黑龙江省西部农牧交错区保护性耕作模式研究

胡军，逄诗超,2，李海亮

（1.黑龙江八一农垦大学工程学院，大庆 163319；2.黑龙江巨浪牧场）

黑龙江省西部农牧交错区是我国重要的商品粮和畜牧业基地，也是我国农牧业后备资源存量最大的地区之一。该地区目前有耕地面积233.7×104hm2，其中盐碱耕地为24.8×104hm2，占10.6%；草原面积为157.33×104hm2，其中盐碱化草原为93.07×104hm2，占59.2%[1]。20 世纪70～90年代黑龙江省农牧交错区采用传统的农牧业耕作方式，如：在农业区使用铧式犁进行翻地、在牧业区进行过度放牧等，虽然达到土壤改良、提高产量的目的，但与此同时也造成了土壤大面积退化、水土流失、草场破坏等生态恶化的结果。因此，为了实现农业的可持续发展，黑龙江省农牧交错区应该实施保护性耕作技术。该技术对保护草原，改善生态环境、提高农业生产效益，农民增收有着重要的现实意义。

1 国外研究现状及发展趋势

国外的保护性耕作技术是20 世纪30年代美国等国家在遭遇严重水土流失和风沙危害后经过总结而逐渐发展起来的，至今已有约80年左右的历史。其中主要经历了三个阶段，第一阶段：改变传统翻耕耕作方法，研制深松铲、凿式犁等不翻土的农机具，免耕技术成为主导；第二阶段：机械化免耕技术与保护性植被覆盖技术同步发展，加入了不同作物轮作与作物秸秆还田覆盖的内容；第三阶段：耕作机械的改进、除草剂以及作物种植结构的调整。通过这三阶段的发展，使得保护性耕作的优势逐渐显现，应用范围也不断扩大[2]。

前苏联、加拿大、澳大利亚以及南美的巴西、阿根廷、墨西哥等国家纷纷学习美国的保护性耕作技术，在半干旱地区广泛推广应用。其中位于大洋洲的澳大利亚是世界上农业和畜牧业较为发达的国家之一，属于农牧交错区。到20 世纪70年代末由于采用传统耕作方式，生产成本高，且造成严重了土壤压实破坏和水土流失。在此背景下，澳大利亚开展了保护性耕作技术研究。2000年之后，免耕播种机逐步成熟，使用技术逐渐被农民掌握，保护性耕作开始大面积推广应用，同时固定道作业、精准农业技术开始得到较大范围的应用。据澳大利亚统计局的数据显示，截至2008年，澳大利亚农田保护性耕作技术应用面积达到77%，其中免耕面积占53%。在实施保护性耕作的区域，43%地块秸秆全部覆盖地表，34%地块秸秆用于养畜，大部分耕地可以得到3 至9 个月的休闲。据澳大利亚粮食研究与发展中心（GRDC）资料显示，澳大利亚近20年粮食产量增加一倍，其中保护性耕作的贡献率在40%以上[3-5]。同时澳大利亚在土壤品质、水资源利用、大气质量等方面也得到了明显改善，显示出良好的经济效益和生态效益[6-7]。

2 黑龙江西部农牧交错区传统耕作模式分析

2.1 试验区简介

巨浪牧场位于松嫩平原西部，林甸县境内，地理座标为东经124°30′～124°41′，北纬47°02′～47°08′。地势平坦开阔，起伏不大。平均海拔高度144～150 m，农场东西长13 km，南北宽7.5 km，农场东部地势较高，且微地形起伏多变，是耕作区，西部地势较低，为草场牧区，全场总面积0.97×104hm2。该区原以草原为主。在清光绪30年（1904）“蒙旗地开放”汉族移入，土地被大量垦殖[8]。其农业发展历史，是在1960年建场后，才大规模开始，进而发展成以农牧交错的生产方式为主。

2.2 耕作方式的对比

在传统农业耕作模式的经营下，农牧交错区的巨浪牧场经历建了建场后几次大面积开荒，耕地面积由7 800 hm2增加到2 733 hm2。粮食产量也逐渐增多，如表2-1 所示。

表1 巨浪牧场种植业各时期粮食产量统计表Table 1 The statistics of grain output each period in Julang farm

通过表1 中的数据可以分析出：对比1991～1995年和1996～2000年农田面积和粮食单产数据发现，虽然1991～1995年因为开垦草原，耕地面积增加了266.7 hm2，粮食总产和产值略有增加，但平均单产却是下降了。分析其主要原因一是开垦的这部分耕地，并不适合农业种植，产量不高；二是配套农业机械和耕作模式也没有达到应有的作用。在2001～2010年这十年期间，因为开始实行保护性耕作，退耕还林、还草，耕地面积虽然减少了104.6 hm2，而粮食平均单产却没有降低，反而增加了97.8 kg，主要原因就是开始推广保护性耕作，建立滴灌区，摒弃了传统耕作模式的弊端，粮食单产逐年增加。

通过以上对试验区播种面积、粮食产量等数据分析我们可以得出如下结论：（1）传统耕作模式下的粮食产量不高，经济效益不高，很难增加职工的收入。（2）保护性耕作模式具有蓄水保墒、坑旱节水，减少水土流失，抑制沙尘暴，培肥地力，提高土壤有机质含量，降低作业成本，稳产增产，增加农民收入等优点[9-10]。

因此研究、推广应用适合黑龙江省西部农牧交错区的保护性耕作模式，具有十分重要的意义。

3 农牧交错区农业保护性耕作模式研究

3.1 大垄双行玉米滴灌技术

在玉米种植过程中，采用大垄双行玉米滴灌技术。秋季采用鹅掌式深松机深松（每二年深松一次），该技术是在不将土层翻转的情况下，全方位深松，地表留残茬覆盖，后部环状耙可一次完成破茬、地表碎土、镇压、合墒等工序；起大垄施肥，垄距1.3 m，采用大垄宽窄行种植，窄行距55 cm，在窄行内铺设滴灌管，宽行75 cm，便于中耕管理；春季用免耕播种机播种，播后用机械铺设滴灌管[11]。

巨浪牧场2010年滴灌区建成后，在牧场科技示范园区内对滴灌大垄双行玉米栽培技术与传统玉米栽培技术进行了4年的产量对比试验，试验结果如表2。

由表2 可以看出，除2013年受涝灾影响外，试验区内采用滴灌方式的玉米平均亩产量远远高于传统种植方式。

表2 巨浪牧场滴灌区大垄双行玉米与普通区玉米产量对比表Table 2 The comparison yield of drip irrigation area of big ridge double row and common area corn

3.2 抗旱免耕精量坐水播种一体化技术

根据农牧交错区春旱严重的特点，将农机与农艺技术集成于一体，采用小型农机具机械开沟，利用水罐灌水，气吸式播种机完成播种、施肥、覆土的联合作业流程，相对于人工坐水播种降低了作业成本，提高了工作效率。田间试验结果表明，采用该模式进行机械化坐水种，适宜坐水量为45 m3·hm-2，是常规沟灌水量600 m3·hm-2的7.5%，节水效果显著，而产量基本持平[12]。同时，由于机械化坐水种可一次完成开沟、坐水、施肥、播种、覆土等多项作业，工作效率高，节约了人工和生产费用。

3.3 高留茬春季灭茬播种技术

采用玉米收获机收获玉米，玉米收获机后部带有秸杆粉碎装置，可用于秸杆还田，也可根据养牛户需要留下秸杆，将粉碎的玉米秸杆回收、黄贮。为满足秸杆覆盖率不低于30%，留茬高度为30～40 cm；春季机械耙茬起垄；免耕播种机播种。通过巨浪牧场试验结果表明，该模式比传统作业模式提高工作效率1倍以上，减少作业工序2～3 道，节约种子30 kg·hm-2，作物增产750 kg·hm-2，节本增效1350 元·hm-2，提高水资源利用率16%，年增土壤有机质0.05%，增加休闲期蓄水量30%，有效地减少了水土流失和大风扬尘。

4 农牧交错区草原保护性耕作模式研究

研究区天然草场处于退化之中，草畜矛盾日益尖锐，直接威胁畜牧业发展。建立科学合理的牧草生产工艺体系，大力发展牧草生产机械化技术，对恢复草场植被，改善草原生态环境，迅速恢复和提高草原生产力有着重要意义。

4.1 农牧交错区退耕还林

为了改善生态环境，调整产业结构，提高职工收入，巨浪牧场针对试验区部分耕地土壤碱化、沙化严重，不适合继续种植粮食作物等问题，开始改变部分土地种植结构，退耕还草、还林。试验区巨浪牧场2002年开始退耕还林，到2006年共退耕还林面积600 hm2。在退耕还林过程中，采取在退耕还林地块打井，禁止在栽植树木的地块进行间种，以达到95%以上的树木成活率。这种退耕还林模式得到了总局林业部门的认可，发展成为西部农垦局退耕还林的效仿的模式。

4.2 农牧交错区禁牧养草和草原改良

为了防止草原进一步退化，试验区巨浪牧场、绿色草原牧场2005年开始实施禁牧养草，2012 开始实施改良草原种植苜蓿草配套节水喷灌项目。项目建成后，对牧场及黑龙江垦区乃至全省发展质量效益型现代畜牧业都起到了积极的推动作用和示范引领作用，在提高草原单位产出率同时起到了防风固沙、改良土壤环境的作用[13-15]。

试验区巨浪牧场1999年在第三生产队4 号地退耕种植紫花苜蓿52 hm2，到2001年取得了较好的经济效益，如表3。

表3 巨浪牧场退耕种植苜蓿草与耕地种植玉米效益对比（2001年）Table 3 The benefited comparison of planting alfalfa and planting corn

表4 绿色草原牧场草原改良后产草量及效益对比Table 4 The comparison of yield and benefit after improvement

参照上述模式，截至2012年，绿色草原牧场共改良草原种植苜蓿草800 hm2，应用大型喷灌控制面积达到266.6 hm2；2013年改良草原种植苜蓿草达到4 200 hm2，大型喷灌控制面积达到0.13×104hm2。绿色草原牧场草原改良后效益对比如表4。

由上表可知，实施草原保护性耕作前，草原生态环境的保护和草场荒漠化的治理主要采取的方式是围封休牧。随着保护性耕作方式的应用，在草场的改良、草原沙化治理方面取得了一定的效果。

综上，在草原保护性耕模式中，可采用如下两种模式：（1）在退化、盐碱化严重的草原（如放牧区）宜采用免耕补播牧草或免耕松土补播牧草，在不破坏或少破坏天然草原原生植被的情况下，划破原生植被、疏松土壤，补播适宜当地的优质牧草，实现恢复草场的再生能力；（2）对草场植被有一定密度，但牧草品质低的退化草原，宜建设大型喷灌项目，改良草质[16-19]。

通过以上模式实现草原的保护性耕作，对防止草原进一步沙化退化，保护草原具有十分重要的意义。

5 黑龙江西部农牧交错区保护性耕作机具发展建议

在研究中发现，目前能够满足农牧交错区农业技术要求，适合于大面积推广应用的保护性耕作机械技术性能和可靠性较差，真正实现节能高效的联合作业难度较大，这在一定程度上影响了保护性耕作技术的推广应用。针对上述问题，结合试验区农业、草原保护性耕作模式的研究效果，提出以下发展建议：

（1）加强保护性耕作机具的研制和开发

加强保护性耕作技术的研制和开发力度，降低保护性耕作机械生产成本和价格，提高通用性能，提高机具的作业质量。免耕播种机应满足良好的通过性、对表土扰动少、实现种肥分施等要求；深松要满足离地间隙大，防止堵塞的要求；玉米收获机要满足扒皮净度高，玉米破碎率小等要求。

（2）从单纯的土壤耕作机具向综合可持续方向发展

进一步将少耕、免耕、秸杆覆盖技术与施肥技术、轮作制度，病虫害防治技术相结合，实现保护农田水土资源、增加农田有机质含量、减少能源消耗环境污染、增产增收的综合技术体系。

（3）加强免耕播种机滤水效率的研究工作

配套的自行式载水车是提高作业效率的重要措施，今后的研究工作重视滤水设备研究的开发和设备，实现便捷、快速地加水，减少辅助时间，以提高坐水种作业效率。

（4）加强田间杂草和病虫害防治技术的研究

在不依靠翻耕和有秸杆覆盖的情况下，对杂草和病虫害进行控制。主要依靠轮作、秸杆覆盖、喷施化学药剂，机械和人工等相结合的综合控制措施。特别加强作物秸杆还田后病虫害的防治工作，消除或显著降低病虫对作物植株的危害，提高作物产量。

6 结论

通过研究国内外农牧交错区保护性耕作模式和应用的发展动态，分析了传统耕作模式中存在的经济效益低和破坏生态环境等问题，结合农牧交错区特点，以巨浪牧场和绿色草原牧场为研究对象，对农牧交错区采用的保护性耕作模式进行了总结，得出了以下结论：

（1）为扩大保护性耕作的使用范围，需要加强保护性耕作机具的研究。黑龙江地区保护性耕作技术推广滞后的主要原因，是现有大型农机具、保护性耕作机械与抗旱、秸杆回收机具不配套，需要加强对此类保护性耕作机具的研制和开发。

（2）研究区保护性耕作技术体系仍需要完善，尤其是对草原的保护性耕作。需实现少免耕、牧草补播和施肥技术、节水灌溉制度、病虫害防治技术，最终达到抗旱、增产、提高效益的目的。

［1］黄彦.盐碱土改良见成效草原披绿不是梦［J］.水利天地，2006（7）：27-29.

［2］邸颖.浅谈国内外保护性耕作发展概况［J］.农业经济，2008（3）：35-36.

［3］杨林，赵嘉琨，王衍，等.澳大利亚机械化旱作节水农业和保护性耕作考察报告［J］.农机推广，2001（3）：20-22.

［4］刘宪，刘博.澳大利亚农业暨保护性耕作［J］.农机质量与监督，2004（1）：42-43.

［5］王庆杰，李洪文，奚佳有，等.垄作区几种保护性耕作种植模式研究［J］.农机化研究，2009（7）：35-37.

［6］王金达，王起超，刘景双，等.东北地区西部农牧交错区可持续发展战略构想［J］.农业环境与发展，2001（1）：25-27.

［7］白淑英，额尔敦格日乐，周薇.农牧交错区土地利用/覆被变化及其驱动力——以大庆市杜尔伯特蒙古族自治县为例［J］.中国土地科学，2008（1）：16-22.

［8］刘武仁，郑金玉，罗洋，等.东北黑土区玉米保护性耕作技术模式研究［J］.玉米科学，2007，15（6）：86-88.

［9］姚增福，赵海燕，周围.大庆 地区农业生产现状与发展对策研究［J］.黑龙江八一农垦大学学报，2013，25（4）：99-101.

［10］王明泽，任翠梅，郭丽.大庆市草原的现状及发展前景［J］.内蒙古草业，2010，22（1）：15-16.

［11］陈勇，毕晓伟.旱地机械化保护性耕作模式的探讨［J］.农村牧区机械化，2004（4）：10.

［12］王玉晶，张炜，胡靖明，等.2BM-5 型圆盘式草原免耕播种机的研制［J］.农业技术与装备，2008（5）：34-35.

［13］王建军.实施保护性耕作加快畜牧业草原生态建设［J］.农村牧区机械化，2001（1）：21-22.

［14］于晓秋.北方寒地大规模水稻秧苗配送系统优化［D］.大庆 ：黑龙江八一农垦大学，2013.

［15］兰秀英.机械化草原松土补播改良技术措施［J］.新疆农机化，2007（4）：41-42.

［16］于子民.保护性耕作技术改良草原发展前景与实施［J］.农村牧区机械化，2002（4）：32-34.

［17］吴占合，孙建东，段冬梅.退化草原机械化免耕补播、松土复壮改良工艺的实施条件及效果分析［J］.农村牧区机械化，2007（4）：11-12.

［18］黄明智.保护性耕作态势研究［J］.农村牧区机械化，2007（2）：12-13.

［19］张义峰，杨景波，衣淑娟.牧草免耕播种与液体施肥机的设计［J］.黑龙江八一农垦大学学报，2011，23（4）：20-22.