張旭 裴澤蓮 聶影

摘要：針對遼北棕壤區(qū)、黃淮海北部缺水區(qū)和西北干旱區(qū)三大區(qū)域土壤質(zhì)量下降的實(shí)際問題，開展旱地耕層構(gòu)建技術(shù)及適配機(jī)具研究。闡述項(xiàng)目實(shí)施的技術(shù)路線和主要內(nèi)容，分析應(yīng)用效益，以促進(jìn)項(xiàng)目研究成果的推廣應(yīng)用，大幅度提升耕地質(zhì)量和綜合生產(chǎn)能力，保障糧食持續(xù)穩(wěn)定增產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：旱地;耕層構(gòu)建;技術(shù)，機(jī)具;應(yīng)用

中圖分類號：S158? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? 文章編號：1674-1161（2021）05-0018-03

我國北方旱區(qū)面積占全國耕地總面積的51%，是主要糧油作物的主產(chǎn)區(qū)，其產(chǎn)糧能力與國家糧食安全密切相關(guān)。在長期耕作過程中，耕層結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，阻礙作物根系對水分養(yǎng)分的利用，進(jìn)一步影響作物產(chǎn)量。具體來看：遼北棕壤區(qū)由于長期實(shí)行旋耕方式，土壤耕層變淺，普遍少于15 cm，犁底層變硬上移，當(dāng)?shù)亟斩掃€田率較低，土壤有機(jī)質(zhì)含量下降，導(dǎo)致耕層土壤抗逆性和緩沖性減弱，易旱、易澇、脫水、脫肥及養(yǎng)分失衡現(xiàn)象頻繁發(fā)生;黃淮海北部缺水區(qū)由于對耕地掠奪式經(jīng)營嚴(yán)重，大部分耕地20～30 a未進(jìn)行過深翻，一直采用旋耕方式，使得有效耕層變薄且上肥下瘦;西北干旱區(qū)問題也較為突出，一方面鹽堿化地區(qū)地下水活動(dòng)頻繁，耕層淺且含鹽高，質(zhì)地黏重，作物缺苗嚴(yán)重，產(chǎn)量水平較低，另一方面荒漠綠洲區(qū)耕層土壤沙化，有機(jī)質(zhì)含量低，漏水漏肥嚴(yán)重。總體來看，北方不同生態(tài)區(qū)域均面臨土壤耕作方式轉(zhuǎn)變帶來的耕層結(jié)構(gòu)不合理問題，亟需實(shí)行合理的耕層建設(shè)和適配機(jī)具研究，提升這些區(qū)域土地生產(chǎn)能力。

合理耕層構(gòu)建是指通過協(xié)調(diào)土壤中的水、肥、氣、熱關(guān)系，創(chuàng)造有利于作物生長發(fā)育和作物持續(xù)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的土壤環(huán)境。近20 a來，我國在土壤耕作方面形成了一系列單項(xiàng)技術(shù)成果，但目前尚缺乏針對北方不同生態(tài)區(qū)域、不同旱地土壤類型（包括鹽堿地）的合理耕層構(gòu)建技術(shù)及配套耕作機(jī)具研究。為此，開展旱地耕層構(gòu)建技術(shù)及適配機(jī)具研究項(xiàng)目，改進(jìn)與研制適用于不同生態(tài)區(qū)域特點(diǎn)的合理耕層構(gòu)建技術(shù)及配套耕作機(jī)具，建立相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范，滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重大技術(shù)需求，促進(jìn)耕地質(zhì)量和綜合生產(chǎn)能力大幅度提升。

1 技術(shù)路線

項(xiàng)目以提升土壤質(zhì)量理論為指導(dǎo)，以關(guān)鍵機(jī)械化技術(shù)攻關(guān)為重點(diǎn)，發(fā)揮農(nóng)機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢，采取多點(diǎn)同步試驗(yàn)示范的方式，建立高效生產(chǎn)技術(shù)模式和示范區(qū)。實(shí)行產(chǎn)、學(xué)、研、推相結(jié)合，新技術(shù)與常規(guī)技術(shù)相結(jié)合，技術(shù)創(chuàng)新與集成相結(jié)合，試驗(yàn)與示范相結(jié)合，以及推廣與基地建設(shè)相結(jié)合，集成人才、技術(shù)、資金優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化開發(fā)與市場需求緊密連接。提高機(jī)械化在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的貢獻(xiàn)率，力爭取得顯著的經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)效益。項(xiàng)目實(shí)施過程中，積極組織優(yōu)秀科技人才，統(tǒng)一設(shè)計(jì)，分工合作，進(jìn)行攻關(guān)與示范，發(fā)揮農(nóng)機(jī)技術(shù)在土壤耕層合理構(gòu)建中的作用，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。項(xiàng)目實(shí)施技術(shù)路線如圖1所示。

2 主要內(nèi)容

項(xiàng)目針對旱地土壤中存在的犁底層增厚、耕層變淺、肥力降低、漏水漏肥和蓄水保墑能力差等土壤質(zhì)量下降的實(shí)際問題，開展適配機(jī)具研究，并進(jìn)行推廣應(yīng)用，取得了較好的示范效果。

2.1 全方位松旋整地技術(shù)

創(chuàng)新研究能夠?qū)崿F(xiàn)全方位松旋整地作業(yè)的實(shí)用新技術(shù)，配套研制1ZSX-180型全方位松旋聯(lián)合整地機(jī)（技術(shù)參數(shù)見表1）。該機(jī)具一次進(jìn)地可以完成深松、細(xì)碎土壤、起壟、鎮(zhèn)壓等多道工序，保證耕層厚度，打破犁底層影響，減少機(jī)具進(jìn)地作業(yè)次數(shù)，減輕機(jī)具對土壤的有害壓實(shí)和破壞，縮短作業(yè)周期，節(jié)約人工，降低能耗，搶農(nóng)時(shí)，實(shí)現(xiàn)高效、聯(lián)合整地作業(yè)。

2.2 秸稈培肥聯(lián)合整地技術(shù)

研究基于潛土逆旋原理的秸稈還田作業(yè)技術(shù)，配套研制1ZF-180型秸稈培肥聯(lián)合整地機(jī)（技術(shù)參數(shù)見表2）。該機(jī)具在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上改變旋耕刀軸旋轉(zhuǎn)方向，由正轉(zhuǎn)改為反轉(zhuǎn);改變滅茬刀軸配置，由彎刀改為彎直刀組合，在壟臺位置采用直刀切割。改進(jìn)后減少了機(jī)具前進(jìn)阻力，避免起壟時(shí)堵塞，作業(yè)效果較為理想，一次進(jìn)地可以實(shí)現(xiàn)原有壟臺深松、滅茬、全幅旋耕、秸稈混埋和錯(cuò)行起壟、鎮(zhèn)壓等作業(yè)，形成了一套新的秸稈掩埋整地方式，具有一定的獨(dú)創(chuàng)性。

2.3 新型秸稈深埋整地技術(shù)

創(chuàng)新研究將秸稈埋入耕層下部使秸稈不與耕層土壤混合的整地技術(shù)，配套研制1LF-1型秸稈掩埋深耕犁（技術(shù)參數(shù)見表3）。該機(jī)具作業(yè)后的耕層土壤不影響作物播種，解決了傳統(tǒng)秸稈地表還田后難處理的問題，改善了土壤耕作條件。

3 應(yīng)用效果

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

根據(jù)《全國農(nóng)牧漁業(yè)豐收獎(jiǎng)經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算辦法》，結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)取值。計(jì)算公式為：總經(jīng)濟(jì)效益=單位規(guī)模新增純收益×單位規(guī)模新增純收益縮值系數(shù)×推廣規(guī)?！镣茝V規(guī)?？s值系數(shù)-總推廣費(fèi)用。式中：單位規(guī)模新增純收益縮值系數(shù)和規(guī)?？s值系數(shù)分別規(guī)定為0.7和0.9。經(jīng)計(jì)算得出總經(jīng)濟(jì)效益為

4 890.42萬元。

3.2 社會效益

項(xiàng)目實(shí)施期間，舉辦各種培訓(xùn)班和現(xiàn)場會15次、發(fā)放宣傳材料2 000余份、培訓(xùn)基層技術(shù)骨干和農(nóng)民350人次。研發(fā)機(jī)械化作業(yè)技術(shù)3項(xiàng)，研制適配機(jī)具3種型號，共計(jì)應(yīng)用70余臺，獲得專利授權(quán)5項(xiàng)（其中發(fā)明專利1項(xiàng)），發(fā)表學(xué)術(shù)論文4篇，出版論著1部。項(xiàng)目研發(fā)水平達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。

3.3 生態(tài)效益

應(yīng)用松旋整地技術(shù)后，土壤容重比傳統(tǒng)旋耕降低2.5%～16.3%，有機(jī)質(zhì)含量提高1.0%以上，倒伏率下降14.8%。應(yīng)用秸稈培肥聯(lián)合整地技術(shù)將秸稈掩埋1 a后，土壤容重降低0.04 g/cm3，孔隙度增加2.0%，水分含量提高0.7%，有機(jī)質(zhì)含量有所提高，苗期地溫提高2.17 ℃。應(yīng)用新型秸稈掩埋整地技術(shù)后，土壤疏松，容量降低，孔隙度增加，有機(jī)質(zhì)含量提高，土壤微生物活力增強(qiáng)，作物根系發(fā)育得到促進(jìn)，大大提升了秸稈還田效果，實(shí)現(xiàn)秸稈肥料化利用，解決因焚燒秸稈造成的大氣污染問題，改善秋季農(nóng)村及城鎮(zhèn)環(huán)境空氣質(zhì)量。項(xiàng)目生態(tài)效益顯著。

參考文獻(xiàn)

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Research and Application of Arable Layer Construction Technology

and Adaptive Tools in Dry Land

ZHANG Xu， PEI Zelian， NIE Ying

（Liaoning Institute of Agricultural Mechanization， Shenyang 110161， China）

Abstract： In view of the actual problems of soil quality decline in brown soil area of northern Liaoning Province， water-deficient area of northern Huang-Huai-Hai River and arid area of northwest China， the research on dry land arable layer construction technology and suitable machinery and tools was carried out. This paper expounds the technical roadmap and main contents of the project implementation， analyzes the application benefits， in order to promote the popularization and application of the research results of the project， greatly improve the quality of cultivated land and comprehensive production capacity， and ensure the sustainable and stable increase of grain production.

Key words： dry land; arable layer construction; technology; machinery; application