齐齐哈尔地区保护性耕作技术探讨

孙先明

(黑龙江省农业机械工程科学研究院，哈尔滨 150081)

0 引言

保护性耕作是一种最低程度的土壤扰动、保持永久性土壤有机物覆盖和植物物种多样化的农业耕作方法[1]。美国在1934年发生过黑风暴之后最早开始保护性耕作技术的研究[2]。但由于技术不完善，发展缓慢。直到20世纪70年代以后，大马力拖拉机的普遍应用和高效除草剂问世后，保护性耕作技术才得到迅速发展。

20世纪90年代初，中国农业大学高焕文教授团队首先在我国开展保护性耕作技术研究，在山西、山东、内蒙、河北4省区建立了不同作物、不同类型区的保护性耕作试验区。历经10年，在4省区进行了大约6.5万hm2的北方保护性耕作试验研究，建立了适应中国北方气候的保护性耕作体系，研制一系列保护性耕作机具。继中国农业大学保护性耕作试验成功之后，农业部和科技部支持各省旱作农业区探索适宜本地特点的保护性耕作技术模式，研制所需关键装备。2000年之后，黑龙江省农业机械化技术推广总站最早在肇州县针对传统机械化存在的耕地压实、犁底层加厚上移、土壤水库被破坏、风蚀水蚀严重等问题，开始了耕作改制研究试验[3]。继肇州县试验成功之后，在黑龙江省推广了深松少翻、少耕、免耕播种、原垄卡种、休作等多种技术模式。2021年，黑龙江省保护性耕作面积已经达到1.7万hm2。

近年来，黑龙江省农业机械工程科学研究院在齐齐哈尔地区进行了玉米保护性耕作技术模式和配套机具的试验研究，提出了垄作“一深松两少免一覆盖”耕作模式，制定了保护性耕作作业标准，促进了东北高寒地区垄作保护性耕作技术体系的发展。

1 方案简介

模式名称：东北高寒垄作玉米产区“一深松两少免一覆盖”模式。

模式简介：在东北高寒垄作玉米产区，以3年为周期，第一年深松作业，破原垄成新垄；后两年进行免(少)耕播种，一个周期中有一年秸秆还田覆盖。主要技术路线如下。

1)第一年。秋季，玉米联合收获机摘穗收获、秸秆打包、根茬粉碎还田；秋整地，深松机进行垄沟深松作业，破原垄，合新垄。第二年春季，新垄上播种、施肥；中耕时药剂除草，同时可配合锄草扶土作业；秋季，玉米联合收获机收获、秸秆覆盖、留茬。

2)第二年。春季，垄上灭茬免耕联合作业或原垄卡种玉米，药剂灭草代替中耕作业。秋季，玉米联合收获机收获，秸秆粉碎还田、留茬。

3)第三年。春季，在第二年的垄台上免耕播种施肥或原垄卡种作业；药剂灭草代替中耕作业(或机械除草、培土)。秋季，玉米联合收获机收获根茬粉碎还田或分段收获、根茬粉碎还田；深松机垄沟深松作业、破原垄、合新垄。

2 试验数据分析

2.1 免耕覆盖对土壤温度的影响

本试验采用曲管地温计测定传统耕作和免耕覆盖条件下土壤的温度，分析试验数据，得出结论。测定点分别是地表及地下5，10，15，20，25 cm的温度，在玉米生长苗期、拔节期、抽雄期、灌浆期和收获期分别测定。每个试验周期为4天，每天连续测定，测定时间为7 ∶00，14 ∶00，19 ∶00。通过计算，求得4天内相同时间点的平均温度。表1试验数据表明，免耕覆盖的玉米田在各生育期的各层次平均地温在7 ∶00均比传统耕作高,但在14 ∶00和19 ∶00均比传统耕作低。传统耕作的土壤由于地表裸露，上午增温快,14 ∶00以后土壤降温快;免耕覆盖土壤由于有秸秆遮挡，7 ∶00～14 ∶00升温慢,14 ∶00以后温度回落慢。可以得出结论,覆盖秸秆稳定土壤温度的作用优于传统耕作,虽然上午升温较慢,但在下午至夜间降温更慢，不但保证了作物夜间生长所需要的温度，而且能有效缓解气温激变对作物的伤害。

表1 免耕覆盖和传统耕作下土壤不同深度温度变化情况 单位：℃

2.2 免耕覆盖对土壤含水量的影响

表2是分别在传统耕作及免耕覆盖条件下测定的土壤含水量。从中可以看出，在玉米的播前、苗期、拔节期、抽雄期、灌浆期、收获期等各个时期，传统耕作的不同深度土层的含水量都略低于免耕覆盖的含水量。试验结果表明，免耕覆盖有利于防止水分蒸发，保墒作用优于传统耕作，对形成土壤水库十分有利。如果连续两年进行免耕覆盖，保墒效果更为明显。

表2 传统耕作和免耕覆盖条件下土壤含水量的测定 单位：%

2.3 免耕覆盖对玉米产量和产量构成因素的影响

玉米成熟后, 分别在免耕覆盖及传统耕作的试验田内各选8点采样区，每个采样区规格为2 m×2.5 m,在5 m2面积内取样,测得单位面积玉米穗数、穗粒数和百粒重,计算出产量。表3试验数据表明免耕覆盖的玉米产量高于传统耕作的玉米产量，增产效果明显, 幅度为7%。免耕覆盖增产因素是每公顷穗数、穗粒数和百粒重3个指标都较传统耕作有所增加。由表4可知，2019年增产幅度为12%；由表5可知，2020年增产幅度为11%。

表3 免耕覆盖和传统耕作对玉米产量及产量构成因素的影响(2018年)

表4 免耕覆盖和传统耕作对玉米产量及产量构成因素的影响(2019年)

表5 免耕覆盖和传统耕作对玉米产量及产量构成因素的影响(2020年)

3 结论

试验结果表明，黑龙江省农业机械工程科学研究院提出的垄作玉米产区“一深松两少免一覆盖”模式和垄作杂粮产区“一覆盖两免耕一深松”模式适合齐齐哈尔地区保护性耕作的农艺要求。垄作保护性耕作与传统垄作相比具有非常明显的优势。

1)免耕覆盖有利于稳定土壤温度,减少气温激变对作物的伤害。

2)免耕覆盖条件下土壤含水量略高于传统耕作条件下的含水量，多年连续免耕覆盖，有利于形成地下水库。

3)免耕覆盖的玉米比传统耕作条件下的产量表现为增产, 增产幅度平均为10%。