玉米秸秆覆盖还田条耕种植技术及配套机具简述

王文强 高宇 段小惠 初小兵

(长春市农业机械研究院，吉林 长春 130052)

引言

玉米秸秆覆盖还田条耕种植技术是以机械化作业为主要手段，在保证种子出苗率的情况下，采用玉米宽窄行种植的方式，利用玉米秸秆归行机将粉碎后的玉米秸秆归行到休闲带，做到将玉米秸秆全量覆盖还田，再采用少耕的方式，利用条带耕整联合作业机对待播种带进行带状浅旋作业，利用免耕播种机进行播种作业的一种，不同于传统耕种技术的作业模式[1]。采用条耕种植技术模式2～3年后，可逐渐减少化肥的使用量，同时在对玉米植保时，采用精准变量施药的方式，能够在大幅度减少农药使用量的同时提高农药的利用率，该技术模式是对玉米保护性耕作模式的一种创新，对东北的黑土地保护具有十分重要的意义，玉米秸秆覆盖还田条耕种植技术2019年首次在长春市试点应用，因其增产效果良好，截至2022年，推广应用范围已经扩大到吉林省全境，辐射到整个东北地区。

1 条耕种植技术的核心要点

条耕种植技术由长春市农业机械研究院于2019年最先提出，该技术模式既保证了地面有较大面积的秸秆覆盖区域，又解决了播种困难和出苗率低的问题，具有高产且作业成本低等诸多优点，条耕种植技术的核心要点主要包括4个方面：玉米机械化收获后，全量秸秆粉碎还田；对粉碎后的玉米秸秆进行归行，形成有秸秆覆盖的休闲带和无秸秆覆盖的待播种带；对无秸秆覆盖的待播种带进行深松、浅旋和镇压；使用免耕播种机进行精量播种。

1.1 秸秆粉碎还田

秋季使用玉米联合收获机进行作业，在收获的同时对玉米秸秆进行粉碎，粉碎后的玉米秸秆均匀抛洒在地块表面，玉米秸秆粉碎长度控制在10～20cm，秸秆留茬高度也控制在10～20cm，秸秆留茬的好处在于可以形成“风墙”阻挡地表秸秆移动，同时起到“抓土固土”的作用。

1.2 秸秆归行

单独使用后置式玉米秸秆归行机，或者同时使用前置式玉米秸秆归行机和条带耕整联合作业机配合作业，对地表覆盖的玉米秸秆进行归行，形成宽度为60～70cm的无秸秆的待播种带，同时两侧形成有秸秆覆盖的休闲带，秸秆归行作业后呈现待播种带和休闲带相互交错的状态，秸秆覆盖还田具有蓄水保墒、培肥地力的作用，同时能够有效抑止杂草的生长。

1.3 条带深松、浅旋与镇压

使用条带耕整联合作业机对待播种带进行条带浅旋作业，可以起到疏松土壤并消除地表少量残留秸秆的作用，条带浅旋作业的幅宽为60cm，作业的深度秋季作业控制在10～15cm，春季作业时控制在8～10cm。根据地块的硬度情况，每隔2～3年可在条带耕整联合作业机的前端加装深松铲，条带浅旋作业的同时进行深松作业，也可在秋季时单独使用深松机进行深松作业，以保证玉米持续稳产高产，同时条带耕整联合作业机后部的镇压装置会对条带浅旋和深松后的待播种带进行同步镇压，既可以形成干净平整的种床，提升播种质量，又能保证土壤松软适宜，防止风蚀和失墒。

1.4 播种作业

条耕后的土壤能满足各种播种机的作业，但是应选择高性能的精量播种机，最好是免耕播种机以保证出苗率。播种作业前应调整好播种机的播种行距、株距和下肥速度，为保证播种质量，播种带与条耕带要保证吻合，播种作业要随时观察，避免出现跑偏，同时要根据土壤肥力、种植密度等选择适合本区域的玉米品种进行播种。

条带种植技术模式在秋季完成秸秆归行和条带浅旋作业最为理想，秋季作业时风速小，归行后的秸秆移动量少，利于形成干净平整的待播种带，同时条带浅旋后，对归行后的边缘秸秆进行了部分的掩埋，翌年春季经冻融后的土壤与秸秆形成粘连，不易被大风刮走出现集堆的现象。如遇秋季作业时间限制或者土壤墒情不佳不利于作业，也可以先完成秸秆归行作业，待翌年春季再进行条带浅旋作业。特别是对于风沙严重易失墒的地块，通常情况下不建议春季秸秆归行和条带浅旋作业，在可能的情况下应当在秋季时完成作业，因为特殊情况在春季作业时也应保证条带浅旋的作业深度不超过10cm，以消除地表少量残余秸秆和根茬为目的，并保证土壤的镇压强度，从而最大限度地减少土壤失墒。对于低洼冷凉地等需要散墒提温的地块，可在春季播种前提前3d左右进行条带浅旋以达到散墒提温的效果，同时也要严格把握好播种作业的时机，防止失墒严重和地温不足而影响种子的出苗率。

2 条耕种植技术的优点

2.1 解决秸秆焚烧的问题

条耕种植技术模式推进了玉米保护性耕作的创新，解决了纯免耕情况下，大量秸秆覆盖带来的地温提升慢，使用播种机播种时玉米秸秆易拖堆，难以种地的问题，打消了农民对保护性耕作的疑虑，与农民传统的耕作习惯可以完美衔接，从而整体上快速推进玉米秸秆全量还田，真正解决秸秆焚烧的问题。

2.2 适用低洼冷凉地块

传统的玉米保护性耕作对低洼冷凉地的适应性不好，因地块的土壤湿度大、地温低，导致种子的发芽时间变长、出苗率低，对玉米的产量造成影响，而条耕种植技术模式能够很好地适用低洼冷凉地块，经过条带浅旋作业后，可以形成良好的土壤耕层结构，使地温提升加快、土壤湿度降低，达到适宜种子发芽的物理状态，为播种机的后续播种作业提供了基础条件。

2.3 提高种子的出苗率

大型农机进地作业后易造成土地不平整、土地变硬，影响播种作业和出苗质量，仅通过深松作业难以改善土壤的耕层结构，传统的旋耕整地方式又不利于黑土地的保护，条耕种植技术模式减少了50%的动土量，降低了动力消耗，减少了作业成本，既有玉米宽窄行种植秸秆全量还田的优点，又解决了以往玉米归行种植存在的种床不平整的问题，各种地况的适应性更好，其形成的良好种床，提高了种子的出苗率，可以使玉米增产5%以上。

2.4 培肥地力

条耕种植技术模式经过条带浅旋作业后的待播种带，可以蓄水保墒、抗旱防涝，防止土壤板结，休闲带因有玉米秸秆覆盖，可以减少土壤风蚀水蚀，减少土壤养分流失，有效抑制杂草生长，大大减少除草剂的使用量。玉米秸秆腐烂还田后，还会增加土壤的有机质含量，同时蚯蚓和白星花金龟等昆虫数量也会增加，其可以通过取食消化把秸秆转化成有机肥，培肥地力，改善土壤的物理性状，降低土壤耕层容重，有效提高土壤活性，可减少一定的化肥使用量。

2.5 减肥减药

条耕带和秸秆覆盖带轮作，实现了秸秆腐烂的有机质与土壤的全层混合，玉米秸秆全量还田3年后可减少化肥使用量10%左右，5年后可减少化肥使用量20%左右，而玉米产量不减。同时条带浅旋仅对地表部分土壤进行作业，还有50%以上的土壤有秸秆覆盖，极大抑制了杂草的生长，在精准施用除草剂的情况下，可减少使用除草剂40%左右，大大降低了成本。

3 条耕种植技术的配套机具

3.1 玉米秸秆归行机

玉米秸秆归行机由长春市农业机械研究院于2017年最先研发成功，目前已经形成了系列化，按照工作形式分为前置式玉米秸秆归行机和后置式玉米秸秆归行机，按照工作效率分为单行、双行、3行和4行玉米秸秆归行机，其主要结构形式为每1组归行部件均由2个搂草盘成“八”字型组成，玉米秸秆归行机作业时依靠拖拉机的动力前进，搂草盘通过与地面的摩擦力而旋转作业，搂草盘上的弹齿搂集地表覆盖的玉米碎秸秆并将其清理至两侧，形成宽度在60～70cm的干净待播种带。

图1 后置式玉米秸秆归行机作业图

3.2 条带耕整联合作业机

1.拨草轮；2.深松铲；3.旋耕刀；4.限深轮；5.拢土盘；6.镇压轮

条带耕整联合作业机由长春市农业机械研究院于2019年最先研发成功，目前已经形成了系列产品，按照工作效率分为单行、双行、3行和4行条带耕整联合作业机，其主要由拨草轮、深松铲、旋耕刀、限深轮、拢土盘和镇压轮组成，作业时1组拨草轮先将待播种苗带边缘的秸秆进行清理，使待播种带的界限分明，而后深松铲进行深松(根据需要可不安装深松铲)，接着旋耕刀对待播种带进行条带浅旋，浅旋深度可在7～15cm区间调节，调节方式为调整限深轮的高低，浅旋宽度为60cm，而后1组拢土盘对浅旋过的土壤进行拢集，最后镇压轮对待播种带进行镇压形成干净平整的种床。

条带耕整联合作业机的刀具特点：旋耕刀采用“7”字刀，这是一种新型的复合型耕作刀具，优点明显，经济实用，因为该刀具融合了灭茬刀与T245旋耕刀的耕作特点，将2种耕刀合二为一，原来分2次耕作的程序改为1次，达到了既灭茬又旋耕的效果，大大降低了耕作成本，而且该刀具耕作效果好，其头部宽大(宽度为70mm)能将粉碎的秸秆和表土很好的混拌，形成良好的破碎翻土效果。

图3 条带耕整联合作业机作业图

条带耕整联合作业机不同于传统的旋耕机，是一种仅针对待播种带进行浅旋作业而对于有秸秆覆盖的休闲带不进行作业的机具，该机具具有浅旋深度可调节的优点，调节范围在7～15cm，而且浅旋过的待播种带，经过机具后部镇压轮的镇压后，可以形成一个干净平整略高于地面的种床带。在作业时如果配合前置式玉米秸秆归行机配套使用，就可以实现机具一次进地而完成玉米秸秆归行与条带浅旋2项工作任务，后期只需要免耕播种机进地播种作业即可。而且如果地块需要深松，还可以在条带耕整联合作业机的前部根据不同的需求加装各式各样的深松铲，就可以实现一次进地完成土壤深松和条带浅旋2项任务，具有进地次数少，完成任务多的优点。

4 条耕种植技术与纯免耕技术的对比

2020年开始，在榆树市选择了4块具有代表性的地块作为重点监测示范地块，这4个地块的地势、土壤性状、气候条件等均基本一致，其中1个地块采用纯免耕种植技术，另外3个地块均采用条耕种植技术，从种植到收获全程指导，具体由农民自己实施，对地块的地温、墒情、秸秆腐烂情况、出苗率、杂草情况、病虫害、产量、施肥量等情况进行全面监测。经过3年的试验和数据分析，发现条耕种植技术与纯免耕种植技术对比增产效果较为明显，考虑到2020年榆树市受台风影响的特殊因素，2种模式的玉米产量的对比可能略有偏差，但从土壤有机质含量、土壤有益生物数量及种类、防止水土流失的效果、土壤蓄水保墒的能力、土壤风蚀水蚀的情况，以及2021年和2022年的玉米产量等方面进行对比，依然可以看出条耕种植技术模式对于纯免耕技术的优势。

出苗率明显提高，条耕种植技术比纯免耕种植技术出苗率高3%以上；条耕种植技术运用3年后，土壤中有机质含量比原来增加7%以上；2020年受台风影响，降雨量明显增多的情况下，与纯免耕种植技术地块相比，条耕种植技术地块水土流失情况比较弱，相对减少径流量20%左右，减少土壤流失25%左右；蓄水保墒能力明显增强，在连续3年的春季土壤墒情检测中，均发现采用条耕种植技术的地块，蓄水保墒能力相当于平均增加10～15mm的降水量；能明显减少土壤的风蚀量，采用条耕种植技术的地块，近3年大约可以减少风蚀量300t·hm-2以上；大大节约生产成本，由于动土量和进地次数的减少，大约能够节约生产成本800～1200元·hm-2；杂草生长数量明显减少，无论是否施用除草剂，条耕种植技术的地块杂草生长数量均不到纯免耕种植技术的50%；土壤性状得到改善，在连续3年运用条耕种植技术的地块中进行检测，发现蚯蚓的数量约为24条·m-2，是3年前的2倍左右；产量的增加，2020年条耕种植技术的地块与纯免耕种植技术的地块对比，平均增产4%左右，2021年平均增产5.5%左右，2022年平均增产7%左右。

图4 出苗率对比

图5 土壤有机质含量对比

注：条耕含水量数值为3个地块的平均值。

图7 2022年杂草数量对比

图8 蚯蚓数量对比

5 条耕种植技术对黑土地保护的意义

5.1 促进秸秆全量还田利用

如今随着牛羊等草食畜牧业的发展，秸秆饲料化

图9 玉米产量对比

利用的需求逐渐增加，同时利用秸秆和畜禽粪便协同处理成生物天然气，将秸秆作为燃料燃烧发电等成为了秸秆综合利用的几个重要方面，因此近年来秸秆饲料化和能源化利用的占比很大，东北各地区纷纷加大秸秆饲料化技术推广和青储玉米种植面积，推广秸秆饲料膨化技术，这对玉米秸秆还田利用造成了很大的阻碍，而且目前东北玉米保护性耕作并不是把收获玉米棒后的秸秆全部都铺回到田里，各地区的秸秆还田量均不一致，还田量范围约在30%～100%，随着条耕种植技术的成熟和配套机具的完善，其显著的作业效果和增产增收的优势，必将进一步促进玉米秸秆全量还田利用。

5.2 促进黑土地保护标准化、规模化

虽然东北的保护性耕作取得了一定的成绩，农民对于玉米保护性耕作的积极性也有了很大的提高，但是距离黑土地保护的要求仍有一些差距。玉米秸秆覆盖还田条耕种植技术不仅仅是做到少耕和秸秆还田就可以，要知道条耕种植不是一项单一的技术，而是秸秆归行、条带浅旋、深松、精量播种、变量施药、精准施肥、机械化收获等多环节密切配合，2年一循环的耕作技术模式，耕、种、管、收的各个环节都比较细化，农机、农艺和田间管理都十分统一，形成了规模化、标准化、精细化的作业流程，对东北黑土地保护和实现农业现代化都具有十分重要的意义。