自走式粉垄深耕深松机应用前景分析

©李桂东　李深文

（广西五丰机械有限公司　537500）

自走式粉垄深耕深松机应用前景分析

©李桂东李深文

（广西五丰机械有限公司537500）

自走式粉垄深耕深松机是一种新型的大型旱地深耕深松机械，由于其特殊耕作机理，可促进作物增产、农业增收，可有效改善耕地生态质量，提高耕地综合生产能力，对促进农业可持续发展，确保国家粮食安全具有非常重要的意义。文章在阐述我国耕地质量现状的基础上，从国家政策导向、粉垄深耕深松机增产机理、粉垄耕作技术对比试验效果3个方面对粉垄机的应用前景进行分析，提出粉垄机具有广阔应用前景的判断。

粉垄机；深耕深松；增产机理；应用前景；分析

自走式粉垄深耕深松机（以下简称粉垄机）是广西五丰机械有限公司从2009年开始，历时7年时间研制开发的全新大型旱地耕作机械，它由柴油机、液压传动系统、履带行走装置、机架总成、驾驶室、操纵系统和装配立式螺旋钻头的工作部件总成等7大部分组成。之所以说粉垄机是全新的耕作机械，一是它的工作部件新，为多根垂直安装的立式螺旋型钻头（钻头转轴垂直于被耕地面），而常用的传统耕作机械，其工作部件要么是水平安装的卧式旋耕机（刀辊转轴与被耕地面平行），要么是铧式犁和耙。这是传统耕作机械从没有过的。二是它的耕作机理新，通过立式螺旋钻头，实现深耕深松、碎土效果，且不打乱原来的土壤结构。

粉垄机由于该机能打破犁底层，增加松土层厚度，提高土壤粉碎程度，改善土壤耕层质量，增强了土壤肥力和土壤蓄水抗旱能力，从而使作物增产，具有广阔的应用前景，特别适宜在干旱地区、盐碱地区或土地板结严重的地区使用。下面从国家政策导向、粉垄深耕深松机增产机理、粉垄耕作技术对比试验效果3个方面分析粉垄机的应用前景。

一、我国耕地质量现状

耕地是农业之本，也是国民经济发展的基础。我国耕地既有数量问题，也有质量问题。从数量上看，2015年末我国耕地约有1.35亿hm2，人均不到1000m2，仅为世界平均水平的40%。从质量上看，耕地负荷过大，耕作方式不合理，区域性退化问题日益严重。随着经济社会发展和人们对农产品消费数量和质量要求越来越高，在高强度消费土地的过程中，耕地质量问题也变得越来越严峻。

据农业部统计，全国因水土流失、贫瘠化、次生盐碱化、酸化等导致耕地退化面积已占总面积的40%以上。同时，由于耕作的浅翻浅耕导致的耕地土壤肥力和综合生产能力弱化的耕地面积也占总面积的60%以上。

（一）东北、华北耕层厚度逐年变浅

东北黑土层厚度已由开垦初期的80～100cm下降到20～30cm，目前黑土区耕地土壤有机质平均含量为26.7g/kg，比30年前减少了12g/kg，降幅高达31%；华北平原耕层厚度15～19cm，比适宜种植的22cm浅3～7cm。

（二）南方土壤酸化、西北盐碱化问题依然突出

据农业部测报，南方14省（自治区）土壤PH值小于6.5的比例，由30年前的52%扩大到65%，PH值小于5.5的比例由20%扩大到40%；西北地区耕地盐碱化面积高达0.22亿hm2。

（三）耕地基础地力不足

欧美国家粮食产量的70%～80%靠基础地力，20%～30%靠水肥投入，而我国耕地基础地力对粮食产量的贡献率不到50%，水肥投入则占50%以上。长期过度使用化肥，不仅导致土壤养分失衡和有机质下降，土质变坏，而且某些化肥所含的重金属正在威胁人类的安全。

（四）耕作方式的不合理引起耕地土壤肥力和综合生产能力弱化

自20世纪80年代以来，我国大部分土地以传统机械耕作方式为主，即用小型拖拉机带铧式犁或旋耕机进行浅翻或旋耕作业，连年耕作导致耕地土壤的活土层变浅。据测定，小四轮机械灭茬，耕深6～10cm，旋耕机作业也只有12～16cm。而且在耕作层与心土层之间形成了一层坚硬、封闭的犁底层，其厚度达6～10cm，严重阻碍了耕作层与心土层之间水、肥、气与热量的输送，导致地力逐年下降，而且土壤板结严重，阻力不断增大，严重影响了农作物根系的下扎，根系生长空间变窄变浅，吸收营养范围减少，肥水利用率下降，养份吸收不上来，造成农作物生长不良，抗风、抗旱、抗病能力不足，容易引起倒伏早衰。土壤肥力和土壤蓄水抗旱能力下降导致的耕地质量下降，已成为提高农业综合生产能力和粮食增产的制约因素。

二、国家政策导向

我国耕地质量问题已经引起了党中央、国务院的高度重视，先后出台了一系列政策，推动以改良耕地、提高土地综合生产能力为核心的农机深松整地作业。2009年10月12日，国务院常务会议决定“实施土壤有机质提升和深松作业补贴”。同年11月财政部印发《中央财政新增农资综合补贴资金集中用于粮食基础能力建设暂行管理办法》，明确将深松作业纳入新增农资综合补贴资金重点支持范围。2010年中央一号文件明确提出“大力推广农机深松整地”。2010年7月，《国务院关于促进农业机械化和农机工业又好又快发展的意见》要求，在适宜地区实施深松整地作业补贴试点。2010年12月，农业部下发了《关于落实补贴资金推进农机深松整地作业的通知》（农机发［2010］9号）中，明确要求东北、黄淮海及其他有条件的地区要优先支持深松整地作业，在黑龙江、吉林、辽宁、山西、河北、内蒙古、天津、江苏、安徽、山东、河南、广西、陕西、甘肃、新疆等15省（市、自治区）开展补贴试点工作。为贯彻落实党中央、国务院的有关部署和要求，2011和2016年农业部先后编制下发了《全国农机深松整地作业实施规划（2011～2015年）》、《全国农机深松整地作业实施规划 （2016～2020年）》，进一步明确要求适宜农机深松整地作业的东北一熟区、黄淮海两熟区、长城沿线风沙区、西北黄土高原区、西北绿洲农业区、南方旱田种植区、南方甘蔗区等7大区所在的黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、北京、天津、河北、河南、山东、江苏、安徽、陕西、山西、宁夏、甘肃、青海、新疆、湖北、湖南、重庆、云南、广东、广西、福建、海南等25个省（市、自治区）按照规定的区域范围和作业标准，全面开展机械化深松整地作业。《全国农机深松整地作业实施规划》要求各省制定实施计划，落实保障措施，加强规划引导，多渠道争取农机深松整地作业补贴资金，加快推动农机深松整地技术的推广应用。

我国适宜机械化深松整地的耕地面积约为0.64亿hm2。在使用良种、施用化肥等手段对粮食总产量提升空间有限的情况下，通过推行机械化深松技术来提高耕地农业综合生产能力、确保粮食安全已成为我国的一项基本国策。

三、粉垄深耕深松机的增产机理

（一）深松整地机械的增产机理

农机深松整地是指以打破犁底层为目的，通过深松机等松土机械，在不打乱原有土层结构的情况下松动土壤的一种机械化整地技术。目前实施的深松整地技术常用机具为大马力拖拉机配套单一深松机或复式作业机。单一深松机仅松土，而碎土、整地等其他作业项目需要更换旋耕机和整地机械进行二次耕作；复式作业机可完成灭茬、旋耕、深松、施肥、平整等多项作业。不管是单一深松机还是复式作业机，其耕作机理都是分两步实现的：第一步先是利用深松机的铲柄和铲尖深切入犁底层土壤，将松土铲上方和两侧的土壤快速铲起、放下，继而将土壤铲松，或利用V型铲刀从土层的底部切离出梯形截面的土垡条，并把它迅速抬升、后移、下落，使得土垡条变松，在不翻土垡、不乱土层的情况下，达到深松土壤目的；第二步再用旋耕机或圆盘耙等其它机具将上层20cm以内的土壤打碎或耙碎、整平。耕后形成上碎下松、半松半碎的可直接播种或种植的耕层结构。

实践证明，农机深松整地是改善耕地质量，提高农业综合生产能力，促进农业可持续发展的重要举措。一是可以降低土壤容重，扩大土壤空隙容量，从而增强土壤蓄水保墒和抗旱防涝能力。据部分省的监测数据表明，深松达到30cm的地块比未深松的地块每公顷可多蓄水400m3左右，相当于建立了一个“土壤水库”。深松地块伏旱期间平均含水量比未深松的地块提高7个百分点，作物耐旱时间延长10天左右。二是可以加深耕层，促进农作物根系下扎，有利于作物生长发育，提高抗倒伏能力。深松为作物生长创造了良好的土壤环境，改善了作物根系的生长条件，促进根系粗壮、下扎较深、分布优化，充分吸收土壤的水分和养分，促进作物生长发育。三是促进农作物生产，提高粮食产量。深松地块的小麦和玉米等作物平均产量增加10%左右。

（二）粉垄深耕深松机的增产机理

粉垄深耕深松机不同于拖拉机深松机组，其工作机理是：发动机动力通过液压传动系统向两路传递，一路传到履带行走装置，通过履带驱动粉垄机行走，另一路用于驱动立式螺旋钻头。粉垄机在履带驱动下以耕作速度行走的同时，液压马达带动立式螺旋钻头高速旋转，当高速旋转的钻头入土到达预定耕深后，沿着钻头全长轴向布置的一段螺旋型刀刃和多把旋耕刀在垂直于转轴的每个水平回转圆外缘上切削、撞击、捶打、挤压土壤，在不翻土、不打乱原有土层结构的情况下，把全耕层内的土壤粉碎成细小的土粒。使用粉垄机只耕一遍就能完成深耕、深松、碎土以及平整土地等一系列作业。由于立式钻头入土深度可达80cm以上，因此粉垄机的耕深最大可达80cm以上。根据作物种植要求，一般可在30～50cm范围任意调节，耕后形成全碎全松、可直接播种或种植的耕层结构。

由于深松整地形成的是半碎半松耕层，其下层土壤松而不碎，而粉垄形成的是全碎全松耕层，因此理论上在相同耕深下，粉垄耕作比深松整地更具优势。首先，其松土量要比深松整地的多1倍左右，空隙容量增加也接近1倍，耕层的储水容量增加也接近1倍，伏旱期间平均含水量比深松整地更高、作物耐旱时间更长，因此粉垄耕作的土壤蓄水保墒和抗旱防涝能力比深松更强；其次，粉垄耕层既松又碎，作物生长的土壤环境和根系的生长条件更好，根系更为发达，更有利于作物生长发育；再次是土壤越细碎，土壤的原生养分释放就越充分，提供给根系吸收的养分就越多，根系就越粗壮，作物也越茁壮，产量自然就更高。

由上可知，粉垄耕作技术既源于深松又优于深松。因此，粉垄耕作比传统深松整地更优越，增产效果更好，也更加符合国家实施的改良耕地、提高土地综合生产能力的基本政策。

四、粉垄耕作技术增产对比试验效果

为了验证粉垄机耕作技术增产效果理论，广西五丰机械有限公司与广西农业科学院合作，从2010年开始，在全国范围内开展验证试验，与常规耕作机械进行对比。经先后在全国14个省（区）对水稻、玉米、小麦、甘蔗、马铃薯等多种作物进行了30多次对比试验，结果证明，粉垄耕作技术增产效果非常显著。经专家测产验收，所有经过粉垄耕作的作物都有较大幅度的增产。其中，水稻增产7%～25%，玉米增产13%～30%，小麦增产20%以上，甘蔗增产18%～34%，马铃薯增产25%以上，木薯增产16%。今年，我们在海南省进行了辣椒粉垄种植对比试验，不仅产量增加了20%左右，而且产出的辣椒个大长相好，卖价也比常规种植的高出40%。在新疆尉犁县兴平乡盐碱程度为中度偏重的盐碱地进行棉花粉垄种植对比试验，试验品种为新陆中51号，粉垄面积10.6hm2，对照6.66hm2。2016年9月9日，经中国农科院、清华大学、新疆农科院的专家进行测产验收，增产率为48.8%，效果非常明显。

由上分析，粉垄深耕深松机不仅仅是一台农田耕作机械，更是继良种、化肥等增产手段之后的又一项能够大幅度提高农作物单产特别是粮食产量的创新型农业技术。它的推广应用，不仅能促进作物增产、农民增收，产生显著的效益，还将会有效改善耕地生态质量，提高耕地综合生产能力，对促进农业可持续发展，确保国家粮食安全都具有非常重要意义，具有非常广阔的应用前景。因此，粉垄耕作技术获得了2015年广西技术发明二等奖，2015年12月获得中国产学研合作创新成果一等奖。“粉垄耕作技术推广应用”于2016年7月通过了由自治区农业厅、科技厅组织的，由国家工程院士容廷昭、张洪程等11位专家参加的专家组进行的可行性评审。专家评审委员会一致认为：粉垄技术可作为一种新的农业增产、生态改善技术加以推广应用。建议政府加大支持力度，多元化、多渠道筹措资金，以加快该技术在全国的推广应用。