农机作业对耕地土壤压实的影响及有效解决措施

赵丽华　李庆慧

耕地土壤是由有机物、土壤颗粒和空气等组成，在常规耕地中，土壤蓬松度可以提高一倍。但由于当下农业生产中广泛使用农业机械来进行耕种，在农业机械反复作业下，不断压实土壤，导致土壤之间的颗粒排列越发紧密，使空气和水无法正常进入土壤，导致农作物在生长过程中，无法获得足够的养分，从而对农业生产力产生了比较严重的影响。在农业生产过程中，广泛使用农业机械来进行耕种与收割作业，土壤压实问题不可避免，因此，如何将此问题进行有效解决、提高土壤活性、尽可能降低广大农户的经济损失，是当前农业生产的首要任务。

一、土壤压实的原因

造成土壤压实的原因主要有两种，一是土壤自然产生的厚实；二是机械化作业导致的压实，这两种情况主要体现在以下几个方面：第一，在农业生产过程中，应用轮式农业机械，这种机械的轮胎与地面有着非常小的接触面积，会使局部土壤出现压实问题，这种类型的压实一般只在有限的深度发生。第二，由于应用农业机械作业时，对机械进行超负载行驶，或因一些大型农机的运用，轮胎会对土壤造成很大影响，会压实深层的土壤。第三，采取农业机械进行耕种或收割过程中，需要其反复进行作业，多次对土壤表面进行碾压，土壤不断承受载荷，产生了二次压实，在压力的不断传递作用下，土壤压实也由普通程度向更深层次发展。第四，不采用农机作业，土壤在自然条件下也有可能会产生压实问题，多是由黏土层自然压实所造成的，或是土壤层内部结构不稳定所致，造成土壤下沉，从而引发压实问题。

二、土壤压实所受应力特征

土壤压实通常是指机械压实，机械压实会对土壤造成应力影响，这种影响大体可分为3个阶段。一是农机作用过程中对土壤进行碾压，土壤表面受应力影响；二是应力从土壤表面作用到土壤内部；三是应力最终导致土壤发生形变，最终形成耕地土壤压实。机械压实对土壤产生的3个阶段的应力影响常常同时发生，而且相互联系。

机械类型、机械的行驶速度、其压实的次数以及土壤质地等，均与土壤所受应力相关。例如，双轮拖拉机及履带式拖拉机对土壤产生的应力，要小于单轮拖拉机，这因为履带拖拉机与轮胎式拖拉机相比，其接地面积更大，在很大程度上减小了车辆对耕地土壤的垂直应力。两种拖拉机与土壤接触时的负重点存在一定的差异，轮胎式拖拉机的主要负重点在其接地轮胎上，呈现出比较均匀的应力分布，而履带式拖拉机与轮胎式不同，其负重点主要在各负重轮的下方位置，负重轮的下方应力分布最大，边缘较小。

农机的行驶速度也会直接影响土壤所受应力，随着机械行驶速度的增加，土壤浅层也随之增加了所受应力，但＞0.35 m 深度的土壤所受应力减小，这是因为土壤表层拥有较大的含水量，所造成的形变土壤孔隙内增加了水压力，而深层土壤由于农机不断增加速度，反而轮胎对土壤的作用时间减小了，同时对土壤的应力作用也随之减小。土壤质地也与机械对土壤造成的应力大小有关，比如在砂土中，农机对土壤的应力会沿垂直方向传播，但在粘质土壤中，农机对土壤的应力则呈现出多向传播的态势，这源于砂土中大孔隙含量要高于黏土中的大孔隙含量，與砂土相比，土壤中黏粒含量较多，会对应力在垂直方向传播形成限制，从而对表层土壤造成了更为严重的影响。除此之外，含水量高、有机质低的土壤环境，会使土壤的承载力大幅下降，导致应力在土层沿着垂直方向传播也更深。

土壤强度，即土壤能够抵抗各种应力的能力。土壤强度的大小与容重、含水量和机械组成有着密切的联系。其容重越大，土壤的含水量就越低，而土壤中的黏粒成分越少，其强度就越高，也能够增强抵抗外部应力的能力。此外土壤强度也与压实次数相关，在对土壤进行重复压实，第二次压实的土壤表面更坚硬，土壤强度也更大。

三、土壤压实对耕地造成的危害

1、水分吸收慢，严重流失养分

土壤主要由水、空气和有机物，其中还包括各种矿物质等基本成分组成，基本成分中矿物质含量占48%、空气占14%、水分占36%、有机质占4%，这些数据属于正常土壤中，各种成分的占比数据。一旦出现土壤压实的现象，其基本成分的比例会变得严重失调，当受到一定程度的压缩后，土壤颗粒之间的空隙会大幅缩减，土壤颗粒占用了原本水分和有机质的空间，降低了原本土壤中的氧气含量，会造成大量的营养成分流失。并且，土壤的密实度不断增加之后，土壤颗粒大幅度降低了吸附水分的能力，这就导致地表水以及外部降水无法渗透到含有有机质的土层当中，致使土壤内部水分缺失严重，在农作物的生长过程中，需要大量的水分和养分，如果因土壤压实，导致水分和养分的供应严重不足，不但会使农作物生长缓慢，而且状况严重时会导致农作物大面积死亡。

2、根系生长受限，影响作物高度

土壤被压实之后，增加了土壤颗粒之间的密实度，如果在农业生产作业过程中，使用了荷载量较大的农业机具，并且反复进行碾压，不断增加土壤密度，严重影响了农作物对水分和其他养分的吸收。农作物在生长过程中，必须供应充足的水分和营养，否则，其根系、茎叶和果穗会发生营养失衡，生长极为缓慢。

此外，通常情况下，在生产作业时使用农业机具，往往造成耕地的表层土壤被压实，而底部土壤的蓬松度无太多明显的变化，这会造成在表层被压实的土壤中，农作物根系逐渐变粗，而在土壤中纵向生长的根系则越来越细小纤弱，整个植株难以均衡地吸收水分和营养，对农作物的生长高度形成了阻碍，与此同时，也会影响作物果穗的饱满度。

3、土壤菌群失衡，妨碍寄居物生长

在土壤中含有大量的微生物和寄居生物，它们经常在土壤中活动，使土壤变得蓬松，为土壤带来水分和空气，非常有利于农作物的生长，其存活条件需要大量吸收土壤中的水分和氧气，以及一些有机质，但是，当土壤出现压实之后，逐渐减少了土层之间的空隙，一些土壤中的寄居生物被破坏了赖以生存的环境，如蚯蚓等。土壤如果一直处于密实度峰值，会导致寄居生物大量死亡，并且土壤中的一些活性物质，和其他的有益微生物菌群，将难以生存，对农作物的健康生长造成了严重的影响。

四、土壤蓬松的方法及优势和弊端

1、机械蓬松

土壤蓬松比较直接的方式便是机械蓬松，在农田中应用机械用具进行松土，可以使土壤恢复原来的状态，当土壤处于蓬松状态时，由于能够吸收充足的水分，会使生态系统维持在一个比较稳定的水平，利用机械用具，可以向土壤更底层挖掘，深层土壤更有利于农作物的生长，但是，从事农业生产，往往更注重对成本的控制，采用机械用具来蓬松土壤，会大幅度增加成本。

2、有机蓬松

这种方法是向土壤中撒入一些农作物秸秆或有机肥料，使土壤得到自然蓬松。不但可以科学利用农作物的秸秆，还能够为土壤增肥，但此种方法对有机物有着较大的需求。

3、其它蓬松

除了使用机械蓬松和有机蓬松之外，还可以应用其他蓬松方法。比如在传统农业中，会采用锄头或耕犁等方式，对土壤进行畜力蓬松，也能起到很好的效果。这种传统土壤蓬松的方式，比较消耗人力和畜力，不会消耗其他方面的资源。

五、解决土壤压实的技术措施

1、合理选择耕种方法

从当前农业生产的实际情况来看，广泛实行机械化耕作，这是农业发展的必然趋势，现阶段，土壤压实的问题很难彻底解决，但从我国地域特点来看，从事农业生产也具有各种形态和特征，可以针对这些形态和特征作具体分析。比如，在我国东北和华东一带，平原面积较大，土地比较开阔，在进行农耕作业时，可以使用大型农业机械，这会提高作业效率，对于使用大型农业机械所造成的土壤压实问题，可使用农业机械对土壤进行疏松。在我国西南与华南一带，分布了大面积的山地和丘陵，耕地也较为分散，这种情况就不能使用大型农机进行作业，否则，会对耕地造成严重的土壤压实，因为当地耕地的面积比较狭窄，若想农机作业覆盖全部区域，需要重复行驶农机才可以做到，因此，在这种耕地形态下，不能够盲目应用大型农机作业，可尝试使用小型农机，或者继续使用人力耕种或畜力耕种，以防土壤的压实。

2、土壤压实的预防

为了防止土壤压实，可以做好相应的预防工作，尝试从以下几方面入手：首先，可设计重量比较小的农机，很明显，农机重量越小，碾压土壤的力就越小，缓解土壤压实问题；其次，要充分考虑农机与地面接触面积的宽窄问题，将农机的轮胎进行加宽设计，可以分散农机的压力，在很大程度上减少农机对土壤的压实，如果对农机的轮胎进行更窄的设计，虽然会对土壤形成较大的压力，但是会减少其压力面积。因此，要根据实际情况，来设计轮胎的宽窄，针对不同地域的不同土壤，以土壤的坚实程度为基础，来进行科学的设计，前提是不能影响农机原本的工作效率。最后，科学规划农机的行进路线，大幅度减少土壤压实面积，若条件允许，可以设置农机固定的行进路线，并采用混凝土进行硬化，路面硬化会造成耕地面积减少，但可以提高农机作业的效率，可尝试对耕地的田埂实施硬化，便于应用大型农机作业。

3、减少机械用具进地次数

目前来看，对于解决土壤压实问题，有一种方法比较有效，利用机械设备浅松耕地表层土壤，这种作业主要通过圆盘耙等用具，浅翻或浅松土壤表层，一方面能够使表层土壤的性状得到改善，另一方面也可以平整耕地、使耕种范围内的杂草大面积减少。现阶段，国家对机械化深松作业大力推行，这种作业方法，可以有效解决土壤密实度高的现象，有效恢复土壤的吸水保墒能力。但是，不论是对土壤表层进行浅松还是深松，都需要使用大型农业机械，如果作业较为频繁，会导致耕地土壤发生二次压实问题，所以，为了尽量避免出现这种情况，农民在对土壤进行疏松的过程中，应严格把控大型机械的进地次数，并且要对机械疏松土壤的频率做到严格控制。

4、使用新型农机进行作业

从当前农业生产的实际情况来看，我国大部分地区在进行农耕作业活动时，仍采用前驱农业机械来完成，这就导致机械后轮集中了70%的荷载量，作业中的机械一直处于重量失衡状态，不断增加土壤的压实度。基于此种情况，在选择农业机械时，广大农户要尽量选择那些四驱农机，这种机械会由前后轮共同分摊荷载量，对土壤所造成的压力也会均匀分布，在很大程度上降低了对土壤的压实度。此外，为了对单一类型机械的进地次数进行控制，使土壤的压力能够得到缓解，广大农户在进行农业生产过程中，可使用农机多功能联合作业的方式，使大型机械对土壤形成的荷载量能够均匀传递，与此同时，还可以将一机多用的实效性发挥出来，多种农机同时作业的方式将被联合农业机械所取代。例如，常见的联合农机包括免耕播种机、联合整地机和联合收割机等，对这些多功能联合机械进行大规模推广和使用，能够有效减少农机的进地次数，可以从源头上将土壤压实的问题解决掉。

5、优化耕种模式和作业流程

由于频繁使用农业机械化作业，会导致耕地土壤压实，对土壤中的团粒结构造成了很大影响，使其结构比例失调，土壤的透气性和保水性在无形之中被破坏，导致土壤结构中的水分和养分大量流失，阻碍了农作物的健康生长。为了避免发生这种情况，在从事农业生产过程中，应积极调整耕种模式，尽量采取少耕的方式，有效减少大型农机的进地次数，保护土壤中的团粒结构，使其免遭破坏。并且，土壤表面的农作物残茬也能够保护土壤中团粒结构，不但使土壤增加了保水与蓄水的能力，而且还避免了土壤中水分和养分的流失。除此之外，在进行农机作业时，广大农户应对土壤中的含水率进行准确判断，如果土壤中的含水率比较高，采用农机作业，会升高土壤的压实度。若因节气的影响，一定要进行耕种作业，农户可将轮胎与地面接触的面积扩大，使农机对土壤的压力得以有效缓解。

6、农艺优化土壤结构

采用农艺的方法来对土壤结构进行优化，可以有效缓解大型农业机械对土壤的压实问题。农艺能够增加土壤中的有机质含量，可以修复土壤压实。土壤中的有机物质容重低、孔隙度较低，向土壤中适当施加绿肥、有机肥，可以提高土壤中的孔隙度。此外，也可以将牲畜粪便施在土壤中，这种方式能够修复大型农机对土壤造成的少量碾压，在土壤中施用绿肥，可降低土壤容重和土壤硬度，有效缓解表层土壤的压实问题。在土壤中混合有机物质，能够提高土壤蓬松度，并增加其中的营养成分，可以有效缓解土壤压实现象。与此同时，土壤的蓬松度高，也为蚯蚓等一些有益微生物提供了适宜的生存环境，在土壤深处，这些有益微生物所进行的活动，会使土壤产生很多孔隙，对土壤起到活化作用，有效改善土壤内部结构，有效改善土壤的压实程度。

7、設计农机专用路线

合理整合人工与农业机械的应用，设计出农机行驶的专用路线，将机械行走线路通过人工的方式对其做硬化处理，尽量避免农业机械在农作物的生长区进行行走碾压，这种将大型机械的行走路线固化的方式，与传统行走路线相比，不但能够降低作业成本，还能减少农业机械对土壤压实的影响。科学的人工与机械作业组合，制定农业机械行进专用路线，不但能够有效缓解土壤压实，而且还可以提高农户的生产效率。

总之，由于当前农业机械已被广泛应用于农业生产之中，其导致的土壤压实问题不可避免，给农业增产带来了较大的阻力。因此，针对农机作业对土壤压实产生的影响，要采取有效的解决措施，不断发挥农业机械在农业生产中的优势，如合理选择耕种方式，使用新型农机，减少机械的进地次数，优化耕种模式和作业流程，设计农机专用路线等，使农机对土壤的压实问题得以有效解决，促进农户实现增产增收。

（作者单位：250200山东省济南市章丘区农业农村局）