水田機械化保護性耕作技術探究

趙 巖

(黑龍江省農(nóng)業(yè)機械工程科學研究院，哈爾濱 150081)

0 引言

在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，主要是以翻耕、松土、鎮(zhèn)壓等進行土壤疏松，會造成土壤理化結(jié)構破壞，土壤團聚體降低，微生物菌群活性下降，加快了土壤的水土流失，嚴重制約了我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化進程的逐步推進，國內(nèi)外開始大力推廣保護性耕作技術。保護性耕作技術主要是以少耕、深松、免耕、秸稈覆蓋及壟溝種植為主要技術，達到改變土壤地形地貌、田間資源可持續(xù)利用及保持水土良好理化結(jié)構的目的。通過國內(nèi)外大量實驗證明，保護性耕作技術下土壤理化性狀得到有效改善，土壤微生物量提高12%～18%左右，土壤團聚體數(shù)量提高8%左右，在此基礎上可以提高作物產(chǎn)量17%～20%左右[1]。

保護性耕作在旱田和水田中開始逐步推廣與發(fā)展。水田機械化保護性技術采用高通過性、高準確度的設備，實現(xiàn)水田保護的目的，并降低耕作成本，提高耕作收益，實現(xiàn)經(jīng)濟效益與環(huán)境保護共同發(fā)展的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

本研究通過對水田機械化保護性耕作技術的應用與發(fā)展進行分析，探討目前我國水田保護性耕作技術推廣與應用中存在的主要問題，并提出未來我國在水田機械化保護性耕作中的研究重點與發(fā)展趨勢，研究結(jié)果可以為我國保護性耕作技術的逐步完善與推廣提供理論和技術參考。

1 研究背景及意義

1.1 背景

1.1.1 南方獨有的區(qū)域特征

與北方耕地相比，南方水田土地含水率大，機械使用具有一定難度，進行新的機械化技術耕作難度較大，但鑒于其耕作方式改進的重要性，進行相關水田機械化保護性耕作技術改進勢在必行。

1.1.2 水田機械化保護性耕作技術研究的技術基礎

我國北方已經(jīng)進行了大量農(nóng)作物相關技術研究，并已進行推廣使用，為南方進行相關技術改革打下了一定的技術借鑒基礎，相比之下，南方現(xiàn)有技術成為限制南方農(nóng)作物產(chǎn)出的重要因素，研究其土壤結(jié)構，耕作特征等，因此進行機械化保護性耕作技術生產(chǎn)意義重大。同時，20世紀90年代后，免耕與秸稈覆蓋結(jié)合使用，進行保護性耕作技術研究與推廣等正在進行，為水田機械化保護性耕作技術研究提供了重要的技術支持。

1.2 意義

水田機械化保護性耕作技術是當前比較先進的農(nóng)業(yè)耕作技術，通過相關技術的使用能避免耕作時帶來的水土流失等問題，實現(xiàn)耕作上的可持續(xù)發(fā)展新理念。應用水田機械化保護性耕作技術還可以推進耕作模式改革，提高耕地效率，增加農(nóng)民耕地收入，構建環(huán)境友好型農(nóng)業(yè)。

2 水田機械化保護性耕作技術模式選擇分析

運用水田機械化保護性耕作技術，需要對其進行技術模式分析，并構建相對應的管理辦法。相關技術模式推廣，需要因地制宜，綜合考慮當?shù)噩F(xiàn)有耕作方式、秸稈還田方式、種植習慣，圍繞免少耕、高效低毒植保、化肥深施、秸稈還田等，選擇適合的耕作技術[2]。

2.1 以綠色可持續(xù)發(fā)展的秧苗種植模式

水稻育秧盤主要是以塑料秧盤為主(圖1)，但是塑料秧盤需要在插秧后進行及時回收，回收不及時會造成水稻田污染，而且在進行水稻育秧時，根系透氣性較差。

圖1 水稻育秧塑料盤實物圖

隨著保護性耕作技術及相關秸稈回收利用技術的高效推廣，我國開始逐步研制以水稻秸稈為主要原料的育秧盤的研制。其中，黑龍江八一農(nóng)墾大學為最先開始水稻植質(zhì)秧盤的研制，經(jīng)歷了幾代工藝改進(表1)，逐步形成了較為成熟的技術體系。通過田間研究表明，以水稻秸稈為原料研制的水稻育秧盤可以顯著提高根系生長與水稻產(chǎn)量。

表1 生物質(zhì)水稻育秧盤的研制歷程

2.2 以機械化插秧為主的耕作模式

機械插秧是指依靠水稻育秧盤培育出水稻秧苗，使用插秧機對水稻秧盤進行切塊分秧，其耕作路線如下：首先，耕作人員進行秸稈收割留茬或秸稈收割后回田。其次，春秋水泡茬起漿，埋化肥。再次，機械插秧。最后，進行植保低毒高效機械化作業(yè)。

2.3 以機插秧為主的種植模式

其耕作路線如下：首先，耕作人員秋季秸稈收割留茬，春季采苗帶旋耕或深機械深松；其次，以水耙地；再次，機械插秧；最后，進行植保低毒高效機械化作業(yè)。

2.4 以水稻機械化旱直播為主種植模式

首先，耕作人員秋季秸稈切碎肥田，其次，秋季翻地深埋秸稈。再次，機械化旱直播，藥劑除草。最后，進行植保低毒高效機械化作業(yè)。

以上作業(yè)模式需與各種保護性作業(yè)技術相結(jié)合，如，水稻旱直播機研制，手扶式插秧機配套測深施肥機構研制。以機械化插秧為主的耕作模式和以機插秧為主的種植模式，均是以機插秧種植技術為主，產(chǎn)量穩(wěn)定可靠，以水稻機械化旱直播為主種植模式適用于單產(chǎn)較低區(qū)域或井灌區(qū)。

3 水田機械化保護性耕作技術應用

3.1 技術要點

3.1.1 秸稈處理

恰當?shù)慕斩捥幚砜梢赃_到覆蓋地表的目的，同時，不會大量拖慢播種作業(yè)。通常，秸稈處理方式有淺旋、淺肥、粉碎等，在不同情況下對秸稈進行處理，處理越少，效果越好。水稻秸稈可以集中回收利用，秸稈成型設備進行壓制成型，目前使用較為廣泛及效益提升較為明顯的就是制成水稻育秧盤進行水稻秧苗的培育。利用水稻育秧盤成型設備工作效率較高，在滿足每年工作340天，每天工作8 h時長的基礎上，確定成型機正常工作狀態(tài)下的穴盤生產(chǎn)效率為4.5 s·片-1，秧盤生產(chǎn)合格率≥98%。以黑龍江省400萬hm2水田計算，需配備300臺設備，每年產(chǎn)值18億元，每臺設備消耗3 000 t秸稈，每年實現(xiàn)90萬t秸稈回收增值利用，避免燃燒秸稈造成的環(huán)境污染，改善生態(tài)環(huán)境[3]。

3.1.2 病蟲草害治理

水田機械化保護性耕作容易出現(xiàn)雜草，必須進行技術治理，隨著該技術應用，病蟲害將得到有效防治，但仍應注意。

3.1.3 深施肥技術

根據(jù)不同使用方式，可對免少耕技術進行分類，如旱種測深施肥技術、插測深施肥技術等。適應該技術，可以充分利用化肥，減少化肥損耗。

3.1.4 高效低毒植保技術

高效低毒植保技術的最大優(yōu)勢是不會產(chǎn)生污染，環(huán)保且高效，可以增強植物病毒抵抗力，避免蟲害，降低化學藥物留存量。

3.1.5 機械化旱種水管技術

該技術結(jié)合了秸稈重復使用以及機械化旱種水管的優(yōu)勢，使用械化旱種水管調(diào)配農(nóng)田用水，保證水資源合理使用，為植物生長提供更多便利條件，同時減少了插秧以及水稻育苗的程序，減少人力物力資源投入。

3.1.6 免少耕技術

免少耕技術包括秸稈還田，深松整地和一翻兩耕等技術。使用該技術，可以很好的增強土地肥力，提高農(nóng)產(chǎn)品收益。

3.2 水田機械化保護性耕作技術應用要點

3.2.1 嚴格遵守技術要求，完成技術目標

水田機械化保護性耕作技術可提高農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)效率，改善農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，避免生產(chǎn)過程中發(fā)生環(huán)境破壞。進行相關生產(chǎn)時，應明確該技術使用目標，確定各程序步驟，嚴格按照技術要點，充分且正確利用該技術，保證技術使用達到預期效果。在進行相關技術選擇時，需實事求是，因地制宜，充分考慮當前生產(chǎn)情況，謹慎選擇最佳技術路線，并嚴格按照技術路線執(zhí)行，達到技術應用的最佳效果。例如，選擇少耕法，則需符合一年深翻，兩年免耕，三年一輪作的耕作要求。且進行插秧前，施好底肥，浸泡3～5 d。

3.2.2 深入理解各程序技術要點，為耕作打下基礎

在農(nóng)作物耕作過程中，應充分發(fā)揮水田機械化保護性耕作技術的作用，相關使用人員需要深入研究各技術要點，確保操作符合技術要求，保證技術正確使用。

3.2.3 抓好技術研發(fā)工作，推動技術研發(fā)突破

當前，相關技術已經(jīng)取得很大進步，但技術仍不完善，需要在技術研發(fā)上做出更多努力，推動相關技術進一步突破，不斷完善機插稻、直播稻的大面積推廣應用。

4 結(jié)語

綜上所述，免耕與秸稈覆蓋結(jié)合使用等保護性耕作技術的研究又為水田機械化保護性耕作技術的研究打下了研發(fā)基礎。水田機械化保護性耕作技術的推廣應用對提高耕地效率，增加水田產(chǎn)量，構建可持續(xù)發(fā)展新農(nóng)業(yè)有著重要意義。水田機械化保護性耕作技術模式包括以機械化插秧為主的耕作模式、以水稻機械化旱直播為主種植模式、以機插秧為主的種植模式。根據(jù)各區(qū)域特點，結(jié)合具體情況，可進行耕作技術模式的選取。同時，進行水田機械化保護性耕作，需要運用好各技術要點(秸稈處理、病蟲草害治理、深施肥技術、高效低毒植保技術、免少耕技術、機械化旱種水管技術)，結(jié)合技術運用目標，充分發(fā)揮水田機械化保護性耕作技術的優(yōu)勢。

當前，水田機械化保護性耕作技術仍在發(fā)展完善，在應用的同時可以進行耕地技術相關研究，為發(fā)揮水田機械化保護性耕作技術運用研究打下耕地理論基礎，促進相關技術的進一步發(fā)展。農(nóng)業(yè)發(fā)展水平是一個國家綜合實力的重要組成部分，雖然我國農(nóng)業(yè)發(fā)展已取得很大進步，但仍存在較大發(fā)展空間，需要主動進行更多研究突破，更多技術應用，推動技術發(fā)展，為新時代綜合國力進一步的提升做出更多努力。