机械化免耕播种技术路线与设备应用特征

2024年第3期农机使用与维修75
㊀机械化免耕播种技术路线与设备应用特征
任玉国
(集贤县农村机械化服务中心,黑龙江集贤155900)
摘㊀要:可持续化发展是我国农业发展的主要方向,为更好保护农业耕地,在适宜的农业生产区推广机械化免耕播种技术能够取得显著的效果㊂近年来,免耕播种配套机械设备在农业生产中发挥了巨大作用,并有效转变了农民的生产观念,通过分析我国免耕播种实施情况及技术研究特点,说明了免耕播种技术的应用效益及环境保护功能㊂从免耕播种的主体技术路线出发,介绍了免耕播种实施的关键技术及实施标准,并从生产实践角度分析了配套设备的应用特征㊂
关键词:机械化;免耕播种;技术路线;应用;耕地保护中图分类号:S233㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:A
doi :10.14031/ki.njwx.2024.03.023
Mechanized No -till Seeding Technology Route and Equipment Application Characteristics
REN Yuguo
(Jixian County Rural Mechanization Service Center,Jixian 155900,China)
Abstract :Sustainable development is the main direction of agricultural development in China.In order to better protect agricultural farmland,promoting mechanized no till sowing technology in suitable agricultural production areas can a-chieve significant results.In recent years,the supporting machinery and equipment for no till sowing have played a huge role in agricultural production and effectively changed the production concept of farmers.By analyzing the implementa-tion situation and technical research characteristics of no till sowing in China,the application benefits and environmental protection functions of no till sowing technology are explained.Starting from the main technical route of no till sowing,this paper introduces the key technologies and implementation standards of no till sowing,and analyzes the application characteristics of supporting equipment from the perspective of production practice.
Keywords :mechanization;no till sowing;technical roadmap;application;farmland protection
作者简介:任玉国(1970 ),男,黑龙江集贤人,本科,农艺
师,研究方向为农业机械化㊂
0㊀引言
在大量农业机械参与生产作业的过程中,土壤的大面积翻耕和反复碾压造成团聚体破坏㊁耕层变薄,引起水土流失㊁土壤肥力下降,造成了粮食减产及环境不断退化等恶劣问题㊂尤其对于我国黑土耕作区,为响应国家黑土地政策号召,改善耕地及周边环境条件,广泛应用推广了机械化免耕播种技术,并体现出了良好的社会效益与环境效益㊂从我国应用免耕播种情况看,其在减少地表径流,控制风蚀水蚀,提高蓄水能力,促进作物丰收等方面起到了积极作用㊂免耕播种的实施质量依赖于该技术的实施合理性及机械设备的规范造型与应用,提高农民保护性耕作意识,合理应用农机农艺技术,有利于在机械化免耕播种模式下长久获得良好的经济效益,并有效维护耕地周边环境㊂
1㊀机械化免耕播种实施情况
我国对于保护性耕作的研究起始于20世纪
60年代,在20世纪70 80年代之间逐渐研究和推广秸秆覆盖下的免耕播种模式,并通过引进改良和研发各种国际先进设备,探索真正适合中国应用的免耕播种机械㊂与国际成熟机型相比,我国对于免耕播种机的实际需求存在一定差异性,不仅体在种植方式㊁气候条件㊁土壤条件等因素,还涉及到种肥分施㊁秸秆综合利用的差异㊂因此,我国学者致力于研发适合我国国情的㊁能真正解决我国国情的自主技术装备㊂
郝飞[1]针对我国北方地区生产特点,对免耕播种设备的结构及性能进行研究与优化,通过Pro /E 优化设计功能,对免耕播种机的播种单体进行尺寸优化,并利用ADAMS 软件进行仿真实验,最终确定北方地区适宜的免耕仿型结构,优化播种平稳性;刘正道[2]设计了一种用于小麦生产的免耕播种机,利用梯形破茬刀结构有效解决免耕播种过程中的堵塞㊁草土混杂等问题,并有利于提高播种后种子周边土壤水分均匀性,有利于提高种子萌发率;刘汉朋[3]针对免耕播种机播种玉米种子时存在的工作阻力大㊁播深不一致㊁土壤扰动大等问题,利用离散元分析建立土壤㊁根系㊁秸秆离散元仿真模形,验
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证并优选了开沟装置的结构及安装尺寸,并创新设计了断式播种开沟器,有效提高免耕播种质量㊂随着免耕播种技术的自主研发和国家政策的大力支持,免耕播种技术在我国尤其是东北三省及内蒙古自治区得到广泛应用,并取得良好成效㊂
2020年和2021年在东北三省及内蒙古自治区综合保护性耕作实施面积已分别达到30.7万hm2和48万hm2,农业节本增效㊁防灾减灾㊁固土保水㊁地力提升等生态优势和经济效益已逐渐凸显,未来还应持续加强免耕播种实施规范性,促进农业可持续发展[4-5]㊂
2㊀机械化免耕播种技术路线
机械化免耕播种的实施会受到栽培作物种类和地区气候㊁水资源条件的影响而产生差异,从免耕播种实施过程来看,其主体的技术路线基本相同,只是在实施过程作物秸秆覆盖量㊁播种方式㊁深松间隔差异㊁免耕后镇压实施方式产生差异㊂免耕播种的主体技术路线为:秸秆(残茬)粉碎后覆盖 地表整理和秸秆处理 机械化免耕播种 田间管理及病虫害防治 机械化深松及其他土壤处理方式㊂
2.1㊀秸秆(残茬)粉碎后覆盖
秸秆粉碎覆盖根据作物秸秆产量和免耕播种蓄水保墒需求,其覆盖量存在一定差异,主要包括全量覆盖和部分覆盖两类,对于秸秆的处理方式也包括粉碎覆盖和整秆覆盖两大类㊂从免耕播种的实施来看,玉米秸秆的产量较大,通常采用部分覆盖部分秸秆离田的方式,小麦产量相对更少,部分地区可采用全量覆盖或秸秆少量离田的方式㊂而从对秸秆的覆盖方式来看,机械化粉碎占据很大比例,大部分秸秆可在作物粉碎过程中同步完成粉碎处理㊂对于秸秆的粉碎质量通常要求切碎长度不大于10cm,且在田间抛洒均匀[6]㊂
2.2㊀地表整理和秸秆处理
为提高免耕播种实施质量,在耕地开展免耕播种前,可在头一年收获完成后到第二年播种前进行一次地表表土处理㊂可采用旋耕机实施作业,旋耕后保证地表平整㊁耕深不超过8cm,尽量减少对土壤的扰动和水分散失㊂旋耕前需进行秸秆处理,若地表已有粉碎秸秆可适当对其进行聚堆处理,使大部分耕地露出,地表进行平整处理后及时将秸秆均匀覆盖于地表,以减少耕地水分散失[7]㊂2.3㊀机械化免耕播种
机械化免耕播种是保护性耕作的最关键技术,其实施通过免耕播种机完成,工作过程的关健技术要素包括:1)破茬开沟,主要包括两个工序:一是对于根茬的处理,将根茬进行破碎,以保障开沟器顺利开出种沟;2)开沟作业,通常采用仿型结构进行开沟,对于大部分免耕播种机,为适应我国耕种农艺多采用种肥分施,需在机具行驶过程中开出种沟与肥沟,肥沟位于种沟一侧,开沟更深约8~12cm,种沟根据种子大小保证土壤能覆盖即可,通常深度为2~4cm[8]㊂此外,为保证开沟作业顺利进行和良好的开沟质量,在与破茬器配合的同时,免耕播种机还配备有主动和被动防堵技术㊁覆土镇压技术,保证播种后种子处理良好环境下萌发㊂2.4㊀田间管理及病虫害防治
田间管理是影响保护性耕作质量的关键因素,由于秸秆覆盖的作用导致农业生产地表复杂性增加,农田容易累积病害㊁虫害㊁草害等因素㊂田间管理应侧重于植保防治,其中杂草去除应通过杂草剂喷施与机械除草相结合的方式进行,机械除草主要采用浅松除草的模式,对于土壤扰动较小㊁作业成本较低,除草剂的喷施应控制好用量,既达到除草要求又避免过度造成田间污染㊂病害与虫害的防治应通过多种方式实施,可在播前对作物种子进行药剂拌种,并在作物生长过程中喷洒杀虫剂㊁除菌剂进行病虫害防治;化学药剂的喷施过程要注意,准确把握喷施时机㊁合理匹配药剂种类,并根据不同作物㊁不同生长时期严格控制药剂量,做到适时用药㊁适量用药㊁对症用药㊂
2.5㊀机械化深松
深松作业是免耕播种的常规农艺要求,通常对于新应用保护性耕作的地块可先进行一次深松作业,以打破犁底层,初次深松的深度在30~35cm,对于连年实施免耕播种的地块,通常采用以松代翻的模式改善耕地土壤结构,提高蓄水保墒能力,可每隔2~3年深松一次,深松深度25~35cm,以保障作物根系的良好生长空间㊂由于深松作业是在有地表残茬覆盖的条件下实施的,要求深松机具有良好的防堵作业性能,或可采用复合功能深松机,可以作业过程同部进行残茬粉碎和深松作业,以提高作业质量[9]㊂
3㊀配套设备应用特征
免耕播种作业过程所应用的配套设备按照使
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㊀用频率及必要性可分为必用设备与选用设备两类(图1),其中必用设备为实施免耕播种必须使用的农机装备,选用设备是根据不同耕地㊁环境㊁农艺技术特点综合对农机设备进行选型,以其改善免耕播种作业质量
㊂
图1㊀免耕播种配套设备及种类
㊀㊀3.1㊀必用设备
必用设备主要按照免耕播种流程进行设备配
套与选择㊂首先是秸秆粉碎设备,应综合考虑农业生产配套设备情况,能使用联合收获机在收获过程同时粉碎秸秆的耕地,则不必选择专业秸秆粉碎机进行作业,有效缩短作业流程㊂对于地形地势不适宜联合作业的耕地,可使用小型拖拉机配套秸秆捡拾粉碎机进行专项作业㊂其次是免耕播种机设备,尽管名称与功能近似,不同机型的性能与作业效果差异较大,对于高速作业的田地,可选择气力式免耕播种设备,以提高作业精确度与作业效率,对于小型耕地或成本受限的作业,可选择普通机械式排种器,但其排种精度与排种效率仅为气力式设备的
30%~50%[10]㊂再次是植保机具,主要包括喷杆喷雾机与植保无人机两类,喷杆喷雾机较适宜应用于作物生长苗期㊁初期植保使用,或应用于矮秆作物中后期植保,植保无人机不受地形制约,可应用于作物生长全周期喷雾作业㊂此外,免耕播种作业的深松机应具有良好的防堵及破土性能,必要时可选用振动深松机,以降低牵引阻力㊂
3.2㊀选用设备
选用设备是用于优化免耕播种作业质量的非必须使用设备,其中表土处理机具多用于改善耕地质量,浅松机应用量较大,适宜少耕作业条件使用,旋耕机㊁圆盘耙对土壤扰动较大,多用于耕地表面不平整地块的表面处理;秸秆离田机具主要用于将田间过量且不适宜覆盖的秸秆运离,多采用捡拾打捆机将秸秆制捆后通过农用运输车将其运离农田,用于发电或其他方式利用;根茬处理机具主要用于免耕播种机不能处理根茬的条件下使用,其能够将根茬破碎并与秸秆作为覆盖物,能在一定程度上提高免耕播种机械作业质量㊂
4㊀结语
经过多年的免耕播种技术推广应用,现阶段我国免耕播种机械装备与农艺技术已逐渐匹配,越来越多的农民接受了新的耕作播种方式,并在长期应用免耕播种的过程中收获了经济效益与环境效益,但从农业生产发展与农机产品应用来看,机械化免耕播种技术的实施仍存在一定不合理之处,未来在不断优化免耕播种设备性能的同时,还应持续提高
农民免耕播种技术的应用能力,帮助农民通过正确的技术路线与合理的设备选型应用,提高农业生产质量,最终获得更好产出与效益㊂
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