秸稈覆蓋條件下少耕播種技術(shù)研究

馮 川 顧耀權(quán) 吳尚華 袁洪印*

（1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，吉林 長春 130118；2.吉林省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究院，吉林 長春 130022）

秸稈覆蓋條件下少耕播種技術(shù)研究

馮 川1顧耀權(quán)2吳尚華2袁洪印1*

（1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，吉林 長春 130118；2.吉林省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究院，吉林 長春 130022）

針對秸稈覆蓋條件下的播種問題，提出了少耕播種的技術(shù)思路。通過與傳統(tǒng)播種、免耕播種的對比論述，闡明了少耕播種的技術(shù)優(yōu)勢。同時，設(shè)計(jì)了一種少耕播種機(jī)，給出了具體解決方案。試驗(yàn)結(jié)果表明，少耕播種具有一定的增產(chǎn)效果，技術(shù)上可行，值得進(jìn)一步研究和推廣。

保護(hù)性耕作；少耕播種；動力開溝

引言

隨著保護(hù)性耕作技術(shù)的不斷推廣，農(nóng)民逐步改變了傳統(tǒng)耕作理念，對于免耕播種的認(rèn)識迅速提高，免耕播種作業(yè)機(jī)具得到了相當(dāng)程度的普及。尤其是在東北壟作區(qū)，免耕播種面積每年都以幾何基數(shù)增長[1]。近幾年，隨著快速發(fā)展，也暴露了一些不容忽視的問題。收獲后地表秸稈覆蓋量增加，加大了播種難度，使免耕播種機(jī)的擁堵、漏播問題顯得更加突出；免耕播種采用留茬、壟側(cè)開溝，下茬作物的播種和管理有一定難度。

針對以上問題，本文提出了少耕播種技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種少耕播種機(jī)。為改善種床條件，采用窄幅動力開溝技術(shù)；施肥、播種均采用滑刀式開溝器，提高了機(jī)具的防堵性能。機(jī)具可原壟種植，茬上作業(yè)，解決了免耕播種帶來的一些問題，為保護(hù)性耕作提出了另一種播種作業(yè)模式。

1 保護(hù)性耕作技術(shù)

按照傳統(tǒng)耕作方式，先要對土壤耕翻、整地，然后才能播種，在壟作區(qū)還要進(jìn)行打壟作業(yè)。此種模式有2大弊端：機(jī)具要多次進(jìn)地，效率低下，能耗高；易造成土壤流失，不利于保水、保土、保墑。而保護(hù)性耕作以保護(hù)土壤為核心，以高效率機(jī)具為手段，以可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)，是比傳統(tǒng)耕作更先進(jìn)的耕作技術(shù)。保護(hù)性耕作可以起到保水、保土、保墑作用，同時還能有效減少焚燒秸稈對環(huán)境造成的污染，已經(jīng)成為當(dāng)今世界的主流耕作模式[2]。從概念上來說，保護(hù)性耕作是“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)”。其基本技術(shù)主要包括：秸稈覆蓋技術(shù)、少耕免耕技術(shù)、化學(xué)除草技術(shù)和機(jī)械深松技術(shù)[3]。

圍繞保護(hù)性耕作技術(shù)，一些專家還提出了幾種適合東北地區(qū)特別是吉林省的耕作模式，代表性的有2種。

1.1 玉米寬窄行交替休閑種植模式

該模式是將傳統(tǒng)的壟距為650mm的均勻壟，改為寬行900mm和窄行400mm的平作種植。每年只對寬行進(jìn)行1次深松，寬行和窄行隔年交替種植。秋收后留40～50cm的根茬在地表不動，根茬自然腐爛還田。理論上該模式具有光照充足，通風(fēng)良好等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)踐證明具有一定的增產(chǎn)增收效果。

1.2 等行距留茬溝臺交替保護(hù)性種植模式

行間交替種植是該模式的主要形式，即保留上一年作物的根茬不動，在兩留茬行之間進(jìn)行播種。如此耕作下去，使種行與留茬行每年交換1次，交替種植。保留的30～50cm玉米高茬具有蓄水保墑，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量及降低風(fēng)蝕、水蝕等優(yōu)勢。

綜合來看，保護(hù)性耕作技術(shù)的核心是免耕播種技術(shù)，其實(shí)質(zhì)是不對土壤進(jìn)行耕整。具體地，保持秋季收獲后秸稈、根茬覆蓋地表的自然狀態(tài)，翌年春播前不動土，用免耕播種機(jī)直接完成開溝、施肥、播種作業(yè)。為防止土壤板結(jié)，間隔2～3a對土壤進(jìn)行深松。由于深松深度普遍在35cm以上，對淺層土壤的疏松、破碎效果不明顯，種床土壤的板結(jié)、甚至堅(jiān)硬的狀況沒有根本改善。另外，免耕播種需避開根茬，采用壟側(cè)開溝，結(jié)果對落種、覆土、鎮(zhèn)壓產(chǎn)生不利影響[4]。

2 少耕播種技術(shù)

少耕播種屬于保護(hù)性耕作的技術(shù)范疇，絕對的“免耕”，既所謂的不動土是不現(xiàn)實(shí)的，其實(shí)質(zhì)也是少動土，少耕的特點(diǎn)是少動土[5]。

少耕的基本要求是開出一條窄溝，并使土壤回填溝內(nèi)，技術(shù)關(guān)鍵是用何種方式和作業(yè)部件來實(shí)現(xiàn)。從非動力開溝裝置來看，銳角開溝器動土量大、溝形不規(guī)整，不符合要求。鈍角開溝器中的滑刀和平面圓盤，土壤擾動又太??；波紋圓盤刀雖然擾動范圍有一定增加，但入土阻力大，不適合輕型播種機(jī)。綜合來看，唯有動力開溝，能滿足作業(yè)要求。具體地，借鑒滅茬機(jī)原理，對其適當(dāng)改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)窄開溝。并設(shè)計(jì)導(dǎo)土、集土罩，使土壤回復(fù)到種床。后續(xù)施肥、播種、覆土、鎮(zhèn)壓等作業(yè)環(huán)節(jié)可按常規(guī)播種設(shè)計(jì)，但要注意防纏、防堵。

3 少耕播種機(jī)設(shè)計(jì)

依上所述，少耕播種作業(yè)由動力開溝和常規(guī)播種2個環(huán)節(jié)組成，同樣，機(jī)具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也分成2部分，即滅茬單體和播種單體。少耕播種機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 少耕播種機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖

3.1 滅茬單體

通常，滅茬機(jī)是全壟、全幅作業(yè)，不符合少耕要求[6]。設(shè)計(jì)時，將單壟滅茬刀盤總成的5個刀盤減為2個，2盤橫向間距100mm，實(shí)現(xiàn)了少耕。同時，改變刀具排列與分布，改善根茬打碎效果。刀盤固定上罩采用拋物線形設(shè)計(jì)，利于導(dǎo)土，并能有效防止罩壁掛土現(xiàn)象。為防止“跑土”， 流線型尾罩與上罩無縫連接，溝形整齊，土量充裕。由于窄耕，動力消耗減小，適當(dāng)降低了變速箱齒輪模數(shù)，機(jī)具成本也隨之降低。

3.2 播種單體

為適應(yīng)東北地區(qū)的耕地特點(diǎn)，保證播深一致性，播種單體保留了四連桿仿形。

經(jīng)動力開溝后，播種帶土壤比較松軟，因此，施肥和播種開溝器均采用滑刀式開溝器?；秾ν寥罃_動小，又能有效防堵、防纏，改善機(jī)具的通過性能。鎮(zhèn)壓輪同時又是排種器的動力輪，考慮到作業(yè)條件惡劣，動力傳動采用錐齒換向機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)與傳統(tǒng)的鏈?zhǔn)絺鲃酉啾?，減小了滑移幾率，其封閉式結(jié)構(gòu)還能有效防塵、防纏繞，提高了機(jī)具作業(yè)的可靠性。

4 少耕播種機(jī)試驗(yàn)

依據(jù)少耕播種的作業(yè)原理和關(guān)鍵環(huán)節(jié)的技術(shù)要求，設(shè)計(jì)并制作了一臺“2BS-2型少耕播種機(jī)”，其作業(yè)如圖2所示，配套動力為30～55馬力拖拉機(jī)。分別于2015、2016年春季，在長春市郊區(qū)新立城鎮(zhèn)，連續(xù)2a進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證少耕播種機(jī)的作業(yè)性能，考察少耕播種的實(shí)際效果。試驗(yàn)主要采用對比方法：2015年，在同一個地塊，更換不同的作業(yè)部件（開溝器、覆土器等），進(jìn)行對比試驗(yàn)，以確定部件的優(yōu)劣；2016年，選擇另一臺免耕播種機(jī)，將同一地塊分成2個試驗(yàn)區(qū)域，兩臺機(jī)具分別進(jìn)行作業(yè)，播種后施行同樣的田間管理，秋收后進(jìn)行產(chǎn)量對比。

圖2 少耕播種機(jī)作業(yè)圖

試驗(yàn)結(jié)果顯示，尖角開溝器雖然入土性較好，但易纏繞，尤其是施肥開溝器處拖堆現(xiàn)象時有發(fā)生；滑刀式開溝器綜合性能明顯優(yōu)于尖角開溝器。另外，少耕播種機(jī)作業(yè)速度為4～6km/h，慢于免耕播種機(jī)；前者對土壤擾動稍大，幅寬增加；免耕播種機(jī)作業(yè)后地表土比較凌亂，效果不如前者；觀察出苗后情況，少耕播種地塊秧苗長勢稍差，中后期長勢又明顯強(qiáng)于免耕播種地塊；測產(chǎn)結(jié)果顯示，前者產(chǎn)量高于后者7%。

5 分析與總結(jié)

通過少耕播種機(jī)的試制和試驗(yàn)，基本達(dá)到了預(yù)期目的，驗(yàn)證了整機(jī)結(jié)構(gòu)、部件設(shè)計(jì)的合理性。窄幅動力開溝，配合滑刀式施肥、播種開溝器，解決了播種機(jī)共有的易堵塞的難題；同時，為播種創(chuàng)造了較好的種床條件，具有一定的增產(chǎn)效果。

少耕播種技術(shù)探討與初步試驗(yàn)也證明其具有很好的可行性。若經(jīng)過深入研究、不斷優(yōu)化、充分試驗(yàn)，相關(guān)技術(shù)會得到逐步完善，對農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

[1]中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院.實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（上下冊）[M].北京：中國農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社，1985.

[2]李洪文.旱地玉米機(jī)械化保護(hù)性耕作技術(shù)及機(jī)具研究[J].中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，5(4)：68-72.

[3]顧耀權(quán)，賈洪雷，郭慧，趙文罡，趙欣天.滑刀式開溝器設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2013，44(2)：38-42.

[4]廖慶喜，高煥文，舒彩霞，廖慶喜. 免耕播種機(jī)防堵技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2004，20(1)：108-112.

[5]王剛.稻茬覆蓋地小麥保護(hù)性耕作技術(shù)及機(jī)具研究[D].北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，2006.

[6]陳君達(dá)，李洪文，高煥文. 玉米免耕整桿覆蓋播種機(jī)的防堵裝置[J]. 北京農(nóng)業(yè)工程大學(xué)學(xué)報(bào)，1994(7).

S352

A

10.11974/nyyjs.20161232013

馮川，碩士研究生；袁洪印，教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程機(jī)械化研究。

2016吉林省財(cái)政基本業(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：201604033）

*為本文通訊作者