劉文政，李問(wèn)盈，鄭 侃, 趙宏波

(中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院/現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備優(yōu)化設(shè)計(jì)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083)

?

我國(guó)保護(hù)性耕作技術(shù)研究現(xiàn)狀及展望

劉文政，李問(wèn)盈，鄭 侃, 趙宏波

(中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院/現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備優(yōu)化設(shè)計(jì)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083)

保護(hù)性耕作是我國(guó)一種重要的耕作模式，對(duì)于保障我國(guó)糧食安全以及促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。為此，介紹了我國(guó)近幾年機(jī)械化免耕播種面積、機(jī)械深松面積、機(jī)械化免耕覆蓋播種面積及保護(hù)性耕作面積變化情況；結(jié)合保護(hù)性耕作工藝特點(diǎn)，對(duì)秸稈殘茬處理、免少耕施肥播種、土壤深松和雜草病蟲害防治等關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，總結(jié)了現(xiàn)有的秸稈還田、免耕播種、深松機(jī)械和植保機(jī)械等相關(guān)配套機(jī)具的工作原理及作業(yè)特點(diǎn)，并對(duì)相關(guān)典型機(jī)具進(jìn)行了介紹。最后，對(duì)于目前保護(hù)性耕作存在的問(wèn)題提出了一些解決方案，為我國(guó)保護(hù)性耕作的研究及發(fā)展提供參考依據(jù)。

保護(hù)性耕作；關(guān)鍵技術(shù)；配套機(jī)具；現(xiàn)狀；展望

0 引言

保護(hù)性耕作是用大量秸稈殘茬覆蓋地表，將耕作減少到只要能保證種子發(fā)芽即可，主要用農(nóng)藥來(lái)控制雜草和病蟲害的耕作技術(shù)[1]。美國(guó)是最早研究保護(hù)性耕作的國(guó)家，起因于20世紀(jì)30年代震驚世界的“黑風(fēng)暴”事件，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，逐步創(chuàng)立了以秸稈、殘茬覆蓋和免耕播種為核心的保護(hù)性耕作，并發(fā)展成為美國(guó)主流的耕作制度[2]。繼美國(guó)之后，保護(hù)性耕作在澳大利亞、加拿大、巴西等國(guó)家得到迅速推廣[3]。

我國(guó)是主要的干旱國(guó)家之一，干旱、半干旱面積占國(guó)土面積的52.5%，旱作農(nóng)業(yè)面積約3 300萬(wàn)hm2，對(duì)于旱地農(nóng)業(yè)，干旱、土壤貧瘠、水土流失嚴(yán)重是3個(gè)亟待解決的問(wèn)題，極大地制約了我國(guó)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[4-5],發(fā)展保護(hù)性耕作為解決這些問(wèn)題提供了一種新的思路和方法。我國(guó)保護(hù)性耕作研究始于20世紀(jì)60年代初，在吸收國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)30年多的理論研究和科研實(shí)踐，在理論和技術(shù)方面均取得豐碩成果[6]。2007年，農(nóng)業(yè)部出臺(tái)《關(guān)于大力發(fā)展保護(hù)性耕作的意見(jiàn)》[7]，標(biāo)志著中國(guó)保護(hù)性耕作的實(shí)施邁入一個(gè)新時(shí)期[8]。與國(guó)外相比，我國(guó)保護(hù)性耕作技術(shù)還有很多不足，因此了解和掌握保護(hù)性耕作技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展?fàn)顩r，探討存在的主要問(wèn)題，對(duì)保護(hù)性耕作技術(shù)的研究和推廣均具有十分重要的意義。

1 近年保護(hù)性耕作發(fā)展情況

自2007年農(nóng)業(yè)部出臺(tái)《關(guān)于大力發(fā)展保護(hù)性耕作的意見(jiàn)》[7]以來(lái)，保護(hù)性耕作在全國(guó)得到迅速發(fā)展。2009年農(nóng)業(yè)部和國(guó)家發(fā)展改革委聯(lián)合印發(fā)《保護(hù)性耕作工程建設(shè)規(guī)劃(2009-2015年)》[9]，規(guī)劃提出新的建設(shè)目標(biāo)，即通過(guò)工程建設(shè)，基本形成我國(guó)保護(hù)性耕作支撐服務(wù)體系，建成600個(gè)高標(biāo)準(zhǔn)、高效益保護(hù)性耕作工程區(qū)，總規(guī)模133.3萬(wàn)hm2，占項(xiàng)目縣總耕地面積的3.1%。通過(guò)項(xiàng)目建設(shè)與輻射帶動(dòng)，新增保護(hù)性耕作面積約0.11億hm2，占我國(guó)北方15個(gè)相關(guān)省(區(qū)、市)及蘇北、皖北總耕地面積的17%。2008-2014年機(jī)械化免耕播種面積、機(jī)械深松面積、機(jī)械化免耕覆蓋播種面積以及保護(hù)性耕作面積變化趨勢(shì)如圖1所示[10]。由圖1可知：機(jī)械化免耕播種面積、機(jī)械深松面積、機(jī)械化免耕覆蓋播種面積:及保護(hù)性耕作面積均明顯增加。其中，2014年機(jī)械化免耕播種面積為13 420.97khm2，比2008年多4 464.83khm2；2014年機(jī)械深松面積為10 890.01khm2，比2008年多2 220.18khm2；2014年機(jī)械化免耕覆蓋播種面積7 349.28khm2，比2008年多2 750.07khm2；2014年保護(hù)性耕作面積為8 622.80khm2，比2008年多5 637.46khm2。由此可見(jiàn)，國(guó)家政策的大力支持對(duì)于促進(jìn)保護(hù)性耕作在我國(guó)的快速發(fā)展具有重要作用。

圖1 2008-2014年保護(hù)性耕作作業(yè)面積變化圖

2 保護(hù)性耕作關(guān)鍵技術(shù)及配套機(jī)具

結(jié)合保護(hù)性耕作工藝特點(diǎn)，其關(guān)鍵技術(shù)分為秸稈殘茬處理、免少耕施肥播種、土壤深松和雜草病蟲害防治[11]。其工藝過(guò)程為：收獲后進(jìn)行秸稈處理，必要時(shí)進(jìn)行深松或耙地，冬季休閑，春季免耕播種，田間管理及收獲[12]。其配套機(jī)具主要可分為秸稈還田機(jī)械、免耕施肥播種機(jī)械、深松機(jī)械及植保機(jī)械。

2.1 秸稈殘茬處理技術(shù)

秸稈殘茬覆蓋是保護(hù)性耕作的核心內(nèi)容之一。它將作物秸稈殘茬覆蓋在耕地地表，以調(diào)節(jié)地溫，控制土壤侵蝕，增強(qiáng)土壤微生物活動(dòng)，抑制土壤水分蒸發(fā)，提高雨水利用率，改善土壤結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)土壤肥力，最終達(dá)到提高作物產(chǎn)量的目的[13-15]。在保護(hù)性耕作中，秸稈殘茬處理主要包括免耕覆蓋與深松覆蓋兩種方式且均能提高作物產(chǎn)量，但增產(chǎn)效應(yīng)不同。其中，免耕覆蓋在5年以后穩(wěn)定增產(chǎn)，深松覆蓋在所有年份均實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)，相對(duì)深松覆蓋(年年深松)，4年免耕覆蓋+1年深松覆蓋的耕作方式能夠使經(jīng)濟(jì)效益提高約25%[16-17]。然而，長(zhǎng)期秸稈覆蓋對(duì)土壤及農(nóng)作物會(huì)產(chǎn)生不利影響，秸稈覆蓋增加了病蟲基數(shù)及害蟲危害率，且加重了土傳病害，同時(shí)秸稈覆蓋導(dǎo)致土壤表層及下耕層溫度降低，特別在春季氣溫回暖時(shí)，土壤溫度回升緩慢將會(huì)降低出苗率，推遲返青、拔節(jié)、開(kāi)花和灌漿時(shí)間，使灌漿持續(xù)時(shí)間縮短，影響千粒質(zhì)量的增加，最終導(dǎo)致作物減產(chǎn)[18-21]。為解決這些問(wèn)題，需對(duì)秸稈殘茬覆蓋做進(jìn)一步研究，減小其對(duì)土壤和作物的負(fù)面影響。

保護(hù)性耕作中對(duì)秸稈殘茬進(jìn)行處理需利用秸稈還田機(jī)對(duì)秸稈殘茬進(jìn)行覆蓋還田。根據(jù)保護(hù)性耕作工藝特點(diǎn)，在秸稈殘茬處理方面生產(chǎn)使用的秸稈還田機(jī)主要有兩種[22-24]：一種是安裝在聯(lián)合收割機(jī)上的莖稈切碎裝置，莖稈經(jīng)脫粒滾筒排草口和振動(dòng)篩進(jìn)入切碎裝置，切割刀隨刀軸做高速回轉(zhuǎn)切割運(yùn)動(dòng)對(duì)莖稈進(jìn)行無(wú)支撐切割；切碎后的莖稈直接拋撒至田間，或者在拋撒裝置風(fēng)力的作用下送至田間。如新疆新聯(lián)萬(wàn)國(guó)農(nóng)牧機(jī)械有限公司生產(chǎn)的新疆-3谷物聯(lián)合收割機(jī)[25]。另一種則是用拖拉機(jī)懸掛的秸稈還田機(jī)。機(jī)具與拖拉機(jī)通過(guò)動(dòng)力輸出軸進(jìn)行掛接，拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸傳遞的動(dòng)力經(jīng)萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)傳給變速箱，在直齒輪、三角帶兩級(jí)增速后帶動(dòng)刀軸及錘爪(或彎刀、甩刀)一起高速旋轉(zhuǎn)；高速旋轉(zhuǎn)的錘爪(或彎刀、甩刀)沖擊力將秸稈撿起，在喂入口負(fù)壓的輔助作用下，秸稈被吸入機(jī)殼并多次打擊、剪切、揉搓、撕拉，使秸稈達(dá)到粉碎要求，最后被氣流拋送至外面且均勻的落到地面并經(jīng)壓輥壓平。國(guó)內(nèi)較典型的機(jī)具如河北農(nóng)哈哈機(jī)械集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的1JHY系列秸稈粉碎還田機(jī)[26]。

2.2 免少耕施肥播種技術(shù)

免少耕施肥播種是保護(hù)性耕作技術(shù)的重要內(nèi)容，該技術(shù)是指在作物秸稈切碎還田覆蓋的情況下，使用與36.8kW以上拖拉機(jī)配套的免耕施肥播種機(jī)直接進(jìn)行播種作業(yè)，一次完成開(kāi)溝、肥料深施、播種、覆土、鎮(zhèn)壓等作業(yè)工序[24-25]。免耕施肥播種機(jī)是按照播種前或播種時(shí)是否對(duì)土壤進(jìn)行耕整處理進(jìn)行區(qū)分命名的，是實(shí)現(xiàn)機(jī)械化免少耕施肥播種作業(yè)的關(guān)鍵機(jī)具[26]。其工作時(shí)，拖拉機(jī)的動(dòng)力經(jīng)傳動(dòng)軸直接傳入免耕施肥播種機(jī)的中間變速箱，并帶動(dòng)左右刀軸作旋切運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)?shù)毒吲c地面接觸的瞬間，前部的旋耕刀將部分秸稈或根茬切斷后入土作帶狀旋松，緊隨其后的播種施肥開(kāi)溝器在開(kāi)溝的同時(shí)，將秸稈及根茬推送到播種施肥位置的兩側(cè)，達(dá)到秸稈粉碎還田和防堵的目的；后部的限深鎮(zhèn)壓輪(輥)靠自重與地面摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)鏈條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)排種和排肥機(jī)構(gòu)實(shí)施排種排肥，排下的種子和化肥分別經(jīng)輸種輸肥管進(jìn)入開(kāi)溝器，依次落入溝槽內(nèi)，鎮(zhèn)壓輪(輥)隨即將溝槽內(nèi)松土壓實(shí)(帶噴灑裝置的藥液在噴霧泵的作用下，經(jīng)噴桿噴頭均勻的噴灑在地表)，完成免耕施肥播種作業(yè)[27-28]。根據(jù)破茬開(kāi)溝技術(shù)，免耕施肥播種機(jī)可分為驅(qū)動(dòng)式破茬和被動(dòng)式破茬兩種型式[11,29]。其中，驅(qū)動(dòng)式破茬也稱為主動(dòng)破茬，工作原理是拖拉機(jī)通過(guò)動(dòng)力輸出軸驅(qū)動(dòng)破茬裝置中的破茬部件，將殘茬切開(kāi)或打碎，以此保證播種機(jī)能順利通過(guò)而不被堵塞；被動(dòng)式破茬則是拖拉機(jī)牽引破茬裝置在壟上向前運(yùn)動(dòng)，主要包括鋤鏟式破茬和滾動(dòng)圓盤式破茬兩種方式。通過(guò)對(duì)破茬開(kāi)溝技術(shù)的分析，在保護(hù)性耕作中，破茬開(kāi)溝技術(shù)主要分為移動(dòng)式破茬開(kāi)溝技術(shù)、驅(qū)動(dòng)式破茬開(kāi)溝技術(shù)和滾動(dòng)圓盤式破茬開(kāi)溝技術(shù)。

目前，移動(dòng)式破茬開(kāi)溝技術(shù)中主要應(yīng)用窄形尖角式開(kāi)溝器破茬開(kāi)溝。由于該開(kāi)溝器入土角為銳角，故其具有入土性能好、質(zhì)量輕、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)；但由于其破茬方式為砍切式破茬，會(huì)出現(xiàn)根茬未被切斷而被連根掀起或根茬被挖出地面造成壟溝出現(xiàn)空穴的現(xiàn)象，最終影響播種質(zhì)量。國(guó)內(nèi)較典型的機(jī)具為山西河?xùn)|雄風(fēng)農(nóng)機(jī)有限公司生產(chǎn)的2BFM系列小麥免耕施肥播種機(jī)[30]。驅(qū)動(dòng)式破茬開(kāi)溝技術(shù)中應(yīng)用較廣的為旋耕刀破茬開(kāi)溝技術(shù)，該技術(shù)分為全面旋耕播種與帶狀旋耕兩種，全面旋耕播種是指在旋轉(zhuǎn)軸上均勻安裝若干把旋耕刀，工作時(shí)對(duì)土壤全面旋耕且實(shí)現(xiàn)破茬。運(yùn)用該技術(shù)的機(jī)具如河南豪豐機(jī)械制造有限公司生產(chǎn)的2BXS系列免耕施肥播種機(jī)[31]，河北農(nóng)哈哈機(jī)械集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的2BGSF系列免耕施肥播種機(jī)[32]。帶狀旋耕則是指只在開(kāi)溝器前方安裝旋耕刀，粉碎開(kāi)溝器前方秸稈，并旋耕與土壤混合，國(guó)內(nèi)普遍使用的機(jī)具如河北農(nóng)哈哈機(jī)械集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的2BMFS系列免耕施肥播種機(jī)[33-34]。滾動(dòng)圓盤式破茬開(kāi)溝技術(shù)在我國(guó)主要應(yīng)用的是圓盤刀式，其工作原理是圓盤刃口將殘茬、莖稈和雜草切斷后耕出種床。圓盤破茬刀較廣泛應(yīng)用的為平面圓盤、波紋圓盤、渦輪圓盤[29]，典型的有現(xiàn)代農(nóng)裝科技股份有限公司生產(chǎn)的2BMG系列免耕施肥播種機(jī)[35]，其開(kāi)溝器為直面雙圓盤式。

2.3 土壤深松技術(shù)

土壤深松是指用深松機(jī)具疏松土壤，打破堅(jiān)硬的犁底層，增加土壤耕層深度而又不翻轉(zhuǎn)土壤層，從而增加土壤透氣透水性，改善作物根系生長(zhǎng)環(huán)境的一種耕作方式，作業(yè)深度可達(dá)20cm以上，是保護(hù)性耕作的一項(xiàng)重要作業(yè)模式。在進(jìn)行深松時(shí)，由于只松土而不翻土，使堅(jiān)硬的犁底層得到疏松，以調(diào)節(jié)土壤三相(固、液、氣)比，創(chuàng)造虛實(shí)并存的犁層結(jié)構(gòu)、減輕土壤侵蝕，使耕作層的肥力和水分得到提高。因此，深松技術(shù)可大幅增加作物產(chǎn)量，尤其對(duì)于深根系作物是一門重要的增產(chǎn)技術(shù)，可每2～3年深松一次[36-39]；但深松作業(yè)由于耕作阻力大而導(dǎo)致能耗升高，同時(shí)，在保護(hù)性耕作中，地表有大量秸稈殘茬覆蓋，需考慮機(jī)具的防堵能力。

深松機(jī)是機(jī)械化深松不可缺少的機(jī)具。其中，深松鏟則是深松機(jī)的重要部件，代表著深松技術(shù)水平，是深松機(jī)上實(shí)現(xiàn)疏松土壤、打破犁底層及不翻轉(zhuǎn)土壤的關(guān)鍵機(jī)具。其主要由深松鏟柄和鏟尖組成，因其切土、破碎和松動(dòng)土壤的過(guò)程是同時(shí)進(jìn)行的，故深松鏟結(jié)構(gòu)形狀對(duì)深松機(jī)具土壤耕作阻力具有很大影響。深松鏟種類很多，一般由鏟柄和鏟尖構(gòu)成，現(xiàn)有鏟柄主要有直立式和圓弧形鏟柄兩種，鏟尖主要有鑿形、箭形或鴨掌形、雙翼形[40-41]。按照不同標(biāo)準(zhǔn)，深松機(jī)可分為多種類型：

1)按照工作方式進(jìn)行分類，可分為機(jī)械式深松機(jī)和振動(dòng)式深松機(jī)；

2)按照項(xiàng)目數(shù)量進(jìn)行分類，可分為單一深松機(jī)和深松聯(lián)合作業(yè)機(jī)；

3)按照深松范圍進(jìn)行分類，可分為全方位深松機(jī)和局部深松機(jī)；

4)按照作業(yè)機(jī)具結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行分類，可分為鑿式、鴨掌式和雙翼式等[42]。

本文根據(jù)工作原理及作業(yè)特點(diǎn)將深松機(jī)分為鑿式鏟深松機(jī)、翼式鏟深松機(jī)、震動(dòng)深松機(jī)及全方位深松機(jī)[38,43-44]。

1)鑿式鏟深松機(jī)由鏟柱和鏟尖組成，無(wú)論鏟柱后傾或制成曲線型，它們?cè)跈M垂面內(nèi)的投影總是鉛錘的。作業(yè)時(shí)，鏟柄與鏟尖撬動(dòng)土壤，使未深松土壤不斷產(chǎn)生自下而上的剪切裂紋，進(jìn)而使土壤松碎；但在土層稍深處，鏟柄與鑿尖對(duì)兩側(cè)土壤產(chǎn)生強(qiáng)烈的擠壓，反而不能起到松碎的效果。如山西河?xùn)|雄風(fēng)農(nóng)機(jī)有限公司生產(chǎn)的1S系列深松機(jī)，其深松鏟采用彎弧式鏟柄和鑿形鏟尖[45]。

2)翼式鏟深松機(jī)是在鑿式鏟兩側(cè)安裝側(cè)翼，使土壤松碎面積增加，但會(huì)對(duì)兩側(cè)土壤產(chǎn)生擠壓，如連云港市興安機(jī)械制造有限公司生產(chǎn)的1S系列深松機(jī)[46]。

3)振動(dòng)深松在切削土壤方面除具有普通深松機(jī)所具有的水平切削方式外，還有垂直切削，屬于二維切削。其利用土壤具有彈塑性力學(xué)性質(zhì)，將振動(dòng)位移置于土壤的彈性變形區(qū)，使其在阻力小于塑性變形最大阻力的同時(shí)獲得塑性變形的特點(diǎn)，從而顯著減小牽引阻力。按照工作原理，振動(dòng)深松機(jī)可分為強(qiáng)迫式和自激式兩種類型：強(qiáng)迫式振動(dòng)深松機(jī)以拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸為動(dòng)力源，使深松鏟按一定振幅和頻率進(jìn)行振動(dòng)；自激式振動(dòng)深松機(jī)則主要是利用彈性元件使深松機(jī)產(chǎn)生自激振動(dòng)，目前在我國(guó)投入使用的振動(dòng)深松機(jī)屬于強(qiáng)迫振動(dòng)式[40,47-50]，如山東鄆城工力有限公司生產(chǎn)的ZS系列振動(dòng)深松機(jī)[51]。

4)全方位深松是利用深松鏟進(jìn)行全面松土并打破堅(jiān)硬犁底層的作業(yè)，在土壤中切成梯形截面土垡之后鋪放回田中，創(chuàng)造出有利于作物生長(zhǎng)的“上虛下實(shí)、左右松緊相間及緊層下部有鼠道”的土壤層結(jié)構(gòu)，以此提高土壤通水透氣、儲(chǔ)蓄雨水的能力，改善土壤耕層特性。全方位深松作業(yè)對(duì)土壤的擾動(dòng)量較大，耕作之后土壤中水分蒸發(fā)較嚴(yán)重，且需較大的動(dòng)力輸出。全方位深松機(jī)的深松鏟由左右對(duì)稱的側(cè)刀與一個(gè)底刀通過(guò)左右連接板與橫梁連接形成梯形框架式結(jié)構(gòu)，使土壤受剪切、拉伸、彎曲等作用而松碎，但不會(huì)對(duì)深松鏟底部及側(cè)邊土壤進(jìn)行擠壓[37,44,52-54]，如北京銀華春翔農(nóng)機(jī)有限公司生產(chǎn)的春翔1SQ系列全方位深松機(jī)[55]。

近年來(lái)，仿生學(xué)的發(fā)展為解決深松耕作阻力大、功耗高等問(wèn)題提供一種新思路，且取得豐碩的研究成果，如仿生防粘減阻技術(shù)、仿生耐磨技術(shù)、仿生減阻降噪技術(shù)及仿生耐腐蝕技術(shù)等，為深松機(jī)具的發(fā)展注入新的活力[36,40,56-58]。

2.4 雜草、病蟲害防治技術(shù)

保護(hù)性耕作條件下，由于失去了傳統(tǒng)曬土垡減少病蟲害的方法，相對(duì)容易滋生雜草和病蟲害，同時(shí)深松、秸稈覆蓋和作物栽培管理等各項(xiàng)技術(shù)措施都會(huì)影響農(nóng)田生態(tài)環(huán)境及增加病蟲草害的發(fā)生率，因此控制雜草和防止病蟲害是保護(hù)性耕作技術(shù)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)[59-60]。目前，在雜草控制方面主要采用化學(xué)防治措施，會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成危害，因此需要重視非化學(xué)除草技術(shù)的研究，如機(jī)械除草、覆蓋壓制除草、輪作控制雜草、生物除草及臭氧除草等，建立雜草綜合防控技術(shù)體系。在病蟲害防治方面，主要采用藥物防治和生物防治兩種方式，在藥物防治方面需選用可靠性強(qiáng)、副作用小的化學(xué)制劑[2,61]。

植保機(jī)械是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)豐產(chǎn)豐收必不可少的生產(chǎn)工具，是防治病蟲草害的有力武器，也是保護(hù)經(jīng)濟(jì)作物、果樹(shù)、牧草等不可或缺的器械。其在植物保護(hù)中的作用主要有[62-63]：對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行葉面追肥；噴施農(nóng)藥以防治植物病蟲害以及田間雜草；噴灑藥劑對(duì)土壤消毒、滅菌等。我國(guó)的植保機(jī)械發(fā)展較慢，隨著國(guó)情的改變，勞動(dòng)力價(jià)格的不斷提高，植保機(jī)械開(kāi)始得到發(fā)展，但我國(guó)植保技術(shù)和機(jī)械仍處于較落后階段。國(guó)產(chǎn)植保機(jī)械有20多個(gè)品種、型號(hào)達(dá)80多個(gè)，其中手動(dòng)噴霧器、中小型機(jī)動(dòng)噴霧器和拖拉機(jī)配套噴霧機(jī)的市場(chǎng)占有量分別為93%、6%和1%。單管、壓縮和背負(fù)式噴霧器等老三樣手動(dòng)噴霧器完成78%的防治面積。農(nóng)民普遍采用單一機(jī)型“打遍百藥”來(lái)防治各種作物的病蟲害，只有約30%的農(nóng)藥被有效利用，僅有0.1%左右的農(nóng)藥可以作用于目標(biāo)病蟲[64]。由于手動(dòng)式噴霧器效率低且易使農(nóng)民在作業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生中毒現(xiàn)象，我國(guó)政府大力支持推廣植保機(jī)械的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用，目前國(guó)內(nèi)出現(xiàn)的新型植保機(jī)械主要有[65]：航空植保機(jī)械，如深圳天鷹兄弟航空科技有限公司生產(chǎn)的TY-787電池動(dòng)力植保飛機(jī)[66]；噴桿式噴霧機(jī)，如山東五征集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的3WP4-1100型噴桿式噴霧器[67]；自走式高地隙噴桿噴藥機(jī)，如現(xiàn)代農(nóng)裝科技股份有限公司研制生產(chǎn)的中農(nóng)機(jī)3WZG-650型高地隙自走式噴桿噴霧機(jī)[68-69]，該機(jī)地隙高，解決了農(nóng)作物中、后期無(wú)法噴藥作業(yè)的難題。

3 存在的問(wèn)題及解決方案

保護(hù)性耕作是一項(xiàng)新型耕作模式，可實(shí)現(xiàn)我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。相對(duì)于傳統(tǒng)耕作方式，保護(hù)性耕作有很多優(yōu)點(diǎn)[70]：

1)減少勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省時(shí)間；

2)節(jié)省燃料，減少機(jī)械磨損；

3)改善土壤結(jié)構(gòu)，增加農(nóng)田有機(jī)質(zhì)含量；

4)減少農(nóng)田蒸發(fā)，提高土壤水分利用率；

5)保持水土，提高水質(zhì)；

6)增大野生動(dòng)植物種群數(shù)量，促進(jìn)生態(tài)群落良性循環(huán)；

7)秸稈覆蓋可防治風(fēng)蝕，相對(duì)于傳統(tǒng)焚燒秸稈的處理方式可提高空氣質(zhì)量，減少大氣污染。

盡管近年來(lái)保護(hù)性耕作在我國(guó)有了一定的發(fā)展，但仍存在一些不容忽視的問(wèn)題[71-75]：

1)傳統(tǒng)耕作理念根深蒂固；

2)政府扶持力度不足；

3)保護(hù)性耕作機(jī)具和售后服務(wù)不夠完善；

4)技術(shù)規(guī)范性差；

5)缺乏大面積示范基地。

這些問(wèn)題阻礙了保護(hù)性耕作的推廣及應(yīng)用，不利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，解決這些問(wèn)題，應(yīng)從以下幾個(gè)發(fā)面入手：

1)加強(qiáng)宣傳教育，讓農(nóng)民了解和掌握保護(hù)性耕作相關(guān)知識(shí)，認(rèn)清保護(hù)性耕作的意義；

2)加大扶持力度，對(duì)保護(hù)性耕作的推廣應(yīng)用提供專項(xiàng)資金和技術(shù)支持；

3)大力培養(yǎng)相關(guān)科技人才，為保護(hù)性耕作的發(fā)展提供人才支持；

4)建立大面積示范基地，形成氣候，讓人們切身體會(huì)到保護(hù)性耕作相對(duì)于傳統(tǒng)耕作的優(yōu)勢(shì)；

5)農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝相結(jié)合，根據(jù)各地實(shí)際情況，具體問(wèn)題具體分析，研發(fā)適合當(dāng)?shù)氐母鳈C(jī)具并完善售后服務(wù)。

[1] 高煥文.保護(hù)性耕作概念、機(jī)理與關(guān)鍵技術(shù)[J].四川農(nóng)機(jī)，2005(4):22-23.

[2] 李安寧，范學(xué)民.保護(hù)性耕作現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2006，37(10)：177-180.

[3] 高煥文，何明.保護(hù)性耕作高產(chǎn)高效體系[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2013，44(6)：35-38.

[4] 高煥文.機(jī)械化保護(hù)性耕作技術(shù)[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，2002(4)：31-33.

[5] 關(guān)躍輝.保護(hù)性耕作研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科技，2008(1):78-80.

[6] 高旺盛.論保護(hù)性耕作技術(shù)的基本原理與發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，40(12)： 2702-2708.

[7] 農(nóng)業(yè)部關(guān)于大力發(fā)展保護(hù)性耕作的意見(jiàn)[EB/OL].[2007-04-13].http://www.gov.cn/fwxx/sh/2007-04/13/content_581333.htm.

[8] 王 幸，王宗標(biāo)．保護(hù)性耕作研究與應(yīng)用進(jìn)展[J]．江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42(5):3-7．

[9] 農(nóng)業(yè)部、國(guó)家發(fā)展改革委關(guān)于印發(fā)《保護(hù)性耕作工程建設(shè)規(guī)劃(2009-2015年)》的通知[EB/OL].[2009-08-28].http://www.moa.gov.cn/zwllm/ghjh/200908/t20090828_1347495.htm.

[10] 農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所. 中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化年鑒[M]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2009-2014.

[11] 農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)機(jī)械化管理司.中國(guó)保護(hù)性耕作[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2008.

[12] 李洪文，陳君達(dá).旱地玉米機(jī)械化保護(hù)性耕作技術(shù)及機(jī)具研究[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，5(4)：68-72.

[13] 石振平.秸稈覆蓋是保護(hù)性耕作的核心技術(shù)[J].農(nóng)村牧區(qū)機(jī)械化，2006(1)：12-13.

[14] 王海霞，孫紅霞.免耕條件下秸稈覆蓋對(duì)旱地小麥田土壤團(tuán)聚體的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2012，23(4)：1025-1030.

[15] 毛妍婷，雷寶坤.不同免耕覆蓋栽培模式下耕層土壤水熱變化對(duì)小麥產(chǎn)量的影響[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2015，28(4)：1553-1558.

[16] 李俊紅，呂軍杰.保護(hù)性耕作冬小麥產(chǎn)量及土壤水分變化研究[J].土壤通報(bào)，2014，45(6)：1343-1348.

[17] 何進(jìn)，李洪文，高煥文.中國(guó)北方保護(hù)性耕作條件下深松效應(yīng)與經(jīng)濟(jì)效益研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2006，22(10)：62-67.

[18] 謝瑞芝，李少昆.中國(guó)保護(hù)性耕作研究分析——保護(hù)性耕作與作物生產(chǎn)[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，40(9)：1914-1924.

[19] 張雪松，曹永勝，曹克強(qiáng).保護(hù)性耕作與小麥主要土傳病害問(wèn)題和治理對(duì)策[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2005，33(增刊)：47-48.

[20] 殷濤，何文清.地膜秸稈雙覆蓋對(duì)免耕種植玉米田土壤水熱效應(yīng)的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2014,30(19):78-87.

[21] 陳素英，張喜英.華北平原秸稈覆蓋冬小麥減產(chǎn)原因分析[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2013，21(5)：519-525.

[22] 林君堂，常建國(guó).玉米秸稈田間處理技術(shù)及機(jī)具[J].農(nóng)機(jī)使用與維修，2015(7):104-105.

[23] 河北農(nóng)哈哈機(jī)械集團(tuán)有限公司農(nóng)哈哈1JHY-150秸稈還田機(jī)[EB/OL]. [2016-03-22].http://www.nongji360.com/company/shop8/product_2139_242932.shtml.

[24] 王發(fā)明.小麥帶狀淺旋免耕施肥播種技術(shù)[J].時(shí)代農(nóng)機(jī)，2015(3)：166.

[25] 周曉，袁全武，楊華亮.小麥免耕施肥播種技術(shù)介紹[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械，2011(12)：41.

[26] 孫超.試論免耕播種機(jī)的品目劃分依據(jù)[J].農(nóng)機(jī)質(zhì)量與監(jiān)督，2015(6)：22-23.

[27] 張軍昌.秸稈粉碎覆蓋玉米免耕施肥播種機(jī)設(shè)計(jì)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2012，43(12)：51.

[28] 劉義華.免耕施肥播種機(jī)的使用與調(diào)整[J].農(nóng)技服務(wù)，2013，30(4)：410-412.

[29] 白曉虎，林靜.免耕播種機(jī)圓盤破茬刀工作性能分析與試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2014，30(15)：1-9.

[30] 山西河?xùn)|雄風(fēng)農(nóng)機(jī)有限公司2BFM系列小麥免耕施肥播種機(jī)[EB/OL].[2016-03-22].http://hedongxiongfeng.cn/ProductsShow.asp?d_id=157.

[31] 河南豪豐機(jī)械制造有限公司2BXS系列免耕施肥播種機(jī)[EB/OL]. [2016-03-22].http://www.hnhfjt.com/Products_xx.asp?S=000102&NewID=130.

[32] 河北農(nóng)哈哈機(jī)械集團(tuán)有限公司2BGSF系列免耕施肥播種機(jī)[EB/OL].[2016-03-22].http://www.nongji360.com/company/shop8/product_2139_243345.shtml.

[33] 盧彩云.小麥免耕播種機(jī)浮動(dòng)支撐式防堵裝置[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2013，44(12)：52-55.

[34] 河北農(nóng)哈哈機(jī)械集團(tuán)有限公司2BMFS系列免耕施肥播種機(jī)[EB/OL].[2016-03-22].http://www.nongjitong.com/product/3619.html.

[35] 現(xiàn)代農(nóng)裝科技股份有限公司2BMG系列免耕施肥播種機(jī)[EB/OL].[2016-03-22].http://www.nongji360.com/company/shop2/product_3143_146524.shtml.

[36] 張金波.深松鏟減阻耐磨仿生理論與技術(shù)[D].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2014.

[37] 王志窮，王維新.保護(hù)性耕作條件下深松技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀[J].農(nóng)機(jī)化研究，2016，38(6)：253.

[38] 姜平安.深松機(jī)的設(shè)計(jì)[J].農(nóng)墾機(jī)械化，2014(12)：108-118.

[39] 張強(qiáng)，張璐.復(fù)合形態(tài)深松鏟耕作阻力有限元分析與試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2012，43(8)：61-65.

[40] 張璐.深松鏟減阻技術(shù)研究[D].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2013.

[41] 陳坤，胡曉麗.國(guó)內(nèi)外深松鏟研究現(xiàn)狀與展望[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2010(3)：30-34.

[42] 劉欣，呂霞，王帥.我國(guó)深松機(jī)械的現(xiàn)狀分析與發(fā)展建議[J].農(nóng)業(yè)科技與裝備，2011(2)：130-131.

[43] 柴躍進(jìn).機(jī)械化保護(hù)性耕作技術(shù)—深松機(jī)械[J].當(dāng)代農(nóng)機(jī)，2007(4)：42-44.

[44] 張祥彩，李洪文.我國(guó)北方地區(qū)機(jī)械化深松技術(shù)的研究現(xiàn)狀[J].農(nóng)機(jī)化研究，2015，37(8)：261-264.

[45] 山西河?xùn)|雄風(fēng)農(nóng)機(jī)有限公司1S-200A型深松機(jī) [EB/OL].[2016-03-22].http://hedongxiongfeng.cn/ProductsShow.asp?d_id=190.

[46] 連云港市興安機(jī)械制造有限公司1S系列深松機(jī)[EB/OL].[2016-03-22].http://www.lygxa.com/jingping_detail.asp?ArticleID=504.

[47] 李霞，付俊峰.基于振動(dòng)減阻原理的深松機(jī)牽引阻力試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2012，28(1)：32-36.

[48] 李霞，張東興.受迫振動(dòng)深松機(jī)性能參數(shù)優(yōu)化與試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2015，31(21)：17-24.

[49] 邱立春，李寶筏.自激振動(dòng)深松機(jī)減阻試驗(yàn)研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2000，16(6)：72-76.

[50] 湯明軍，王維新.振動(dòng)深松機(jī)的研究進(jìn)展與展望[J].農(nóng)機(jī)化研究，2016,38(4)：258-263.

[51] 山東鄆城工力有限公司ZS-270型振動(dòng)深松機(jī)[EB/OL].[2016-03-22].http://www.ycgongli.com/gb794787_2411844.html.

[52] 郭新榮，谷謁白，廖植樨.1SQ-250型全方位深松機(jī)性能分析[J].農(nóng)業(yè)系統(tǒng)科學(xué)與綜合研究，2000，16(3)：225-227.

[53] 郭新榮，谷謁白.全方位深松部件造成鼠道的機(jī)理[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1997，2(4)：53-58.

[54] 李建軍.全方位可調(diào)式深松機(jī)的設(shè)計(jì)[D].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2010.

[55] 北京銀華春翔農(nóng)機(jī)有限公司1SQ系列全方位深松機(jī)[EB/OL]. [2016-03-22].http://www.nongji360.com/company/shop2/product_1814_1439.shtml.

[56] 劉潤(rùn)杰.仿生技術(shù)在深松減阻技術(shù)上的研究與應(yīng)用[D].保定：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2015.

[57] 李磊，張榮英，陳海燕.仿生深松鏟發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J].農(nóng)機(jī)化研究，2015，37(2)：265-268.

[58] 龔皓暉，王霜.仿生深松鏟結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與有限元分析[J].農(nóng)機(jī)化研究，2013,35(7)：53-57.

[59] 龐恒國(guó)，惠華，竇永明.保護(hù)性耕作條件下農(nóng)田雜草及病蟲害的綜合防治技術(shù)[J].農(nóng)村牧區(qū)機(jī)械化，2008(1)：12-13.

[60] 柴佩欽.淺析保護(hù)性耕作病蟲害及雜草的防治[J].農(nóng)機(jī)科技推廣，2013(3)：27-28.

[61] 刑國(guó)芹，關(guān)興利，王超.淺論保護(hù)性耕作技術(shù)[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2012，32(7)：93-94.

[62] 王帥.國(guó)內(nèi)植保機(jī)械發(fā)展探析[J].農(nóng)業(yè)科技與裝備，2012(9)：42-43.

[63] 李寶筏.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2011.

[64] 周海燕，楊炳南.我國(guó)高效植保機(jī)械應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展展望[J].農(nóng)業(yè)工程，2014，4(6)：4-6.

[65] 付大平，田耘.我國(guó)植保機(jī)械的發(fā)展?fàn)顩r與前景分析[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2012，32(11)： 49-50.

[66] 深圳天鷹兄弟航空科技有限公司天鷹兄弟TY-787電池動(dòng)力植保飛機(jī)[EB/OL].[2016-03-22].http://www.nongji360.com/company/shop9/product_384495_482937.shtml#xjdl.

[67] 山東五征集團(tuán)有限公司3WP4-1100型噴桿式噴霧器[EB/OL].[2016-03-22].http://www.nongji360.com/company/shop10/product_2734_491436.shtml.

[68] 現(xiàn)代農(nóng)裝科技股份有限公司3WZG-650高地隙自走式噴桿噴霧機(jī)[EB/OL]. [2016-03-22].http://www.maec.com.cn/Products_show.asp?id=66.

[69] 中國(guó)知網(wǎng).中農(nóng)機(jī)3WZG-650型高地隙自走式噴桿噴霧機(jī)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械，2015(12)：42.

[70] 魯向暉，隋艷艷.保護(hù)性耕作技術(shù)對(duì)農(nóng)田環(huán)境的影響研究[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2007(3):66-71.

[71] 楊濤，張永梅.解析農(nóng)業(yè)保護(hù)性耕作技術(shù)的推廣和應(yīng)用[J].吉林農(nóng)業(yè)，2014(20)：35.

[72] 董杰.保護(hù)性耕作技術(shù)的實(shí)施[J].農(nóng)業(yè)科技與裝備，2012(1)：71.

[73] 邵立紅.實(shí)施保護(hù)性耕作技術(shù)的前景分析[J].農(nóng)機(jī)使用與維修，2013(6)：3.

[74] 吳紅丹，李洪文.中美兩國(guó)保護(hù)性耕作的管理與應(yīng)用對(duì)比分析[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2007，25(2)：40-44.

[75] 周勇.我國(guó)農(nóng)業(yè)保護(hù)性耕作技術(shù)推廣應(yīng)用存在的問(wèn)題及對(duì)策[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2014(10)：25.Abstract ID:1003-188X(2017)07-0256-EA

The Current Research Status of Conservation Tillage Technology

Liu Wenzheng, Li Wenying， Zheng Kan， Zhao Hongbo

(College of Engineering/Beijing Key Laboratory of Design and Optimization in Modern Agricultural Equipment,China Agricultural University, Beijing 100083, China)

Conservation tillage technology, a kind of important cultivation mode in our country, is of great significance for the guarantee of food security and the promotion of sustainable agricultural development in China. Therefore, changes of planting area in mechanization of no-till seeding,mechanical subsoiling, no-till planting and conservation tillage in recent years were introduced in this paper.Combining with the characteristics of conservation tillage technology, the key technology research status such as straw residues management, zero or reduced tillage fertilizing and seeding, soil subsoiling and weed pest control were analyzed. Working principles and characteristics of current machinery and relevant supporting tools in straw counters-field, no-till seeding, subsoiling and plant protection were summarized and described in detail. Finally, several solutions were put forward for the present problems existing in conservation tillage in this paper, so as to provide a reference for the research and development of conservation tillage.

conservation tillage; the key technology; supporting equipment; current status; prospect

2016-05-24

教育部創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(IRT13039)；公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201503136)

劉文政(1991-)，男，河南商丘人，碩士研究生，(E-mail)caulwzheng@126.com。

李問(wèn)盈(1960-)，男，陜西澄城人，教授，碩士生導(dǎo)師，(E-mail)wwyyli@yahoo.com.cn。

S345

A

1003-188X(2017)07-0256-06