浅谈保护性耕作应用现状与发展趋势.pdf

关卫东，刘春霖，秦强等：浅谈保护性耕作应用现状与发展趋势引言保护性耕作是一种环境友好、生态可持续的耕作方式，其核心理念是在保证农业生产的同时，最大限度地保护土壤和生态环境，减少环境污染和自然资源的浪费。长期以来,不合理的农业生产经营制度使我国农业生产面临着土地退化、环境污染、资源短缺等一系列问题，保护性耕作作为一种可持续发展的农业生产方式逐渐成为研究焦点。保护性耕作可以通过减少耕作深度、使用覆盖作物或间作等方式实现提高土壤质量、增加作物产量、降低农业生产成本的目的。近年来，我国保护性耕作的研究和应用取得了显著进展，一方面，国家层面提出了大力推广保护性耕作的目标和政策，鼓励农民采用覆盖作物、深松、免耕等保护性耕作技术；另一方面，针对不同地区和不同作物类型，不同保护性耕作技术的适用性研究取得了一系列重要成果1，相关配套使用的农用机械，配套零件也攻破技术研发难关，实现批量生产2。但是保护性耕作模式发展仍然面临着许多挑战和问题，了解和掌握现阶段保护性耕作应用现状，分析存在的问题并提出解决方案，对保护性耕作的推广有重要意义。因此，本文将围绕我国保护性耕作应用现状与发展趋势展开讨论，旨在为耕地保护和可持续发展方面提供参考。1 保护性耕作方法和种类保护性耕作起源于20世纪30年代的美国，是一种被用于资源匮乏地区的旱作农业技术，由于其对土壤可耕性有着长期持续的正向影响，已经在世界范围内被广泛推广3。目前，我国保护性耕作方法大致可分为三类（见表1）：一是地表改造类，主要是垄耕技术；二是性状改良类，大多采用免耕、深松耕、条带耕等技术；三是面积覆盖类，大多采用秸秆覆盖、留茬覆盖等技术。准确把握保护性耕作关键技术和使用相应配套农机，能够通过保持土壤“适度湿润”和“适度粗糙”的良好状态减少对土壤的干扰，从而达到“少动土”“少裸露”和“少污染”的技术效果，浅谈保护性耕作应用现状与发展趋势浅谈保护性耕作应用现状与发展趋势（中国地质调查局呼和浩特自然资源综合调查中心内蒙古，呼和浩特010010）【摘要】保护性耕作是我国农业可持续发展的重要技术之一，在提高粮食产量、保障国家粮食安全方面发挥着重要作用。本文分析了近年来保护性耕作技术的研究进展，总结了垄耕、免耕、深松耕等保护性耕作技术的发展现状，阐述了不同技术模式的优势与缺陷，对目前保护性耕作推广应用存在的问题进行了分析并给出意见。【关键词】保护性耕作；免耕；产量中图分类号：S341文献识别码：A文章编号：2096-1073（2023）08-0147-150关卫东，刘春霖，秦 强，苟鹏飞，胡啸天，左 震*GUAN Weidong,LIU Chunlin,QIN Qiang,GOU Pengfei,HU Xiaotian,ZUO Zhen*Abstract Conservation tillage was one of the important techniques for sustainable development of agriculture in our country,which played an important role in increasing grain output and ensuring national food security.This paper analyzed the researchprogress of conservation tillage technology in recent years,summarized the development status of conservation tillagetechnology such as ridge tillage,no-tillage and subtillage,expounded the advantages and disadvantages of different technicalmodels,and analyzed the existing problems in the promotion and application of conservation tillage technology.Key words conservation tillage;no tillage;yeld(HohhotGeneralSurveyofNaturalResourcesCenter,ChinaGeologicalSurveyHohhot,InnerMongolia010010)The Application Status and Development Trend of Conservation TillageThe Application Status and Development Trend of Conservation Tillagein Black Soil Regionin Black Soil Region收稿日期：2023-03-20基金项目：中国地质调查局项目“松嫩平原松原地区黑土地地表基质调查”（项目编号：ZD20220114）作者简介：关卫东（1991.09-），男，甘肃正宁人，本科，助理工程师，主要从事自然资源调查与监测工作。*通讯作者：左震（1996.02-），男，本科，助理工程师，主要从事自然资源调查与监测工作，E-mail：。147现 代 农 业 研 究Modern Agriculture Research第29卷以达到保护土壤、节约水资源、增加土壤肥力、提高农作物产量和经济效益目的。2 保护性耕作模式的应用2 2.1 1 垄耕技术垄耕是将田地分成一系列的畦头，形成一条条垄，在垄沟中进行播种，是一种传统的保护性耕作技术。相较于平耕，能够大幅降低除草剂的使用量，减少土壤侵蚀和水土流失程度，提高土壤质量和农田的生产力4。垄耕技术优势主要集中与土壤性状改良方面，有研究表明，3040 cm的垄深可显著增强土壤蓄水能力，增加水稻对速效养分和碱解氮的吸收，提高25%水稻籽粒产量5。在宁夏银北盐碱地的研究指出，垄耕能有效降低土壤pH值，增加土壤有机质含量6。当然，这种技术的应用也存在一些限制，如堆垄时需要一定的人工和时间成本，增加了农作物的生产投入；垄过高、过深容易造成土壤密度过大，影响作物根系的发育，从而影响农作物的生长等。2 2.2 2 免耕技术免耕技术是一种具有广泛推广意义的现代农业技术，是利用植物残体覆盖的物理作用，达到减少耕作、保持土壤肥力、提高农作物产量的目的，在保护性耕作体系中，免耕播种法是主要的种植模式7。河西绿洲一项14年研究结果表明，长期留茬免耕能够维持春小麦产量稳定，类型地表改造性状改良面积覆盖名称垄耕免耕深松耕条带耕秸秆（混碎）翻埋方法模式将耕作层土壤分离为垄和沟两部分，使垄上形成保护性覆盖物，沟内形成耕作层不进行翻耕，通过覆盖植物、秸秆等方式增强土壤保水保肥能力，在有前茬作物残留的基础上进行开沟播种将土壤深度翻松，形成种沟，以增加土壤通气性、保水保肥能力和改善根系发育环境将耕地分为条带，将底部土层翻深，使得作物根系能够深入土壤以获取更多养分和水分收获后粉碎秸秆，深翻掩埋，使其混入土壤，耙抵达后起垄镇压，春季播种技术关键1.垄上覆盖物的选择：秸秆、麦草、麻皮、草帘2.垄深控制在2040 cm左右，避免破坏土层结构1.选择合适的覆盖物材料2.控制覆盖率的设置，一般为80%以上1.控制耕深，一般为2530 cm2.注意深松机的选型3.避免破坏土层结构1.控制条带宽度、深度和间距的设置2.避免破坏土层结构3.与其他措施配合使用1.控制秸秆切碎和混入土壤的比例，一般为1 31 52.避免混入过多的秸秆影响作物生长3.收获留茬高度510 cm，切碎秸秆长度小于10 cm配套农机旋耕式垄形成机：LM-2型中耕机：1GQN-170型手推式垄形机：HS-300型免耕播种机：2BXF-9型秸秆还田机：1JP-120型平地覆盖机：SYT-2型深松机：1GQN-200型旋耕机：SIFANG-254型拖拉机：YTO-1804型条带犁：1LJ-135型深松机：1GQN-200型拖拉机：Foton-254型秸秆还田机：1JP-120型平地覆盖机：SYT-2型拖拉机：Dongfeng-244型表表1 1保护性耕作方法与种类保护性耕作方法与种类148关卫东，刘春霖，秦强等：浅谈保护性耕作应用现状与发展趋势相较传统翻耕，免耕的增产效应与种植年限成正比8。免耕播种技术在东北大豆上得到了广泛应用，与传统的深松相比，免耕技术方法可以减少耕作、降低投入成本、避免了传统农业中频繁的深翻和耕作，提高了土壤固碳效应，土壤总有机碳、土壤活性有机碳和微生物量碳分别提高22%，52%和44.7%9。另外，由于植物残体覆盖可以保持土壤湿度，提高土壤的温度，更有利于高纬度农作物的生长和发育。但是免耕技术在实际应用时也存在着一些限制，如需较高的技术水平和管理水平，不易掌握；秸秆容易缠绕入土，影响播种质量；整地要求较高；机具种类多，需配套使用；物残体的覆盖，可能会导致一些病虫害的滋生和传播；在生产过程中不注意细节操作，容易造成土壤质量下降、漏播、重播。2 2.3 3 深松耕和条带耕技术深松耕作法是在不需要翻土的情况下，通过机械方法打碎土壤表层坚硬的犁底，达到增加土壤蓄水保墒的目的，是保护性耕作中重要的环节，也是保护性耕作技术体系中不可缺少的关键技术之一。在深松作业过程中，深度一般保持在2530 cm，应尽量避免大土块的出现，以免影响深松效果。机械深松可造成犁底断裂、疏松土壤、增加耕层深度，对深扎作物根系有一定的益处。机械深松深度可调、松土速度可控，使用机械深松机可以在不翻耕的情况下完成对土壤的松土作业，实现免耕播种、免耕除草和免耕施肥等一系列深耕翻作作业。条带耕是一种通过在耕作面上留下一定宽度的条带，来减少耕作面积、降低农田耕作强度的耕作方式。2017 年，沈阳农业大学董智进口了一套美国条耕机，积极开展国外条耕技术试验示范，但示范时发现机具作业效果不理想，我国种植行距小仍然是技术实施面临的首要难题10。2018 年，敖曼和关义新领导的团队提出了条带耕作技术，这项技术是在宽窄行秸秆覆盖免耕以及国外条耕技术的基础上进行改良的，主要是通过对窄行播种带进行秸秆清理、深松浅旋作业，并对归行在宽行的秸秆进行浅压覆土，同时，该团队还研制出了条带耕作机11,12，通过农机农艺结合后的技术试验，取得了成功。试验田的播种质量超过了常规种植，苗齐、苗匀、苗壮，测产结果显示，2018 年和 2019 年的产量分别为 1.6104 kg/ha 和1.7104 kg/ha，达到了该地区历史最高产量11,12。2 2.4 4 秸秆覆盖技术秸秆覆盖技术是一种以秸秆作为覆盖物覆盖在土壤表面的保护性措施，旨在降低土壤水分蒸发和土壤侵蚀，增加土壤肥力和改善土壤结构。有机物内部亲水纤维和蜡质层有利于土壤水分的保存，覆盖形成的物理作用也更利于降水收集渗入，对旱地作物的高产、稳产有积极影响13。然而，秸秆覆盖技术也存在一些缺点。由于秸秆中可能有害虫虫卵、有害菌菌丝、孢子等残留物质，操作不慎会增加田间作物病虫害的发生概率。其次，秸秆覆盖需要大量的秸秆作为覆盖物，存在一定的局限性。3 保护性耕作技术推广应用中面临的问题与解决对策3 3.1 1 技术推广的影响有限保护性耕作技术的推广仍然面临着一些限制和难点，例如：一些地区陈旧的农业生产制度、农民的传统思想观念等，这些因素都限制了技术推广的影响。政府和相关机构可以综合考虑多方面因素，多措并举，提高农民对保护性耕作技术的认识和了解程度，增强农民的技术意识和推广意识，以土地利用政策、文化习惯、津贴补贴等为契机，积极探索创新的技术推广方式，利用技术示范、技术推广宣传、科技特派员等方式宣传推广，加大政策支持力度，鼓励和引导农民采用保护性耕作技术。3 3.2 2 保护性耕作相关标准和规范的制定有待加强目前我国缺乏一套完整的保护性耕作技术体系及相关标准规范，虽然国内对于保护性耕作技术已有一些相关标准出台，但涉及范围较窄。由于缺乏相应标准规范，在实际生产过程中可能会出现一些问题。例如：有的地区免耕播种机根茬清除装置容易堵塞；有的地区由于秸秆覆盖量过大导致播种深度不够、播种不匀、出苗不齐、苗期缺水等现象；有的地区秸秆覆盖量过大导致土壤板结或秸秆粉碎不充分；有的地区土壤质地较粘重、田块过大等造成农机在作业时容易发生堵塞等问题。因此还需要根据当地实际情况制定和完善相关标准和规范。3 3.3 3 机械化程度低，农艺农机结合不紧密部分地区由于经济发展水平不高、技术水平较低、农业投入不足等因素影响，缺乏劳动力和机械化设备，仍然采用传统的农耕方式，如深耕、反复耕作等，机械化耕作模式难以普及。另外，保护性耕作技术需要考虑作物与生长环境、农艺措施和农用机械的综合搭配，较高的技术门槛也导致农艺农机结合不紧密，不能够达到预期效果。因此应该加大农用机械研发力度，突破关键技术，降低投入成本，使保护性耕作技术能够起到示范推广作用。4 保护性耕作发展趋势展望保护性耕作是黑土区实现农业可持续发展的重要手段，是促进黑土耕地保护和农业增产增收的重要举措。现阶段，保护性耕作存在着保护性耕作模式推广影响力低、缺乏相关规范标准、机械化程度低、农艺农机结合不紧密问题，为解决这些问题，未来黑土区保护性耕作应向以下方向发展：进一步优化保护性耕作技术模式，提高作业质量和效率；加快智能农机装备的研发与应用，推动智能化保护性耕作技术落地；加强保护性耕作相关标准和规范的制定，为保护性耕作技术规范化提供保障；加强与地区相关部门和科研单位合作，加快保护性耕作相关标准体系的构建和完善；开展保护性耕作技术集成示范、农机农艺融合试验示范和黑土保护性耕作综合技术试验示149现 代 农 业 研 究Modern Agriculture Research第29卷范等方面的发展对策。参考文献参考文献:1 吴才武，夏建新.保护性耕作的水土保持机理及其在东北黑土区的推广建议J.浙江农业学报，2015，27（02）：254-260.2 何进，李洪文，陈海涛，等.保护性耕作技术与机具研究进展J.农业机械学报，2018，49（04）:1-19.3 贾洪雷.基于美国保护性耕作分析的东北黑土区耕地保护J.农业机械学报，2010，41（10）：28-34.4 李志军.山坡地沟垄耕作蓄水保土效果研究J.现代化农业，2003（12）：8-10.5 石伟业，何文寿，李惠霞，等.粉垄耕作对土壤理化性质和水稻生长及产量的影响J.江苏农业科学，2023，51（01）：232-238.6 任晓月，陈彦云，梁新华.粉垄耕作对宁夏银北盐碱地土壤养分及玉米产量的影响J.西南农业学报，2022，35（05）：1063-1068.7 邢仁杰，凌刚，李海涛，等.国内免耕播种机开沟圆盘研究进展与展望J.农机化研究，2023，45（11）：1-9.8 卢秉林，包兴国，车宗贤，等.长期留茬免耕对河西绿洲灌区春小麦产量及稳定性的影响J.农业工程学报，2022，38（07）：117-126.9 蔡丽君，张敬涛，刘婧琦，等.长期免耕秸秆还田对寒地土壤有机碳及大豆产量的影响J.作物杂志，2021（06）：189-192.10 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