玉米秸稈覆蓋還田條耕種植技術(shù)及配套機具簡述
2023-11-02 09:46王文強高宇段小惠初小兵
農(nóng)業(yè)與技術(shù) 2023年20期
王文強 高宇 段小惠 初小兵
(長春市農(nóng)業(yè)機械研究院，吉林 長春 130052)
引言
玉米秸稈覆蓋還田條耕種植技術(shù)是以機械化作業(yè)為主要手段，在保證種子出苗率的情況下，采用玉米寬窄行種植的方式，利用玉米秸稈歸行機將粉碎后的玉米秸稈歸行到休閑帶，做到將玉米秸稈全量覆蓋還田，再采用少耕的方式，利用條帶耕整聯(lián)合作業(yè)機對待播種帶進行帶狀淺旋作業(yè)，利用免耕播種機進行播種作業(yè)的一種，不同于傳統(tǒng)耕種技術(shù)的作業(yè)模式[1]。采用條耕種植技術(shù)模式2～3年后，可逐漸減少化肥的使用量，同時在對玉米植保時，采用精準(zhǔn)變量施藥的方式，能夠在大幅度減少農(nóng)藥使用量的同時提高農(nóng)藥的利用率，該技術(shù)模式是對玉米保護性耕作模式的一種創(chuàng)新，對東北的黑土地保護具有十分重要的意義，玉米秸稈覆蓋還田條耕種植技術(shù)2019年首次在長春市試點應(yīng)用，因其增產(chǎn)效果良好，截至2022年，推廣應(yīng)用范圍已經(jīng)擴大到吉林省全境，輻射到整個東北地區(qū)。
1 條耕種植技術(shù)的核心要點
條耕種植技術(shù)由長春市農(nóng)業(yè)機械研究院于2019年最先提出，該技術(shù)模式既保證了地面有較大面積的秸稈覆蓋區(qū)域，又解決了播種困難和出苗率低的問題，具有高產(chǎn)且作業(yè)成本低等諸多優(yōu)點，條耕種植技術(shù)的核心要點主要包括4個方面：玉米機械化收獲后，全量秸稈粉碎還田；對粉碎后的玉米秸稈進行歸行，形成有秸稈覆蓋的休閑帶和無秸稈覆蓋的待播種帶；對無秸稈覆蓋的待播種帶進行深松、淺旋和鎮(zhèn)壓；使用免耕播種機進行精量播種。
1.1 秸稈粉碎還田
秋季使用玉米聯(lián)合收獲機進行作業(yè)，在收獲的同時對玉米秸稈進行粉碎，粉碎后的玉米秸稈均勻拋灑在地塊表面，玉米秸稈粉碎長度控制在10～20cm，秸稈留茬高度也控制在10～20cm，秸稈留茬的好處在于可以形成“風(fēng)墻”阻擋地表秸稈移動，同時起到“抓土固土”的作用。
1.2 秸稈歸行
單獨使用后置式玉米秸稈歸行機，或者同時使用前置式玉米秸稈歸行機和條帶耕整聯(lián)合作業(yè)機配合作業(yè)，對地表覆蓋的玉米秸稈進行歸行，形成寬度為60～70cm的無秸稈的待播種帶，同時兩側(cè)形成有秸稈覆蓋的休閑帶，秸稈歸行作業(yè)后呈現(xiàn)待播種帶和休閑帶相互交錯的狀態(tài)，秸稈覆蓋還田具有蓄水保墑、培肥地力的作用，同時能夠有效抑止雜草的生長。
1.3 條帶深松、淺旋與鎮(zhèn)壓
使用條帶耕整聯(lián)合作業(yè)機對待播種帶進行條帶淺旋作業(yè)，可以起到疏松土壤并消除地表少量殘留秸稈的作用，條帶淺旋作業(yè)的幅寬為60cm，作業(yè)的深度秋季作業(yè)控制在10～15cm，春季作業(yè)時控制在8～10cm。根據(jù)地塊的硬度情況，每隔2～3年可在條帶耕整聯(lián)合作業(yè)機的前端加裝深松鏟，條帶淺旋作業(yè)的同時進行深松作業(yè)，也可在秋季時單獨使用深松機進行深松作業(yè)，以保證玉米持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，同時條帶耕整聯(lián)合作業(yè)機后部的鎮(zhèn)壓裝置會對條帶淺旋和深松后的待播種帶進行同步鎮(zhèn)壓，既可以形成干凈平整的種床，提升播種質(zhì)量，又能保證土壤松軟適宜，防止風(fēng)蝕和失墑。
1.4 播種作業(yè)
條耕后的土壤能滿足各種播種機的作業(yè)，但是應(yīng)選擇高性能的精量播種機，最好是免耕播種機以保證出苗率。播種作業(yè)前應(yīng)調(diào)整好播種機的播種行距、株距和下肥速度，為保證播種質(zhì)量，播種帶與條耕帶要保證吻合，播種作業(yè)要隨時觀察，避免出現(xiàn)跑偏，同時要根據(jù)土壤肥力、種植密度等選擇適合本區(qū)域的玉米品種進行播種。
條帶種植技術(shù)模式在秋季完成秸稈歸行和條帶淺旋作業(yè)最為理想，秋季作業(yè)時風(fēng)速小，歸行后的秸稈移動量少，利于形成干凈平整的待播種帶，同時條帶淺旋后，對歸行后的邊緣秸稈進行了部分的掩埋，翌年春季經(jīng)凍融后的土壤與秸稈形成粘連，不易被大風(fēng)刮走出現(xiàn)集堆的現(xiàn)象。如遇秋季作業(yè)時間限制或者土壤墑情不佳不利于作業(yè)，也可以先完成秸稈歸行作業(yè)，待翌年春季再進行條帶淺旋作業(yè)。特別是對于風(fēng)沙嚴(yán)重易失墑的地塊，通常情況下不建議春季秸稈歸行和條帶淺旋作業(yè)，在可能的情況下應(yīng)當(dāng)在秋季時完成作業(yè)，因為特殊情況在春季作業(yè)時也應(yīng)保證條帶淺旋的作業(yè)深度不超過10cm，以消除地表少量殘余秸稈和根茬為目的，并保證土壤的鎮(zhèn)壓強度，從而最大限度地減少土壤失墑。對于低洼冷涼地等需要散墑提溫的地塊，可在春季播種前提前3d左右進行條帶淺旋以達(dá)到散墑提溫的效果，同時也要嚴(yán)格把握好播種作業(yè)的時機，防止失墑嚴(yán)重和地溫不足而影響種子的出苗率。
2 條耕種植技術(shù)的優(yōu)點
2.1 解決秸稈焚燒的問題
條耕種植技術(shù)模式推進了玉米保護性耕作的創(chuàng)新，解決了純免耕情況下，大量秸稈覆蓋帶來的地溫提升慢，使用播種機播種時玉米秸稈易拖堆，難以種地的問題，打消了農(nóng)民對保護性耕作的疑慮，與農(nóng)民傳統(tǒng)的耕作習(xí)慣可以完美銜接，從而整體上快速推進玉米秸稈全量還田，真正解決秸稈焚燒的問題。
2.2 適用低洼冷涼地塊
傳統(tǒng)的玉米保護性耕作對低洼冷涼地的適應(yīng)性不好，因地塊的土壤濕度大、地溫低，導(dǎo)致種子的發(fā)芽時間變長、出苗率低，對玉米的產(chǎn)量造成影響，而條耕種植技術(shù)模式能夠很好地適用低洼冷涼地塊，經(jīng)過條帶淺旋作業(yè)后，可以形成良好的土壤耕層結(jié)構(gòu)，使地溫提升加快、土壤濕度降低，達(dá)到適宜種子發(fā)芽的物理狀態(tài)，為播種機的后續(xù)播種作業(yè)提供了基礎(chǔ)條件。
2.3 提高種子的出苗率
大型農(nóng)機進地作業(yè)后易造成土地不平整、土地變硬，影響播種作業(yè)和出苗質(zhì)量，僅通過深松作業(yè)難以改善土壤的耕層結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的旋耕整地方式又不利于黑土地的保護，條耕種植技術(shù)模式減少了50%的動土量，降低了動力消耗，減少了作業(yè)成本，既有玉米寬窄行種植秸稈全量還田的優(yōu)點，又解決了以往玉米歸行種植存在的種床不平整的問題，各種地況的適應(yīng)性更好，其形成的良好種床，提高了種子的出苗率，可以使玉米增產(chǎn)5%以上。
2.4 培肥地力
條耕種植技術(shù)模式經(jīng)過條帶淺旋作業(yè)后的待播種帶，可以蓄水保墑、抗旱防澇，防止土壤板結(jié)，休閑帶因有玉米秸稈覆蓋，可以減少土壤風(fēng)蝕水蝕，減少土壤養(yǎng)分流失，有效抑制雜草生長，大大減少除草劑的使用量。玉米秸稈腐爛還田后，還會增加土壤的有機質(zhì)含量，同時蚯蚓和白星花金龜?shù)壤ハx數(shù)量也會增加，其可以通過取食消化把秸稈轉(zhuǎn)化成有機肥，培肥地力，改善土壤的物理性狀，降低土壤耕層容重，有效提高土壤活性，可減少一定的化肥使用量。
2.5 減肥減藥
條耕帶和秸稈覆蓋帶輪作，實現(xiàn)了秸稈腐爛的有機質(zhì)與土壤的全層混合，玉米秸稈全量還田3年后可減少化肥使用量10%左右，5年后可減少化肥使用量20%左右，而玉米產(chǎn)量不減。同時條帶淺旋僅對地表部分土壤進行作業(yè)，還有50%以上的土壤有秸稈覆蓋，極大抑制了雜草的生長，在精準(zhǔn)施用除草劑的情況下，可減少使用除草劑40%左右，大大降低了成本。
3 條耕種植技術(shù)的配套機具
3.1 玉米秸稈歸行機
玉米秸稈歸行機由長春市農(nóng)業(yè)機械研究院于2017年最先研發(fā)成功，目前已經(jīng)形成了系列化，按照工作形式分為前置式玉米秸稈歸行機和后置式玉米秸稈歸行機，按照工作效率分為單行、雙行、3行和4行玉米秸稈歸行機，其主要結(jié)構(gòu)形式為每1組歸行部件均由2個摟草盤成“八”字型組成，玉米秸稈歸行機作業(yè)時依靠拖拉機的動力前進，摟草盤通過與地面的摩擦力而旋轉(zhuǎn)作業(yè)，摟草盤上的彈齒摟集地表覆蓋的玉米碎秸稈并將其清理至兩側(cè)，形成寬度在60～70cm的干凈待播種帶。
圖1 后置式玉米秸稈歸行機作業(yè)圖
3.2 條帶耕整聯(lián)合作業(yè)機
1.撥草輪；2.深松鏟；3.旋耕刀；4.限深輪；5.攏土盤；6.鎮(zhèn)壓輪
條帶耕整聯(lián)合作業(yè)機由長春市農(nóng)業(yè)機械研究院于2019年最先研發(fā)成功，目前已經(jīng)形成了系列產(chǎn)品，按照工作效率分為單行、雙行、3行和4行條帶耕整聯(lián)合作業(yè)機，其主要由撥草輪、深松鏟、旋耕刀、限深輪、攏土盤和鎮(zhèn)壓輪組成，作業(yè)時1組撥草輪先將待播種苗帶邊緣的秸稈進行清理，使待播種帶的界限分明，而后深松鏟進行深松(根據(jù)需要可不安裝深松鏟)，接著旋耕刀對待播種帶進行條帶淺旋，淺旋深度可在7～15cm區(qū)間調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)方式為調(diào)整限深輪的高低，淺旋寬度為60cm，而后1組攏土盤對淺旋過的土壤進行攏集，最后鎮(zhèn)壓輪對待播種帶進行鎮(zhèn)壓形成干凈平整的種床。
條帶耕整聯(lián)合作業(yè)機的刀具特點：旋耕刀采用“7”字刀，這是一種新型的復(fù)合型耕作刀具，優(yōu)點明顯，經(jīng)濟實用，因為該刀具融合了滅茬刀與T245旋耕刀的耕作特點，將2種耕刀合二為一，原來分2次耕作的程序改為1次，達(dá)到了既滅茬又旋耕的效果，大大降低了耕作成本，而且該刀具耕作效果好，其頭部寬大(寬度為70mm)能將粉碎的秸稈和表土很好的混拌，形成良好的破碎翻土效果。
圖3 條帶耕整聯(lián)合作業(yè)機作業(yè)圖
條帶耕整聯(lián)合作業(yè)機不同于傳統(tǒng)的旋耕機，是一種僅針對待播種帶進行淺旋作業(yè)而對于有秸稈覆蓋的休閑帶不進行作業(yè)的機具，該機具具有淺旋深度可調(diào)節(jié)的優(yōu)點，調(diào)節(jié)范圍在7～15cm，而且淺旋過的待播種帶，經(jīng)過機具后部鎮(zhèn)壓輪的鎮(zhèn)壓后，可以形成一個干凈平整略高于地面的種床帶。在作業(yè)時如果配合前置式玉米秸稈歸行機配套使用，就可以實現(xiàn)機具一次進地而完成玉米秸稈歸行與條帶淺旋2項工作任務(wù)，后期只需要免耕播種機進地播種作業(yè)即可。而且如果地塊需要深松，還可以在條帶耕整聯(lián)合作業(yè)機的前部根據(jù)不同的需求加裝各式各樣的深松鏟，就可以實現(xiàn)一次進地完成土壤深松和條帶淺旋2項任務(wù)，具有進地次數(shù)少，完成任務(wù)多的優(yōu)點。
4 條耕種植技術(shù)與純免耕技術(shù)的對比
2020年開始，在榆樹市選擇了4塊具有代表性的地塊作為重點監(jiān)測示范地塊，這4個地塊的地勢、土壤性狀、氣候條件等均基本一致，其中1個地塊采用純免耕種植技術(shù)，另外3個地塊均采用條耕種植技術(shù)，從種植到收獲全程指導(dǎo)，具體由農(nóng)民自己實施，對地塊的地溫、墑情、秸稈腐爛情況、出苗率、雜草情況、病蟲害、產(chǎn)量、施肥量等情況進行全面監(jiān)測。經(jīng)過3年的試驗和數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)條耕種植技術(shù)與純免耕種植技術(shù)對比增產(chǎn)效果較為明顯，考慮到2020年榆樹市受臺風(fēng)影響的特殊因素，2種模式的玉米產(chǎn)量的對比可能略有偏差，但從土壤有機質(zhì)含量、土壤有益生物數(shù)量及種類、防止水土流失的效果、土壤蓄水保墑的能力、土壤風(fēng)蝕水蝕的情況，以及2021年和2022年的玉米產(chǎn)量等方面進行對比，依然可以看出條耕種植技術(shù)模式對于純免耕技術(shù)的優(yōu)勢。
出苗率明顯提高，條耕種植技術(shù)比純免耕種植技術(shù)出苗率高3%以上；條耕種植技術(shù)運用3年后，土壤中有機質(zhì)含量比原來增加7%以上；2020年受臺風(fēng)影響，降雨量明顯增多的情況下，與純免耕種植技術(shù)地塊相比，條耕種植技術(shù)地塊水土流失情況比較弱，相對減少徑流量20%左右，減少土壤流失25%左右；蓄水保墑能力明顯增強，在連續(xù)3年的春季土壤墑情檢測中，均發(fā)現(xiàn)采用條耕種植技術(shù)的地塊，蓄水保墑能力相當(dāng)于平均增加10～15mm的降水量；能明顯減少土壤的風(fēng)蝕量，采用條耕種植技術(shù)的地塊，近3年大約可以減少風(fēng)蝕量300t·hm-2以上；大大節(jié)約生產(chǎn)成本，由于動土量和進地次數(shù)的減少，大約能夠節(jié)約生產(chǎn)成本800～1200元·hm-2；雜草生長數(shù)量明顯減少，無論是否施用除草劑，條耕種植技術(shù)的地塊雜草生長數(shù)量均不到純免耕種植技術(shù)的50%；土壤性狀得到改善，在連續(xù)3年運用條耕種植技術(shù)的地塊中進行檢測，發(fā)現(xiàn)蚯蚓的數(shù)量約為24條·m-2，是3年前的2倍左右；產(chǎn)量的增加，2020年條耕種植技術(shù)的地塊與純免耕種植技術(shù)的地塊對比，平均增產(chǎn)4%左右，2021年平均增產(chǎn)5.5%左右，2022年平均增產(chǎn)7%左右。
圖4 出苗率對比
圖5 土壤有機質(zhì)含量對比
注：條耕含水量數(shù)值為3個地塊的平均值。
圖7 2022年雜草數(shù)量對比
圖8 蚯蚓數(shù)量對比
5 條耕種植技術(shù)對黑土地保護的意義
5.1 促進秸稈全量還田利用
如今隨著牛羊等草食畜牧業(yè)的發(fā)展，秸稈飼料化
圖9 玉米產(chǎn)量對比
利用的需求逐漸增加，同時利用秸稈和畜禽糞便協(xié)同處理成生物天然氣，將秸稈作為燃料燃燒發(fā)電等成為了秸稈綜合利用的幾個重要方面，因此近年來秸稈飼料化和能源化利用的占比很大，東北各地區(qū)紛紛加大秸稈飼料化技術(shù)推廣和青儲玉米種植面積，推廣秸稈飼料膨化技術(shù)，這對玉米秸稈還田利用造成了很大的阻礙，而且目前東北玉米保護性耕作并不是把收獲玉米棒后的秸稈全部都鋪回到田里，各地區(qū)的秸稈還田量均不一致，還田量范圍約在30%～100%，隨著條耕種植技術(shù)的成熟和配套機具的完善，其顯著的作業(yè)效果和增產(chǎn)增收的優(yōu)勢，必將進一步促進玉米秸稈全量還田利用。
5.2 促進黑土地保護標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；?/h3>
雖然東北的保護性耕作取得了一定的成績，農(nóng)民對于玉米保護性耕作的積極性也有了很大的提高，但是距離黑土地保護的要求仍有一些差距。玉米秸稈覆蓋還田條耕種植技術(shù)不僅僅是做到少耕和秸稈還田就可以，要知道條耕種植不是一項單一的技術(shù)，而是秸稈歸行、條帶淺旋、深松、精量播種、變量施藥、精準(zhǔn)施肥、機械化收獲等多環(huán)節(jié)密切配合，2年一循環(huán)的耕作技術(shù)模式，耕、種、管、收的各個環(huán)節(jié)都比較細(xì)化，農(nóng)機、農(nóng)藝和田間管理都十分統(tǒng)一，形成了規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化的作業(yè)流程，對東北黑土地保護和實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化都具有十分重要的意義。
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