孫先明

(黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械工程科學(xué)研究院，哈爾濱 150081)

0 引言

保護(hù)性耕作是一種最低程度的土壤擾動(dòng)、保持永久性土壤有機(jī)物覆蓋和植物物種多樣化的農(nóng)業(yè)耕作方法[1]。美國(guó)在1934年發(fā)生過(guò)黑風(fēng)暴之后最早開始保護(hù)性耕作技術(shù)的研究[2]。但由于技術(shù)不完善，發(fā)展緩慢。直到20世紀(jì)70年代以后，大馬力拖拉機(jī)的普遍應(yīng)用和高效除草劑問(wèn)世后，保護(hù)性耕作技術(shù)才得到迅速發(fā)展。

20世紀(jì)90年代初，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)高煥文教授團(tuán)隊(duì)首先在我國(guó)開展保護(hù)性耕作技術(shù)研究，在山西、山東、內(nèi)蒙、河北4省區(qū)建立了不同作物、不同類型區(qū)的保護(hù)性耕作試驗(yàn)區(qū)。歷經(jīng)10年，在4省區(qū)進(jìn)行了大約6.5萬(wàn)hm2的北方保護(hù)性耕作試驗(yàn)研究，建立了適應(yīng)中國(guó)北方氣候的保護(hù)性耕作體系，研制一系列保護(hù)性耕作機(jī)具。繼中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)保護(hù)性耕作試驗(yàn)成功之后，農(nóng)業(yè)部和科技部支持各省旱作農(nóng)業(yè)區(qū)探索適宜本地特點(diǎn)的保護(hù)性耕作技術(shù)模式，研制所需關(guān)鍵裝備。2000年之后，黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)推廣總站最早在肇州縣針對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械化存在的耕地壓實(shí)、犁底層加厚上移、土壤水庫(kù)被破壞、風(fēng)蝕水蝕嚴(yán)重等問(wèn)題，開始了耕作改制研究試驗(yàn)[3]。繼肇州縣試驗(yàn)成功之后，在黑龍江省推廣了深松少翻、少耕、免耕播種、原壟卡種、休作等多種技術(shù)模式。2021年，黑龍江省保護(hù)性耕作面積已經(jīng)達(dá)到1.7萬(wàn)hm2。

近年來(lái)，黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械工程科學(xué)研究院在齊齊哈爾地區(qū)進(jìn)行了玉米保護(hù)性耕作技術(shù)模式和配套機(jī)具的試驗(yàn)研究，提出了壟作“一深松兩少免一覆蓋”耕作模式，制定了保護(hù)性耕作作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)了東北高寒地區(qū)壟作保護(hù)性耕作技術(shù)體系的發(fā)展。

1 方案簡(jiǎn)介

模式名稱：東北高寒壟作玉米產(chǎn)區(qū)“一深松兩少免一覆蓋”模式。

模式簡(jiǎn)介：在東北高寒壟作玉米產(chǎn)區(qū)，以3年為周期，第一年深松作業(yè)，破原壟成新壟；后兩年進(jìn)行免(少)耕播種，一個(gè)周期中有一年秸稈還田覆蓋。主要技術(shù)路線如下。

1)第一年。秋季，玉米聯(lián)合收獲機(jī)摘穗收獲、秸稈打包、根茬粉碎還田；秋整地，深松機(jī)進(jìn)行壟溝深松作業(yè)，破原壟，合新壟。第二年春季，新壟上播種、施肥；中耕時(shí)藥劑除草，同時(shí)可配合鋤草扶土作業(yè)；秋季，玉米聯(lián)合收獲機(jī)收獲、秸稈覆蓋、留茬。

2)第二年。春季，壟上滅茬免耕聯(lián)合作業(yè)或原壟卡種玉米，藥劑滅草代替中耕作業(yè)。秋季，玉米聯(lián)合收獲機(jī)收獲，秸稈粉碎還田、留茬。

3)第三年。春季，在第二年的壟臺(tái)上免耕播種施肥或原壟卡種作業(yè)；藥劑滅草代替中耕作業(yè)(或機(jī)械除草、培土)。秋季，玉米聯(lián)合收獲機(jī)收獲根茬粉碎還田或分段收獲、根茬粉碎還田；深松機(jī)壟溝深松作業(yè)、破原壟、合新壟。

2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

2.1 免耕覆蓋對(duì)土壤溫度的影響

本試驗(yàn)采用曲管地溫計(jì)測(cè)定傳統(tǒng)耕作和免耕覆蓋條件下土壤的溫度，分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。測(cè)定點(diǎn)分別是地表及地下5，10，15，20，25 cm的溫度，在玉米生長(zhǎng)苗期、拔節(jié)期、抽雄期、灌漿期和收獲期分別測(cè)定。每個(gè)試驗(yàn)周期為4天，每天連續(xù)測(cè)定，測(cè)定時(shí)間為7 ∶00，14 ∶00，19 ∶00。通過(guò)計(jì)算，求得4天內(nèi)相同時(shí)間點(diǎn)的平均溫度。表1試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，免耕覆蓋的玉米田在各生育期的各層次平均地溫在7 ∶00均比傳統(tǒng)耕作高,但在14 ∶00和19 ∶00均比傳統(tǒng)耕作低。傳統(tǒng)耕作的土壤由于地表裸露，上午增溫快,14 ∶00以后土壤降溫快;免耕覆蓋土壤由于有秸稈遮擋，7 ∶00～14 ∶00升溫慢,14 ∶00以后溫度回落慢?？梢缘贸鼋Y(jié)論,覆蓋秸稈穩(wěn)定土壤溫度的作用優(yōu)于傳統(tǒng)耕作,雖然上午升溫較慢,但在下午至夜間降溫更慢，不但保證了作物夜間生長(zhǎng)所需要的溫度，而且能有效緩解氣溫激變對(duì)作物的傷害。

表1 免耕覆蓋和傳統(tǒng)耕作下土壤不同深度溫度變化情況 單位：℃

2.2 免耕覆蓋對(duì)土壤含水量的影響

表2是分別在傳統(tǒng)耕作及免耕覆蓋條件下測(cè)定的土壤含水量。從中可以看出，在玉米的播前、苗期、拔節(jié)期、抽雄期、灌漿期、收獲期等各個(gè)時(shí)期，傳統(tǒng)耕作的不同深度土層的含水量都略低于免耕覆蓋的含水量。試驗(yàn)結(jié)果表明，免耕覆蓋有利于防止水分蒸發(fā)，保墑作用優(yōu)于傳統(tǒng)耕作，對(duì)形成土壤水庫(kù)十分有利。如果連續(xù)兩年進(jìn)行免耕覆蓋，保墑效果更為明顯。

表2 傳統(tǒng)耕作和免耕覆蓋條件下土壤含水量的測(cè)定 單位：%

2.3 免耕覆蓋對(duì)玉米產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

玉米成熟后, 分別在免耕覆蓋及傳統(tǒng)耕作的試驗(yàn)田內(nèi)各選8點(diǎn)采樣區(qū)，每個(gè)采樣區(qū)規(guī)格為2 m×2.5 m,在5 m2面積內(nèi)取樣,測(cè)得單位面積玉米穗數(shù)、穗粒數(shù)和百粒重,計(jì)算出產(chǎn)量。表3試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明免耕覆蓋的玉米產(chǎn)量高于傳統(tǒng)耕作的玉米產(chǎn)量，增產(chǎn)效果明顯, 幅度為7%。免耕覆蓋增產(chǎn)因素是每公頃穗數(shù)、穗粒數(shù)和百粒重3個(gè)指標(biāo)都較傳統(tǒng)耕作有所增加。由表4可知，2019年增產(chǎn)幅度為12%；由表5可知，2020年增產(chǎn)幅度為11%。

表3 免耕覆蓋和傳統(tǒng)耕作對(duì)玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響(2018年)

表4 免耕覆蓋和傳統(tǒng)耕作對(duì)玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響(2019年)

表5 免耕覆蓋和傳統(tǒng)耕作對(duì)玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響(2020年)

3 結(jié)論

試驗(yàn)結(jié)果表明，黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械工程科學(xué)研究院提出的壟作玉米產(chǎn)區(qū)“一深松兩少免一覆蓋”模式和壟作雜糧產(chǎn)區(qū)“一覆蓋兩免耕一深松”模式適合齊齊哈爾地區(qū)保護(hù)性耕作的農(nóng)藝要求。壟作保護(hù)性耕作與傳統(tǒng)壟作相比具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。

1)免耕覆蓋有利于穩(wěn)定土壤溫度,減少氣溫激變對(duì)作物的傷害。

2)免耕覆蓋條件下土壤含水量略高于傳統(tǒng)耕作條件下的含水量，多年連續(xù)免耕覆蓋，有利于形成地下水庫(kù)。

3)免耕覆蓋的玉米比傳統(tǒng)耕作條件下的產(chǎn)量表現(xiàn)為增產(chǎn), 增產(chǎn)幅度平均為10%。