卢国成

摘 要：近些年，随着机械化程度的不断提高，粮食产量逐年稳产增产，但是随着农用化肥使用量逐渐加大，农家肥使用量逐年减少，土壤严重板结，造成地力下降，粮食品质降低，因此一种能够改善土壤理化性能培肥地力的农机新技术开发成为了农机发展的新课题，与此相适应，深松整地技术和保护性耕作技术应运而出，解决了这一难题。

关键词：深松整地；技术装备

中图分类号：S233.1 文献标识码：A doi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.07.030

玉米是黑龙江省第一大粮食作物，2014年，玉米播种面积680万hm2，产量600多亿斤。播种面积超过全国的1/6，是我国玉米种植面积最大的省份。玉米机械收获后地表覆盖大量秸秆，起垄作业时地表秸秆量大，垄体内含有大量秸秆，透风跑墒，抗旱保墒能力差，还影响播种质量。为了采取垄作耕作模式，保证起垄和播种质量，必须将地表秸秆清理掉。但清理秸秆投入很大，农民只好焚烧秸秆，污染环境。现代农业生产方式迫切需要耕种制度变革。

1 黑龙江省农业生产概况

黑龙江省气候类型属于温带大陆性季风气候，春季干燥风大，夏季高温多雨，秋季早霜凉爽，冬季寒冷漫长。全省大于0 ℃积温平均值在2000～3200 ℃，无霜期为100～150天，降水量在400～600 mm之间。由于全球性的气候变暖以及草原、森林的破坏，生态失去平衡，黑龙江省自然灾害频率增加。经常发生的气象灾害有旱灾、涝灾、雹灾、风灾、低温冷害、霜冻灾害等。其中经常对农业生产造成比较严重影响的是低温冷害和旱涝灾害。

黑龙江省农业生产根据自身的气候条件，经过长期实践，形成了具有悠久历史的垄作耕作模式。建立了以深翻为主体，翻、耙、起相结合的土壤耕作制度。家庭联产承包责任制以后，建立了以旋耕为主体，灭茬、旋耕、起垄相结合的土壤耕作制度。采取垄作耕作主要有两个原因：一是由于东北地区无霜期短，积温不足，垄作可增加积温200 ℃左右，提高粮食产量；二是由于受大陆性季风气候影响，年降雨量集中在夏季，垄作可防止涝灾。

黑龙江省东北部为三江平原，西部为松嫩平原，地势走向西北部、北部和东南部高，东北部、西南部低。黑龙江省是中国耕地面积最大的省份，是世界三大黑土地之一，全省人均耕地面积居全国第一位。

近50年来，全球气候明显变暖，全国气温平均升高1 ℃以上。今后20～50年间，全国平均温度升高2～3 ℃ ，预计到2030年平均气温将升高1.9 ℃，年可增加积温200 ℃左右，与采取垄作耕作模式增加的积温量相近。积温不足已不仅是黑龙江省农业生产的最主要制约因素，而气候变暖可能使北方江河径流量减少，干旱缺水进一步加重，旱灾将成为黑龙江省农业生产最严重的威胁之一。

2009年全省播种期间墒情较好，到5月中下旬，出现10多天的高温大风天气，受旱面积9254万亩，重旱面积3740万亩。说明现在耕地质量很差，抵御自然灾害能力很弱。旱灾频发迫切需要进行耕作制度变革。

近10年来，我国农机购机补贴力度不断加大，2014年达237.5亿元，大马力拖拉机保有量迅速增加，黑龙江省深松整地面积达4000多万亩，土壤的蓄水保墒能力增强，可最大限度利用“土壤水库” 调节水分，蓄夏秋雨为春用，解决了夏秋季节降雨集中易造成涝灾问题，也缓解了“十年九春旱”的问题，大大提高了农业生产抵御自然灾害的能力。

试验表明，以深松为主体、以免耕为核心的土壤保护性耕作技术，是提高农业生产抵御自然灾害能力、实现农业高产稳产的根本出路，也是解决秸秆焚烧的必然选择。

2 深松整地技术

深松是松耕的一种。松耕是不翻转土层，保持原有土壤层次，局部松动耕层土壤和耕层下面土壤的一种耕作。其深度不打破犁底层称为浅松，一般为15～20 cm；深度打破犁底层称为深松，一般为25～30 cm。理想的、合理的耕层结构如下：

（1）覆盖层（0～5 cm）。是对全部土壤起保护作用的表土层，也是播后对种子覆盖的表土层。覆盖层土壤较干，有利于保存土壤水分。

（2）种床（5～10 cm）。位于覆盖层下面，是作物种子着床萌发的土层。为使种子获得较充足的水分，土壤密度应大于覆盖层，毛管孔隙与大孔隙的比例保持在3∶1左右，以保证毛管水的上升。为了保持种床层的水分免于蒸发，种床层的毛管孔隙与覆盖层的毛管孔隙应不相连通，而雨水可通过大孔隙向下渗透，使种床水分不致过多。

（3）耕层（5～25 cm）。是作物根系密集和生理活跃的重要土层。这一土层受气候直接干扰较小，但对缓冲气候影响和抗灾能力却是关键的土层。深松改善耕层构造主要针对这一土层。使其便于根系伸展，蓄水供肥，既能将过多的水份渗向非耕层（心土层），又能保证从下面土层提墒。因此，它与种床层和下面的心土层应保持毛管孔隙和大孔隙的连通性，从而达到水分和空气的适当梯度。理想的耕层构造是虚实相间。

（4）心土层是非耕层。这一土层保持自然的紧密状态，而且有机质含量低，团聚体较少，其土壤密度比耕作层大0.2～0.3 g/cm3。作物根系达到这一土层仅占总根重的5%～10%左右。但心土层与耕作层的配合如一座土壤水库，甚至2～3 m深的土壤水分都参与耕层的水分运动。

（5）犁底层。是由于多年连续采用同一深度的耕整地作业，工作部件对土壤的压实作用很大。这样就在耕层和心土层之间人为地形成6～10 cm厚的紧实层，称为犁底层。一般犁底层比耕作层或心土层的土壤密度大0.3～0.5 g/cm3，总孔隙小于40%，使耕作层中过多的水分不能及时向心土层渗透，耕作层干旱时，心土层不能及时向耕作层提墒，消弱了耕作层抗旱、抗涝能力，影响耕作层和心土层之间的气体交换，阻碍根系向心土层分布，无法利用心土层的肥力，易于倒伏。深松能够打破犁底层，十分重要。

现在耕整地主要使用灭茬旋耕起垄机，是灭茬与旋耕组合模式的机具，一次完成灭茬、旋耕、起垄多项作业，一次整地达到待播状态，具有灭茬效果好，碎土能力强，作业次数少，作业费用低等特点，应用范围广，使用数量多。少数耕地使用翻地犁和圆盘耙进行耕整地作业。

垄作耕作模式需对土壤进行翻耙或旋耕，然后再进行起垄作业，动土量大，跑墒严重，是典型的精耕细作模式。

黑龙江省从实行家庭联产承包责任制以来，土壤耕作制度由原来的以深翻为主体，翻、耙、起相结合的深层土壤耕作模式，转变为主要采取以旋耕为主体，灭、旋、起相结合的浅层土壤耕作模式，耕地基本上是“晴天硬邦邦、雨天水汪汪”，既不蓄水，也不保墒。

国家玉米产业技术体系耕地质量调查显示，我国耕地存在着“浅、硬、厚”问题，一是耕层变浅；二是土壤变硬，严重板结，全国平均耕层土壤容重达1.38 g/cm3，超过作物根系生长发育的适宜容重（1.1～1.3 g/cm3）；三是犁底层加厚，厚度达到12 cm，容重1.52 g/cm3，严重影响土壤理化性状和作物根系生长发育。

近年来，国家玉米产业技术体系针对耕地质量下降问题，进行了多点的深松改土技术装备试验研究，通过建立以深松为主体，松、耙、压相结合的土壤耕作制度，减少作业次数，降低成本，改善土壤结构，增强土壤蓄水保墒能力，抗旱保墒增产效果显著。

3 深松整地装备

（1）深松机

与80～180马力拖拉机配套，有3、5、7齿选择，可以完成深松、碎土、镇压联合作业。深松铲与机架弹性连接，深松铲入土后，在土壤阻力和弹性深松铲座耦合作用下不停抖动，实现断续切割土壤，深松作业阻力小，能耗小，成本低；同时，由于深松铲不停抖动，脱附能力强，解决了深松作业时易产生托堆堵塞问题。

（2）灭茬深松整地机

与120 ～ 210马力拖拉机配套，有210 cm、350 cm型选择，可以完成灭茬、深松、碎土、镇压联合作业。斜式深松铲与直柄深松铲同等作业深度条件下松土距离长，斜式深松铲松土后再用波纹耙垂直切割，提高了碎土能力，一次作业可达到播种作业状态，实现了松耙联合整地作业。

（3）松耙联合整地机

与180 ～ 210马力拖拉机配套，作业幅宽350 cm，可以完成切茬、深松、碎土联合作业，一次作业可达到播种作业状态，实现了松耙联合整地作业。

（4）复式少耕整地机

与260～450马力拖拉机配套，有5、7、9齿选择，可以完成灭茬碎土、耕层浅松、底层深松、整平合墒、碎土镇压等联合作业。研究了弹性减阻过载保护深松铲、组合式机架、宽幅折叠机构，作业后耕地表层土壤细碎紧实，利于提高播种质量；中层土壤全面松动，利于作物根系发育；底层土壤虚实相间，形成利于蓄水保墒的耕层构造，增强农业抵御自然灾害的能力，是以深松为主体、松耙结合的土壤保护性耕作先进装备。