玉米机械化保护性耕作技术优势及实践应用探索

王科研

DOI： 10.3969/j.issn.1003-1650.2024.04.026

玉米是世界上最重要的粮食作物之一，其种植面积和产量在全球范围内居于领先地位。然而，传统的玉米种植方式往往存在土壤侵蚀、水资源浪费以及农药过度使用等问题，对环境造成了严重影响。为了解决这些问题并提高玉米生产的可持续性，机械化保护性耕作技术逐渐引起人们的关注。

一、玉米机械化保护性耕作技术的优势

一是土壤保护和改善：传统的玉米种植方式常常采用剧烈的犁耕和深耕，容易导致土壤侵蚀和结构破坏。而机械化保护性耕作技术通过合理利用农业机械设备，减少或避免过度深耕，采用非翻耕或最小耕作方式，有助于保护和改善土壤质量，减少水土流失和侵蚀风险，提高土壤有机质含量，增加土壤保水能力和肥力。

二是资源利用效率提高：机械化保护性耕作技术利用精确施肥技术和覆盖物等措施，可以根据土壤养分需求进行合理施肥，减少肥料的浪费和环境污染。同时，通过采用机械除草技术和覆盖物抑制杂草生长，可以减少对化学除草剂的依赖，降低农药使用量，提高农作物产量和质量。

三是水资源节约和管理：机械化保护性耕作技术通过推广节水灌溉技术，如滴灌和微喷灌，减少水分蒸发和表面径流，提高水利用效率。此外，利用土壤覆盖物可以降低土壤的蒸发速率，有效节约水资源。精确测量土壤湿度并合理控制灌溉量，避免过度灌溉，进一步提升水资源的利用效率。

四是环境保护和生态平衡：机械化保护性耕作技术减少了土壤侵蚀、水污染和空气污染的风险。通过推广生物防治技术和定期轮作间种，可以降低病虫害的发生，并减少对化学农药的使用。这有助于维护生态平衡，保护生态系统的健康，促进生物多样性的保持。

五是经济效益和可持续发展：机械化保护性耕作技术可以提高玉米产量和品质，优化资源利用，减少生产成本和风险。农民通过减少投入和提高产出，实现经济效益的同时也能够推动农业可持续发展。此外，该技术还有助于改善农田环境，增强土壤肥力，为长期稳定的农业生产打下基础。

玉米机械化保护性耕作技术在土壤保护、资源利用效率、水资源管理、环境保护、经济效益和可持续发展等方面具有重要的意义和优势。通过推广和应用这一技术，可以实现玉米生产的高效、环保、可持续发展。

二、玉米机械化保护性耕作前的准备工作

一是土壤测试和分析：在进行玉米种植之前，进行土壤测试和分析是至关重要的。这可以帮助农民了解土壤的养分含量、pH值、有机质含量等信息，从而合理制定施肥计划和土壤改良措施。

二是选种及种子处理：根据土壤条件、气候特点和市场需求，选择适合当地环境的优良玉米品种。考虑到耐逆性、抗病虫害能力以及产量和品质等因素，选择适应性强、丰产稳定的品种。种子处理方面，按照如下步骤进行：①种子消毒：种子消毒是一种常见的种子处理方法，用于杀灭种子表面和内部可能存在的病菌和真菌。常用的消毒剂包括甲基溴菊酯、多菌灵、异菌脲等。种子消毒可以有效预防病原体的传播，并提高种子的健康度。②种子浸泡：将玉米种子浸泡在适当的溶液中，可以促进种子吸水和萌发。浸泡种子的时间通常根据种子的大小和品种而定，一般在几小时到一天之间。此过程有助于缩短种子的发芽期，并提高幼苗的出苗率。③种子涂覆：种子涂覆是在种子外表面添加一层保护性物质，如杀虫剂、杀菌剂、生长调节剂等。涂覆可以防治害虫和病菌的侵袭，提高植物抗逆性和幼苗生长能力。④生物控制剂应用：生物控制剂是一种利用有益微生物来控制病害和害虫的方法。在玉米种子处理过程中，可以将合适的生物控制剂应用到种子表面或与种子一起浸泡。这些生物控制剂可以与植物共生，提供抗病虫害的保护和促进植物生长。⑤营养素涂覆：除了防治病害和害虫外，种子处理还可以向种子表面添加营养素，如微量元素、激素和酶类物质，以提供植物在早期生长阶段所需的养分。这种涂覆有助于促进种子的发芽和幼苗的健康生长。

三是土地平整和排水系统建设：确保耕地表面平整，避免积水和坡度过大。通过修建或改良排水系统，提高土壤排水条件，减少积水对作物生长的不利影响。

四是清除残留物和杂草：清除田地中的残留物和杂草，保持田间整洁。残留物和杂草会影响机械化作业效果，增加耕作难度，同时也可能成为病虫害的潜藏源。

五是准备适当的农业机械和工具：选择合适的农业机械设备，如旋耕机、播种机、施肥机和除草机等，以满足玉米机械化保护性耕作的需要。确保这些设备处于良好工作状态，进行必要的维护和保养。

通过充分准备和实施上述工作，可以为玉米机械化保护性耕作奠定坚实的基础，提高作物产量，改善土壤质量，并最大程度地发挥机械化耕作的优势。

三、玉米机械化保护性耕作技术的应用要点

1、优化耕作方式

一是土壤覆盖：利用覆盖物（如秸秆、塑料薄膜）覆盖土壤表面，可以有效阻止杂草生长并减少水分蒸发，从而改善土壤保水能力。选择适当的覆盖物和施放方式，确保土壤表面均匀覆盖，避免覆盖不足或过度覆盖。

二是轮作与间种：通过合理轮作和间种安排，可以减少病虫害的传播和滋生，降低土壤中病虫害的发生风险。将玉米与其他作物进行轮作，并在作物之间种植绿肥或固氮作物，有助于改善土壤结构和营养状况，提高农田的整体生态系统健康。

三是减少耕作深度：在机械化保护性耕作中，减少耕作深度可以帮助保持土壤结构的稳定性，减少土壤侵蚀和有机质的流失。适当的耕作深度可以根据土壤类型和植物需求来确定，避免过度翻耕和破坏土壤结构。

四是精确施肥：根据土壤测试结果和玉米生长阶段的养分需求，进行精确施肥。通过合理施用氮、磷、钾等营养元素，配合追肥技术，可以提高养分利用效率，减少浪费和环境污染。可采用基于GPS技术的精确施肥设备，使施肥更加准确和精细化。

五是定期监測和管理：定期监测农田的土壤湿度、病虫害情况和作物生长状况，及时采取相应的管理措施。例如，根据土壤湿度调整灌溉策略，使用可视诊断技术（如叶绿素仪）检测植物养分状态，选择合适的防治方法来应对病虫害问题。

六是就选择适宜机械设备：选择适合玉米机械化保护性耕作的机械设备，如喷雾器、除草机、播种机等。确保设备的质量和性能符合实际需求，提高作业效率和减少能源消耗。

通过土壤覆盖、轮作与间种、减少耕作深度、精确施肥、定期监测和管理以及选择适宜机械设备等要点的应用，可以优化玉米机械化保护性耕作的耕作方式，提高作物产量、农田生态系统的健康状况，并有效降低对环境的负面影响。

2、施肥和草控管理

机械化技术、施肥和草控管理结合可以提高作物产量、减少劳动成本，并有效管理营养素供应和杂草控制。

一是精确施肥：利用机械化设备进行精确施肥是一种高效的方法。通过使用具有GPS定位和控制系统的精确施肥装置，可以根据土壤测试和作物需求准确地施加适量的肥料。这样可以避免过量施肥造成的环境污染和浪费，并确保作物获得所需的养分。

二是变量施肥：利用变量施肥技术，在农田不同区域根据土壤质量和作物需求施用不同剂量的肥料。这需要结合机械化设备和农田信息管理系统，根据预先获取的土壤数据和作物需求土层，在施肥过程中自动调整施肥剂量。这样可以实现针对性施肥，提高养分利用效率，并最大限度地满足作物的需求。

三是草控管理：机械化设备可以用于草控管理，减少杂草对玉米生长的竞争。例如，使用旋耕机或切割器具可以在玉米行间割断和覆盖杂草，阻止其生长。此外，可以使用喷雾器或草药喷洒装置将除草剂均匀喷洒到农田中，针对性地控制杂草的生长。这种结合机械化设备和草控管理的方法可以减少人工除草的需求，提高作业效率。

四是土壤覆盖技术：机械化设备可以应用于土壤覆盖技术的实施。例如，在播种前使用覆盖物将秸秆或塑料薄膜覆盖在土壤表面，阻止杂草的生长并减少水分蒸发。这样可以减轻后续的除草工作，并提供保护作物免受土壤侵蚀的效果。

五是数据管理与决策支持系统：结合机械化技术、施肥和草控管理的要点需要建立数据管理和决策支持系统。通过收集和分析土壤、作物和机械化操作的相关数据，可以更好地了解农田状况，并根据数据为施肥和草控管理做出准确的决策。这些系统可以提供实时的指导和建议，帮助农民在使用机械化设备时做出正确的决策。

将机械化技术与施肥和草控管理结合可以实现精确施肥、变量施肥、草控管理和土壤覆盖等优化耕作方式的目标。通过合理利用机械化设备和数据管理系统，农民可以更高效地管理營养素供应和杂草控制，从而提高玉米产量和经济效益。

3、水资源管理

水资源管理是非常重要的一环。有效管理水资源可以提高灌溉效率，减少水分浪费，并为作物的生长提供适宜的水分供应。

一是土壤水分监测：使用土壤水分传感器或其他监测设备来实时监测农田的土壤水分状况。这些设备可以帮助农民了解土壤的水分分布情况和水分需求，从而根据实际情况合理安排灌溉。

二是灌溉调度：基于土壤水分监测结果和作物的需水量，制定科学的灌溉调度方案。根据作物的生长阶段和需水特点，确定合适的灌溉时机、灌溉量和灌溉方式。例如，通过滴灌、喷灌或微喷等精确灌溉技术，将水分直接送到植株根系附近，降低蒸发损失并提高用水利用效率。

三是节水灌溉技术：采用节水灌溉技术可以有效减少水分的浪费。例如，采用滴灌系统可以将水分精确送达植株根系区域，减少蒸发和径流损失；利用喷灌和微喷灌可以均匀覆盖农田，减少雾化和风吹散失。此外，还可以采用覆膜灌溉、井下滴灌等技术，进一步节约用水。

四是雨水收集利用：合理利用雨水资源是另一个重要的水资源管理措施。通过收集和储存降雨水量，可以在干旱期或无法进行灌溉时使用。例如，设置雨水收集装置（如雨水桶、水塔）来收集屋顶和其他场地的雨水，然后用于灌溉作物。

五是土壤改良：合理的土壤改良措施可以提高土壤的保水能力和水分持留能力。例如，添加有机质（如堆肥、秸秆等）可以改善土壤结构，增加土壤的水分保持能力；进行土壤覆盖可以减少土壤表面的蒸发和水分流失。

六是整体规划与管理：在玉米机械化保护性耕作中，水资源管理需要综合考虑农田的整体情况。通过合理规划农田布局、灌溉工程建设和水资源分配，最大限度地优化水资源利用效率。此外，灌溉设备的维护保养也是关键，确保其正常工作和高效使用。

通过土壤水分监测、科学的灌溉调度、采用节水灌溉技术、雨水收集利用、土壤改良以及整体规划与管理等要点的应用，可以有效进行玉米机械化保护性耕作中的水资源管理，提高灌溉效率，减少水分浪费，并为作物提供适宜的水分供应。

4、病虫害防治

通过合理的管理和采用科学的防治策略，可以有效控制病虫害的发生和传播，减少损失并提高产量。以下是详细说明如何进行病虫害防治的要点：

一是病虫害监测：定期进行病虫害的监测和调查，及时了解病虫害的种类、密度和分布情况。通过使用捕捉器、黄板、诱虫灯等监测设备，可以吸引和捕获病虫害，为防治提供依据。

二是生物防治：利用天敌、寄生虫和寄生菌等自然敌害生物来控制病虫害。例如，引入天敌昆虫或释放寄生虫来控制玉米害虫的数量；使用对特定病原体具有杀灭作用的寄生菌来控制病害的发生。生物防治可以减少对化学农药的依赖，并对环境友好。

三是种植抗病虫害品种：选择抗病虫害的玉米品种进行种植是重要的防治策略之一。抗病虫害品种具有较强的抵抗力，对特定病虫害具有免疫或耐受能力。通过选择适应当地气候和病虫害压力的抗病虫害品种，可以减少病虫害的发生和损失。

四是合理施用化学农药：在必要时，采用化学农药进行病虫害防治。但需要注意合理使用，按照农药的推荐剂量、使用方法和安全期限进行施药，并遵守相关法规和标准，以减少对环境和人体的不利影响。

五是应用植保无人机：无人机可以通过预先设定的路径和GPS导航系统，精准地进行病虫害防治农药的喷洒。这种精确施药可以减少农药的浪费和过量使用，同时确保农药覆盖到作物需要的区域。相比传统的手动或机械式喷洒，无人机能够更快速地完成大面积农田的喷洒任务。它们具有较大的工作能力和高飞行速度，可以在较短时间内完成大面积的喷洒作业，提高工作效率。同时，无人机可以轻松飞越不规则的地形，包括崎岖的山区、湿地等难以到达的地方。这使得喷洒农药的范围更广，更全面地覆盖整个农田。此外，无人机喷洒农药可以减少人工接触农药的风险，保护农民的健康安全。此外，由于喷洒精确性高，农药的使用量可有效控制，减少环境中的农药残留和污染。最后，通过无人机喷洒农药后，可以利用无人机进行后续的监测和评估工作。比如，可以使用多光谱或红外摄像技术来检测植被的反射率和表面温度，以评估病虫害的防治效果。

结合病虫害监测、生物防治、种植抗病虫害品种、合理施用化学农药、轮作与间作、土壤改良与健康管理以及整体规划与管理等要点的应用，可以有效进行玉米机械化保护性耕作中的病虫害防治，控制病虫害的发生和传播，保障玉米产量和质量。

综上所述，机械化保护性耕作技术为玉米生产带来了巨大的潜力和机遇。通过合理利用农业机械设备，结合保护性耕作原则，可以显著减少土壤侵蚀、改善水资源利用效率，并降低农药和肥料的使用量。这不仅有助于保护环境和生态系统的健康，还能提高农民的收入和经济效益。总之，机械化保护性耕作技术代表了农业可持续发展的方向，对于实现高效、环保、经济可行的玉米生产具有重要意义。通过合作研究和政策支持，可以共同努力，推动这项技术的广泛应用，为农业可持续发展做出更大贡献。

（作者单位：112536辽宁省昌图县宝力镇农业综合服务中心）