摘要：以遼寧地區(qū)的第一大作物玉米為例，基于國(guó)外推行保護(hù)性耕作的成功經(jīng)驗(yàn)，分析遼寧黑土地退化原因和具體改進(jìn)措施，探討保護(hù)性耕作技術(shù)推廣和配套機(jī)具研發(fā)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，為黑土地的合理利用和保護(hù)提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：保護(hù)性耕作;黑土地;玉米;秸稈;農(nóng)機(jī)

中圖分類(lèi)號(hào)：S513;S34? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1674-1161（2022）01-0088-03

收稿日期：2021-12-15

項(xiàng)目基金：遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)計(jì)劃項(xiàng)目（2021HQ1909）

作者簡(jiǎn)介：高健博（1993—），男，碩士，助理工程師，從事農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)方面的工作。

遼寧省黑土區(qū)是全國(guó)重要產(chǎn)糧地之一，近年來(lái)面臨著土壤退化的問(wèn)題，不利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。為此，遼寧省認(rèn)真貫徹東北黑土地保護(hù)性耕作行動(dòng)計(jì)劃，積極籌建縣級(jí)高標(biāo)準(zhǔn)保護(hù)性耕作應(yīng)用基地，整合農(nóng)業(yè)、農(nóng)機(jī)方面的科研力量研究探索保護(hù)性耕作模式及配套機(jī)具。以遼寧地區(qū)第一大作物玉米為例，基于國(guó)外推行保護(hù)性耕作的成功經(jīng)驗(yàn)，分析遼寧黑土地退化原因和改進(jìn)措施，探討保護(hù)性耕作技術(shù)推廣和配套機(jī)具研發(fā)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，為黑土地的合理利用與保護(hù)提供借鑒。

1 基于國(guó)外經(jīng)驗(yàn)的遼寧黑土地退化原因分析

1.1 遼寧黑土地現(xiàn)狀

遼寧省黑土地主要分布在中部和北部地區(qū)，占全省耕地面積的38%，主要種植水稻、玉米等農(nóng)作物，是重要的商品糧生產(chǎn)基地。2019年黑土地區(qū)域糧食產(chǎn)量達(dá)970萬(wàn)t，占全省糧食總量的55%。受種植模式、季風(fēng)氣候、地形地貌等因素的影響，遼寧黑土地資源呈現(xiàn)退化趨勢(shì)，土壤中的有機(jī)質(zhì)含量減少，土質(zhì)變硬，黑土腐殖質(zhì)層變薄，春旱和土壤侵蝕加劇。第二次土壤普查結(jié)果顯示，遼寧地區(qū)已有40%的黑土腐殖質(zhì)層厚度不足30 cm。

1.2 遼寧黑土地退化原因分析

烏克蘭平原、北美密西西比河流域、南美潘帕斯草原和我國(guó)東北平原被譽(yù)為世界四大黑土區(qū)。由于只用不養(yǎng)等原因，四大黑土區(qū)均有不同程度的退化，詳見(jiàn)表1。在推行保護(hù)性耕作制度前，國(guó)外三大平原主要采用“傳統(tǒng)犁耕+秸稈翻埋”的耕作制度。犁耕翻埋有助于加速土壤有機(jī)質(zhì)的礦化分解，且秸稈入土腐爛后可形成新的有機(jī)質(zhì)，能夠保障土壤有機(jī)質(zhì)平衡。黑土退化主要是由風(fēng)蝕或水蝕造成的黑土層“變薄”引起的。

在我國(guó)東北平原，秸稈離田或焚燒后進(jìn)行旋耕或犁耕，不僅會(huì)因風(fēng)蝕和水蝕而使黑土層“變薄”，而且秸稈離田容易造成有機(jī)物質(zhì)歸還少，進(jìn)而導(dǎo)致土壤“變瘦”。這也是遼寧地區(qū)黑土地退化的主要原因。高強(qiáng)度利用和土壤侵蝕，使遼寧地區(qū)的黑土地自然肥力逐年下降，生態(tài)功能?chē)?yán)重退化，由“生態(tài)功能區(qū)”逐漸變成“生態(tài)脆弱區(qū)”，嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。

2 保護(hù)性耕作技術(shù)的內(nèi)涵

保護(hù)性耕作起源于美國(guó)，其發(fā)展歷程為：免耕（18世紀(jì)）→輪作（19世紀(jì)，糧食+棉花）→保護(hù)性耕作（20世紀(jì)，少耕/免耕、植物覆蓋）。對(duì)于保護(hù)性耕作的定義，美國(guó)以減少風(fēng)蝕和水蝕為主，強(qiáng)調(diào)地面被作物殘茬覆蓋的比率或產(chǎn)生的具體效果，在動(dòng)力方面未作明確規(guī)定，主要推行“覆蓋耕作+全面動(dòng)土”的模式。與美國(guó)相鄰的加拿大，認(rèn)為保護(hù)性耕作是將大部分農(nóng)作物殘留物（雜物）留在土壤表面的耕作方法。當(dāng)前，我國(guó)對(duì)保護(hù)性耕作十分重視。土壤質(zhì)量提升的標(biāo)準(zhǔn)是土壤的物理、化學(xué)、生物等性狀得到改善。從遼寧地區(qū)黑土地退化的嚴(yán)重形勢(shì)來(lái)看，除推行秸稈覆蓋還田增加土壤有機(jī)質(zhì)含量外，還需要應(yīng)用減少風(fēng)蝕、水蝕的措施，解決黑土“變薄變瘦”的問(wèn)題。秸稈覆蓋土壤表面能夠提高土壤肥力，尤其在提高土壤抗旱能力方面效果顯著。相關(guān)研究顯示，保護(hù)性耕作技術(shù)能有效緩解土壤變薄變硬問(wèn)題，減緩遼寧地區(qū)黑土質(zhì)量減退。

3 遼寧黑土地保護(hù)性耕作的研究與探索

3.1 政策支持

為了貫徹落實(shí)《東北黑土地保護(hù)性耕作國(guó)家行動(dòng)計(jì)劃（2020—2025年）》和《東北黑土地保護(hù)性耕作行動(dòng)計(jì)劃實(shí)施指導(dǎo)意見(jiàn)》文件精神，遼寧省制定并出臺(tái)《遼寧省黑土地保護(hù)性耕作行動(dòng)計(jì)劃實(shí)施方案（2020—2025年）》《遼寧省縣級(jí)高標(biāo)準(zhǔn)保護(hù)性耕作應(yīng)用基地建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》《遼寧省2021年黑土地保護(hù)性耕作項(xiàng)目實(shí)施方案》，為全省推行黑土地保護(hù)性耕作提供制度支持。

3.2 耕作模式探索

玉米是遼寧地區(qū)第一大作物，因此，保護(hù)性耕作相關(guān)研究仍以玉米種植為主。據(jù)全國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化統(tǒng)計(jì)年報(bào)統(tǒng)計(jì)，近10 a來(lái)，遼寧省免少耕播種面積約為5.06×105 hm2，占全?。▍^(qū)）黑土地保護(hù)面積的39.9%。遼寧省大部分地區(qū)春季播種時(shí)水熱條件充足，經(jīng)過(guò)多年科研攻關(guān)，現(xiàn)已集成創(chuàng)新多種玉米免少耕種植方式。其中，秸稈覆蓋還田方式主要有全量覆蓋、部分覆蓋、留茬覆蓋等，種植方式主要有均勻行、寬窄行、二比空、四比空平作，以及寬窄行、均勻行壟作等。當(dāng)前，遼寧省主要實(shí)行的保護(hù)性耕作模式及適宜地區(qū)見(jiàn)表2。

3.3 配套機(jī)具研發(fā)

近年來(lái)，根據(jù)區(qū)域特點(diǎn)、作物生長(zhǎng)特性，遼寧地區(qū)集成創(chuàng)新多套玉米免少耕播種技術(shù)模式，并改進(jìn)研發(fā)相應(yīng)的玉米免少耕播種裝備，建立多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)和示范區(qū)，使玉米免少耕播種技術(shù)得到大面積推廣應(yīng)用。

實(shí)施保護(hù)性耕作制度的初期，播種環(huán)節(jié)及配套耕作技術(shù)銜接不到位的情況時(shí)有發(fā)生，導(dǎo)致實(shí)施效果不明顯甚至減產(chǎn)。因此，亟待研制清障防堵免耕播種施肥作業(yè)一體機(jī)，實(shí)現(xiàn)玉米秸稈循環(huán)利用、機(jī)械化秸稈處理和免耕播種作業(yè)。玉米免少耕播種機(jī)大多采用指夾式排種器，但其可靠性、耐用性等有待提升，攻關(guān)重點(diǎn)為排種器核心部件的材料和加工工藝。氣力式排種器具有單粒率高、損傷小、可靠性強(qiáng)、種子適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)，但我國(guó)對(duì)氣力排種的基礎(chǔ)理論研究不足，排種器設(shè)計(jì)以模仿國(guó)外先進(jìn)機(jī)具為主，亟待提升排種器尤其是電控高速精量排種器的性能。為進(jìn)一步提高免少耕播種質(zhì)量，還應(yīng)加快智能控制技術(shù)（如精準(zhǔn)排種排肥技術(shù)和播種深度精準(zhǔn)控制技術(shù)）的研究。

3.4 研發(fā)難點(diǎn)

3.4.1 常年連作 美國(guó)、巴西、阿根廷的玉米種植以輪作為主，主要實(shí)行玉米-大豆輪作。大豆的秸稈量小，不影響翌年玉米播種;玉米秸稈的體量雖大，但大豆播種時(shí)秸稈已開(kāi)始腐爛，對(duì)其播種質(zhì)量的影響也較小。玉米是遼寧地區(qū)的主要種植作物，受大豆經(jīng)濟(jì)效益低和種植習(xí)慣的影響，大部分地塊無(wú)法實(shí)現(xiàn)輪作。多年種植玉米產(chǎn)生大量秸稈，對(duì)翌年播種作業(yè)造成很大影響。

3.4.2 種植行距小 國(guó)外玉米種植行距為76.2 cm，這樣的行距可以保證有足夠的空間存放剩余秸稈。然而，遼寧地區(qū)的玉米種植行距小且不統(tǒng)一，西部為45 cm左右，中北部地區(qū)為55～60 cm，沒(méi)有足夠的空間存在大量的玉米秸稈，很難清理出沒(méi)有秸稈的播種帶。同時(shí)，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，與遼寧地區(qū)玉米種植行距相配套的農(nóng)業(yè)機(jī)械已有一定的保有量，改動(dòng)種植行距難度較大。免耕播種機(jī)的性能和作業(yè)質(zhì)量有待提高。

3.4.3 種植模式不一 遼寧地區(qū)玉米種植行距不統(tǒng)一，甚至同一區(qū)域、相鄰地塊的種植模式也存在差異，現(xiàn)有機(jī)具無(wú)法滿(mǎn)足多種種植要求。在種植模式不統(tǒng)一的情況下，農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝的融合性有待提高，也對(duì)農(nóng)機(jī)研發(fā)和重點(diǎn)攻關(guān)造成一定困難。

4 結(jié)語(yǔ)

國(guó)外農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明，在干旱半干旱地區(qū)推行保護(hù)性耕作技術(shù)是應(yīng)對(duì)土地退化問(wèn)題、增強(qiáng)農(nóng)業(yè)抗旱能力的有效措施。由于氣候條件、耕作制度等存在差異，各地區(qū)實(shí)行的保護(hù)性耕作模式也有一些區(qū)別，但主要內(nèi)容均為少耕/免耕和秸稈留田，再配合作物輪作、等高種植、防風(fēng)帶等技術(shù)。為防止遼寧地區(qū)黑土地進(jìn)一步退化，應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化成熟保護(hù)性耕作技術(shù)模式及配套機(jī)具，實(shí)現(xiàn)土壤保護(hù)與利用相結(jié)合，在確保糧食安全的基礎(chǔ)上改善黑土地質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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Research and Exploration of Maize Conservation Tillage in?Liaoning Black Land

GAO Jianbo

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

Abstract： Taking maize， the largest crop in Liaoning province， as an example， based on the successful experience of conservation tillage in foreign countries， this paper analyzed the causes and specific improvement measures of black land degradation in Liaoning province， and discussed the key points and difficulties in the promotion of conservation tillage technology and the research and development of supporting equipment， so as to provide reference experience for rational utilization and protection of black land.

Key words： convervation tillage; black land; maize; straw; agricultural machinery