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機械化保護性耕作原理、技術(shù)與發(fā)展

機械化保護性耕作原理、技術(shù)與發(fā)展

日期: 2005-12-01  來源:吉林省農(nóng)機推廣站

中國農(nóng)業(yè)大學(xué)教授 高煥文
我們要進行保護性耕作,首先要搞清楚什么是保護性耕作,也就是明白保護性耕作的定義和原理。
一、一場耕作技術(shù)的革命
從人類歷史到現(xiàn)在,已經(jīng)有 3次耕作革命了。從不耕作到刀耕火種是一次革命,從刀耕火種到傳統(tǒng)人畜力耕作是第2次革命,從傳統(tǒng)人畜力耕作到傳統(tǒng)機械化耕作,這又是一次大革命。盡管我們目前還沒全面實現(xiàn)機械化,但產(chǎn)量也是明顯上去了,所以說傳統(tǒng)機械化耕作,在我們?nèi)祟惖母魃献龀隽送怀鲐暙I。從傳統(tǒng)機械化耕作到保護性耕作,是又一次革命。也就是說,保護性耕作是耕作技術(shù)的第4次革命。
保護性耕作的實質(zhì):
把耕作由單純改造自然,不考慮自然的機能,發(fā)展到利用自然的能力,人類的耕作措施與自然能力協(xié)調(diào)發(fā)展。
扭轉(zhuǎn)傳統(tǒng)耕作發(fā)展了生產(chǎn),損害了環(huán)境,降低了土地生產(chǎn)力的局面,轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)展生產(chǎn)、保護生態(tài)環(huán)境的雙贏局面。
根茬越多,蚯蚓越多,地就越疏松,這個疏松土壤的工作由生物去做,那么人只需要保證地表的平整就可以了。
二、保護性耕作的定義
國外保護性耕作的定義: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)藥來控制雜草和病蟲害的耕作技術(shù)。
我國保護性耕作的定義:對農(nóng)田實施免耕、少耕,用農(nóng)作物秸稈覆蓋地表,減少風(fēng)蝕、水蝕,提高土壤肥力和抗旱能力的先進農(nóng)業(yè)耕作技術(shù)。
保護性耕作松土原理,主要是以下幾方面:
1)根系松土,作物的根系腐爛后,留下大量孔道,時間愈長,孔道愈多。但一經(jīng)翻耕,全部破壞。
2)蚯蚓松土,蚯蚓不斷挖掘孔道、疏松土壤,創(chuàng)造更好的耕層。
3)結(jié)構(gòu)松土,保護性耕作增加土壤團粒結(jié)構(gòu),有利形成穩(wěn)定疏松的耕層,不容易壓實、回實。
4)脹縮松土,土壤冬凍春融,干濕交替,使土壤疏松、空隙度增加。
搞保護性耕作,不能幾年翻一次,一旦翻了,那么就有可能前功盡棄,因為保護性耕作是需要自然松土的,一般情況下一年看不出來,但 5年后效果就明顯了。只要有莊稼,秸稈覆蓋地表,生物根系、蚯蚓就會在土壤中形成大量孔道,起到松土的效果。以山西臨汾免耕 10年的小麥地為例,傳統(tǒng)麥地沒有蚯蚓,保護性耕作6年后每平方米有3-5條,10年后每平方米有10-15條。
三、保護性耕作起源與國外研究概況
30年代,美國的沙塵暴猖獗。沙塵暴為什么出現(xiàn)在美國,是不是它最干旱?不是,就是因為它首先大規(guī)模機械化耕作,從19世紀(jì)末到20世紀(jì)四五十年代,它搞了四五十年機械化耕作,人為地將植被破壞了,土壤沒有保護,沙塵暴就開始肆虐了。1942年,美國吸取黑風(fēng)暴的教訓(xùn),成立了國家土壤保護局,免耕法試驗研究開始。1977年,經(jīng)過30多年的努力,免耕法取得美國政府一等獎,正式確立了免耕法在國家農(nóng)業(yè)發(fā)展中的地位。1995年,免耕法更名為保護性耕作。這個說法更全面。
西方國家從 70年代開始,逐步試用保護性耕作法。美國、澳大利亞、加拿大等國在這方面取得了不錯的成效。美國在玉米茬地上免耕播種小麥,它是去年種玉米,今年種小麥,跟我們國家有所不同。美國的玉米秸稈覆蓋量一點不比我們少,產(chǎn)量卻比我們高,可以說,主要就是采取保護性耕作的緣故。
澳大利亞采用固定道保護性耕作,其保護性耕作發(fā)展的經(jīng)驗是:
1、19世紀(jì)七十年代開始試驗研究,重點在配套機械和草蟲病害防治。
2、截止到2000年,保護性耕作面積達到70% 。
3、20年間,澳大利亞谷物單產(chǎn)增長一倍,保護性耕作的作用占40%,73%的農(nóng)民從改變耕作中受益。
4、最近1次沙塵暴出現(xiàn)在1992年,10多年來沒有再出現(xiàn)。
關(guān)于少耕與免耕的差別:少耕法在播種前用表土耕作滅草,免耕在播種前噴除草劑滅草。
2002年統(tǒng)計,全世界保護性耕作面積達到16900萬公頃,占耕地總面積的11.3%,其中免耕面積7476萬公頃,占保護性耕作面積的44%。主要應(yīng)用在旱地作物上,地區(qū)集中在北美洲、南美洲、歐洲。應(yīng)用面積占到本國耕地 60%以上的國家有美國、澳大利亞、巴西、阿根廷、巴拉圭等。亞洲、非洲國家相對較少,是未來發(fā)展的重點。
四、我國為什么要研究保護性耕作
我國旱作面積大,干旱嚴(yán)重,產(chǎn)量低,沙塵暴日益頻繁,土壤沙漠化擴大,水土流失嚴(yán)重,焚燒秸稈污染環(huán)境。在這種情況下,研究和推廣保護性耕作就成為我們的現(xiàn)實課題。尤其是西北地區(qū),土地干旱貧瘠,發(fā)展保護性耕作就顯得更為重要。而對山東來說,主要是減少秸稈焚燒對環(huán)境的污染,利用秸稈覆蓋地表實施保護性耕作。
五、我國保護性耕作系統(tǒng)試驗
60年代,我國開始各種旱地增產(chǎn)耕作技術(shù)的試驗研究。
1991年,中國農(nóng)業(yè)大學(xué)和山西省農(nóng)機局等合作,開始了農(nóng)機農(nóng)藝結(jié)合的保護性耕作系統(tǒng)試驗研究。
經(jīng)過 10年的持續(xù)試驗,完成了保護性耕作在我國的適應(yīng)性研究,證明保護性耕作在北方是適合的,可行的,可以達到節(jié)本增收和環(huán)境保護雙贏。在山西壽陽玉米試驗地,我們可以看到保護性耕作所取得的成效。
從1999年開始,在河北、遼寧、內(nèi)蒙、甘肅試驗。2002年農(nóng)業(yè)部啟動“保護性耕作示范工程”項目。2003年、2004年農(nóng)業(yè)部分別向全國推薦了一批小麥免耕播種機、玉米免耕機。2005年以來,保護性耕作在北方進入大面積示范推廣階段。
六、保護性耕作對增產(chǎn)的不利因素
保護性耕作對增產(chǎn)的不利因素主要有以下幾個方面:一是秸稈覆蓋,降低地表溫度;二是保護性耕作質(zhì)量不易保證; 三是保護性耕作影響雜草控制。
土地生產(chǎn)力下降的主要原因是土壤流失。我國每年因風(fēng)蝕、水蝕造成的耕地?fù)p失為 33億噸。相當(dāng)部分地區(qū)每年風(fēng)蝕、水蝕帶走大量肥沃的表土,導(dǎo)致土壤肥力降低,這是產(chǎn)量下降的主要原因。
翻耕使風(fēng)蝕、水蝕持續(xù)進行,當(dāng)表面的細土被吹走,只剩下硬土后,風(fēng)蝕、水蝕將逐漸減少。而下面的土翻上來,于是一場新的土壤侵蝕又開始了,年復(fù)一年,直到耕層的細土全部被刮走。每年這么刮,翻地再加上水土流失,地就瘦了。
七、保護性耕作的實施要點
1、取消鏵式犁翻耕,土壤容重較大時,用深松代替;
2、秸稈全程覆蓋,播種后地面覆蓋率不低于30%;
3、保持播前地表基本平整;
4、免耕施肥播種,一次完成施肥播種;
5、通過除草劑和機械及時控制雜草。
保護性耕作工藝體系主要包括三項基本作業(yè):秸稈處理,保證播前地表秸稈均勻分布;地表平整,免耕施肥播種;深松土壤。分析比較,還是這種模式比較適合中國的國情。
八、保護性耕作關(guān)鍵機具
圓盤開溝器免耕播種機 :
主要特點:通過性能較好,種溝形狀較好,結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。
主要問題:在免耕覆蓋地入土困難,要求正壓力大, 機器重。
適應(yīng)范圍:目前主要是引進國外的大型免耕播種機在大型農(nóng)場或大城市郊區(qū)采用,我國自行研發(fā)的不多。北京市引進的迪爾公司(DEERE)大型小麥免耕播種機作業(yè),3萬美元一臺??紤]到實際使用,在山東這種地塊,估計很難發(fā)揮作用。
帶狀旋耕小麥免耕播種機
主要特點:動力驅(qū)動、通過性強,入土容易、重量不大,結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。
主要問題:功率消耗較大,帶狀旋耕機具表土擾動大。
適應(yīng)范圍:目前大量應(yīng)用于玉米秸稈覆蓋地,壟作地,是我國自行研制的一種免耕播種機。
九、保護性耕作實施成功是一個長期艱巨的過程
保護性耕作的成功,特別是產(chǎn)量提高取決于三個因素:
1、土壤保持較多的水分(短期實現(xiàn))。
2、土壤肥力提高(長期實現(xiàn))。
3、良好的管理(長期實現(xiàn))。
目前,實施保護性耕作往往很難一年就見效,農(nóng)民也許會說,你這機器也不怎么樣啊,但是如果我們能給他們降低成本,提高產(chǎn)量,農(nóng)戶就高興了。我的體會是,如果小麥普遍長的很好,老百姓當(dāng)然沒意見,產(chǎn)量高、成本又低,這就合老百姓的意了。如果效果不很明顯,一定要堅持,再做一年,找到原因,效果可能會越來越好。
土壤肥力提高,需要3-5年以上的時間才有明顯效果。時間長短取決于秸稈覆蓋率,進行什么耕作等,如進行旋耕,土壤結(jié)構(gòu)破壞,蚯蚓被殺死,土壤改造過程將停止。
推廣免耕還是少耕,要因地制宜。10年的時間使我們認(rèn)識到,免耕的保水保持效果好、作業(yè)成本低,因此,條件具備時,推廣免耕比少耕效益好。免耕要求的條件高,如果不能滿足這些條件,免耕可能導(dǎo)致減產(chǎn)。免耕之所以減產(chǎn),是因為地表沒有處理好,當(dāng)然如果有機器壓過,壓成餅子一樣,使土壤變硬,也會造成減產(chǎn)。要避免這些問題,就是采取少耕的辦法。地不平,發(fā)現(xiàn)土壤板結(jié),可以采取疏松的辦法。推廣保護性耕作,一般要滿足4個條件:一是土壤具有自我疏松能力。二是能夠保證足夠的秸稈覆蓋量,沒有秸稈覆蓋,免耕作用不好。三是機具的適應(yīng)性要好。四是駕駛員和農(nóng)戶的作業(yè)與管理達到相應(yīng)水平。希望大家在推廣機械化保護性耕作中,要注意把握好以上幾個問題。

摘自山東農(nóng)機化信息網(wǎng)

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