2015—2016中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科技發(fā)展報(bào)告(一)續(xù)
2015—2016中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科技發(fā)展報(bào)告(一)續(xù)
3.專業(yè)領(lǐng)域科技發(fā)展趨勢(shì)
耕種機(jī)械化技術(shù)向保護(hù)性耕作、精確播種施肥、聯(lián)合作業(yè)方向發(fā)展。具體表現(xiàn)為:少耕免耕、植被覆蓋和合理輪作是國(guó)外保護(hù)性耕作技術(shù)的主要措施;精細(xì)(準(zhǔn))農(nóng)作技術(shù)已成為合理利用農(nóng)業(yè)資源、提高農(nóng)作物產(chǎn)量、降低生產(chǎn)成本、改善生態(tài)環(huán)境的前沿性研究領(lǐng)域之一;用“組配”方式,將各自獨(dú)立的機(jī)具,按照作業(yè)需要組成聯(lián)合作業(yè)機(jī)具是近年來(lái)“一機(jī)多用”的發(fā)展特點(diǎn)。
隨著國(guó)家對(duì)農(nóng)業(yè)、農(nóng)機(jī)的重視,耕作機(jī)械化水平穩(wěn)步提升,但田間作業(yè)裝備還需向大中型、高速、復(fù)式作業(yè)、低能耗、自動(dòng)化、智能化、可持續(xù)方向發(fā)展。主要表現(xiàn)如下:
(1)耕作與作物秸稈還田相結(jié)合
在國(guó)外,小麥、玉米、水稻、棉花等作物秸稈還田機(jī)械化技術(shù)已普遍應(yīng)用,許多發(fā)達(dá)國(guó)家將機(jī)械化秸稈直接還田與肥料應(yīng)用相結(jié)合,作為培肥地力的重要措施,秸稈還田技術(shù)模式與配套機(jī)具已基本成熟。
一些國(guó)家將秸稈覆蓋還田列為保護(hù)性耕作的主要內(nèi)容,如美國(guó)、加拿大、澳大利亞、巴西、阿根廷等國(guó)家秸稈直接還田面積均超過(guò)60%。世界上農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家都很注重施肥結(jié)構(gòu),基本形成了秸稈直接還田+廄肥+化肥的“三合制”施肥制度。
實(shí)現(xiàn)秸稈還田與土壤耕作的有機(jī)結(jié)合,整備利于提高播栽質(zhì)量和根系發(fā)育的立體種床(表層、中層、深層);對(duì)已有技術(shù)進(jìn)行提升,對(duì)秸稈還田新問(wèn)題或新需求進(jìn)行攻關(guān),加強(qiáng)農(nóng)機(jī)、農(nóng)藝技術(shù)集成,提煉不同區(qū)域、不同作物、適合農(nóng)民采用的秸稈還田技術(shù)“處方”,提升秸稈還田技術(shù)的整體水平;研發(fā)棉花、甘蔗、香蕉等作物秸稈(葉)處理機(jī)具;用養(yǎng)結(jié)合,采用適宜的方法和手段,多種形式地增加有機(jī)肥、生物碳,以培肥地力。另外,秸稈翻埋處理與順行鋪放技術(shù)與裝備成為秸稈還田與土壤耕作的有機(jī)結(jié)合的研究方向之一。
(2)耕作與土壤障礙因子相結(jié)合
消除或減少土壤障礙層、降漬排鹽、農(nóng)田殘膜等,對(duì)大幅度提高耕地質(zhì)量和生產(chǎn)能力、保障國(guó)家糧食安全、促進(jìn)農(nóng)民增收意義重大。農(nóng)民迫切需要高效的機(jī)械化土壤改良裝備,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,提高土壤生產(chǎn)力;企業(yè)也需要得到機(jī)具的“標(biāo)桿”性技術(shù)引領(lǐng),明確研制與改進(jìn)目標(biāo)。
目前相應(yīng)配套機(jī)具缺乏、性能單一、機(jī)具改良效率低且效果差,利用機(jī)械化手段消減土壤障礙因子將成為熱點(diǎn),如廄肥、覆蓋作物、改良試劑機(jī)械化施用裝備,機(jī)械化障礙層消減裝備等。
(3)耕作與復(fù)式作業(yè)相結(jié)合
國(guó)外的聯(lián)合耕整地技術(shù)研究起步較早,耕整地的相關(guān)配套裝備較為成熟,但由于種植模式、農(nóng)藝要求存在著一定的差異性,國(guó)外引入的耕整地裝備與國(guó)內(nèi)耕作模式與制度并不能很好的適應(yīng)。
隨著大馬力動(dòng)力機(jī)械的研制、傳統(tǒng)單一整地機(jī)械的逐漸淘汰,聯(lián)合整地作業(yè)機(jī)成為整地機(jī)械發(fā)展的重要方向。當(dāng)前我國(guó)通過(guò)引進(jìn)吸收和自主研發(fā)的聯(lián)合整地機(jī)械,與國(guó)外相比尚有一定差距。
目前,有多種形式的聯(lián)合整地方式逐漸被研究與應(yīng)用,如深松旋耕聯(lián)合作業(yè),秸稈粉碎旋耕聯(lián)合作業(yè),滅茬旋耕起壟聯(lián)合作業(yè)等,已成為農(nóng)業(yè)機(jī)械化耕作的發(fā)展方向之一。
目前,國(guó)內(nèi)聯(lián)合整地作業(yè)技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的速度較慢,耕整地機(jī)械中仍以中小型為主,聯(lián)合作業(yè)機(jī)具使用較少。研發(fā)高速、高效的智能化聯(lián)合整地作業(yè)機(jī)具將成為發(fā)展趨勢(shì),并逐步解決產(chǎn)品技術(shù)水平低、作業(yè)性能差的問(wèn)題,如耕深和水平自控調(diào)節(jié)、快速換刀結(jié)構(gòu)和快速掛接裝置、高效深松聯(lián)合作業(yè)機(jī)等。在綜合考慮田間農(nóng)藝要求、土壤特性及氣候等因素的基礎(chǔ)上,吸收國(guó)外成功的經(jīng)驗(yàn)研制適用于我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基本國(guó)情的聯(lián)合耕整地機(jī)械。
(4)耕作與可持續(xù)相結(jié)合
土壤耕作技術(shù)及其裝備不僅要解決日益突出的糧食安全問(wèn)題,也需要更加注重生態(tài)和環(huán)境效益,緩解溫室效應(yīng)、白色污染等農(nóng)業(yè)環(huán)境問(wèn)題,從而促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。隨著農(nóng)業(yè)資源供需矛盾和環(huán)境問(wèn)題的日益突出,農(nóng)業(yè)節(jié)能減排,提高資源利用率已成為重要課題。
土壤耕作是農(nóng)業(yè)能源消耗的重要環(huán)節(jié),加強(qiáng)土壤耕作節(jié)能降耗研究將有廣闊發(fā)展前景。耕作機(jī)械在作業(yè)過(guò)程中的阻力、功耗始終是一個(gè)重要問(wèn)題,可通過(guò)研發(fā)新型材料,優(yōu)化結(jié)構(gòu)工作參數(shù)等方法來(lái)減少土壤附著、減小作業(yè)阻力、降低作業(yè)功耗,從而改善工作性能,提升經(jīng)濟(jì)效益,延長(zhǎng)土壤耕作機(jī)械使用壽命,增加工作可靠性。
如發(fā)展垂直耕作技術(shù)與裝備、優(yōu)化土壤耕作核心部件參數(shù)、選擇新型耐磨減阻材料、采用合理的土壤耕作(翻耕、旋耕、深松等)深度、建立高效土壤機(jī)械化輪耕技術(shù)體系等。
(5)耕作機(jī)械研發(fā)與新技術(shù)相結(jié)合
隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,土壤耕作機(jī)械的研發(fā)越來(lái)越多地依靠計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù),可以降低試驗(yàn)成本,加快研發(fā)速率,并且分析田間試驗(yàn)中不便測(cè)試的一些數(shù)值,深入分析土壤耕作部件及機(jī)具與土壤相互作用的過(guò)程,為機(jī)具優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備朝著大型化、智能化、復(fù)合化方向發(fā)展,對(duì)耕作機(jī)械入土部件的各項(xiàng)性能要求越來(lái)越高,入土部件的硬度和韌性等方面技術(shù)正是國(guó)內(nèi)外當(dāng)前的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn),與之緊密聯(lián)系的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法也是該領(lǐng)域研究的重要前沿。
利用仿生技術(shù),通過(guò)逆向工程,人們開(kāi)始以土壤動(dòng)物為研究對(duì)象,研究其結(jié)構(gòu)和外殼等,并將其應(yīng)用在仿生土壤耕作部件的結(jié)構(gòu)上,用以減少仿生犁所受土壤的阻力,并能在一定程度上改善碎土的效果。不僅能夠達(dá)到減粘脫附的效果,還能夠降低阻力,從而提高工作效率,減少耕種成本。但是仿生不單單是研究其結(jié)構(gòu),還可以對(duì)生物體表的分泌物、表面電位變化等進(jìn)行深入研究。
(三)專業(yè)領(lǐng)域研究重點(diǎn)建議
1.專業(yè)領(lǐng)域研究重點(diǎn)內(nèi)容
(1)現(xiàn)代可持續(xù)機(jī)械化耕作體系研究
糧食安全始終是關(guān)系我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)穩(wěn)定和國(guó)家安全的全局性重大戰(zhàn)略問(wèn)題。未來(lái)10~15年,我國(guó)龐大的人口基數(shù)和新增人口會(huì)令糧食消費(fèi)量一直維持在較高水平。
與此同時(shí),隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快,耕地資源日趨減少;農(nóng)藥、化肥的過(guò)量使用致使耕地貧瘠,低生產(chǎn)力農(nóng)田的比例進(jìn)一步增加;再加上水資源短缺、氣候變化等生態(tài)因素對(duì)糧食的制約日益突出,保障糧食安全將一直面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。土壤耕作是糧食生產(chǎn)的一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)。
農(nóng)田土壤的高效機(jī)械化耕整,是作物高產(chǎn)的重要前提條件。面對(duì)未來(lái)10~15年資源約束趨緊、農(nóng)田土壤質(zhì)量惡化的嚴(yán)峻形勢(shì),迫切需要在現(xiàn)有成熟技術(shù)、裝備和技術(shù)模式的基礎(chǔ)上,開(kāi)展可持續(xù)機(jī)械化耕作技術(shù)體系的研究,提升我國(guó)糧食的綜合生產(chǎn)能力,實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。
重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容:
①裝備研發(fā)方面:以自動(dòng)化、精量化和智能化為方向發(fā)展,吸收和應(yīng)用電子信息科技發(fā)展的成果,采用先進(jìn)制造方法和手段,提高土壤耕作裝備的多功能性和可靠性;在現(xiàn)代土壤耕作農(nóng)藝技術(shù)指導(dǎo)下,實(shí)現(xiàn)農(nóng)田土壤的高效、高質(zhì)、低耗耕作。
②可持續(xù)耕作技術(shù)研究方面:以提升農(nóng)田土壤地力為目標(biāo),綜合土壤改良、水肥管理、栽培等最新的研究成果,以機(jī)械化耕作為手段,培肥地力,形成土壤合理耕層,加強(qiáng)污染土壤的生態(tài)修復(fù),增強(qiáng)農(nóng)田土壤產(chǎn)能。
③可持續(xù)機(jī)械化耕作技術(shù)體系:在技術(shù)與裝備研究基礎(chǔ)上,加強(qiáng)農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合,集成保護(hù)性耕作、高效輪耕、深松等技術(shù)成果,建立以高效節(jié)能的現(xiàn)代耕作技術(shù)與裝備、土壤改良技術(shù)與裝備、高產(chǎn)栽培技術(shù)等為核心的可持續(xù)機(jī)械化耕作技術(shù)體系,支撐我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
④相關(guān)技術(shù)示范:建立核心示范區(qū)開(kāi)展試驗(yàn)示范,基于初步形成的現(xiàn)代機(jī)械化耕作技術(shù)體系實(shí)施效果監(jiān)測(cè),根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果完善和定型適合我國(guó)不同類型區(qū)域的高效現(xiàn)代耕作技術(shù)模式、機(jī)具系統(tǒng)和綜合技術(shù)體系;形成耕作技術(shù)規(guī)范、制訂技術(shù)操作標(biāo)準(zhǔn),用于指導(dǎo)此項(xiàng)技術(shù)體系的應(yīng)用與推廣。
(2)智能化旋耕技術(shù)與機(jī)具研究
我國(guó)由于受農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)整體發(fā)展水平較低的影響,耕整地機(jī)械發(fā)展速度較慢,產(chǎn)品品質(zhì)低端,同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象嚴(yán)重;就采用的技術(shù)而言,美國(guó)、加拿大、日本等國(guó)家已將導(dǎo)航技術(shù)、遙控技術(shù)、微電腦技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用于耕整地作業(yè)機(jī)具上,逐步實(shí)現(xiàn)了控制操作的智能化和自動(dòng)化,而我國(guó)的旋耕機(jī)具等耕整地機(jī)械目前智能化程度不同,且仍主要以手動(dòng)半自動(dòng)操作方式為主,勞動(dòng)強(qiáng)度大,相較于這些發(fā)達(dá)國(guó)家還存在很大的差距。
因此,根據(jù)我國(guó)的實(shí)際耕地狀況,以旋耕機(jī)具為研究對(duì)象,擬通過(guò)控制技術(shù)、信息技術(shù),對(duì)現(xiàn)有旋耕機(jī)進(jìn)行改造,大力研發(fā)寬幅、高速、高效的智能化耕整地作業(yè)機(jī)具,逐步解決產(chǎn)品技術(shù)水平低、制造質(zhì)量差、機(jī)型雜亂的問(wèn)題。
重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容:
①采用試驗(yàn)與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,明確旋耕刀攪動(dòng)土壤時(shí)土壤動(dòng)態(tài)行為的變化規(guī)律,建立旋耕部件對(duì)土壤破壞過(guò)程的模擬模型。
②探討結(jié)構(gòu)優(yōu)化和新材料涂層對(duì)旋耕部件耐磨性、能耗的影響,闡明耕整地部件耐磨減阻機(jī)理。
③形成旋耕部件系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)方法。
④圍繞不同區(qū)域,發(fā)展適宜當(dāng)?shù)赝寥罈l件、滿足當(dāng)?shù)剞r(nóng)藝要求的聯(lián)合整地作業(yè)模式,篩選、改進(jìn)相應(yīng)的配套裝備,最終形成標(biāo)準(zhǔn)化和集成化的技術(shù)體系,實(shí)現(xiàn)高效、低耗的農(nóng)田土壤旋耕作業(yè)。
(3)智能化土壤聯(lián)合整地技術(shù)與裝備
聯(lián)合整地技術(shù)因其功能多樣、經(jīng)濟(jì)效益明顯、有效減少壓實(shí)等優(yōu)勢(shì),被認(rèn)為是農(nóng)業(yè)機(jī)械化耕作的發(fā)展方向之一。目前,歐美等國(guó)多采用聯(lián)合整地作業(yè),機(jī)具作業(yè)效率高、質(zhì)量好、經(jīng)濟(jì)效益明顯。我國(guó)目前耕整地機(jī)械以中小型為主,機(jī)具自動(dòng)化水平低且功能單一,聯(lián)合整地機(jī)具較少。
因此,根據(jù)我國(guó)不同類型農(nóng)業(yè)區(qū)土壤耕作的農(nóng)藝需求,開(kāi)展智能化土壤聯(lián)合整地技術(shù)與裝備研究,實(shí)現(xiàn)農(nóng)田土壤的高效、低耗耕整,可有效促進(jìn)我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)土壤耕作模式的發(fā)展。
重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容:
①土壤機(jī)械化耕作基礎(chǔ)理論研究:采用試驗(yàn)與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,明確深松鏟、圓盤、旋耕刀、驅(qū)動(dòng)耙齒等關(guān)鍵耕整地部件攪動(dòng)土壤時(shí)土壤動(dòng)態(tài)行為的變化規(guī)律,建立耕整地部件對(duì)土壤破壞過(guò)程的模擬模型;探討結(jié)構(gòu)優(yōu)化和新材料涂層對(duì)土壤工作部件耐磨性、能耗的影響,闡明耕整地部件耐磨減阻機(jī)理;基于所建立的土壤機(jī)械化耕作基礎(chǔ)理論,設(shè)計(jì)、優(yōu)化耕整地關(guān)鍵部件并形成系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)方法。
②土壤耕作關(guān)鍵部件研究:基于土壤機(jī)械化耕作基礎(chǔ)理論研究,明確結(jié)構(gòu)、材料等對(duì)土壤工作部件耐磨性、能耗的影響,闡明耕整地部件耐磨減阻機(jī)理;提出土壤耕作部件系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)方法;開(kāi)發(fā)新型深松、旋耕、圓盤耙等土壤耕作部件。
③智能化土壤聯(lián)合整地裝備研發(fā):根據(jù)優(yōu)化的不同類型聯(lián)合整地作業(yè)形式和新型土壤耕作關(guān)鍵部件,融合通信、傳感、電子控制、現(xiàn)代制造等高新技術(shù),研發(fā)智能化土壤聯(lián)合整地裝備,實(shí)現(xiàn)農(nóng)田土壤高效、低耗聯(lián)合耕整地。重點(diǎn)研究土壤耕作過(guò)程監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)、耕整地機(jī)具間的配套方式、作業(yè)幅寬與拖拉機(jī)功率及農(nóng)藝要求的匹配等。
(4)西南地區(qū)保護(hù)性耕作技術(shù)創(chuàng)新與集成示范
我國(guó)西南云貴川渝四省市為典型的丘陵山區(qū),田地狹小而零碎,生態(tài)環(huán)境脆弱,農(nóng)業(yè)機(jī)械化基礎(chǔ)設(shè)施普遍缺乏。微耕機(jī)的廣泛推廣,在很大程度上緩解了由于勞動(dòng)力大量外出打工而出現(xiàn)的耕作缺人的問(wèn)題。然而,從合理耕層構(gòu)建、地力提升、資源高效利用、高產(chǎn)高效、輕簡(jiǎn)化栽培模式的要求來(lái)看,目前土壤耕作還存在很多問(wèn)題,突出地表現(xiàn)在以下方面:
①西南諸省市存在大量的深泥腳田、下濕田、冷浸田、冬閑田,急需合適的耕作技術(shù),以提升其產(chǎn)出率及地力。
②多年來(lái)的淺耕導(dǎo)致旱地土壤板結(jié),耕作質(zhì)量差,土壤有機(jī)質(zhì)下降,化肥利用率不高,急需改善目前的耕作技術(shù),構(gòu)建合理耕層,為土地資源的永續(xù)利用奠定好基礎(chǔ)。
③西南地區(qū)大面積的喀斯特地區(qū),雨季大多與耕作季節(jié)重疊,耕作和流水均運(yùn)移土壤,造成坡耕地水土流失,石漠化面積增大。為此,急需農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝措施良好匹配的耕作制度。
④間套作勞動(dòng)強(qiáng)度大,耕作質(zhì)量及效率均不高,農(nóng)機(jī)農(nóng)藝矛盾突出,改善現(xiàn)有的耕作技術(shù)是當(dāng)務(wù)之急。
⑤大量的水稻、玉米及小麥的秸稈需處理還田,以增加土壤的有機(jī)質(zhì),改善土壤結(jié)構(gòu),構(gòu)建合理耕層。
⑥隨著土地流轉(zhuǎn)的進(jìn)行,規(guī)?;N植已成趨勢(shì),與之相適應(yīng),急需相應(yīng)的耕作技術(shù)及相應(yīng)的中、大型拖拉機(jī)和配套農(nóng)具。
重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容:
①選擇西南丘陵山區(qū)最有代表性的土壤類型、耕作模式及耕作機(jī)器系統(tǒng)開(kāi)展試驗(yàn)和總結(jié),分析耕作機(jī)具的現(xiàn)狀、進(jìn)行機(jī)具的選型和改進(jìn)研究。
②研究西南云貴川渝4省市現(xiàn)代土壤耕作技術(shù)。
③完善西南云貴川渝4省市土壤耕作機(jī)器系統(tǒng)。
(5)機(jī)械化保護(hù)性輪耕技術(shù)
我國(guó)的耕作技術(shù)主要包括兩大類型,一類是以不動(dòng)土或少動(dòng)土為特征的保護(hù)性耕作(包括免耕、深松、耙地等),另一類是以土壤上下翻轉(zhuǎn)為特征的翻耕(包括鏵式犁翻耕、旋耕等)。
保護(hù)性耕作能夠有效保護(hù)土壤,改善土壤結(jié)構(gòu),增加土壤肥力,但是播種環(huán)境惡劣,播種質(zhì)量難以保證,而且雜草控制難,有機(jī)肥利用效率低;翻耕可以營(yíng)造平整、干凈的種床,有利于提高播種質(zhì)量,而且有利于控制雜草,但是翻耕破壞了土壤結(jié)構(gòu),加大了土壤侵蝕和有機(jī)質(zhì)損失。
因此,開(kāi)展土壤表層少耕、中層旋整、深層深翻技術(shù)研究,將保護(hù)性耕作與翻耕技術(shù)融合,形成現(xiàn)代保護(hù)性輪耕技術(shù)體系,發(fā)揮多種耕作技術(shù)優(yōu)勢(shì),對(duì)改善小麥生長(zhǎng)土壤質(zhì)量,構(gòu)建優(yōu)質(zhì)耕層結(jié)構(gòu)具有重要意義。
重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容:
①機(jī)械化輪耕機(jī)理研究:研究保護(hù)性耕作(免耕、深松等)與翻耕技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)、不同典型麥區(qū)小麥適應(yīng)性、不同耕作措施的地表狀況對(duì)小麥播種質(zhì)量和生長(zhǎng)的影響、翻耕對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的破壞與再建過(guò)程等。在此基礎(chǔ)上,研究建立主要典型麥區(qū)適宜的輪耕技術(shù)體系與模式。
②高效低耗耕作技術(shù)與裝備研究:針對(duì)旋耕、深松、深翻等裝備作業(yè)阻力大、油耗高等問(wèn)題,利用仿生、新材料、新工藝,研究高效低耗土壤耕整地技術(shù)與裝備,降低作業(yè)成本,提高作業(yè)質(zhì)量。
③機(jī)械化保護(hù)性輪耕技術(shù)體系研究:集成免松翻輪耕技術(shù)、秸稈還田技術(shù)等,形成機(jī)械化保護(hù)性輪耕技術(shù)體系,開(kāi)展集成示范。
(6)土壤障礙性因子消減技術(shù)與裝備
自“十一五”以來(lái),我國(guó)開(kāi)展了多項(xiàng)針對(duì)低生產(chǎn)力農(nóng)田土壤改良的技術(shù)研究,研發(fā)了多種性能可靠的土壤改良試劑,提出了一些改良方法及作物栽培技術(shù)體系。但土壤障礙性因子消減裝備研究不足,缺乏核心裝備,機(jī)具性能單一、改良效率低且集成度差,整體機(jī)械化水平低,技術(shù)應(yīng)用效果參差不齊,嚴(yán)重制約了土壤障礙性因子的防治和農(nóng)田肥力的提高。
因此,迫切需要在我國(guó)農(nóng)田土壤低地力地區(qū)開(kāi)展土壤主要障礙因子機(jī)械化消減技術(shù)與裝備研發(fā),實(shí)現(xiàn)中、低產(chǎn)農(nóng)田的高效機(jī)械化改良,全面恢復(fù)和提升耕地地力水平。
重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容:
①土壤改良物質(zhì)施用技術(shù)研究與裝備研發(fā):篩選并改進(jìn)適合機(jī)械化施用的土壤改良物質(zhì)(廄肥、秸稈、生物炭、覆蓋作物等農(nóng)用有機(jī)物料和改良劑),結(jié)合開(kāi)溝、鎮(zhèn)壓、掩埋及定量施用等關(guān)鍵機(jī)械化技術(shù),創(chuàng)新、優(yōu)化土壤改良物質(zhì)施用裝備,實(shí)現(xiàn)中低產(chǎn)農(nóng)田土壤改良物質(zhì)機(jī)械化施用的技術(shù)性突破。
②土壤障礙層消減技術(shù)研究與裝備研發(fā):針對(duì)固定行走道減壓技術(shù)等一系列機(jī)械化土壤障礙層消減技術(shù)開(kāi)展研究,明確障礙層形成機(jī)理;根據(jù)土壤障礙層結(jié)構(gòu)特點(diǎn),充分利用機(jī)械破土、碎土等綜合功能,創(chuàng)新、優(yōu)化表層土壤障礙層消減裝備和深層土壤障礙層消減裝備;根據(jù)不同區(qū)域的土壤障礙因素構(gòu)成,適當(dāng)組合土壤改良物質(zhì)深施技術(shù)和土壤障礙層破除技術(shù),研發(fā)障礙層破除與改良物質(zhì)深施復(fù)式作業(yè)裝備,實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤多項(xiàng)障礙性因子的聯(lián)合防治。
③土壤主要障礙性因子機(jī)械化綜合消減技術(shù)的集成與推廣:調(diào)研分析我國(guó)低地力地區(qū)的土壤主要障礙因素,建立適宜當(dāng)?shù)刈匀粭l件的土壤主要障礙性因子機(jī)械化消減技術(shù)模式,并配備相應(yīng)的消減裝備;建立典型示范區(qū),制定作業(yè)技術(shù)規(guī)范和相關(guān)操作標(biāo)準(zhǔn),指導(dǎo)開(kāi)展土壤主要障礙性因子機(jī)械化綜合消減技術(shù)示范與推廣。
(7)秸稈精細(xì)粉碎覆蓋(掩埋)還田技術(shù)
秸稈還田可以增加土壤有機(jī)質(zhì),改良土壤結(jié)構(gòu),提升土壤肥力,促進(jìn)微生物活性和作物生長(zhǎng),常被列為重要的地力提升技術(shù)。
目前秸稈處理存在機(jī)具作業(yè)效果不理想,特別是麥玉、稻麥(油)的前茬作物秸稈越來(lái)越密、殘茬愈留愈高,且地表覆蓋有大量雜草,給下茬作物的土地耕整和播栽造成了極大困難。秸稈粉碎長(zhǎng)短不一、拋灑覆蓋(掩埋)不均等問(wèn)題,影響后續(xù)播種機(jī)通過(guò)性能,進(jìn)而影響播種質(zhì)量;大量的秸稈直接還田,秸稈腐解速率慢,造成秸稈利用率低。
因此,開(kāi)展秸稈精細(xì)粉碎覆蓋(掩埋)還田技術(shù)研究,可提高秸稈還田機(jī)具作業(yè)質(zhì)量,加快秸稈腐解速率,保證后續(xù)播種質(zhì)量。
重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容:
①不同前茬作物播栽前的耕整地關(guān)鍵技術(shù)與部件研究及前茬作物秸稈殘茬處理技術(shù)與裝備研究。
②秸稈精細(xì)粉碎與均勻拋灑技術(shù)研究:基于有支撐切割的秸稈精細(xì)粉碎技術(shù),優(yōu)化直型、Y型、L改進(jìn)型等甩刀結(jié)構(gòu)與參數(shù);明確秸稈拋撒機(jī)理,開(kāi)發(fā)秸稈精細(xì)粉碎拋撒還田機(jī),實(shí)現(xiàn)秸稈均勻覆蓋還田,保證后續(xù)播種質(zhì)量,提高出苗率。
③秸稈細(xì)粉碎掩埋技術(shù)研究:結(jié)合秸稈精細(xì)粉碎技術(shù)和旋耕、耙茬等土壤耕作技術(shù),開(kāi)發(fā)秸稈細(xì)粉碎掩埋機(jī),保證碎稈與土壤的均勻混合,實(shí)現(xiàn)部分(全部)碎稈掩埋還田。斯秸稈機(jī)械化催腐技術(shù)研究:研究秸稈催腐還田技術(shù),優(yōu)化噴霧、噴粉等部件結(jié)構(gòu)與參數(shù),開(kāi)發(fā)新型催腐劑噴灑部件,研制秸稈催腐還田機(jī),提高覆蓋(掩埋)還田秸稈的腐解效率。
2.專業(yè)組重點(diǎn)建議
耕作技術(shù)是在一定歷史時(shí)期、社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件下形成的,受自然條件、生產(chǎn)條件和生產(chǎn)力水平所決定,反映著農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)力發(fā)展方向和水平,對(duì)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)持續(xù)增產(chǎn)、發(fā)揮周期效益具有決定性的意義。我國(guó)目前土壤耕作技術(shù)與裝備存在的一些問(wèn)題,并對(duì)此提出建議。
(1)土壤耕作技術(shù)存在的問(wèn)題
過(guò)分依賴旋耕。通過(guò)走訪調(diào)研了解到,部分地區(qū)完全采用旋耕,而且一季作物中至少旋耕兩次。實(shí)踐證明,完全采用旋耕的耕作方式耕層淺,犁底層加厚;旋耕次數(shù)過(guò)多,對(duì)土壤的過(guò)分細(xì)碎,容易造成水土流失和風(fēng)蝕等不良后果,破壞生態(tài)環(huán)境。
耕作模式不完善。由于近年來(lái)土壤過(guò)度耕作引起的種植經(jīng)濟(jì)性下降、生態(tài)環(huán)境破壞等現(xiàn)象,大部分地區(qū)開(kāi)始探索旋耕、深松、免耕等結(jié)合的耕作模式,但出現(xiàn)了一系列的問(wèn)題。不同區(qū)域的自然條件和生產(chǎn)水平不同,具有不同的耕作模式是很有必要的,但在同一區(qū)域不同地方的耕作模式也存在著很大差別,沒(méi)有形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn);對(duì)于不同作物采取什么樣的耕作模式,目前的研究和實(shí)踐還沒(méi)有形成統(tǒng)一的意見(jiàn)。
(2)土壤耕作裝備存在的問(wèn)題
裝備動(dòng)力結(jié)構(gòu)不合理。我國(guó)絕大部分地區(qū)還是采用家庭聯(lián)產(chǎn)承包的土地經(jīng)營(yíng)方式,限制了大型土壤耕作機(jī)械的應(yīng)用,較多采用的是中小型耕作機(jī)具,機(jī)具自動(dòng)化水平低且功能單一,聯(lián)合整地機(jī)具較少。由于拖拉機(jī)數(shù)量較少且老化拖拉機(jī)數(shù)量大,一臺(tái)拖拉機(jī)往往要配套多種工作機(jī)具,導(dǎo)致動(dòng)力結(jié)構(gòu)不合理,出現(xiàn)動(dòng)力過(guò)大或動(dòng)力不足等問(wèn)題。
耕作機(jī)具科技含量偏低。相對(duì)于動(dòng)力機(jī)械和收獲機(jī)械來(lái)說(shuō),耕作機(jī)械科技含量整體偏低,主要以手動(dòng)半自動(dòng)操作方式為主,勞動(dòng)強(qiáng)度大。耕作機(jī)械的作業(yè)對(duì)象為土壤和作物秸稈等,受力大、磨損快,耕作部件容易損壞,因此特別注意耕作機(jī)具的質(zhì)量。如旋耕機(jī)作業(yè)過(guò)程中旋耕刀易折斷,使用壽命短,耕作質(zhì)量難以得到保證;深松機(jī)入土困難,深松深度不穩(wěn)定,影響深松質(zhì)量。
(3)惡劣天氣對(duì)秋季收獲及后續(xù)耕種作業(yè)的影響
2015和2016年連續(xù)兩年秋季,南方遭受罕見(jiàn)的連陰雨,土壤積水潮濕,機(jī)具難以下田作業(yè),嚴(yán)重影響水稻收獲、后續(xù)小麥油菜播種,及相應(yīng)的土壤保護(hù)性耕作與秸稈還田。2015年秋季,江蘇全省50%的水稻比常年推遲半個(gè)月至一個(gè)月收獲,影響到后續(xù)小麥播種,許多機(jī)械化技術(shù)措施和機(jī)具不能運(yùn)用。
2016年秋季,到11月3日,江蘇全省水稻收獲進(jìn)度僅有32.3%。更有甚者,11月22-23日,全省大部地區(qū)普降中雪,這是近幾十年最早的降雪,而相當(dāng)一部分水稻還沒(méi)收割,出現(xiàn)了罕見(jiàn)的雪壓稻現(xiàn)象。到12月3日,早播的小麥已經(jīng)現(xiàn)綠,低洼田塊仍有積水,大面積田地正耕翻搶播,仍然還有部分水稻尚未收獲,騰茬越來(lái)越晚。在這種惡劣天氣情況下,采取何種耕作機(jī)械、選取何種耕作技術(shù)以及耕作制度,保證稻麥周年持續(xù)生產(chǎn)是需要認(rèn)真研究和解決的問(wèn)題。
(4)建議
整合區(qū)域土壤耕作方法,健全區(qū)域土壤耕作模式。根據(jù)不同區(qū)域、不同作物建立土壤耕作模型,是實(shí)現(xiàn)規(guī)?;?、集約化種植的前提條件。明確耕作方法、配套動(dòng)力和輪耕方式,才能達(dá)到資源的最大利用,保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境,實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。
推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合,提高耕作裝備質(zhì)量。企業(yè)、學(xué)校和科研單位是耕作裝備研發(fā)制造的承擔(dān)者,對(duì)土壤耕作機(jī)具的質(zhì)量和科技含量起著決定性地作用。只有結(jié)合產(chǎn)學(xué)研三個(gè)方面,才能促進(jìn)理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合,實(shí)現(xiàn)信息互通、技術(shù)共享,共同促進(jìn)土壤耕作機(jī)具研發(fā)制造能力和研發(fā)水平,提高耕作裝備的整體質(zhì)量。
加大土壤耕作新技術(shù)推廣力度,促進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。新技術(shù)從孕育到成熟是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程,是生產(chǎn)力發(fā)展的標(biāo)志,新技術(shù)的推廣過(guò)程是生產(chǎn)關(guān)系適應(yīng)生產(chǎn)力的反映過(guò)程。政府和相關(guān)管理部門在技術(shù)推廣方面起到不可替代的作用,只有政府及相關(guān)的管理部門加大推廣力度,對(duì)相關(guān)科研項(xiàng)目給予立項(xiàng)資助,積極鼓勵(lì)對(duì)外合作,新技術(shù)才能第一時(shí)間得到應(yīng)用。
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