新疆绿洲灌溉区机械化保护性耕作技术体系研究

新 疆 绿 洲 灌 溉 区机 械 化 保 护 性 耕 作 技 术 体 系 研 究陈 永 成 石 河 子 大 学 新 疆 石 河 子胡 滨 新 疆 兵 团 农 机 局 新 疆 乌 鲁 木 齐2007 年 10 月

主 要 内 容1 绿 洲 灌 溉 区 机 械 化 保 护 性 耕 作 的 必 要 性2 绿 洲 灌 溉 区 机 械 化 保 护 性 耕 作 技 术 依 据3 绿 洲 灌 溉 区 机 械 化 保 护 性 耕 作 技 术 方 案4 新 疆 兵 团 保 护 性 耕 作 试 验 示 范 推 广 概 况5 结 论

1 绿 洲 灌 溉 区 机 械 化 保 护 性 耕 作 的 必 要 性 新 疆 地 处 中 国 西 北 内 陆 干 旱 半 干 旱 气 候 区 , 土 壤 以灰 钙 土 、 棕 钙 土 为 主 , 土 壤 贫 瘠 , 有 机 质 含 量 在1.5% 以 下 , 属 于 旱 温 带 大 陆 性 气 候 , 极 端 干 旱 少 雨 ,年 平 均 降 水 量 仅 为 145mm, 且 风 沙 大 , 水 份 蒸 发 快 。长 期 以 来 , 沿 用 以 铧 式 犁 为 主 的 连 年 翻 耕 的 传 统 耕作 制 度 , 在 促 进 农 业 增 产 增 收 的 同 时 , 也 带 来 了 诸多 负 面 问 题 。

第 一 , 以 铧 式 犁 为 主 的 耕 翻 作 业 , 随 着 土 地熟 化 和 土 地 利 用 时 间 的 延 长 , 使 土 壤 的 团 粒 结 构遭 到 破 坏 , 有 机 质 含 量 下 降 , 保 墒 抗 旱 能 力 减 弱 ,形 成 坚 硬 的 犁 底 层 又 影 响 土 壤 蓄 水 能 力 和 作 物 根系 的 发 育 。 第 二 , 传 统 耕 翻 作 业 在 除 去 地 表 残 茬 的 同 时 ,也 破 坏 了 对 地 面 的 保 护 , 加 之 新 疆 气 候 干 燥 , 植被 覆 盖 率 低 , 造 成 地 表 裸 露 , 风 蚀 、 水 蚀 严 重 ,风 吹 尘 起 , 沙 尘 天 气 频 繁 , 给 新 疆 的 农 业 生 产 、生 活 及 经 济 带 来 严 重 危 害 。

第 三 , 传 统 机 械 化 耕 作 作 业 次 数 多 ,作 业 量 大 而 集 中 , 不 仅 能 耗 多 , 农 业 生 产成 本 高 , 还 压 实 表 层 土 壤 , 甚 至 湿 耕 强 耙 、粗 播 , 影 响 整 地 质 量 和 出 苗 保 苗 。第 四 , 铺 膜 播 种 技 术 、 滴 灌 技 术 等大 力 推 广 , 虽 然 有 利 于 作 物 的 生 长 发 育 、土 壤 的 保 墒 , 但 也 给 土 地 带 来 日 益 严 重 的“ 白 色 ” 污 染 。

新 疆 荒 漠 化 土 地 达 101 万 km 2 , 占 全 国 荒 漠 化 面积 的 30%, 新 疆 总 面 积 的 60.9%, 为 中 国 最 大 的 荒区 , 全 疆 各 地 造 成 沙 尘 暴 日 数 4~64 天 / 年 。 水 土失 面 积 达 11 万 km 2 , 草 场 退 化 面 积 为 5.15 万 km 2 ;盐 碱 化 面 积 11 万 km 2 。 土 地 退 化 造 成 的 中 低 产 田 占耕 地 总 面 积 的 88.1%。 新 疆 每 年 使 用 地 膜 5~6 万 吨 ,年 残 留 地 膜 47~57%, 全 疆 耕 地 中 地 膜 残 留 已 超 过25 万 吨 , 大 部 分 留 在 表 层 土 壤 , 降 低 产 量 。 由 于干 旱 缺 水 , 土 壤 沙 化 , 新 疆 各 地 区 、 兵 团 师 局 弃弃 牧 达 几 十 万 公 顷 , 生 态 恶 化 造 成 的 直 接 经 济 损年 平 均 达 55.5 亿 元 , 对 新 疆 绿 洲 农 业 的 可 持 续 发形 成 极 大 威 胁 。

2 绿 洲 灌 溉 区 机 械 化 保 护 性 耕 作 技 术 依 据 国 内 外 对 旱 地 机 械 化 保 护 性 耕 作 技 术 的 研 究 、 示 范 、推 广 已 经 取 得 巨 大 成 功 , 为 新 疆 灌 溉 区 进 行 机 械 化 保 护 性耕 作 提 供 了 参 考 的 依 据 。在 农 业 部 的 支 持 下 , 新 疆 结 合 自 身 特 点 , 就 绿 洲 灌 溉区 机 械 化 保 护 性 耕 作 技 术 体 系 及 配 套 机 具 作 了 积 极 有 效 的探 索 , 先 后 研 制 了 秸 秆 还 田 机 、 联 合 整 地 机 、 残 膜 回 收 机 、滴 灌 带 回 收 机 、 深 松 机 、 茬 地 免 耕 半 精 量 播 种 机 等 系 列 机具 , 并 结 合 南 北 疆 各 区 域 特 点 、 气 候 和 土 壤 条 件 , 因 地 制宜 地 试 验 推 广 了 相 关 技 术 及 机 具 , 目 前 在 秸 秆 还 田 及 综 合利 用 、 联 合 整 地 、 残 膜 、 残 管 回 收 、 茬 地 免 耕 播 种 及 深 松等 技 术 上 取 得 了 一 定 进 展 。 为 深 入 研 究 和 示 范 、 推 广 保 护性 耕 作 技 术 奠 定 了 坚 实 的 基 础 。

3 新 疆 绿 洲 灌 溉 区 机 械 化 保 护 性 耕 作 技 术 方 案3.1 单 项 技 术1) 机 械 化 土 壤 深 松 技 术深 松 作 业 的 蓄 水 保 墒 和 增 产 作 用 十 分 明 显 。 进 入 20 世 纪90 年 代 以 来 , 兵 团 已 对 全 方 位 深 松 作 业 和 机 具 作 了 大 量 的 试 验研 究 , 其 松 土 区 域 大 、 阻 力 小 、 效 率 高 , 松 后 在 其 底 部 形 成 一个 疏 松 的 鼠 道 , 不 但 能 蓄 水 保 墒 , 而 且 还 能 排 涝 脱 碱 , 具 有 明显 的 增 产 作 用 , 深 受 欢 迎 , 在 过 去 的 试 验 示 范 中 存 在 拖 拉 机 功率 不 足 问 题 , 随 着 大 功 率 轮 式 拖 拉 机 的 大 量 引 进 , 这 个 问 题 应该 得 以 解 决 。 目 前 这 种 全 方 位 深 松 机 已 成 系 列 化 , 作 为 项 目 选择 的 重 点 。

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2) 机 械 化 联 合 整 地 播 种 技 术机 械 化 联 合 整 地 播 种 技 术 是 一 项 复 式 机 械 化作 业 技 术 , 可 在 耕 作 中 一 次 作 业 完 成 耕 整 地 、 施肥 、 播 种 、 镇 压 等 作 业 环 节 。 在 耕 翻 地 、 深 松 地中 一 次 作 业 完 成 上 述 作 业 环 节 。 减 少 了 拖 拉 机 进地 次 数 和 对 土 壤 的 压 实 , 提 高 了 作 业 质 量 , 也 可在 夏 收 后 的 未 耕 地 上 抢 时 间 进 行 复 播 作 业 。 目 前与 中 型 拖 拉 机 配 套 的 联 合 整 地 机 已 推 广 使 用 , 与大 功 率 拖 拉 机 配 套 的 宽 幅 、 高 速 、 高 效 复 式 作 业联 合 整 地 机 械 正 在 试 验 研 究 和 示 范 推 广 中 。

3) 机 械 化 少 耕 、 免 耕 播 种 技 术机 械 化 少 耕 、 免 耕 播 种 技 术 是 一 项 主 要 的 农保 护 性 耕 作 机 械 化 技 术 。 主 要 应 用 硬 茬 播 种 机 械 ,一 次 作 业 可 完 成 施 肥 、 播 种 和 镇 压 等 作 业 环 节 , 可在 未 耕 地 ( 茬 地 )、 深 松 地 一 次 作 业 完 成 上 述 作 业环 节 。 采 用 少 ( 免 ) 耕 机 械 化 作 业 工 艺 可 极 大 减 少作 业 环 节 , 抢 时 间 , 争 积 温 , 对 于 麦 收 后 复 种 具 有节 本 增 效 、 增 加 农 工 收 入 、 提 高 农 业 的 综 合 效 益 的特 殊 意 义 。 这 项 技 术 主 要 应 用 在 南 疆 各 师 和 北 疆 沿天 山 一 带 部 分 师 团 的 小 麦 收 获 后 的 复 种 、 复 播 绿 肥及 旱 地 饲 草 的 少 ( 免 ) 耕 播 种 。

4) 机 械 化 秸 秆 还 田 技 术农 作 物 秸 秆 机 械 化 还 田 , 不 仅 抢 农 时 、 争 积 温 , 解 决大 量 秸 秆 就 地 还 田 , 避 免 焚 烧 带 来 污 染 环 境 的 问 题 , 而 且能 抑 制 土 壤 水 分 蒸 发 , 减 少 地 表 径 流 , 蓄 水 保 墒 , 增 温 保温 , 保 护 土 壤 表 层 , 改 善 土 壤 物 理 性 状 , 提 高 水 分 利 用 率 ,为 大 面 积 以 地 养 地 , 增 加 土 壤 有 机 质 含 量 , 改 善 土 壤 结 构 ,培 肥 地 力 , 节 水 抗 旱 , 提 高 农 作 物 产 量 , 建 立 高 产 稳 产 农业 创 造 了 条 件 。 在 新 疆 兵 团 大 面 积 机 械 化 种 植 , 土 壤 有 机质 含 量 低 , 不 能 大 量 施 用 农 家 肥 的 状 况 下 , 采 用 秸 秆 机 械化 还 田 技 术 更 有 特 殊 意 义 。

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3.2 组 合 技 术 方 案1) 机 械 化 浅 翻 、 深 松 、 联 合 整 地 、 精 少 量 播 种 和秸 秆 还 田 技 术 组 合 方 案该 项 机 械 化 技 术 组 合 方 案 应 用 全 方 位 土 壤 深 松 机 , 联合 整 地 播 种 机 和 秸 秆 还 田 机 的 不 同 作 业 原 理 和 作 业 效 果 进行 组 合 。 由 秸 秆 还 田 机 对 上 茬 作 物 粉 碎 还 田 , 播 前 浅 翻 一次 ,2~3 年 深 松 作 业 一 次 , 采 用 联 合 整 地 机 整 地 、 机 械 铺膜 、 膜 上 精 量 播 种 , 在 浇 头 水 前 或 收 获 后 回 收 残 膜 , 再 配以 化 学 除 草 , 防 止 病 虫 害 和 喷 灌 或 膜 下 滴 灌 技 术 。 这 项 技术 组 合 方 案 适 用 兵 团 各 师 对 播 前 整 地 要 求 高 , 需 铺 膜 的 棉花 、 玉 米 、 甜 菜 等 作 物 的 高 产 栽 培 。

2) 机 械 化 深 松 、 少 耕 免 耕 播 种 和 秸 秆还 田 技 术 组 合 方 案 该 项 技 术 组 合 方 案 应 用 全 方 位 深 松 机 ,少 耕 免 耕 播 种 机 和 秸 秆 还 田 机 的 不 同 作 业原 理 和 作 业 效 果 进 行 组 合 。 土 壤 深 松 作 业每 2~3 年 进 行 一 次 , 免 耕 播 种 机 在 经 秸 秆还 田 机 处 理 过 的 茬 地 里 直 接 播 种 , 采 用 化学 除 草 、 病 虫 害 防 治 和 喷 灌 、 微 灌 技 术 。这 项 技 术 组 合 方 案 适 用 于 复 播 作 业 。

3) 机 械 化 少 耕 免 耕 播 种 技 术 方 案用 茬 地 覆 盖 免 耕 播 种 机 在 收 获 后 的 茬地 上 直 接 作 业 , 一 次 完 成 开 沟 、 施 肥 、 播种 、 镇 压 等 作 业 环 节 , 采 用 化 学 除 草 、 病虫 害 防 治 及 喷 、 微 灌 技 术 。 这 项 技 术 方 案重 点 在 南 疆 和 北 疆 沿 天 山 一 带 光 、 热 、 水资 源 较 充 足 的 部 分 地 区 麦 收 后 复 种 , 也 可用 于 山 前 旱 作 区 和 饲 草 栽 培 生 产 。

4) 机 械 化 土 壤 净 土 工 程 技 术 方 案这 项 技 术 是 针 对 新 疆 大 量 使 用 地 膜 ,已 经 造 成 “ 白 色 污 染 ” 提 出 的 。 可 采 用 苗 期残 膜 回 收 、 作 物 收 获 后 残 膜 回 收 和 可 降 解生 物 地 膜 应 用 技 术 。 已 研 究 开 发 了 相 应 的机 械 和 技 术 。

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4. 试 验 示 范 推 广 概 况在 兵 团 农 机 具 的 努 力 下 , 在 农 业 部 的 支 持 下 ,2004 年 以来 , 兵 团 农 七 师 129 团 、 农 六 师 奇 台 农 场 、 农 四 师 75 团 、 农 四师 77 团 先 后 被 列 入 农 业 部 保 护 性 耕 作 项 目 示 范 县 , 每 个 点 中央 各 投 资 90 万 元 。 经 过 三 年 的 组 织 实 施 , 项 目 团 场 不 断 开 展试 验 、 示 范 活 动 , 积 极 引 进 新 机 具 、 探 索 不 同 作 物 的 技 术 路线 , 并 通 过 各 种 措 施 , 大 力 示 范 、 推 广 保 护 性 耕 作 技 术 。( 一 ) 技 术 模 式根 据 保 护 性 耕 作 的 基 本 要 求 , 结 合 团 场 实 际 情 况 , 制 定了 春 玉 米 一 年 一 熟 技 术 模 式 、 冬 小 麦 夏 玉 米 ( 青 贮 玉 米 ) 一年 两 熟 技 术 模 式 、 春 玉 米 冬 小 麦 夏 玉 米 ( 青 贮 玉 米 ) 两 年 三熟 技 术 模 式 等 三 种 保 护 性 耕 作 技 术 模 式 。

组 织 召 开 现 场 会 5 次 , 普 及 人 数 1300 人

2006 年 7 月 兵 团 在 农 七 师 129 团召 开 保 护 性 耕 作 现 场 会

1. 春 玉 米 一 年 一 熟 技 术 模 式玉 米 茬 地 机 械 喷 施 除 草 剂 → 机 械 深 松(2-3 年 一 次 )→ 组 合 耙 切 地 → 免 耕 施肥 播 种 机 播 种 春 玉 米 → 机 动 喷 雾 机 杂 草及 病 虫 害 防 治 → 玉 米 联 合 收 割 机 或 青 贮机 械 收 获 ( 留 茬 高 度 不 低 于 20cm)

2. 冬 小 麦 - 夏 玉 米 ( 油 葵 、 青 贮 玉 米 )一 年 两 熟 技 术 模 式玉 米 茬 地 机 械 喷 施 除 草 剂 → 机 械 深 松 (2-3年 一 次 )→ 组 合 耙 切 地 → 免 耕 施 肥 播 种 冬 小麦 → 机 械 防 治 杂 草 及 病 虫 害 → 机 械 叶 面 施 肥→ 联 合 收 割 机 收 获 小 麦 ( 留 荐 高 度 不 低 于20cm, 秸 秆 粉 碎 还 田 )→ 机 械 化 学 除 草 → 免耕 施 肥 播 种 青 贮 玉 米 → 机 动 喷 雾 机 化 学 除 草→ 青 贮 机 收 获 青 贮 玉 米 。

3. 春 玉 米 - 冬 小 麦 - 夏 ( 青 贮 ) 玉 米两 年 三 熟 技 术 模 式玉 米 茬 地 机 械 喷 施 除 草 剂 → 机 械 深 松 (2-3 年 一 次 )→ 组 合 耙 切 地 → 免 耕 施 肥 播 种 春 玉 米 → 杂 草 及 病 虫害 防 治 → 玉 米 联 合 收 割 机 或 青 贮 机 械 收 获 ( 留 茬 高度 不 低 于 20cm)→ 组 合 耙 切 地 → 免 耕 施 肥 播 种 冬 小麦 → 杂 草 及 病 虫 害 防 治 → 机 械 叶 面 施 肥 → 联 合 收 割机 收 获 小 麦 ( 留 荐 高 度 不 低 于 20cm, 秸 秆 粉 碎 还 田 )→ 机 械 化 学 除 草 → 免 耕 施 肥 播 种 青 贮 玉 米 → 机 动 喷雾 机 化 学 除 草 → 青 贮 机 收 获 ( 青 贮 ) 玉 米

( 三 ) 机 具 配 备 、 改 进 、 创 新 情 况推 广 保 护 性 耕 作 技 术 , 机 具 是 关 键 , 对 兵 团 来说 免 耕 播 种 机 又 是 机 具 中 的 关 键 。 在 机 具 选 型 上 ,项 目 团 场 通 过 疆 内 外 考 察 学 习 、 引 进 试 验 、 改 进 、示 范 、 现 场 会 等 多 种 形 式 和 渠 道 , 选 定 了 适 合 本 地的 保 护 性 耕 作 机 具 , 保 证 了 保 护 性 耕 作 的 顺 利 进 行 。项 目 实 施 期 间 共 引 进 各 类 保 护 性 耕 作 机 具 76 台 ,其 中 小 麦 免 耕 播 种 机 10 台 , 玉 米 免 耕 播 种 机 15 台 ,深 松 机 10 台 , 秸 秆 粉 碎 还 田 机 16 台 , 机 动 性 喷雾 机 4 台 , 圆 盘 耙 6 台 , 断 根 机 5 台 , 大 中 型 拖 拉 机6 台 , 自 走 式 青 贮 收 获 机 4 台 。

( 四 ) 项 目 实 施 效 果 分 析三 年 的 实 践 证 明 , 保 护 性 耕 作 具 有 较 好 的 经 济 效 益 、社 会 效 益 和 生 态 效 益 。1. 经 济 效 益采 用 免 耕 播 种 后 较 常 规 作 业 减 少 了 犁 地 、 平 地 、 整 地 三道 作 业 工 序 , 平 均 减 少 作 业 费 用 32 元 / 亩 , 每 年 减 少 作 业 费用 128 万 元 。 免 耕 播 种 夏 玉 米 ( 青 贮 ) 平 均 每 亩 增 产 200kg,增 收 40 元 , 年 增 加 效 益 80 万 元 。 免 耕 播 种 冬 小 麦 比 常 规 每平 均 增 产 12kg, 每 亩 增 收 15.6 元 , 年 增 加 效 益 40 万 元 。 保性 耕 作 比 常 规 耕 作 每 亩 节 约 水 费 12.5 元 , 按 保 护 耕 作 核 心范 区 面 积 4 万 亩 计 算 , 年 节 约 水 费 50 万 元 。 年 节 本 增 效 总 效益 298 万 元 。

2. 社 会 效 益 和 生 态 效 益通 过 实 施 保 护 性 耕 作 技 术 , 一 是 提 高 了 土 壤 有 机 质含 量 , 保 护 性 耕 作 由 于 地 表 的 残 茬 、 秸 秆 等 覆 盖 物分 解 后 增 加 了 土 壤 有 机 质 含 量 , 减 少 了 农 田 土 壤 水蚀 、 风 蚀 , 提 高 了 土 壤 肥 力 。 二 是 增 强 了 抗 旱 节 水能 力 , 保 护 性 耕 作 通 过 少 耕 深 松 、 地 表 覆 盖 , 增 加了 畜 水 能 力 , 大 幅 度 减 少 了 地 表 径 流 和 无 效 蒸 发 ,保 水 、 保 土 效 果 十 分 显 著 。 三 是 通 过 秸 秆 残 茬 覆 盖地 表 , 作 物 根 系 可 以 固 土 , 有 效 地 减 少 了 农 田 扬 尘 。在 一 定 程 度 上 起 到 了 防 治 土 地 沙 漠 化 和 沙 尘 暴 的 作用 , 改 善 了 生 态 环 境 。

( 五 ) 经 验 体 会1. 保 护 性 耕 作 节 本 增 效 效 果 显 著保 护 性 耕 作 技 术 是 在 不 翻 耕 土 壤 的 情 况 下 , 进 行的 免 耕 播 种 , 所 以 该 项 技 术 节 省 了 作 业 工 序 , 每亩 可 减 少 作 业 费 用 20-30 元 。129 团 场 在 中 低 产 田改 造 工 作 中 , 充 分 发 挥 免 耕 播 种 机 的 作 用 , 不 仅减 少 了 作 业 层 次 , 降 低 了 成 本 , 同 时 延 长 了 作 物的 生 长 期 , 提 高 了 产 量 。 每 亩 可 节 约 机 力 作 业 费用 32 元 , 增 产 5% 以 上 。

2. 具 有 抗 灾 、 减 灾 作 用 、 效 果 显 著 2005 年 6 月 项 目 团 遭 受 了 冰 雹 灾 害 , 受 灾 后棉 田 绝 产 , 需 改 播 青 贮 , 如 按 常 规 作 业 , 需10 天 以 上 才 能 完 成 重 播 工 作 。 采 用 保 护 性 耕作 技 术 免 耕 播 种 玉 米 , 较 其 它 受 灾 团 场 常 规重 播 地 块 播 期 提 前 6 天 , 而 且 减 少 重 播 费 用41 元 / 亩 , 产 量 增 加 20% 。

3. 坚 持 因 地 制 宜 , 实 事 求 是 的 原 则 保 护 性 耕 作 作 为 一 项 技 术 , 有 它 的 地 区 适应 性 和 局 限 性 , 不 能 简 单 的 拿 来 就 用 。 不耕 翻 土 地 的 前 提 是 要 保 证 良 好 的 种 床 , 秸秆 适 量 覆 盖 的 前 提 是 要 保 证 足 够 的 保 苗 株数 , 技 术 措 施 实 施 的 前 提 是 要 保 证 稳 产 或提 高 单 产 , 这 是 发 展 具 有 兵 团 特 色 的 保 护性 耕 作 体 系 之 路 的 前 提 。

4. 抓 住 保 护 性 耕 作 的 关 键 技 术 保 护 性 耕 作 技 术 有 四 项 核 心 内 容 , 除 免 耕播 种 技 术 外 , 其 余 三 项 技 术 在 兵 团 都 是 比效 成 熟 的 适 用 技 术 。 近 年 来 , 兵 团 每 年 推广 少 耕 深 松 面 积 平 均 在 300 万 亩 以 上 ; 推广 秸 秆 粉 碎 还 田 面 积 平 均 在 900 万 亩 以 上 ;推 广 化 学 除 草 及 病 虫 害 防 治 面 积 平 均 在1000 万 亩 以 上 , 关 键 是 免 耕 播 种 技 术 的 推广 应 用 。

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