何　進(jìn)　李洪文　陳海濤　盧彩云　王慶杰

(1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院， 北京 100083； 2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院， 哈爾濱 150030)

0　引言

保護(hù)性耕作與傳統(tǒng)耕作的最大差別在于取消了鏵式犁翻耕[1]，對農(nóng)田實(shí)行免耕、少耕，用作物秸稈覆蓋地表，減少風(fēng)蝕、水蝕，是提高土壤肥力和抗旱能力的先進(jìn)農(nóng)業(yè)耕作技術(shù)[2-4]。在免、少耕播種條件下，地表有秸稈殘茬覆蓋，播種機(jī)通過困難，且免耕地表平整度相對較差，嚴(yán)重影響播種質(zhì)量和出苗效果。因此，如何處理前茬作物根茬與秸稈、平整種床與除草、改善深松效果、提高播種質(zhì)量，成為保護(hù)性耕作技術(shù)有效實(shí)施的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

國內(nèi)外針對保護(hù)性耕作技術(shù)的研究主要集中在殘茬管理、土壤耕作及免少耕播種方面。其中，殘茬管理主要是秸稈粉碎及根茬處理；土壤耕作主要涉及表土耕作和深松；免少耕播種主要圍繞秸稈防堵展開研究[5-7]。因此，本文在分析國內(nèi)外保護(hù)性耕作概況的基礎(chǔ)上，闡述歸納殘茬管理、表土耕作、免少耕播種等主要技術(shù)與機(jī)具的研究進(jìn)展及存在問題，分析各項(xiàng)技術(shù)原理、特點(diǎn)及典型機(jī)具，并展望保護(hù)性耕作技術(shù)的發(fā)展趨勢，為我國保護(hù)耕作技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供參考。

1　保護(hù)性耕作概況

1.1　保護(hù)性耕作應(yīng)用面積

保護(hù)性耕作充分利用自然條件保護(hù)土壤、恢復(fù)地力，有效減少水土流失，提高生產(chǎn)效益、促進(jìn)節(jié)本增效，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)2015年統(tǒng)計[4-5]，全世界保護(hù)性耕作面積約為1.569 8億hm2，占全球總耕作面積的10.9%。由圖1可知，南美洲保護(hù)性耕作面積最大，約為6.64×107hm2，占該地區(qū)種植面積的60%；其次是北美洲，保護(hù)性耕作面積為5.4×107hm2，占北美洲種植面積的24%；大洋洲保護(hù)性耕作面積2.0×107hm2，占大洋洲總種植面積的35.9%。相對而言，亞洲與非洲采用保護(hù)性耕作的比例較低，分別為3%與0.9%。

加拿大、澳大利亞、巴西、阿根廷等國家借鑒美國發(fā)展保護(hù)性耕作的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本國實(shí)際情況加以應(yīng)用，取得了良好的效益。由圖2可知，美國(3.56×107hm2)、巴西(3.18×107hm2)、阿根廷(2.92×107hm2)、加拿大(1.83×107hm2)、澳大利亞(1.77×107hm2)等國家的保護(hù)性耕作應(yīng)用面積均大于1.5×107hm2，保護(hù)性耕作已成為這些國家的主流耕作技術(shù)。中國自20世紀(jì)50年代開始免少耕播種等相關(guān)技術(shù)研究，目前是亞洲保護(hù)性耕作應(yīng)用面積最大的國家，超過6.67×106hm2。

圖2　保護(hù)性耕作面積較大的國家Fig.2　Countries with larger adoption area of conservation tillage

1.2　保護(hù)性耕作技術(shù)模式現(xiàn)狀

保護(hù)性耕作主要以土壤擾動最小化、秸稈殘茬覆蓋最大化、有效促進(jìn)生物活性為原則[8]，在全球不同地區(qū)針對不同的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境及作物形成了相適宜的技術(shù)模式，保護(hù)性耕作典型技術(shù)模式如表1所示。

20世紀(jì)80年代以后，保護(hù)性耕作技術(shù)模式基本成熟，推廣應(yīng)用面積不斷擴(kuò)大，目前已推廣應(yīng)用到70多個國家。其中，美國、加拿大、阿根廷、巴西、澳大利亞等國家在保護(hù)性耕作機(jī)具配套方面較為成熟?？偨Y(jié)近年來世界保護(hù)性耕作技術(shù)發(fā)展趨勢為：①依據(jù)不同地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境和作物種植生產(chǎn)特點(diǎn)，因地制宜應(yīng)用保護(hù)性耕作技術(shù)。②重視作物輪作。③重視非化學(xué)除草技術(shù)，如機(jī)械除草、生物除草等。④保護(hù)性耕作機(jī)具向智能化、大型化等方向發(fā)展。

1.3　保護(hù)性耕作實(shí)施效應(yīng)

國內(nèi)外研究表明，保護(hù)性耕作實(shí)施的效應(yīng)主要體現(xiàn)在：

(1)減少風(fēng)蝕

保護(hù)性耕作通過秸稈殘茬覆蓋，實(shí)現(xiàn)以下功效：不僅降低地表風(fēng)速，而且作物根茬可以固土，加之免少耕可加大地表粗糙度，有效降低地表風(fēng)速，減少揚(yáng)塵和土粒運(yùn)動；增加有效蓄水，增強(qiáng)表層土壤之間的吸附力；改善團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，使可風(fēng)蝕的小顆粒含量減少，從而可以有效減少農(nóng)田揚(yáng)塵[29]。

(2)降低水蝕

①地表有秸稈殘茬覆蓋，降雨時雨滴的動能被秸稈吸收，再從秸稈上流到地面，不會產(chǎn)生激濺，細(xì)碎土粒不易堵塞土壤孔隙。②地表秸稈殘茬覆蓋，延遲徑流發(fā)生時間，降低徑流量。③保護(hù)性耕作對土壤擾動較小，作物須根腐爛后形成的孔道較多，有利于降雨過程中水分入滲。

(3)改良土壤

①改善土壤物理特性：根據(jù)黃土高原[30]、華北[31]和農(nóng)牧交錯區(qū)[32]長期定位試驗(yàn)結(jié)果，保護(hù)性耕作分別降低了0～30 cm層內(nèi)的土壤容重2.2%、1.2%和2.8%；提高了大粒徑(>2 mm)水穩(wěn)團(tuán)粒數(shù)，降低了小粒徑(<0.25 mm)水穩(wěn)團(tuán)粒數(shù)。②改善土壤化學(xué)特性：在臨汾、北京和武川，相對傳統(tǒng)耕作，長期保護(hù)性耕作可分別提高農(nóng)田土壤表層(0～10 cm)21.7%、10.5%和23.1%的有機(jī)質(zhì)含量，51.5%、24.3%和23.8%的全氮含量，以及56.3%、48.5%和10.5%的速效磷含量[32-33]。

表1　保護(hù)性耕作典型技術(shù)模式Tab.1　Typical technical pattern of conservation tillage

(4)提高土壤固碳能力

①實(shí)施保護(hù)性耕作的農(nóng)田土壤，二氧化碳、甲烷等排放減少，土壤碳儲量上升[34]。②腐爛的作物秸稈、殘茬可進(jìn)一步培肥地力[35]，減少農(nóng)田化肥使用量10%～20%。

(5)提高作物產(chǎn)量和收益

保護(hù)性耕作可減少作業(yè)工序2～3道，降低作業(yè)成本20%左右，提高旱地作物產(chǎn)量5%以上，農(nóng)民可增加收益20%～30%[3,36]。

2　保護(hù)性耕作關(guān)鍵技術(shù)與機(jī)具現(xiàn)狀

保護(hù)性耕作實(shí)施過程中，涉及到的主要機(jī)具有秸稈殘茬管理、表土耕作、免少耕播種和深松機(jī)具。秸稈殘茬管理是保護(hù)性耕作的基礎(chǔ)，秸稈覆蓋的好壞，直接關(guān)系著保護(hù)性耕作實(shí)施的成??；表土耕作是雜草控制的關(guān)鍵技術(shù)之一；免少耕播種機(jī)在有秸稈覆蓋的地表完成播種作業(yè)，故有效防堵是順利實(shí)施免少耕播種的前提；深松是蓄納降雨、打破犁底層等所采取的疏松土壤的措施。

2.1　秸稈殘茬管理技術(shù)與機(jī)具

傳統(tǒng)翻耕使土壤長期裸露，缺少秸稈殘茬的覆蓋或混合，降低土壤水分[37]，土壤風(fēng)、水蝕嚴(yán)重，不利于農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)[38]。長期研究表明[39]，地面覆蓋秸稈可以有效減少地表徑流60%、土壤水蝕80%左右，提高水分利用效率15%～17%[38]、土壤蓄水量14%～15%[40]；增加土壤碳、磷和微生物含量[41-43]，改善土壤結(jié)構(gòu)[44]。此外，秸稈還田可防治沙塵暴，改善農(nóng)田作物生長環(huán)境[45]，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。保護(hù)性耕作中，需要采用機(jī)械化技術(shù)對秸稈殘茬進(jìn)行管理，保證免少耕播種和秸稈還田作業(yè)質(zhì)量。

秸稈殘茬管理機(jī)具通常利用高速運(yùn)動的秸稈粉碎刀或根茬粉碎刀，對秸稈或作物根茬進(jìn)行多次高速打擊、砍切、揉搓、撕裂后將秸稈或根茬粉碎成碎段和纖維狀，一般還伴隨著翻埋或拋撒還田作業(yè)，具有作業(yè)質(zhì)量好、處理秸稈量大、成本低、生產(chǎn)率高等特點(diǎn)[46]。按照作業(yè)形式，秸稈殘茬管理機(jī)具可分為兩大類：①秸稈粉碎還田機(jī)具，主要包括秸稈粉碎機(jī)、與聯(lián)合收獲機(jī)配套的粉碎裝置等。②根茬粉碎還田機(jī)，主要包括單軸式根茬粉碎機(jī)、秸稈粉碎與根茬粉碎聯(lián)合作業(yè)機(jī)、雙軸式根茬粉碎旋耕機(jī)等。

秸稈粉碎還田機(jī)具中，根據(jù)刀片粉碎秸稈的方式不同，可以分為旋轉(zhuǎn)和砍切兩種類型。旋轉(zhuǎn)粉碎方式應(yīng)用廣泛，其工作原理是通過高速旋轉(zhuǎn)的錘爪或甩刀，對秸稈進(jìn)行多次高速錘擊、切割和揉搓，將秸稈粉碎成絲瓤狀[47-48]。砍切類型的玉米秸稈還田機(jī)械，其工作原理為通過壓輥將玉米秸稈沿機(jī)具前進(jìn)方向壓倒并與地面緊密接觸，切刀在偏心輪盤的帶動下做往復(fù)運(yùn)動，將玉米秸稈切成段狀?？城蟹鬯樘岣吡擞衩捉斩捛兴殚L度合格率，減少了后茬小麥免耕播種機(jī)具被秸稈堵塞的情況[49]。根茬粉碎還田機(jī)主要用于播種前的作物秸稈與根茬處理，作業(yè)對象為玉米、高粱、棉花等根茬粗壯硬實(shí)的作物[50]。其工作原理為通過旋轉(zhuǎn)的根茬粉碎刀切碎作物根茬并碎土，利用機(jī)罩的限制導(dǎo)向作用使得土壤進(jìn)一步破碎，同時將碎茬和土壤攪拌混合還田[51]。

秸稈粉碎還田機(jī)具與根茬粉碎還田機(jī)的核心部件是切碎刀片。刀片及其設(shè)計對秸稈與根茬的切碎質(zhì)量、機(jī)具作業(yè)的功耗和使用壽命都有顯著影響[47]。目前應(yīng)用較多的刀型有彎刀(Y形和L形)、直刀、錘爪[52]和半喂入式粉碎圓盤刀等。表2列出了刀片的作業(yè)原理、特點(diǎn)及適用范圍。

機(jī)械化秸稈殘茬管理方式可在高效完成秸稈和根茬粉碎還田作業(yè)的同時節(jié)約成本。部分典型秸稈殘茬管理機(jī)具如表3所示。

表2　幾種常用刀片作業(yè)原理、特點(diǎn)及適用范圍Tab.2　Blade types together with their principle, description and applications

表3　秸稈殘茬管理典型機(jī)具Tab.3　Typical machines for crop straw residue management

作物秸稈殘茬管理技術(shù)是保護(hù)性耕作技術(shù)重要的組成部分，秸稈粉碎還田機(jī)和根茬粉碎還田機(jī)是目前作物秸稈殘茬管理使用的主要機(jī)具。國內(nèi)外對于秸稈粉碎還田機(jī)和根茬粉碎還田機(jī)的刀具開展了一系列研究。在刀具的結(jié)構(gòu)、參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計方面，通過對旋耕埋草機(jī)螺旋橫刀的數(shù)學(xué)建模，得到橫刀結(jié)構(gòu)是影響高茬秸稈旋耕翻埋效果的主要因素[64]；利用COSMOS軟件對還田機(jī)械旋耕刀彎折角進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計[65]；通過 Pro/E與ANSYS軟件設(shè)計了一種阿基米德螺旋線型根茬粉碎刀[66]；建立玉米根茬切割過程的動力學(xué)模型及能耗模型，優(yōu)化設(shè)計多級滑切刃[67]；通過對比試驗(yàn)，對旋耕-碎茬通用刀片結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化[68]；通過研究刀具刃口曲線與運(yùn)動特征，為破茬刀具設(shè)計提供理論依據(jù)[69]；利用離散元法對比分析旋耕刀切土過程的力學(xué)特性，為秸稈覆蓋量較大條件下的耕作機(jī)械優(yōu)化設(shè)計提供技術(shù)參考[70]；在研究秸稈-土壤-旋耕刀相互作用關(guān)系的基礎(chǔ)上，利用三維離散元模型優(yōu)化了旋耕刀刃口曲線[71]；通過建立板結(jié)土壤本構(gòu)模型及土壤振動旋切過程的有限元數(shù)值模型，為振動旋耕機(jī)具作業(yè)參數(shù)選擇提供技術(shù)依據(jù)[72]；在充分考慮粉碎效果的前提下，研制出一種V-L型秸稈粉碎還田刀片[56]。在刀具能耗基礎(chǔ)研究方面，通過建立旋耕刀動態(tài)和靜態(tài)切土阻力數(shù)學(xué)模型，對刀片作業(yè)能耗展開分析[73]；優(yōu)化旋耕刀作業(yè)參數(shù)，為旋耕機(jī)節(jié)能降耗提供數(shù)據(jù)參考[74]；此外，有學(xué)者對旋耕-碎茬通用刀片功率消耗影響因素[75]及船式旋耕埋草機(jī)螺旋刀輥?zhàn)鳂I(yè)功耗進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)研究[76]；通過設(shè)計動定刀支撐滑切式秸稈粉碎裝置，有效降低了機(jī)具作業(yè)功耗[77]。通過一種刀片多頭螺旋線對稱排列法的相關(guān)試驗(yàn)，有效提高了刀具工作穩(wěn)定性[78]；在相關(guān)基礎(chǔ)研究和試驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上，研究了秸稈粉碎和還田機(jī)具刀輥的主要工作參數(shù)，明確了甩刀排列、刀輥高度及轉(zhuǎn)速對粉碎效果的影響[79]。

秸稈覆蓋地表是保護(hù)性耕作的重要標(biāo)志之一。在秸稈和根茬粉碎拋撒、粉碎翻埋還田技術(shù)方面，目前還存在秸稈粉碎長短不一，拋撒、翻埋均勻性較差等問題，學(xué)者以這些問題為切入點(diǎn)展開了相關(guān)研究。通過正反轉(zhuǎn)旋耕作業(yè)對秸稈混埋效果的影響規(guī)律分析，為具體秸稈混埋模式的選擇提供了參考[80]；為評價秸稈混埋效果，對旋耕作業(yè)時秸稈的掩埋率進(jìn)行了相關(guān)分析[81]；為提高粉碎效果和改善拋撒均勻性，設(shè)計了一種可調(diào)節(jié)秸稈拋撒均勻度和幅寬的秸稈粉碎拋撒還田機(jī)[82]、一種安裝在聯(lián)合收獲機(jī)的后罩上的秸稈切碎機(jī)[83]、Y-直型鋸齒型秸稈粉碎還田裝置[84]等。

保護(hù)性耕作是一種盡量減少土壤擾動的環(huán)境友好型技術(shù)。在秸稈殘茬管理機(jī)具的基礎(chǔ)上發(fā)展復(fù)式或聯(lián)合作業(yè)機(jī)型，可有效減少機(jī)具進(jìn)地次數(shù)和土壤壓實(shí)，提高機(jī)具利用率。國內(nèi)在復(fù)式或聯(lián)合作業(yè)機(jī)型方面也展開了相關(guān)研究，設(shè)計了一種集深松作業(yè)、破茬碎土、秸稈旋埋和地表平整等多功能于一體的深松旋埋聯(lián)合耕整機(jī)[85]；研制了一種秸稈撿拾粉碎掩埋復(fù)式還田機(jī)[86]。

2.2　表土耕作技術(shù)與機(jī)具

表土耕作是指在收獲后至播種前用機(jī)械對地表下10 cm以內(nèi)的表層土壤進(jìn)行的作業(yè)，是少耕的一種形式[87]。必要的表土處理對保護(hù)性耕作有如下意義：①平整地表。上茬作物收獲后存在溝轍和壟溝，表土耕作能平整地表，有利于后續(xù)免少耕播種。②降低地表秸稈覆蓋率。玉米秸稈粉碎條件下，耙一次地可降低秸稈覆蓋率15%～24%[88]。將表土和秸稈混合，能夠防止冬季休閑時大風(fēng)將粉碎后的秸稈刮走或集堆，可提高免少耕播種機(jī)的通過性。③滅除雜草。保護(hù)性耕作條件下采用全面淺松可使除草率達(dá)到90%以上[3]，減少農(nóng)藥使用量和生產(chǎn)成本。④降低表土容重，減小開溝阻力，提高表土地溫，增加蓄水量。淺松作業(yè)能降低免少耕播種機(jī)40%左右的開溝阻力，減小秸稈根茬和土壤容重對播種質(zhì)量的影響[89]。免耕加上表土作業(yè)后，休閑期蓄水量明顯增加，水分利用率提高13.6%[90]。

表土耕作主要包括耙地、淺松、垂直耕作等，在保護(hù)性耕作時常用到的機(jī)具為圓盤耙、彈齒耙和淺松機(jī)等。

圓盤耙在滾轉(zhuǎn)前進(jìn)時，利用自重和土壤反作用力入土，土壤沿耙片凹面上升和跌落，達(dá)到碎土、翻土和覆蓋等效果[91]。圓盤耙的關(guān)鍵部件即耙片，根據(jù)耙片形狀可分為全緣和缺口圓盤，缺口耙片有較強(qiáng)的切土、碎土和切斷殘茬的能力；按耙組的配置方式可分為對置式和偏置式兩種，對置式圓盤耙側(cè)向受力平衡，工作平穩(wěn)，且耙組交錯對置排列，作業(yè)后地面無溝埂；偏置式圓盤耙側(cè)向力不易平衡，調(diào)整較困難，只宜單向轉(zhuǎn)彎。

彈齒耙主要是通過振動的耙齒來疏松土壤，平整地表，同時防止秸稈纏繞，可用于播種前的地表處理，達(dá)到創(chuàng)造良好種床、提高播種質(zhì)量等目的。彈齒耙工作時不會造成土壤翻轉(zhuǎn)，基本上不減少地表的秸稈覆蓋量。根據(jù)工作部件彈齒耙可分為鑿式、鋤鏟式等。國外典型彈齒耙基本采用多梁結(jié)構(gòu)，有利于秸稈通過，彈齒的振動通過入土后阻力不均勻性及彈簧部件實(shí)現(xiàn)。

淺松機(jī)則利用松土鏟從地表下5～8 cm處通過，表層土壤和秸稈從淺松鏟表面流過，并經(jīng)過鎮(zhèn)壓，從而獲得平整細(xì)碎的種床，實(shí)現(xiàn)平地、除草、碎土功能，同時淺松還能降低表土容重，提高表土溫度，減少播種開溝器的阻力，改善播種質(zhì)量[3]。淺松處理時，由于并不將秸稈混入土中，地表秸稈量減少不明顯。

垂直耕作是一種對土壤進(jìn)行垂直剪切而不引起土壤水平擾動的耕作方式。垂直耕作中主要使用的關(guān)鍵部件為圓盤刀和圓盤耙，圓盤刀在滾動碎土的同時切碎秸稈殘茬，并將秸稈與土壤混合，促進(jìn)秸稈的腐爛分解，使得種床有更均勻的容積密度和孔隙度，有利于種子的發(fā)芽及出苗。細(xì)碎的秸稈也能減少堵塞，提高免少耕播種機(jī)的通過性。同時垂直耕作減少耕作次數(shù)，縮短耕作時間，緩解了土壤壓實(shí)問題。在實(shí)際作業(yè)中，垂直耕作多采用“圓盤刀-圓盤耙”、“圓盤刀-深松鏟-圓盤耙”等組合形式，以實(shí)現(xiàn)更好的土地耕整效果[92]。上述表土耕作典型機(jī)具總體結(jié)構(gòu)和主要參數(shù)特點(diǎn)如表4所示[93-98]。

國外保護(hù)性耕作所用的表土耕作機(jī)具大多是深松鏟、圓盤耙、彈齒耙以及鎮(zhèn)壓輥等組成的聯(lián)合整地作業(yè)機(jī)，能一次性完成滅茬、深松、耙地等作業(yè)，Lemken、Great Plains、Kverneland等企業(yè)的產(chǎn)品都能保證良好的作業(yè)質(zhì)量。國外機(jī)具一般體積大，質(zhì)量大，多采用牽引式，需要大功率拖拉機(jī)配套。國內(nèi)農(nóng)田地塊較小，機(jī)具多為懸掛式的單一作業(yè)，當(dāng)表土耕作機(jī)具在含水率較高或秸稈覆蓋率較大的地表作業(yè)時，易產(chǎn)生土壤黏附、殘茬纏繞、阻力大和地表平整度差等問題。針對保護(hù)性耕作中出現(xiàn)的這些難題，學(xué)者展開了相應(yīng)研究：通過改變驅(qū)動方式或提高作業(yè)速度設(shè)計出新型圓盤耙[99-100]，相比被動圓盤耙片，其拋土量大、耕深穩(wěn)定、不易堵塞且作業(yè)功耗較?。辉诮Y(jié)構(gòu)上改進(jìn)，設(shè)計了雙翼、窄翼和下插式等新型淺松鏟[101-103]，田間試驗(yàn)表明設(shè)計的機(jī)具能有效減少土壤擾動，提高地表平整度，降低牽引阻力；利用離散元和有限元等仿真方法，建立土壤和機(jī)器模型，預(yù)測耕作阻力、功耗等參數(shù)，從而研究機(jī)具結(jié)構(gòu)和運(yùn)動參數(shù)與作業(yè)質(zhì)量的關(guān)系，為機(jī)具結(jié)構(gòu)設(shè)計和參數(shù)確定提供參考[104-106]。

表4　表土耕作典型機(jī)具Tab.4　Typical machines for topsoil tillage

2.3　免少耕播種關(guān)鍵技術(shù)與機(jī)具

免少耕播種機(jī)是在免耕或者少耕的地表實(shí)施播種作業(yè)，地表往往存在有一定程度的秸稈殘茬覆蓋，秸稈殘茬覆蓋量影響著免耕播種機(jī)作業(yè)環(huán)節(jié)的工作可靠性。有效防堵是實(shí)施免少耕播種的技術(shù)核心，按照防堵形式分為重力切茬防堵、動力驅(qū)動防堵和秸稈流動防堵等形式。

2.3.1重力切茬防堵技術(shù)與機(jī)具

免耕播種機(jī)重力切茬防堵技術(shù)主要以圓盤開溝器為核心部件，其防堵原理是開溝圓盤在機(jī)具自身重力作用下高速轉(zhuǎn)動，滾動切割秸稈、根茬和土壤，實(shí)現(xiàn)順暢播種、施肥。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是工作部件沿地面滾動，具有良好的防堵性能，但由于圓盤開溝器需要較大的正壓力，因而免耕播種機(jī)播種單體相對較重、種肥分施能力相對較差。

根據(jù)圓盤形狀結(jié)構(gòu)可分為缺口圓盤、波紋圓盤、平面圓盤、凹面圓盤、渦輪圓盤等，部分開溝圓盤的工作原理如圖3所示。缺口圓盤由于外緣具有一定的沖擊作用，因此具有較強(qiáng)的切土、碎土和切斷殘茬的能力(圖3a)，適用于黏重土壤。常見的缺口圓盤外緣有三角形、梯形或半圓形。

圖3　圓盤重力切茬防堵原理圖Fig.3　Schematic diagram for gravitational stubble cutting and anti-blocking disc

波紋圓盤(微型波紋圓盤)依靠重力和彈簧附加力產(chǎn)生的切、擠作用在作業(yè)區(qū)形成較寬的松土帶(圖3b)，但所需的入土力增大，不適宜在黏重土壤條件下工作，作業(yè)時圓盤需加載700～2 000 N才能切斷秸稈，切開地面達(dá)到一定的深度，要求機(jī)具有足夠的重量。波紋圓盤刀的槽數(shù)越多、波紋越小，開溝寬度越小。

平面圓盤與播種機(jī)前進(jìn)方向平行時，圓盤的作用只是切開根茬、切斷雜草和秸稈、在土壤表面切出一道縫，后續(xù)安裝開溝器開溝(圖3c)。平面圓盤與播種機(jī)前進(jìn)方向有一定夾角時，則可直接進(jìn)行播種、施肥。

凹面圓盤類似于圓盤耙，與前進(jìn)方向有一定的夾角，工作時，可利用圓盤的角度及滾動，將秸稈、根茬和表土拋離原位(圖3d)，實(shí)現(xiàn)破茬開溝。

國外在重力切茬防堵方面研究較早，多集中在圓盤開溝器的結(jié)構(gòu)設(shè)計與作業(yè)參數(shù)優(yōu)化等方面。如FALLAHI等[6]通過圓盤開溝播種試驗(yàn)得出平面圓盤的開溝播種深度最為穩(wěn)定、均勻；HUIJSMANS等[7]針對雙圓盤開溝器開溝參數(shù)與牽引力之間的作用關(guān)系開展試驗(yàn)研究，得出在開溝深度為5 cm條件下所需牽引力最?。籄HMAD等[107]研究了雙圓盤開溝器破茬性能，進(jìn)行了不同開溝深度與作業(yè)速度條件下開溝破茬試驗(yàn)，得出雙圓盤開溝器在直徑為450 mm時具有最優(yōu)的破茬率(88.6%)。國外大型農(nóng)機(jī)企業(yè)John Deere、Great Plains、Horsch等在進(jìn)行開溝圓盤設(shè)計時，綜合考慮免耕播種機(jī)的整體結(jié)構(gòu)與功能、農(nóng)藝要求和土壤特性等因素，目前開發(fā)形成的系列重力切茬防堵免耕播種機(jī)，可快速調(diào)節(jié)播種單體圓盤下壓力、開溝深度等，保證開溝切茬效果。

近年來，國內(nèi)學(xué)者在重力切茬開溝防堵的性能參數(shù)及作業(yè)效果等方面開展了大量研究，并通過對比不同結(jié)構(gòu)類型條件下圓盤的作業(yè)性能，優(yōu)化圓盤切茬刀性能參數(shù)。如朱瑞祥等[108]構(gòu)建了不同類型圓盤刀(普通圓盤刀、大波紋圓盤刀和缺口圓盤刀等)與破茬率和作業(yè)阻力間的數(shù)學(xué)模型，研究結(jié)果表明：大波紋型圓盤刀在前進(jìn)速度為5 km/h、偏角為5°和傾角為2°時作業(yè)效果最優(yōu)；利用有限元仿真及田間試驗(yàn)得出缺口圓盤刀在全秸稈覆蓋于地表時具有較好的入土和破茬性能；趙旭等[109]以傾斜波紋圓盤為研究對象，試驗(yàn)得出配重是影響切茬深度的主要因素，當(dāng)配重大于800 N時，播種機(jī)前進(jìn)速度對切茬深度的影響比對牽引阻力的影響顯著；林靜等[110]設(shè)計了一種阿基米德螺線型缺口圓盤破茬刀，并對其性能參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。部分典型的重力切茬防堵免耕播種機(jī)如表5所示。

2.3.2動力驅(qū)動防堵技術(shù)與機(jī)具

免耕播種機(jī)動力驅(qū)動防堵技術(shù)主要適用于秸稈覆蓋量大、搶種搶收的一年兩熟地區(qū)，其工作原理是利用拖拉機(jī)的動力輸出軸提供動力，驅(qū)動防堵裝置對秸稈殘茬進(jìn)行粉碎、拋撒等作業(yè)實(shí)現(xiàn)防堵。

目前對驅(qū)動防堵部件的研究從原理上主要分為“條耕”、“粉碎”、“切茬”和“撥拋”等幾種形式，其防堵原理如圖4所示。“條耕”式防堵的工作原理是在播種機(jī)開溝器前方安裝旋耕刀，對播種行進(jìn)行條帶淺耕，粉碎、破除秸稈和根茬，整備種床，保證播種質(zhì)量(圖4a)，目前應(yīng)用比較廣泛的是條帶旋耕模式。

表5　重力切茬防堵免耕播種機(jī)典型機(jī)具Tab.5　Typical gravitational stubble cutting and anti-blocking no tillage seeders

圖4　動力驅(qū)動防堵原理圖Fig.4　Schematic diagram for powered anti-blocking technology

“粉碎”防堵的工作原理是利用安裝在開溝器前方(或兩側(cè))高速旋轉(zhuǎn)的粉碎刀將播種行的秸稈粉碎，并利用粉碎刀的動能帶動碎稈沿導(dǎo)草板拋向開溝器后方(圖4b)，從而實(shí)現(xiàn)防堵。在“粉碎”防堵過程中，粉碎刀不接觸土壤，不會對土壤產(chǎn)生擾動，且高速旋轉(zhuǎn)的粉碎刀對播種行的秸稈有很強(qiáng)的粉碎性能和后拋能力，因此防堵性好。

“切茬”防堵的工作原理是切茬圓盤在動力驅(qū)動下主動旋轉(zhuǎn)，只需較小正壓力就可將覆蓋于地表的秸稈和根茬切斷，疏松地表土壤，開出種溝；同時，圓盤可將切斷的秸稈推向種行兩側(cè)，形成清潔播種帶防止秸稈堵塞。

“撥拋”防堵的工作原理是拖拉機(jī)動力輸出軸驅(qū)動秸稈粉碎、(側(cè))拋撒裝置或者撥指(撥指不入土)，將殘茬和秸稈拋向開溝器后方或播種機(jī)兩側(cè)，形成清潔播種帶防止秸稈堵塞。

國外針對動力驅(qū)動防堵技術(shù)開展了較多研究，且主要集中于南亞及東南亞地區(qū)的國家。例如SHARMA[116]研制了一種動力圓盤耙雙圓盤免耕播種機(jī)，將圓盤耙施加動力切斷秸稈，利用雙圓盤開溝器將切斷的秸稈分向種行兩側(cè)，進(jìn)行開溝播種，在秸稈量小且韌性低的區(qū)域防堵效果較好；針對水稻秸稈量大及韌性強(qiáng)等特點(diǎn)，SIDHU等[117]提出一種動力撿拾和粉碎拋撒裝置，將開溝器前方的水稻秸稈撿拾并且在粉碎室內(nèi)切斷，使地表暫時處于無秸稈狀態(tài)，然后開溝器進(jìn)行種肥播施作業(yè)，最后秸稈拋撒裝置將之前粉碎的秸稈均勻拋撒于地表，覆蓋種行。

國內(nèi)動力驅(qū)動防堵方面的研究較多，尤其是針對秸稈覆蓋量大造成的播種機(jī)嚴(yán)重堵塞問題。如陳海濤等[118]設(shè)計了一種免耕播種機(jī)清秸裝置，主要由清秸裝置及清秸覆秸控制機(jī)構(gòu)等組成，機(jī)組前進(jìn)時螺旋刀齒循環(huán)打擊秸稈和根茬，將地面的秸稈和播種帶上的秸稈根茬側(cè)向清除、運(yùn)輸并拋撒至機(jī)組側(cè)向(無需刻意粉碎秸稈)，完成防堵和種床整備作業(yè)過程，可通過調(diào)節(jié)清秸覆秸控制板的長度和角度，實(shí)現(xiàn)對已播地秸稈覆蓋均勻度和覆蓋寬度的控制；高娜娜等[119]基于流體力學(xué)邊界層理論設(shè)計了一種驅(qū)動滾筒式主動防堵機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了播種帶上秸稈的撥開與分流，可解決開溝部件被秸稈纏繞的問題；趙佳樂等[120]設(shè)計了一種有支撐滾切式防堵裝置，動力驅(qū)動主動切割刀片繞刀軸旋轉(zhuǎn)，被動刀片則隨機(jī)具滾動前進(jìn)，利用兩者形成的速度差對玉米秸稈和根茬進(jìn)行有支撐切割粉碎；李建群[121]設(shè)計的玉米秸稈順行鋪放小麥免耕播種聯(lián)合作業(yè)機(jī)，可實(shí)現(xiàn)清理玉米行間秸稈、保留玉米根茬的功能，在玉米行間進(jìn)行后續(xù)免耕播種作業(yè)，該作業(yè)方式可有效解決玉米秸稈直立覆蓋條件下根茬較難處理的問題。部分典型的動力驅(qū)動防堵免耕播種機(jī)如表6所示[122-128]。

2.3.3秸稈流動防堵技術(shù)與機(jī)具

相對重力切茬防堵和動力驅(qū)動防堵技術(shù)，秸稈流動防堵技術(shù)主要適用于秸稈覆蓋量較小的地區(qū)。免耕播種機(jī)作業(yè)時，地表秸稈的流動性加強(qiáng)，一定程度上能夠減少秸稈堵塞現(xiàn)象。常見的增強(qiáng)秸稈流動性的方式有：播種機(jī)多排開溝器布置以及開溝器前(側(cè))部增設(shè)防堵裝置等。

多排開溝器布置：堵塞取決于相鄰?fù)寥栏鞑考g形成的最小空間瞬時允許通過的秸稈最大量?？臻g、秸稈量和秸稈長度均影響堵塞。因此，加大開溝器間距使秸稈有足夠的通過空間，是防止堵塞的有效措施。當(dāng)開溝器間距足夠大時，即使開溝器鏟柄上有部分秸稈纏繞，也會在機(jī)具前進(jìn)過程中受到一側(cè)較大牽引阻力而脫落，不會造成堵塞。免耕播種機(jī)相鄰開溝器之間的空隙，取決于水平方向上同一排開溝器相鄰兩個部件之間的距離。當(dāng)把開溝器安裝在同一排時，開溝器間距為L(L大小取決于行距)；當(dāng)采用多排布置開溝器時，如圖5所示，同一排上開溝器間距為nL(n為開溝器排數(shù))，增加了兩個開溝部件間距，從而有效減少了秸稈的堵塞。目前國外大型免耕播種機(jī)一般設(shè)有2～6排開溝器，安裝在同排相鄰開溝器的間距可達(dá)1 m左右；國內(nèi)由于受到種植模式和拖拉機(jī)懸掛能力的限制，多采用雙排結(jié)構(gòu)形式。

開溝器前(側(cè))部增設(shè)防堵裝置：在采用多排開溝器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，可在開溝器前(側(cè))部增配耙齒及撥草輪等秸稈流動防堵裝置，以期最大程度地提高免耕播種機(jī)通過性能，改善破茬開溝效果，實(shí)現(xiàn)高速精準(zhǔn)播種。如NELSON等[129]分別采用回轉(zhuǎn)式和往復(fù)式耙齒裝置對播種帶上秸稈進(jìn)行清理，對比分析得知回轉(zhuǎn)式耙齒的效果優(yōu)于往復(fù)式，可將種帶上71%的秸稈撥開；FALLAHI等[6]通過田間試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，撥草輪齒與平面圓盤犁的組合在免耕播種作業(yè)中防堵效果優(yōu)勢明顯，且能夠節(jié)本降耗。

近些年，研究人員在上述研究基礎(chǔ)上結(jié)合理論分析及建立模型進(jìn)行了秸稈流動防堵裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計與試驗(yàn)分析，提出了分草圓盤、導(dǎo)草輥、撥草輪齒和驅(qū)動滾筒等新型裝置。如趙武云等[130]設(shè)計的免耕播種機(jī)彈齒式防堵裝置，利用彈齒的非線性變形對開溝器前方的秸稈產(chǎn)生短時間壓制，避免了開溝器纏草。TORBERT等[131]設(shè)計了一種前置式秸稈防堵裝置，播種機(jī)作業(yè)時，利用兩根聚乙烯軟管推動播種帶上的秸稈，其后方的撥草輪齒將秸稈撥離種帶，分草后切茬刀碎茬。田間試驗(yàn)表明該裝置具有良好的防堵性能。賈洪雷等[132]針對行間互作和寬窄行交替休閑2種保護(hù)性耕作模式，設(shè)計了組合刀片式的秸稈防堵裝置，試驗(yàn)得出在作業(yè)速度為2.1 m/s、耕作深度為35 mm、刀片回旋半徑為185 mm時，秸稈切斷率為90.9%，單把刀片功耗為8.15 W；LI等[133]設(shè)計了一種帶防堵機(jī)構(gòu)的玉米免耕精量播種機(jī)，通過地輪驅(qū)動開溝器上方的滾筒來清除播種帶上的秸稈，實(shí)現(xiàn)防堵功能。目前，Case、Great Plains、德邦大為等企業(yè)生產(chǎn)的免耕播種機(jī)都配有秸稈除茬器。同時，國內(nèi)外學(xué)者在防堵裝置設(shè)計的基礎(chǔ)上，結(jié)合新型材料和加工工藝研究，進(jìn)一步提高了防堵裝置作業(yè)性能。部分典型的秸稈流動防堵免耕播種機(jī)如表7所示。

表6　動力驅(qū)動防堵免耕播種機(jī)典型機(jī)具Tab.6　Typical powered anti-blocking no tillage seeders

圖5　多排開溝防堵原理圖Fig.5　Schematic diagram for multi-row opening and anti-blocking technology

2.4　深松技術(shù)與機(jī)具

保護(hù)性耕作技術(shù)采用免、少耕雖然可以減少土壤耕作，但種、管、收等環(huán)節(jié)的拖拉機(jī)和農(nóng)機(jī)具的田間作業(yè)會對農(nóng)田土壤產(chǎn)生壓實(shí)現(xiàn)象。此外，土壤緊實(shí)度隨著土壤自然狀態(tài)下的沉降會有一定程度的增加，作物根系對水分和養(yǎng)分的吸收能力因土壤相關(guān)參數(shù)及物理特性的變化而有所改變，最終影響農(nóng)作物的產(chǎn)量[141]。深松作業(yè)在不翻轉(zhuǎn)土壤、不打破原有土壤耕層結(jié)構(gòu)的前提下，利用深松鏟疏松種床土壤，打破堅硬的犁底層有利于蓄水保墑，加深耕作層有助于根系深扎，是旱地農(nóng)業(yè)的保護(hù)性耕作技術(shù)之一。

表7　秸稈流動防堵免耕播種機(jī)典型機(jī)具Tab.7　Typical straw-flowing and anti-blocking no tillage seeders

保護(hù)性耕作條件下深松技術(shù)與機(jī)具的研究需要綜合考慮：①深松鏟易被覆蓋在地表的秸稈和雜草纏繞，造成堵塞，影響作業(yè)質(zhì)量；目前減少深松鏟纏繞的方法有在深松前部增加圓盤切茬刀或者改善深松鏟柄的滑切性能[142]。②保護(hù)性耕作采用免少耕，存在土壤緊實(shí)度和容重相對較大的問題，使得深松作業(yè)阻力增加。常見的深松減阻方法有仿生減阻法、振動減阻法等[143]。③深松機(jī)具的深度監(jiān)測系統(tǒng)需完善。④深松環(huán)節(jié)的碎土特性、土壤機(jī)械動力學(xué)等仍應(yīng)作為研究的重點(diǎn)。

目前，國內(nèi)已成功開發(fā)出一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)且適合國情的秸稈還田、表土耕作以及免少耕播種等機(jī)具，為保護(hù)性耕作技術(shù)的推廣應(yīng)用提供了裝備保障。但還存在一些不足：①免耕播種機(jī)在大量秸稈覆蓋條件下的播種質(zhì)量有待提高。與國外大型免耕播種機(jī)相比，國內(nèi)播種機(jī)具在作業(yè)速度、播種質(zhì)量、防堵部件加工工藝與材料等方面仍需加強(qiáng)研究。②秸稈還田機(jī)具作業(yè)質(zhì)量有待提高。拋撒及覆蓋均勻性尚不能實(shí)現(xiàn)較佳控制；棉花、香蕉等經(jīng)濟(jì)作物的秸稈還田技術(shù)與機(jī)具研究需逐步加強(qiáng)；秸稈還田正負(fù)效應(yīng)及配套機(jī)具優(yōu)化集成等也應(yīng)作為研究重點(diǎn)。③表土耕作機(jī)具的相關(guān)基礎(chǔ)理論較為薄弱，機(jī)具結(jié)構(gòu)、運(yùn)動參數(shù)與作業(yè)質(zhì)量的關(guān)系有待于進(jìn)一步研究。

3　展望

在結(jié)合多年保護(hù)性耕作研究基礎(chǔ)上，提出未來研究的重點(diǎn)，以充分發(fā)揮保護(hù)性耕作技術(shù)優(yōu)勢，彌補(bǔ)當(dāng)前技術(shù)與裝備不足，實(shí)現(xiàn)各作業(yè)環(huán)節(jié)高效可靠。

3.1　機(jī)具關(guān)鍵部件加工工藝與材料改進(jìn)

在實(shí)施全程保護(hù)性耕作過程中，涉及多個作業(yè)環(huán)節(jié)。在免少耕播種條件下，機(jī)械化秸稈處理、深松、表土耕作工況復(fù)雜多變、隨機(jī)性強(qiáng)。作業(yè)過程中，現(xiàn)有的防堵部件、秸稈粉碎部件(如粉碎刀、圓盤等)、表土耕作部件、深松鏟等與秸稈、根茬、土壤相互摩擦易產(chǎn)生磨損；刀軸、彈齒等部件則承受較大的動態(tài)激勵和沖擊載荷易變形。為此，需借鑒各種處理工藝，改善和提高秸稈處理、深松、表土耕作等機(jī)具的作業(yè)性能：①在加工工藝方面，借鑒裝備制造領(lǐng)域先進(jìn)工藝技術(shù)，如氣體保護(hù)焊、自動電弧焊、耐磨材料堆焊、表面涂層以及熱處理等，充分保證關(guān)鍵部件具備較佳作業(yè)性能。②在材料方面，應(yīng)充分發(fā)揮多學(xué)科交叉研究優(yōu)勢，研制適用于保護(hù)性耕作機(jī)具的耐蝕耐磨、減摩、耐沖擊和耐疲勞新型材料。突出加工工藝改進(jìn)和新興材料應(yīng)用，是提升保護(hù)性耕作機(jī)具關(guān)鍵部件作業(yè)性能、實(shí)現(xiàn)精量播種作業(yè)、深松機(jī)具節(jié)能降耗和提高表土耕作機(jī)具適應(yīng)性的關(guān)鍵。

3.2　加強(qiáng)基礎(chǔ)理論研究與機(jī)具結(jié)構(gòu)優(yōu)化

國內(nèi)雖然在保護(hù)性耕作技術(shù)與裝置研發(fā)方面展開了相關(guān)研究，但是基礎(chǔ)研究有待于進(jìn)一步系統(tǒng)完善，包括保護(hù)性耕作對土壤性狀、節(jié)水培肥、作物生育、環(huán)境效應(yīng)等影響機(jī)制都需要進(jìn)一步研究。以免耕播種機(jī)和機(jī)械化秸稈處理機(jī)具為例，仍需探究機(jī)械-秸稈-土壤相互作用機(jī)理、多工況條件下秸稈運(yùn)動規(guī)律與本構(gòu)特征、拋撒軌跡等系統(tǒng)理論；以深松機(jī)具和表土作業(yè)機(jī)具為例，應(yīng)進(jìn)一步研究耕作過程中的碎土機(jī)理以及深松作業(yè)與作物產(chǎn)量之間的關(guān)系、表土耕作部件作業(yè)能耗和燃油量的大小與深松作業(yè)增產(chǎn)效益之間的交互關(guān)系。目前，保護(hù)性耕作機(jī)具相關(guān)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化程度相對較低，機(jī)具的適應(yīng)性有待提高。因此，針對國內(nèi)不同區(qū)域土壤特性、作物種類、種植模式以及技術(shù)需求的差異，進(jìn)一步完善免少耕播種、秸稈機(jī)械化處理、深松及表土耕作相關(guān)基礎(chǔ)理論，優(yōu)化改進(jìn)機(jī)具關(guān)鍵部件與結(jié)構(gòu)，集成先進(jìn)技術(shù)，提高保護(hù)性耕作機(jī)具的適應(yīng)性和可靠性。在加強(qiáng)基礎(chǔ)理論研究的基礎(chǔ)上，逐步研制與區(qū)域多樣性相適應(yīng)的核心部件與機(jī)具仍將是進(jìn)一步研究的重點(diǎn)。

3.3　提升機(jī)具智能化測控與信息化管理

智能化和信息化的裝備是先進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣應(yīng)用的載體和橋梁。在免耕播種以及播前秸稈機(jī)械化管理、深松和表土耕作過程中，利用機(jī)電液控制、互聯(lián)網(wǎng)+、機(jī)器視覺、計算機(jī)模擬仿真等技術(shù)，對播種、堵塞、秸稈粉碎、碎稈拋撒、深松和表土耕作等關(guān)鍵作業(yè)環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測、及時預(yù)警和可靠控制，是提高秸稈處理和免耕播種的可控性、穩(wěn)定性和精確性、實(shí)現(xiàn)智能化測控和信息化管理的有效途徑。同時，利用衛(wèi)星導(dǎo)航、圖像處理等技術(shù)實(shí)現(xiàn)高效避茬免耕播種，保證播種質(zhì)量，利用深度自動控制與測試技術(shù)實(shí)現(xiàn)深松與表土耕作深度的實(shí)時檢測與控制。另外，在實(shí)現(xiàn)保護(hù)性耕作智能測控、提升信息化管理水平方面，多種技術(shù)相互結(jié)合將會更加普遍。

3.4　保護(hù)性耕作模式下農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝融合

農(nóng)藝要求的復(fù)雜多變、種植習(xí)慣及生產(chǎn)條件的多樣性，決定了保護(hù)性耕作技術(shù)模式的復(fù)雜與多樣。保護(hù)性耕作技術(shù)模式的選擇應(yīng)以保護(hù)生態(tài)、經(jīng)濟(jì)有利、技術(shù)可行、應(yīng)用者能接受和統(tǒng)籌兼顧為原則。如免少耕播種秸稈防堵主要是通過各種類型機(jī)具處理多工況條件下的秸稈，解決播種作業(yè)環(huán)節(jié)的堵塞問題，當(dāng)前仍有一些技術(shù)問題亟待解決，如適宜的覆蓋量和殘茬長度、種床特性(碎稈與土壤的接觸方式等)對作物生長的影響規(guī)律等。免少耕播種秸稈處理受氣候特點(diǎn)、地理?xiàng)l件、土壤類型、種植制度等的多樣化影響較大，同時與保護(hù)性耕作技術(shù)需求密切相關(guān)。因此，必須結(jié)合不同地區(qū)的種植農(nóng)藝要求，緊密結(jié)合種床整備、秸稈處理等現(xiàn)實(shí)需求，進(jìn)一步加強(qiáng)免耕播種、秸稈處理部件與機(jī)具的設(shè)計優(yōu)化與改進(jìn)，深松及表土作業(yè)與其他作業(yè)模式相結(jié)合，探討與各典型農(nóng)業(yè)區(qū)保護(hù)性耕作相匹配的技術(shù)模式，發(fā)展具有區(qū)域特點(diǎn)的免少耕播種秸稈處理機(jī)械化技術(shù)。綜上所述，進(jìn)一步推進(jìn)保護(hù)性耕作模式下農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝協(xié)調(diào)發(fā)展、相互適應(yīng)，是提高免少耕播種質(zhì)量和發(fā)揮保護(hù)性耕作技術(shù)綜合效益的基礎(chǔ)。

3.5　形成因地適宜保護(hù)性耕作技術(shù)體系

國內(nèi)耕作制度多樣化，不同地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境和作物種植生產(chǎn)特點(diǎn)復(fù)雜多變，需結(jié)合地域條件因地制宜確立適合區(qū)域特色的保護(hù)性耕作技術(shù)體系，以有針對性地促進(jìn)各地區(qū)保護(hù)性耕作的推廣與應(yīng)用，充分發(fā)揮保護(hù)性耕作技術(shù)的保水、保土、保肥、抗旱增產(chǎn)、節(jié)本增效、改善生態(tài)的優(yōu)勢。保護(hù)性耕作技術(shù)體系需要突出技術(shù)集成和示范樣板引導(dǎo)，以推進(jìn)保護(hù)性耕作技術(shù)與機(jī)械化協(xié)調(diào)發(fā)展，推進(jìn)單項(xiàng)技術(shù)與綜合技術(shù)組裝配套，最大限度發(fā)揮保護(hù)性耕作生態(tài)效益和社會效益等多重效益。建立適于不同區(qū)域特色的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，有利于促進(jìn)高水平保護(hù)性耕作技術(shù)體系的形成。另外，與保護(hù)性耕作相配套的關(guān)鍵技術(shù)有待于形成，例如形成與免少耕特點(diǎn)相配套的栽培技術(shù)體系，可以充分發(fā)揮免少耕技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。同時，保護(hù)性耕作技術(shù)體系的推廣需要政府部門的大力推動、技術(shù)部門和推廣機(jī)構(gòu)的有效支撐，以建立健全保護(hù)性耕作技術(shù)推廣體系。

4　結(jié)束語

以免少耕播種、秸稈殘茬管理、表土耕作及深松作業(yè)等為核心的保護(hù)性耕作技術(shù)，在提高糧食產(chǎn)量的同時，能夠節(jié)約用水、降低生產(chǎn)成本；發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的同時，能夠保護(hù)生態(tài)環(huán)境，建設(shè)農(nóng)業(yè)生態(tài)文明；立足當(dāng)前農(nóng)產(chǎn)品有效供給的同時，能夠培肥地力，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

提升保護(hù)性耕作配套機(jī)具的原始創(chuàng)新能力、集成創(chuàng)新能力和引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新能力，是保護(hù)性耕作技術(shù)發(fā)展的支撐。加強(qiáng)保護(hù)性耕作技術(shù)基礎(chǔ)研究，提高自主創(chuàng)新能力和技術(shù)儲備水平是保護(hù)性耕作發(fā)展的保障。推進(jìn)保護(hù)性耕作模式下農(nóng)機(jī)農(nóng)藝農(nóng)信深度融合，重點(diǎn)探索與各地區(qū)種植農(nóng)藝相結(jié)合的保護(hù)性耕作技術(shù)模式，逐步形成科學(xué)合理的保護(hù)性耕作技術(shù)體系，是實(shí)現(xiàn)保護(hù)性耕作生產(chǎn)高效、節(jié)本增效的必然選擇。

1高旺盛. 論保護(hù)性耕作技術(shù)的基本原理與發(fā)展趨勢[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，42(12): 2702-2708.

GAO Wangsheng. Development trends and basic principles of conservation tillage[J].Scientia Agricultura Sinica, 2007, 40(12): 2702-2708. (in Chinese)

2BAKERC J, SAXTONK E, RITCHIEW R, et al. No-tillage seeding in conservation agriculture[M]. Trowbridge:Cromwell Press,2007.

3農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)機(jī)械化管理司. 中國保護(hù)性耕作[M]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社，2008．

4KASSAM A,FRIEDRICH T,DERPSCH R, et al. Overview of the worldwide spread of conservation agriculture[J]. Field Actions Science Reports, 2015, 8: 1-11.

5CA adoption worldwide[EB/OL]. http:∥www.fao.org/ag/ca/6c.html.

6FALLAHI S, RAPUFAT M H. Row-crop planter attachments in a conservation tillage system: a comparative study[J]. Soil & Tillage Research, 2008, 98(1): 27-34.

7HUIJSMANS J F M, HENDRIKS J G L, VERMEULEN G D. Draught requirement of trailing-foot and shallow injection equipment for applying slurry to grassland[J]. Journal of Agricultural Engineering Research, 1998, 71(4):347-356.

8PALM C, BLANCO-CANQUI H, DECLERCK F, et al. Conservation agriculture and ecosystem services: an overview[J]. Agriculture, Ecosystems & Environment, 2014, 187: 87-105.

9保護(hù)性耕作工程建設(shè)規(guī)劃(2009—2015年)[EB/OL]. http:∥www.moa.gov.cn/gk/zcfg/nybgz/200908/t20090828_1340481.htm.

10MITCHELL J P, SHRESTHA A, MATHESIUS K, et al. Cover cropping and no-tillage improve soil health in an arid irrigated cropping system in California’s San Joaquin Valley, USA[J]. Soil and Tillage Research, 2017, 165(1): 325-335.

11MITCHELL J, CARTER L, MUNK D, et al. Conservation tillage systems for cotton advance in the San Joaquin Valley[J]. California Agriculture, 2012, 66(3): 108-115.

12Tillage Type Definitions[EB/OL].http:∥www.ctic.purdue.edu/media/pdf/TillageDefinitions.pdf.

13FREITAS P L D, LANDERS J N. The transformation of agriculture in Brazil through development and adoption of zero tillage conservation agriculture[J]. International Soil & Water Conservation Research, 2014, 2(1):35-46.

14VARELA M F, SCIANCA C M, TABOADA M A, et al. Cover crop effects on soybean residue decomposition and P release in no-tillage systems of Argentina[J]. Soil and Tillage Research, 2014, 143:59-66.

15ALVAREZ R, STEINBACH H S. A review of the effects of tillage systems on some soil physical properties, water content, nitrate availability and crops yield in the Argentine Pampas[J]. Soil and Tillage Research, 2009, 104(1):1-15.

17AWADA L, LINDWALL C W, SONNTAG B. The development and adoption of conservation tillage systems on the Canadian Prairies[J]. International Soil & Water Conservation Research, 2014, 2(1):47-65.

18TULLBERG J N, YULE D F, Mcgarry D. Controlled traffic farming—from research to adoption in Australia[J]. Soil and Tillage Research, 2007, 97(2):272-281.

19DANG Y P, BALZER A, CRAWFORD M, et al. Strategic tillage in conservation agricultural systems of north-eastern Australia: why, where, when and how?[J]. Environmental Science & Pollution Research International, 2017,25(2):1-16.

20林靜，劉艷芬，李寶筏，等. 東北地區(qū)壟作免耕覆蓋模式對土壤理化特性的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2014，30(23): 58-64.

LIN Jing, LIU Yanfen, LI Baofa, et al. Effect of ridge-till and no-till mulching modes in Northeast China on soil physicochemical properties[J].Transactions of the CSAE, 2014, 30(23): 58-64. (in Chinese)

21湯秋香，謝瑞芝，章建新，等.典型生態(tài)區(qū)保護(hù)性耕作主體模式及影響農(nóng)戶采用的因子分析[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，42(2): 469-477.

TANG Qiuxiang, XIE Ruizhi, ZHANG Jianxin, et al. Analysis of conservation tillage pattern and the factors influencing farmers adoption in typical ecological region in China[J]. Scientia Agricultural Sinica, 2009, 42(2): 469-477. (in Chinese)

22閆小麗，薛少平，朱瑞祥. 陜北長城沿線風(fēng)沙區(qū)留茬固土保護(hù)性耕作技術(shù)模式研究[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2009，37(2): 100-104.

YAN Xiaoli, XUE Shaoping, ZHU Ruixiang. Conservative tillage for soil conservation with stubble in sandstorm area along the Great Wall in North Shaanxi Province of China[J]. Journal of Northwest A&F University:Natural Science Edition, 2009, 37(2): 100-104. (in Chinese)

23馮聚凱，崔彥宏，甄瑞，等. 華北平原一年兩熟區(qū)保護(hù)性耕作技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報，2006，22(6): 177-181.

FENG Jukai, CUI Yanhong, ZHEN Rui, et al. Review on conservation tillage of double cropping system in North China Plain[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2006, 22(6): 177-181. (in Chinese)

24汪一凡.我國南方濕潤地區(qū)保護(hù)性耕作研究[D].武漢: 華中師范大學(xué)，2015.

25BHAN S, BEHERA U K. Conservation agriculture in India-problems, prospects and policy issues[J]. International Soil & Water Conservation Research, 2014, 2(4):1-12.

26GONZALEZ-SANCHEZ E J, VEROZ-GONZALEZ O, BLANCO-ROLDAN G L, et al. A renewed view of conservation agriculture and its evolution over the last decade in Spain[J]. Soil and Tillage Research, 2015, 146:204-212.

27H?SL R, STRAUSS P. Conservation tillage practices in the alpine forelands of Austria—are they effective?[J]. Catena, 2016, 137(1):44-51.

28ANDERSSON J A, D'SOUZA S. From adoption claims to understanding farmers and contexts: a literature review of conservation agriculture (CA) adoption among smallholder farmers in southern Africa[J]. Agriculture Ecosystems & Environment, 2014, 187(4):116-132.

29YOUNG D L, SCHILLINGER W F. Wheat farmers adopt the undercutter fallow method to reduce wind erosion and sustain profitability[J]. Soil and Tillage Research, 2012, 124(4):240-244.

30WANG Q J, BAI Y H, GAO H W, et al. Soil chemical properties and microbial biomass after 16 years of no-tillage farming on the Loess Plateau China[J]. Geoderma,2008, 144: 502-508.

31ZHANG X R, LI H W, HE J, et al. Influence of conservation tillage practices on soil properties and crop yields for maize and wheat cultivation in Beijing[J]. China, Australian Journal of Soil Research, 2009,47: 362-371.

32HE J, KUHN N J, ZHANG X M, et al. Effects of 10 years of conservation tillage on soil properties and productivity in the farming-pastoral ecotone of Inner Mongolia China[J]. Soil Use and Management, 2009, 25: 201-209.

33HE Jin, LI Hongwen, WANG Qingjie, et al. The adoption of conservation tillage in China[J]. Annals of the New York Academy of Sciences, 2010, 1195: 96-106.

34胡立峰，李洪文，高煥文. 保護(hù)性耕作對溫室效應(yīng)的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2009，25(5): 308-312.

HU Lifeng, LI Hongwen, GAO Huanwen. Influence of conservation tillage on greenhouse effect[J]. Transactions of the CSAE, 2009, 25(5): 308-312. (in Chinese)

35李安寧，范學(xué)民，吳傳云，等. 保護(hù)性耕作現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2006，37(10): 177-180.

LI Anning, FAN Xuemin, WU Chuanyun, et al. Situation and development trends of conservation tillage in the world[J]. Transaction of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2006,37(10): 177-180. (in Chinese)

36PITTELKOW C M, LIANG X, LINQUIST B A, et al. Productivity limits and potentials of the principles of conservation agriculture[J]. Nature, 2015, 517(7534): 365.

37楊陸強(qiáng)，高彥玉，朱加繁，等. 保護(hù)性耕作技術(shù)與配套機(jī)具[J]. 農(nóng)機(jī)化研究，2018,40(4): 263-268.

YANG Luqiang, GAO Yanyu, ZHU Jiafan, et al. Conservation tillage technology and related equipment[J]. Journal of Agricultural Mechanization Research, 2018,40(4): 263-268. (in Chinese)

38張永斌. 陜西旱地保護(hù)性耕作技術(shù)模式研究[D]. 楊凌: 西北農(nóng)林科技大學(xué)，2010.

ZHANG Yongbin. Study of conservation tillage technology model in Shaanxi[D]. Yangling: Northwest A&F University, 2010. (in Chinese)

39陜西省農(nóng)業(yè)機(jī)械管理局，西北農(nóng)林科技大學(xué).保護(hù)性耕作技術(shù)[M]. 西安: 陜西科學(xué)技術(shù)出版社，2006.

40NYAKUDYA I W, STROOSNIJDER L. Conservation tillage of rain-fed maize in semi-arid Zimbabwe: a review[J]. Soil and Tillage Research, 2015, 145(1): 184-197.

41WEST T O, POST W M. Soil organic carbon sequestration rates by tillage and crop rotation: a global data analysis[J]. Soil Science Society of America Journal, 2002, 66(6): 1930-1946.

42ZAMUNER E C, PICINE L I, ECHEVERRIA H E. Comparison of phosphorus fertilization diagnostic methods for wheat under no-tillage[J]. Soil and Tillage Research, 2006, 89(1): 70-77.

43朱強(qiáng)根，朱安寧，張佳寶，等. 保護(hù)性耕作下土壤動物群落及其與土壤肥力的關(guān)系[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2010，26(2): 70-74.

ZHU Qianggen, ZHU Anning, ZHANG Jiabao, et al. Relation of agricultural soil fauna and soil fertility under conservation tillage systems[J]. Transactions of the CSAE, 2010, 26(2): 70-74. (in Chinese)

44許艷，張仁陟，張冰橋，等. 保護(hù)性耕作對黃土高原旱地土壤總磷及組分的影響[J]. 水土保持學(xué)報，2016，30(4): 254-260.

XU Yan, ZHANG Renzhi, ZHANG Bingqiao, et al. Effects of conservation tillage on soil total phosphorus and phosphorus fractions of dry land in the Loess Plateau[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2016, 30(4): 254-260. (in Chinese)

45魯向暉，隋艷艷，王飛，等. 保護(hù)性耕作技術(shù)對農(nóng)田環(huán)境的影響研究[J]. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2007，25(3): 66-72.

LU Xianghui, SUI Yanyan, WANG Fei, et al. The conservation tillage technique and it’s influences on farmland environment[J]. Agricultural Research in the Arid Areas, 2007, 25(3): 66-72. (in Chinese)

46鄭侃，陳婉芝，楊宏偉，等. 秸稈還田機(jī)械化技術(shù)研究現(xiàn)狀和展望[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，44(9): 9-13.

ZHENG Kan, CHEN Wanzhi, YANG Hongwei, et al. Current situation and prospect of straw returning mechanized technology[J]. Jiangsu Agricultural Sciences, 2016, 44(9): 9-13. (in Chinese)

47付雪高，李明，盧敬銘，等. 秸稈粉碎還田機(jī)甩刀的研究進(jìn)展[J]. 中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報，2011(1): 83-87.

FU Xuegao, LI Ming, LU Jingming, et al. Research on the cutter of straw crushing machine to field[J]. Chinese Agricultural Mechanization, 2011(1): 83-87. (in Chinese)

48JOHNSON J M F, ACOSTAMARTINEZ V, CAMBARDELLA C A, et al. Crop and soil responses to using corn stover as a bioenergy feedstock: observations from the northern US corn belt[J]. Agriculture, 2013, 3(1): 72-89.

49王慶杰，劉正道，李洪文，等. 砍切式玉米秸稈還田機(jī)的設(shè)計與試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2018, 34(2): 10-17.

WANG Qingjie, LIU Zhengdao, LI Hongwen, et al. Design and experiment of chopping-type maize straw returning machine[J]. Transactions of the CSAE, 2018, 34(2): 10-17.(in Chinese)

50文立閣，李建橋，崔占榮. 我國滅茬機(jī)具及其刀具的發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 農(nóng)機(jī)化研究，2006，28(5): 10-13.

WEN Lige, LI Jianqiao, CUI Zhanrong. Development present situation of stubble chopper and blade used in China[J]. Journal of Agricultural Mechanization Research, 2006,28(5): 10-13. (in Chinese)

51朱良，蘭心敏.秸稈(根茬)粉碎還田機(jī)使用、維護(hù)與選購指南[M].北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社，2010.

52LIU H, JIANG G M, ZHUANG H Y, et al. Distribution, utilization structure and potential of biomass resources in rural China: with special references of crop residues[J]. Renewable & Sustainable Energy Reviews, 2008, 12(5): 1402-1408.

53Straight blade[EB/OL]. http:∥www.rasspe.de/english/Grain-harvest/Straw-Chopper-Knives/.

54Multi-purpose fixed straw-chopper[EB/OL]. http:∥www.celli.it/en/products/mulchers/scorpiof/.

55徐春華，介戰(zhàn). T型板刀式秸稈還田機(jī)刀輥設(shè)計[J]. 拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車，2014(5): 50-51.

XU Chunhua, JIE Zhan. Design of T type plate knife roller of straw returning machine[J]. Tractor & Farm Transporter, 2014(5): 50-51. (in Chinese)

56賈洪雷，姜鑫銘，郭明卓，等. V-L型秸稈粉碎還田刀片設(shè)計與試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2015，31(1): 28-33.

JIA Honglei, JIANG Xinming, GUO Mingzhuo, et al. Design and experiment of V-L shaped smashed strawblade[J]. Transactions of the CSAE, 2015, 31(1): 28-33. (in Chinese)

57玉米收獲機(jī)4YZ-4B[EB/OL]. http:∥am.lovol.com.cn/yumiji/cc044yz4b.htm.

58東方紅1JH秸稈機(jī)[EB/OL]. http:∥www.yituo.com.cn/cpzx/jjcp/jgj/201706/t20170620_156686.html.

594JH-140秸稈粉碎還田機(jī)[EB/OL]. http:∥nongji360.com/company/shop2/product_2861_18626.shtml.

60松山株式會社EXR10系列滅茬機(jī)[EB/OL]. http:∥www.niplo.co.jp/products/cat-1/ product-01.php?c=b030&id=105.

611JG系列秸稈切碎滅茬旋耕機(jī)[EB/OL]. http:∥www.nongjx.com/st57873/product_693382.html.

621GQN-180D型雙軸滅茬旋耕機(jī)[EB/OL]. http:∥www.09635.com/trade/116127.aspx.

63庫恩. RM610[EB/OL]. http:∥www.kuhn.cn/internet/webcn.nsf/0/C66735C502B8AD47C1257B48002FD67D?Open.

64張居敏，周勇，夏俊芳，等. 旋耕埋草機(jī)螺旋橫刀的數(shù)學(xué)建模與參數(shù)分析[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2013，29(1): 18-25.

ZHANG Jumin, ZHOU Yong, XIA Junfang, et al. Mathematical modeling and analysis of helical blade for stubble burying rotary tiller[J]. Transactions of the CSAE, 2013, 29(1): 18-25. (in Chinese)

65蓋超，董玉平. 基于COSMOS的還田機(jī)械旋耕刀彎折角優(yōu)化[J]. 農(nóng)機(jī)化研究，2011,33(3): 30-33.

GAI Chao, DONG Yuping. Optimization of bending angle of rotary machine rotary tilling blade based on COSMOS[J]. Journal of Agricultural Mechanization Research, 2011,33(3): 30-33. (in Chinese)

66劉九慶，牛明，商友云，等. 基于ANSYS的滅茬刀多目標(biāo)驅(qū)動優(yōu)化設(shè)計[J]. 沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2014，36(2): 182-187.

LIU Jiuqing, NIU Ming, SHANG Youyun, et al. Multi-goal driven optimization design of stubble-smashing cutter based on ANSYS[J]. Journal of Shenyang University of Technology, 2014, 36(2): 182-187. (in Chinese)

67權(quán)龍哲，佟金，曾百功，等. 玉米根茬鏟切刀具的滑切刃曲線優(yōu)化設(shè)計[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2011，27(12):13-17.

QUAN Longzhe, TONG Jin, ZENG Baigong, et al. Optimization design of sliding cutting edge curve of corn rootstalk cutting tool[J]. Transactions of the CSAE, 2011, 27(12): 13-17. (in Chinese)

68賈洪雷，汲文峰，韓偉峰，等. 旋耕-碎茬通用刀片結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2009，40(7):45-50.

JIA Honglei, JI Wenfeng, HAN Weifeng, et al. Optimization experiment of structure parameters of rototilling and stubble breaking universal blade[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2009, 40(7): 45-50. (in Chinese)

69丁慧玲，黨鳳魁，師清翔，等. 玉米根茬破碎刀具刃口曲線參數(shù)與運(yùn)動參數(shù)的關(guān)系[J]. 河南科技大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2010，31(4): 75-78.

DING Huiling, DANG Fengkui, SHI Qingxiang, et al. Relationship between parameters of curved cutting-edge and motion parameters of blade used for maize rootstalk breaking[J]. Journal of Henan University of Science and Technology:Natural Science Edition, 2010, 31(4): 75-78. (in Chinese)

70方會敏，姬長英，張慶怡，等. 基于離散元法的旋耕刀受力分析[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2016，32(21): 54-59.

FANG Huimin, JI Changying, ZHANG Qingyi, et al. Force analysis of rotary blade based on distinct element method[J]. Transactions of the CSAE, 2016, 32(21): 54-59. (in Chinese)

71方會敏，姬長英，AHMED Ali Tagar，等. 秸稈-土壤-旋耕刀系統(tǒng)中秸稈位移仿真分析[J/OL]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2016，47(1): 60-67.http:∥www.j-csam.org/jcsam/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=20160109&journal_id=jcsam. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.01.009.

FANG Huimin, JI Changying, AHMED Ali Tagar, et al. Simulation analysis of straw movement in straw-soil-rotary blade system[J/OL]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2016, 47(1): 60-67. (in Chinese)

72蔣建東，高潔，趙穎娣，等. 土壤旋切振動減阻的有限元分析[J/OL]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2012，43(1): 58-62.http:∥www.j-csam.org/jcsam/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=20120112&journal_id=jcsam. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.01.012.

JIANG Jiandong, GAO Jie, ZHAO Yingdi, et al. Finite element simulation and analysis on soil rotary tillage with external vibration excitation[J/OL]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2012, 43(1): 58-62. (in Chinese)

73ASL J H, SINGH S. Optimization and evaluation of rotary tiller blades: computer solution of mathematical relations[J]. Soil and Tillage Research, 2009, 106(1): 1-7.

74熊平原，楊洲，孫志全，等. 旋耕刀三向工作阻力試驗(yàn)及作業(yè)參數(shù)優(yōu)化[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2017，33(19): 51-58.

XIONG Pingyuan, YANG Zhou, SUN Zhiquan, et al. Experiment on three-axis working resistances of rotary blade and working parameters optimization[J]. Transactions of the CSAE, 2017, 33(19): 51-58. (in Chinese)

75汲文峰，賈洪雷，佟金，等.通用刀片功率消耗影響因素分析與田間試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2010，41(2): 35-41.

JI Wenfeng, JIA Honglei, TONG Jin, et al. Analysis of influencing factors on power consumption and field test of universal blade[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2010, 41(2): 35-41. (in Chinese)

76王志山，夏俊芳，許綺川，等.船式旋耕埋草機(jī)螺旋刀輥?zhàn)鳂I(yè)功耗試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2010，41(12): 44-47.

WANG Zhishan, XIA Junfang, XU Qichuan, et al. Power consumption experiment of rotary tillage and stubble mulch knife roller[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2010, 41(12): 44-47. (in Chinese)

77鄭智旗，何進(jìn)，李洪文，等. 動定刀支撐滑切式秸稈粉碎裝置設(shè)計與試驗(yàn)[J/OL]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2016，47(增刊): 108-116.http:∥www.j-csam.org/jcsam/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=2016s017&journal_id=jcsam. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.S0.017.

ZHENG Zhiqi, HE Jin, LI Hongwen, et al. Design and experiment of straw-chopping device with chopping and fixed knife supported slide cutting[J/OL]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2016, 47(Supp.): 108-116. (in Chinese)

78賈洪雷，黃東巖，劉曉亮，等. 耕作刀片在刀輥上的多頭螺旋線對稱排列法[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2011，27(4): 111-116.

JIA Honglei, HUANG Dongyan, LIU Xiaoliang, et al. Symmetrical multi-spiral arrangement of tillage blades on rotor[J]. Transactions of the CSAE, 2011, 27(4): 111-116. (in Chinese)

79張佳喜，王學(xué)農(nóng)，陳發(fā)，等.秸稈粉碎還田、回收機(jī)刀輥工作參數(shù)的研究[J]. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，45(增刊2): 139-144.

ZHANG Jiaxi, WANG Xuenong, CHEN Fa, et al. Study on the knife roller working parameters of the field straw chopper and harvester[J]. Xinjiang Agricultural Sciences, 2008, 45(Supp.2): 139-144. (in Chinese)

80陳青春，石勇，丁啟朔，等. 正反轉(zhuǎn)旋耕作業(yè)的秸稈混埋效果比較[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2015，31(9): 13-18.

CHEN Qingchun, SHI Yong, DING Qishuo, et al. Comparison of straw incorporation effect with down-cut and up-cut rotary tillage[J]. Transactions of the CSAE, 2015, 31(9): 13-18. (in Chinese)

81SIRISAK C, TANYA N, WANWISA J. The performance of rotary power tiller using prototype rotary blades in dry- land field[J]. Maejo International Journal of Science and Technology, 2008, 2(Special Issue): 17-26.

82章志強(qiáng)，何進(jìn)，李洪文，等.可調(diào)節(jié)式秸稈粉碎拋撒還田機(jī)設(shè)計與試驗(yàn)[J/OL]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2017，48(9): 76-87.http:∥www.j-csam.org/jcsam/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=20170910&journal_id=jcsam. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2017.09.010.

ZHANG Zhiqiang,HE Jin, LI Hongwen,et al.Design and experiment on straw chopper cum spreader with adjustable spreading device[J/OL].Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery,2017,48(9):76-87.(in Chinese)

83DEAN M. Straw chopper and spreader for a combine harvester with improved fin design: U.S. ,2008188275[P]. 2007-02-06.

84邱新偉，王俊發(fā)，李亞芹，等. Y-直型鋸齒型秸稈粉碎還田裝置的設(shè)計[J]. 現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，2015(6): 53-55.

QIU Xinwei, WANG Junfa, LI Yaqin, et al. Design of Y-straight serrated straw crushing and returning plant[J]. Modernizing Agriculture, 2015(6): 53-55.(in Chinese)

85周華，張居敏，祝英豪，等. 秸稈還田深松旋埋聯(lián)合耕整機(jī)設(shè)計與試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2017，33(22): 17-26.

ZHOU Hua, ZHANG Jumin,ZHU Yinghao, et al. Design and experiment of combined tillage machine for subsoiling and rotary burying of straw incorporated into soil[J].Transactions of the CSAE, 2017, 33(22): 17-26.(in Chinese)

86鄭智旗，何進(jìn)，王慶杰，等. 秸稈撿拾粉碎掩埋復(fù)式還田機(jī)設(shè)計與試驗(yàn)[J/OL]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2017，48(7): 87-96.http:∥www.j-csam.org/jcsam/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=20170711&journal_id=jcsam. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2017.07.011.

ZHENG Zhiqi,HE Jin,WANG Qingjie, et al. Design and experiment on straw pickup-chopping and ditch-burying integrated machine[J/OL]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2017, 48(7): 87-96.(in Chinese)

87李問盈，李洪文，陳實(shí). 保護(hù)性耕作技術(shù)[M]. 哈爾濱: 黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，2009.

88高煥文.保護(hù)性耕作技術(shù)與機(jī)具[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

89龔振平，楊悅乾. 作物秸稈還田技術(shù)與機(jī)具[M]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社，2012：338-339.

90杜兵，李問盈，鄧健，等. 保護(hù)性耕作表土作業(yè)的田間試驗(yàn)研究[J]. 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2000，6(4): 65-67.

DU Bing, LI Wenying, DENG Jian, et al. Research on surface tillage in conservation tillage[J]. Journal of China Agricultural University, 2000，6(4): 65-67. (in Chinese)

91李寶筏. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)[M]．北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社，2003.

92SMITH D R, WARNEMUENDE-PAPPAS E A. Vertical tillage impacts on water quality derived from rainfall simulations[J]. Soil and Tillage Research, 2015, 153(12): 155-160.

93John Deere 2625[EB/OL]. http:∥item.nongji360.com/54736.

94LEMKENRubin9/400KU[EB/OL]. http:∥www.lemken.cn/Proinfo.aspx?id=136.

95Turbo-Max Vertical Tillage[EB/OL]. https:∥www.great plainsag.com/en/products /418/turbo-maxC2%AE.

96Kvernelandqualidisc[EB/OL].https:∥www.kverneland.cn/node_80887/node_80962/node_80963/Qualidisc.

97KUHN.Integratedseedbedcultivators[EB/OL].http:∥www.zemspoltabor.cz/priloha/cd%20a%20cdm%20prospekt.pdf.

98Great Plains.Tillage System[EB/OL]. https:∥www.greatplainsmfg.cn/sites/default/files/1030-Tillage.Catalog_CN.pdf, 2018-01-17.

99萬國偉，舒彩霞，劉曉鵬，等. 液壓驅(qū)動式圓盤耙設(shè)計與仿真試驗(yàn)[J]. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2017，38(5): 117-124.

WAN Guowei, SHU Caixia, LIU Xiaopeng, et al. Design and simulation of hydraulic driven disc harrow[J]. Journal of South China Agricultural University, 2017, 38(5): 117-124. (in Chinese)

100許劍平. 1BZD-630型高速對置圓盤耙的設(shè)計[J]. 農(nóng)業(yè)科技與裝備，2012(8): 30-32.

XU Jianping. Design of 1BZD-630 type high-speed relative disc harrow[J]. Agricultural Science & Technology and Equipment, 2012(8): 30-32. (in Chinese)

101張宏. 下插式土壤淺松機(jī)的研究與關(guān)鍵部件的有限元分析[D]. 楊凌: 西北農(nóng)林科技大學(xué)，2012.

ZHANG Hong. The research and fea on key parts of down embeded surfacetillage[D]. Yangling: Northwest A&F University, 2012. (in Chinese)

102孔德軍，王世學(xué)，高煥文，等. 1QJ-120型淺松機(jī)的研究設(shè)計[J]. 農(nóng)機(jī)化研究，2004,26(2): 126-130.

KONG Dejun, WANG Shixue, GAO Huanwen, et al. Study and design of 1QJ-120 type surface cultivator[J]. Journal of Agricultural Mechanization Research, 2004,26(2): 126-130. (in Chinese)

103朱克亮. 淺松機(jī)關(guān)鍵部件的試驗(yàn)研究及其測力系統(tǒng)的開發(fā)[D]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，2001.

ZHU Keliang. Study on the key parts of shallow-tiller and its force-testing system based on virtual instruments[D]. Beijing：China Agricultural University, 2001. (in Chinese)

104KORNéL T, ISTVN J J, ABDUL M M. Modelling soil-sweep interaction with discrete element method[J]. Soil and Tillage Research, 2013, 134(1): 223-231.

105MUSTAFA U, JOHN M F, CHRIS S. Three-dimensional discrete element modelling(DEM) of tillage: accounting for soil cohesion and adhesion[J]. Biosystems Engineering, 2015, 129: 298-306.

106LI M, CHEN D, ZHANG S, et al. Biomimeitc design of a stubble-cutting disc using finite element analysis[J]. Journal of Bionic Engineering, 2013, 10: 118-127.

107AHMAD F, DING W, DING Q, et al. Forces and straw cutting performance of double disc furrow opener in no-till paddy soil[J]. Plos One, 2015, 10(3): e0119648.

108朱瑞祥，李成鑫，程陽，等. 被動式圓盤刀作業(yè)性能優(yōu)化試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2014，30(18): 47-54.

ZHU Ruixiang, LI Chengxin, CHENG Yang, et al. Working performance of passive disc coulter[J]. Transactions of the CSAE, 2014, 30(18): 47-54. (in Chinese)

109趙旭，張祖立，唐萍，等. 被動式傾斜波紋圓盤破茬刀工作性能試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2011，42(1): 64-67.

ZHAO Xu, ZHANG Zuli, TANG Ping, et al. Behavior of passive stubble-cutting disc with oblique ripples[J]. Transaction of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2011, 42(1): 64-67. (in Chinese)

110林靜，李博，李寶筏，等. 阿基米德螺線型缺口圓盤破茬刀參數(shù)優(yōu)化與試驗(yàn)[J/OL]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2014，45(6): 119-124.http:∥www.j-csam.org/jcsam/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=20140619&journal_id=jcsam. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2014.06.019.

LIN Jing, LI Bo, LI Baofa, et al. Parameter optimization and experiment on archimedes spiral type of gap cutting disc[J/OL]. Transaction of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2014, 45(6): 119-124. (in Chinese)

111Maschio Diretta[EB/OL]. http:∥www.fao.org/ag/ca/6c.html.

112Great Plains 3P1006NT[EB/OL]. https:∥www.greatplainsint.com/en-gb/products/770/3p1006nt.

113John Deere 1590 NI-Till Drill[EB/OL]. https:∥www.deere.com/en/seeding-equipment/1590-no-till-drill/.

114Amazone Cirrus trailed sowing combination[EB/OL]. http:∥www.amazone.net/3420.asp.

115吉林康達(dá)2BMZF-6免耕指夾精量施肥播種機(jī)[EB/OL].http:∥www.bchuayuan.com/cn/product/JL-KD-2BMZF-6- Tillage-Planter.html.

116SHARMA V K. Design, development and performance evaluation of a multi-toolbar no-till seed drill for surface managed loose straw conditions after combining[D]. Pantnagar:G B Pant University of Agriculture and Technology, 2014.

117SIDHU H S, MANPREET-SINGH, HUMPHREYS E, et al. The happy seeder enables direct drilling of wheat into rice stubble[J]. Animal Production Science, 2007, 47(7): 844-854.

118陳海濤，查韶輝，頓國強(qiáng)，等. 2BMFJ系列免耕精量播種機(jī)清秸裝置優(yōu)化與試驗(yàn)[J/OL]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2016，47(7): 96-102.http:∥www.j-csam.org/jcsam/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=20160714&journal_id=jcsam. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.07.014.

CHEN Haitao, ZHA Shaohui, DUN Guoqiang, et al.Optimization and experiment of cleaning device of 2BMFJ type no-till precision planter[J/OL]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2016, 47(7):96-102. (in Chinese)

119高娜娜，張東興，楊麗，等. 玉米免耕播種機(jī)滾筒式防堵機(jī)構(gòu)的設(shè)計與試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2012， 28(12): 31-37.

GAO Nana, ZHANG Dongxing, YANG Li, et al. Design and experiment of drum-type anti-blocking mechanism of no-till planter for maize[J]. Transactions of the CSAE, 2012, 28(12): 31-37. (in Chinese)

120趙佳樂，賈洪雷，郭明卓，等. 免耕播種機(jī)有支撐滾切式防堵裝置設(shè)計與試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2014，30(10): 18-28.

ZHAO Jiale, JIA Honglei, GUO Mingzhuo, et al. Design and experiment of supported roll-cutting anti-blocking mechanism with for no-till planter[J]. Transactions of the CSAE, 2014, 30(10): 18-28. (in Chinese)

121李建群. 玉米秸稈順行鋪放小麥免耕播種聯(lián)合作業(yè)機(jī)研究[D]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，2017.

LI Jianqun. Study on corn stubble row-following placement and wheat no- till seeding combined machine[D]. Beijing: China Agricultural University, 2017. (in Chinese)

122豪豐2BXS-16免耕施肥播種機(jī)[EB/OL]. http:∥www.hnhfjt.com/pro_content.php?classid=4109&infoid=384.

123山西河?xùn)|雄風(fēng)2BFM免耕施肥播種機(jī)[EB/OL]. http:∥hedongxiongfeng.cn/ProductsShow.asp?d_id=159.

124大華寶來免耕施肥播種機(jī)[EB/OL]. http:∥www.dhbl.net/products_detail/productId=48.html.

125Kamboj Happy Seeder[EB/OL]. http:∥kambojrds.com/happyseeder.html.

1262BDPM-12型動力驅(qū)動圓盤式小麥玉米兩用免耕播種機(jī)[EB/OL]. http:∥www.mainongji.com/nongji/zhongzhi/bozhong/mainongji_18345.html.

127鑫樂興隆免耕施肥播種機(jī)2BMQF-6/12系列[EB/OL]. http:∥www.lyxinle.com/news/61.html.

128Happy-seeder[EB/OL]. https:∥www.researchgate.net/figure/229428984_fig7_Fig-28-Happy-seeder.

129NELSON W S, SHINNERS K J. Performance of rake mechanisms for cheating residue free seed bands[J]. American Society of Agricultural Engineers,1988, 32(4): 1131-1137.

130趙武云，張鋒偉，吳勁鋒，等. 免耕播種機(jī)彈齒式防堵裝置[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2007，38(3): 188-190.

ZHAO Wuyun, ZHANG Fengwei, WU Jinfeng, et al. Briefreport on research works of eight papers[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2007, 38(3): 188-190. (in Chinese)

131TORBERT H A, INGRAM J T, PRIOR S A. Planter aid for heavy residue conservation tillage systems[J]. Agronomy Journal, 2007, 99(2): 478-480.

132賈洪雷，趙佳樂，姜鑫銘，等. 行間免耕播種機(jī)防堵裝置設(shè)計與試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2013，29(18): 16-25.

JIA Honglei, ZHAO Jiale, JIANG Xinming, et al. Design and experiment of anti-blocking mechanism for inter-row no-tillage seeder[J]. Transactions of the CSAE, 2013, 29(18): 16-25. (in Chinese)

133LI Y, RUI Z, LIU Q, et al. Row cleaner and depth control unit improving sowing performance of maize no-till precision planter[J]. Transactions of the CSAE, 2016,32(17):18-23.

134Dale Drills Eco XL[EB/OL]. http:∥johnshearer.com.au/product/2-bin-4-6-row-direct-drills/.

135SOLA SD-1504[EB/OL]. http:∥solagrupo.com/en/pr/pneumatic-seed-drills/sd-1504-SD.1504-6.

136John Deere 2 Bin Direct Drills[EB/OL]. https:∥www.deere.com/en/seeding-equipment/1590-no-till-drill/.

137Drill Catalog[EB/OL]. https:∥www.greatplainsmfg.cn/sites/default/files/DrillCatalog_CN.pdf.

138德農(nóng)2B-9小麥播種機(jī)[EB/OL]. https:∥www.nongjitong.com/product/40917.html.

139農(nóng)哈哈2BYSF-3勺輪玉米播種機(jī)[EB/OL]. http:∥www.nonghaha.com/bozhong/content/?1.html.

140DEBONT(德邦大為)2605氣吸式免耕精密播種機(jī)[EB/OL]. https:∥www.nongjitong.com/product/debont_2bm-6_planter.html.

141EVANSS D, LINDSTROM M J, VOORHEES W B, et al. Effect of subsoiling and subsequent tillage on soil bulk density, soil moisture, and corn yield [J]. Soil and Tillage Research, 2014, 137(1/2): 43-49.

142LI B, CHEN Y, CHEN J. Modeling of soil-claw interaction using the discrete element method (DEM)[J]. Soil and Tillage Research, 2016, 158(1): 177-185.

143鄭侃，何進(jìn)，李洪文，等. 基于離散元深松土壤模型的折線破土刃深松鏟研究[J/OL]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2016，47(9): 62-72. http:∥www.j-csam.org/jcsam/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=20160910&journal_id=jcsam. DOI：10.6041/j.issn.1000-1298.2016.09.010.

ZHENG Kan, HE Jin, LI Hongwen, et al. Research on polyline soil breaking blade subsoiler based on subsoiling soil model using discrete element method[J/OL]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2016, 47(9): 62-72. (in Chinese)