(zhì)量，同時又可以降低功耗。

2.1壟形分析

當前用于起壟的農(nóng)用機具形式多樣，壟體的形狀可呈三角形、拋物線形、半橢圓形、半圓形等。本研究通過各形狀壟體的數(shù)學(xué)模型來得到假設(shè)壟體的尺寸，B、Hr分別表示壟寬（cm）、壟高（cm），W、L分別表示地塊的寬（cm）、長（cm）[7]。

2.1.1半圓形或半橢圓形

半圓形可視為半橢圓形的1個特例，通過分析半橢圓形壟，可以計算出該壟形的表面積A1（cm2）與壟體體積V1（cm3）：

2.1.2拋物線形

拋物線形壟的橫斷面是拋物線形狀的，在長為L、寬為W的地塊上，該壟形的地表面積A2（cm2）、壟體的整體體積V2（cm3）分別為：

2.1.3三角形壟

該壟體的橫截面是等腰三角形，在長為L、寬為W的地塊上，該壟形的地表面積A3（cm2）、壟體的體積V3（cm3）分別為：

壟的形狀是起壟機具形成的，國內(nèi)的壟形一般以拋物線形或三角形為主。筆者在遼寧省阜新市的田間實際測量結(jié)果表明，玉米壟作地播種前壟形尺寸為：B=35cm，Hr=13cm，計算得A1=484×WL/B，V1=35736×WL/B；A2=461×WL/B，V2=30333×WL/B；A3=436×WL/B，V3=22750×WL/B。當壟高、壟寬一定時，半圓形與半橢圓形壟表面積與體積最大，拋物線形壟表面積與體積次之，三角形壟表面積與體積最小。

由于對播種帶進行旋耕作業(yè)時存在一定幅寬，壟的頂端存在被削平的現(xiàn)象，現(xiàn)以三角形的壟形作為分析對象，削平后的壟形尺寸如圖1所示。作業(yè)后壟頂一般被削平2cm，梯形壟的壟高以11cm計算，梯形的上邊寬度b取值16cm，梯形的腰長L1=14.5cm，計算得到梯形壟體的表面積A0=450×WL/B，體積V0=28050×WL/B，其表面積及體積都位于三角形與拋物線形壟體之間，與實際情況比較符合。

2.2壟形參數(shù)

根據(jù)田間測試，壟臺上玉米根茬的分布幅寬小于8cm，因而確定10cm左右的單壟旋耕幅寬比較合理（圖1），適當增加旋耕幅寬主要是為了解決因壟形差異可能導(dǎo)致播種到壟腰上的問題，導(dǎo)致播種質(zhì)量差?？梢愿鶕?jù)實際測量的玉米根茬主根深度確定淺旋深度，實現(xiàn)滅茬的同時，盡可能減少動土量，為后續(xù)播種創(chuàng)造較好的種床條件[8]。國內(nèi)玉米種植行距為45～70cm，對阜新市的試驗地淺旋后壟形尺寸進行了測定，隨機選取5條壟作為測量對象，結(jié)果見表1。平均行距Rs為50cm、壟高Hr為11cm時的壟臺的平均寬度Wt為15.7cm，壟底寬度Wb平均值為35.2cm。

2.3效果分析

如上所述，考慮到單行玉米根茬有一定的幅寬，為保證破茬效果，同時考慮到實際壟距的規(guī)范性，單壟旋耕幅寬占壟距的20%，根據(jù)半經(jīng)驗公式（1），旋耕刀滾的功率消耗一般包含切土功耗及拋土功耗2個部分[9]。

式中：N表示旋耕機功率消耗平均值；B表示旋耕幅寬；H表示耕深；vm表示機組前進速度；P0表示切土比阻，與土壤質(zhì)地、含水率、耕深、切土節(jié)距等多種因素有關(guān)；vd表示刀滾外緣線速度；δ表示未耕土壤密度；η表示旋耕機傳動效率。endprint

旋耕作業(yè)功率消耗與旋耕幅寬有關(guān)，當作業(yè)行數(shù)一定，其他條件相同時，旋耕作業(yè)消耗的功率與旋耕幅寬成正比。功耗與耕深同樣成正比，減少旋耕深度也可以降低功率消耗，因而旋耕深度以7～8cm為宜，能夠確保破壞玉米主根及大部分根須。播種作業(yè)時，可以根據(jù)實際情況安裝使用覆土裝置，能夠把旋耕作業(yè)時甩到壟沿或壟溝的部分土壤覆回壟臺，并通過鎮(zhèn)壓作業(yè)壓實播種帶。

3播種帶淺旋模式特點

由于播種帶淺旋模式僅在播種帶小范圍內(nèi)進行滅茬旋耕松土，粉碎了播種帶的玉米根茬并疏松了土壤，種床條件良好，有利于種子生長發(fā)芽。播種后能保持一定壟形，播種后至中耕前都能體現(xiàn)壟作的優(yōu)勢，能夠增加表層地溫，有利于早播種早出苗。東北壟作地區(qū)屬于高寒易旱區(qū)，其特點是春天播種時風(fēng)大，風(fēng)蝕、春旱較為嚴重。傳統(tǒng)的玉米壟作耕作方式是秋收后處理秸稈，然后耕翻土地；第2年春季耙地、整地后再進行播種。多次作業(yè)過程中，都需要攪動土壤，導(dǎo)致土壤水分不斷散失，機器進地次數(shù)多，能耗大，土壤易被壓實。采用播種帶淺旋模式有利于實現(xiàn)保護性耕作模式，與傳統(tǒng)壟作相比，可以有效減輕春旱、降低風(fēng)蝕、有利于提高作物產(chǎn)量并培肥地力。

4結(jié)論

本研究分析現(xiàn)有壟作保護性耕作技術(shù)模式，結(jié)合農(nóng)藝情況，提出了更為合適的根茬處理模式，滿足了保護性耕作技術(shù)的實際要求，在原壟上進行保護性耕作作業(yè)。利用播種帶淺旋模式處理壟上玉米根茬時，可以根據(jù)播種帶玉米根茬的幅寬分布情況，確定較為合適的旋耕寬度參數(shù)、作業(yè)深度參數(shù)，對播種帶作業(yè)滅茬，進行窄帶淺旋破茬播種，有利于實現(xiàn)壟作技術(shù)與保護性耕作技術(shù)的有機結(jié)合。

參考文獻：

[1]吳巍，陳雨海，周勛波，等.溝壟集雨栽培對夏玉米生長發(fā)育及其產(chǎn)量的影響[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2005，21（8）：101-103，106.

[2]李兵.小麥對行免耕播種機的研究[D].北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，2004.

[3]李其昀.苗帶旋耕溝播機開溝起壟特性[J].農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，1997，28（2）：58-62.

[4]柴躍進.帶狀免耕覆蓋播種機試驗研究[J].中國農(nóng)機化，2004（2）：39-40.

[5]單愛軍，肖紅，尚梅，等.1FCH-4型根茬粉碎整地機的研制[J].農(nóng)機化研究，1999（4）：54-56.

[6]李寶筏，楊文革，王勇，等.東北地區(qū)保護性耕作研究進展與建議[J].農(nóng)機化研究，2004（1）：9-13.

[7]唐永金.作物壟作的幾何數(shù)學(xué)模型[J].生物數(shù)學(xué)學(xué)報，2005，20（1）：83-85.

[8]蔣金琳，高煥文.免耕播種機播種帶玉米根茬處理裝置研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2004，20（2）：129-131.

[9]夏曉東，吳崇友，張瑞林，等.加大耕深型正轉(zhuǎn)旋耕機研究設(shè)計初探[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，1999，15（1）：75-78.endprint

旋耕作業(yè)功率消耗與旋耕幅寬有關(guān)，當作業(yè)行數(shù)一定，其他條件相同時，旋耕作業(yè)消耗的功率與旋耕幅寬成正比。功耗與耕深同樣成正比，減少旋耕深度也可以降低功率消耗，因而旋耕深度以7～8cm為宜，能夠確保破壞玉米主根及大部分根須。播種作業(yè)時，可以根據(jù)實際情況安裝使用覆土裝置，能夠把旋耕作業(yè)時甩到壟沿或壟溝的部分土壤覆回壟臺，并通過鎮(zhèn)壓作業(yè)壓實播種帶。

3播種帶淺旋模式特點

由于播種帶淺旋模式僅在播種帶小范圍內(nèi)進行滅茬旋耕松土，粉碎了播種帶的玉米根茬并疏松了土壤，種床條件良好，有利于種子生長發(fā)芽。播種后能保持一定壟形，播種后至中耕前都能體現(xiàn)壟作的優(yōu)勢，能夠增加表層地溫，有利于早播種早出苗。東北壟作地區(qū)屬于高寒易旱區(qū)，其特點是春天播種時風(fēng)大，風(fēng)蝕、春旱較為嚴重。傳統(tǒng)的玉米壟作耕作方式是秋收后處理秸稈，然后耕翻土地；第2年春季耙地、整地后再進行播種。多次作業(yè)過程中，都需要攪動土壤，導(dǎo)致土壤水分不斷散失，機器進地次數(shù)多，能耗大，土壤易被壓實。采用播種帶淺旋模式有利于實現(xiàn)保護性耕作模式，與傳統(tǒng)壟作相比，可以有效減輕春旱、降低風(fēng)蝕、有利于提高作物產(chǎn)量并培肥地力。

4結(jié)論

本研究分析現(xiàn)有壟作保護性耕作技術(shù)模式，結(jié)合農(nóng)藝情況，提出了更為合適的根茬處理模式，滿足了保護性耕作技術(shù)的實際要求，在原壟上進行保護性耕作作業(yè)。利用播種帶淺旋模式處理壟上玉米根茬時，可以根據(jù)播種帶玉米根茬的幅寬分布情況，確定較為合適的旋耕寬度參數(shù)、作業(yè)深度參數(shù)，對播種帶作業(yè)滅茬，進行窄帶淺旋破茬播種，有利于實現(xiàn)壟作技術(shù)與保護性耕作技術(shù)的有機結(jié)合。

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[9]夏曉東，吳崇友，張瑞林，等.加大耕深型正轉(zhuǎn)旋耕機研究設(shè)計初探[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，1999，15（1）：75-78.endprint

旋耕作業(yè)功率消耗與旋耕幅寬有關(guān)，當作業(yè)行數(shù)一定，其他條件相同時，旋耕作業(yè)消耗的功率與旋耕幅寬成正比。功耗與耕深同樣成正比，減少旋耕深度也可以降低功率消耗，因而旋耕深度以7～8cm為宜，能夠確保破壞玉米主根及大部分根須。播種作業(yè)時，可以根據(jù)實際情況安裝使用覆土裝置，能夠把旋耕作業(yè)時甩到壟沿或壟溝的部分土壤覆回壟臺，并通過鎮(zhèn)壓作業(yè)壓實播種帶。

3播種帶淺旋模式特點

由于播種帶淺旋模式僅在播種帶小范圍內(nèi)進行滅茬旋耕松土，粉碎了播種帶的玉米根茬并疏松了土壤，種床條件良好，有利于種子生長發(fā)芽。播種后能保持一定壟形，播種后至中耕前都能體現(xiàn)壟作的優(yōu)勢，能夠增加表層地溫，有利于早播種早出苗。東北壟作地區(qū)屬于高寒易旱區(qū)，其特點是春天播種時風(fēng)大，風(fēng)蝕、春旱較為嚴重。傳統(tǒng)的玉米壟作耕作方式是秋收后處理秸稈，然后耕翻土地；第2年春季耙地、整地后再進行播種。多次作業(yè)過程中，都需要攪動土壤，導(dǎo)致土壤水分不斷散失，機器進地次數(shù)多，能耗大，土壤易被壓實。采用播種帶淺旋模式有利于實現(xiàn)保護性耕作模式，與傳統(tǒng)壟作相比，可以有效減輕春旱、降低風(fēng)蝕、有利于提高作物產(chǎn)量并培肥地力。

4結(jié)論

本研究分析現(xiàn)有壟作保護性耕作技術(shù)模式，結(jié)合農(nóng)藝情況，提出了更為合適的根茬處理模式，滿足了保護性耕作技術(shù)的實際要求，在原壟上進行保護性耕作作業(yè)。利用播種帶淺旋模式處理壟上玉米根茬時，可以根據(jù)播種帶玉米根茬的幅寬分布情況，確定較為合適的旋耕寬度參數(shù)、作業(yè)深度參數(shù)，對播種帶作業(yè)滅茬，進行窄帶淺旋破茬播種，有利于實現(xiàn)壟作技術(shù)與保護性耕作技術(shù)的有機結(jié)合。

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[6]李寶筏，楊文革，王勇，等.東北地區(qū)保護性耕作研究進展與建議[J].農(nóng)機化研究，2004（1）：9-13.

[7]唐永金.作物壟作的幾何數(shù)學(xué)模型[J].生物數(shù)學(xué)學(xué)報，2005，20（1）：83-85.

[8]蔣金琳，高煥文.免耕播種機播種帶玉米根茬處理裝置研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2004，20（2）：129-131.

[9]夏曉東，吳崇友，張瑞林，等.加大耕深型正轉(zhuǎn)旋耕機研究設(shè)計初探[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，1999，15（1）：75-78.endprint