耕作技术运用成效机理
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引言保护性耕作是对传统农业耕作的继承和发展，同时更是对传统耕作认识和技术工艺流程颠覆性的改变与挑战。长春市的保护性耕作，启动于 20 世纪 80 年代。2006 年全市开始在玉米种植中规模示范应用保护性耕作技术，建立保护性耕作示范区。但是，总体面积不超过 2 000 hm2，尤其是由于采用的播种机械科技含量不高，保苗株数与普遍播种机区别不大，优势不明显，保护性耕作的后续效应还没有表现出来，因此在玉米产量上变化不大。长春市从 2011 年开始大面积推广保护性耕作技术，从确保增产上采取相应的技术措施，尽管生态效益尚没有突出显现，但在技术运用上取得明显成效，同时也发现一些环节存在亟待解决的关键性技术问题。
1 实施保护性耕作的初步效果
2011 年是长春市保护性耕作转入规模推广的起始年，也是取得突破性进展的一年。全市推广以新型免耕播种机、专用深松机为重点的保护性耕作机具，新增加机具 500 多台，应用规模达 2 万 hm2，这一现代耕作技术与传统种植制度相对比，蕴含的综合技术效应，其阶段性成果已彰显出来，并正在得到大部分农民用户的认可和接受。
1. 1 保护性耕作产量普遍高于传统耕作
经相关部门对 10 块实行玉米宽窄行交替休闲种植或均匀垄免耕播种的保护性耕作玉米田，与传统复式作业机整地机播、人工扎眼器种植的普通玉米田进行秋季测产，结果示范田平均产量 13 129 kghm2，比对照田高 26%，增产幅度比较大。普遍看，坡耕地垄侧播种模式与原种植方式基本相同，产量变化不大，这部分面积占 13，因此全市保护性耕作比对照田平均增产在 10%左右。采用保护性耕作之所以能大幅度增加粮食产量，其增产机理，首先是保护性耕作单位面积保苗数多［1］。保护性耕作采用的免耕播种机配置的是世界上先进的夹指式排种器和开沟部件，与普通播种机、扎眼器相比带来根本性的变化，播种精度高，增加了播种株数，播种一般按 6 万株hm2下子，实际保苗在 5. 3 万株以上，普遍比人工扎眼种植或通用播种机播种保苗株数高 10% 以上。根据农安县前岗乡双德村使用康达免耕播种机播种的观测结果，实际株距平均在22. 1 cm，播种量为6. 46 万株hm2; 另一块地实际株距平均为25 cm，实际播种为6. 15 万株hm2。而人工扎眼器种子的实际株距平均 26 cm，实际株数为5. 49 万株hm2( 表 1) ，免耕播种机平均公顷株数比人工扎眼种高 12%。对这两块地生长期跟踪观察，从玉米穗大小看，差别不明显; 秋后实际测产，保护性耕作地块产量比扎眼种高 25%，保苗株数多是增产的重要原因。从长势看，6. 2 万 ～ 6. 6 万株hm2既充分密植，又通风透光较好，比较合理。其次是增加了苗期深松追肥，增强了土壤通透性，提温蓄水，利于后期抗旱和保证肥力。第三是宽窄行种植方式，群体通风透光性好，玉米含水率低，普遍比其他种植方式平均低一个多百分点; 由于通风好，果实授粉充分，玉米穗大小较均匀，子粒饱满，从测得百粒质量看，子粒成实度高，这都起到增产效果; 特别是各地反映保护性耕作抗风防倒作用明显，对照田测产结果与保护性耕作差距大，倒伏重也是一个重要原因。
1. 2 免耕播种玉米苗期和生长期长势强
保护性耕作技术优势在于抗旱播种。2011 年长春市春播期间土壤墒情较好，接墒雨也比较及时，前期土壤温度低是影响出苗的主要问题，所以，应用免耕播种机播种的优势在这种年份就不够明显。但同一般播种机、手动扎眼器播种的方式比，引进的康达免耕播种机所具有的准确精量播种、开沟深浅一致和镇压好等优势，使应用免耕机播种的玉米无论是出苗或长势普遍都具有优势，一致受到农民的肯定和赞扬。据 5 个县 ( 市、区) 的跟踪观测，具有以下优点。①保苗率高。采用免耕播种，出苗情况明显好于其他播种方式。出苗一般早 1 ～ 2 d，保苗率一般为90% ，平均接近 95% ，特别是在平岗地。从榆树市 2个乡镇观测，平均为 94% 以上; 德惠市米沙子镇调查，免耕播种保苗率为 95%，对照田人工扎眼为90% ; 农安县大垄双行保苗率最高 99% ; 双阳区奢岭镇测查，免耕宽窄行种植为 95% ( 表 2) ，普通播种机播种保苗率在 90% 左右，人工扎眼种和手推播种器播种在 89% ～ 91%。实行保护性耕作种植方式的地块与条件基本相同采用其他种植方式的对照田比较，其保苗率普遍高于其他播种方式，高出 2 ～ 4 个百分点。②苗期长势好。因播种时间、地块情况不同，玉米长势不同，但同对照田相比普遍较好。九台市兴隆乡测查，2011 年 5 月 22 日，示范田、对照田分别为10 叶1 心，但示范田株高为11 cm，对照田为10 cm。6 月 27 日在德惠市米沙子镇测查，示范田株高 147. 2 cm，茎粗 2. 95 cm，叶片数 11. 2 叶; 对照田株高 118. 4 cm，茎粗 2. 47 cm，叶片数 10 叶。
1. 3 锁住土壤水分，抗旱能力增强
提升耕地保墒蓄水抗旱能力，一直是作为雨养农业区的长春市耕作中始终要达到的目标，而实施保护性耕作，因春季播种不动土，夏季降雨前深松蓄水，抗旱作用已凸显。2011 年 4 月 17 日和 5 月 3 日先后两次在农安县高家店镇分别观测玉米机收秸秆覆盖并深松地块和未进行深松与秸秆覆盖地块土壤含水率，结果表明土壤含水率有明显变化。第 1 次调查结果是，保护性耕作秸秆覆盖下土壤耕层含水率平均为21. 90% ，未深松与秸秆覆盖土壤耕层含水率平均为21. 28% ，示范田比对照田高 2. 9% ，15 ～ 30 cm 土壤含水率高 5%左右。第 2 次调查结果是，示范田耕层土壤含水率平均为 25. 40%，对照田为 23. 90%，示范田比对照田高 6. 7%，15 ～ 25 cm 耕层比对照田高14% 。其主要原因是秸秆残茬覆盖减少土壤水分蒸发，又能够在降雨时防止土壤板结，使雨水迅速入渗，而不形成径流，锁住了土壤耕层水分; 同时深松后土壤通透性提高，渗水、保水和蓄水能力明显增强［2］。苗期深松追肥的耕地在小雨后 3 d 测查，从德惠、榆树市的数据看，示范田 0 ～ 30cm 土层含水率比对照田高 11. 28%。原因是苗期深松可以打破犁底层，相对增加了疏松土层厚度，有效地减缓地表径流，提高了深层土壤耕层接纳降水和蓄水的能力。
1. 4 保护性耕作抗倒伏能力强
近几年来，每年 7—8 月的风灾，是影响长春市粮食产量不可忽视的因素。2011 年，榆树、德惠和九台的一些乡镇遭受了较大的风灾，很多玉米地块出现了严重的倒伏现象，部分地块严重减产甚至绝收，而采用保护性耕作留茬播种地块却表现出了明显的抗倒伏能力。据各县 ( 市) 区调查，全市实施保护性耕作的玉米基本没有因风灾造成倒伏，在德惠市布海镇的同一块地里，应用留茬免耕播种的玉米秆直立，而复式整地起垄播种的玉米秆倒伏倾斜 50°以下。免耕播种之所以抗倒伏，其原因是机播采用不动土或少动土的播种方式。种子播在留有根茬的土壤上，苗床、种床紧实度适宜，上松下实; 再通过深松追肥后，土壤结构发生变化，促进作物根系生长。耕层水气通透性好，垄侧沟不易积水。从秋季在榆树市八号镇挖出示范田与对照田玉米植株根系对照可以看出，作物根系粗壮而长，且生长半径大，扎的实，风灾难以撼动。同时，保护性耕作多是采用宽窄行种植模式，形成风道，能通风、不挡风，也是不易倒伏的原因。对照田旋耕整地只是耕作在 15 ～ 18 cm 浅土层，未完全打破犁底层，玉米根系生长受阻，须根数量少; 土壤渗透性差，如遇雨水，易积水，垄受浸泡松软，遇到较大风灾玉米就可能掘根倒伏。
1. 5 节本增效比较明显
1 年的实践证明，实施保护性耕作，可为农民带来实实在在的收益，主要体现在增产和节本两方面。①增收是粮食增产的结果。5 个县 ( 市、区) 保护性耕作与传统耕作方式相比平均增产幅度在 10% 以上，全市实施 2 万 hm2，可增产粮食 2 500 多万 kg，增收约 5 000 万元。②节本主要是由于减少传统作业中复式整地和镇压等工作环节，至少减少机具进地次数 2次，可降低机械投入成本和人工投入，每个生产周期节省作业费用 800 元hm2以上，平均节省农机作业费在 400 元hm2以上，全市实施 2 万 hm2节本费用可达近1 000 万元，全市节本增效可创经济效益6 000多万元，平均 3 000 元hm2。
2 关键技术问题探讨
根据长春市规模推广保护性耕作实践中遇到的技术问题，以及随着保护性耕作技术应用时间年限的增加和面积的扩大，技术运用要突出把握好以下几点。
2. 1 关于秸秆覆盖与留茬
作物收获后，保留前茬作物根茬与秸秆覆盖地表，是保护性耕作技术的主要特征之一，也是保护性耕作的基础，秸秆覆盖度，直接关系着保护性耕作技术实施的成败［3］。根据农业部东北区域保护性耕作技术规范，和东北区域重点推广的免耕播种机在全量秸秆覆盖下机械播种的试验还不够成熟，同时据有关资料，秸秆覆盖总量与保水、保土和保肥的效果并不是呈直接关系，因此，实行玉米机收后部分秸秆覆盖量可控制在 30%左右，部分秸秆可以运出用做它用;可采取适当高留茬，留茬高度 25 ～30 cm 即可，以避免影响后续播种作业和对作物正常生长带来的问题。
2. 2 关于播种时间
根据长春市现主推玉米品种的生育期，为改善秸秆覆盖后或平作播前土壤温度相对比无覆盖、起垄的地温回升慢、温度略低的问题，最佳的播种时间应在4 月 25 日后开始，力争在 5 月 3 日前全面播种完。通过采用等离子体种子处理技术，激发种子活力，提高种子在田间快速出苗长成正常植株的能力，改善保护性耕作地块苗期生长略慢的问题，促使苗齐、苗壮。
2. 3 关于保苗株数
根据现阶段长春市采用的玉米品种特征对密度的要求，无论是玉米宽窄行休闲种植，还是均匀垄垄侧种植，依据田块地力等情况，从这两年的示范情况看，玉米种植密度应在 5. 5 万株hm2以上，在无喷灌灌溉的情况下，最多不能超过 7. 0 万株hm2，玉米宽窄行一般以有效株数 6 万 ～6. 5 万株hm2为宜，这样才能确保获得较高的粮食产量。
2. 4 关于杂草、病虫害防治技术
保护性耕作不仅直接影响到农作物及其生态环境条件，也影响到田间生态系统中生物种群结构和组成及其相互关系。随着玉米留茬秸秆覆盖量的增多，以秸秆为生存场所的害虫和病原菌的增加，可能导致一些病虫害种类增多、危害加重［4］。所以，千方百计防治控制杂草和病虫害，是保护性耕作的技术重点。对于杂草的防治，秋季注意减少机收散落玉米; 春季一般可改在玉米出苗后使用高效植保机械喷施除草剂。对于病虫害的防治，种子药剂包衣、丸粒化处理是防治地下害虫、苗期病害以及因苗期病菌侵入引发的病虫害最有效、最简捷的方法。在播种施种肥时在化肥中拌施少量农药，玉米抽穗前采用自走式高地隙喷杆式喷药机第 2 遍施叶面肥时，同时有针对性地喷施农药都是有效的办法。
2. 5 关于苗期深松追肥
为确保稳定增产，在长春市的保护性耕作技术流程中应普遍增加并且切实实施好苗期深松追肥这一工序环节。在玉米拔节期结合追肥进行深松，以打破犁底层，加深耕层，改善耕层物理性状，减少径流，接纳和储存更多的降水，形成耕层土壤库，可做到伏雨秋用和春用，提高自然降水利用效率，同时满足玉米生长后期对养分的需求，确保增产［5］。该工艺过程不应采用深松与追肥同一工作部件的深松机具，这种作业方式易造成施肥过深、距离苗带过远，影响肥效，农民也不易接受。
2. 6 关于保护性耕作深松问题
在实施保护性耕作的第 1 年即实行免耕，由于犁底层的存在和土壤理化性状尚未得到任何改善，有可能出现减产。2011 年长春市推广保护性耕作中的相当一部分地块，前两年多是以用复式作业机进行整地替代深松，实际上没有达到深松的要求，之所以在当年没有出现减产的问题，主要是大部分采取了苗期的追肥深松的补充工艺措施。建议对实行保护性的地块初期先进行一次超过 25 cm 以上的深松作业，以后再视土壤情况决定是否深松和隔多少年深松一次。
3 结论与讨论
基于长春市这两年推广保护性耕作技术的实践，与取得的成效证明，在转变农业增长方式中，长春市农业耕作方式向保护性耕作转型升级已势在必行，从技术上和机具上都具有可行性，应加快推进全市农业进入保护性耕作的新阶段，并注意把握好关键环节技术要点。