山東省保護性耕作技術發(fā)展現(xiàn)狀及對策

保護性耕作是用作物秸稈覆蓋地表，對農田實行免（少）耕，以改善土壤結構、培肥地力和提高抗旱能力，實現(xiàn)農業(yè)節(jié)本增效的先進耕作技術。山東省自2002年引入保護性耕作技術以來，經過10余年的試驗示范，探索出“小麥聯(lián)合收獲、秸稈還田、玉米免耕精播”和“玉米聯(lián)合收獲、秸稈還田、機械深松及小麥免耕寬幅精播”夏秋兩個“一條龍”作業(yè)模式，基本形成適合山東省農業(yè)生產特點的小麥玉米全程機械化保護性耕作技術體系。

2016年，全省保護性耕作應用面積達143.6萬hm²，累計增產糧食102億kg，農民增收節(jié)支256億元，取得顯著的經濟社會效益。

1發(fā)展歷程

保護性耕作技術在山東省的發(fā)展大體可分3個階段：引進試驗階段（2002—2005年）、政府引導階段（2006—2016年）和市場選擇階段（2017年至今）。各階段應用面積如圖1所示，中央財政和山東省財政歷年投資情況如圖2所示。

圖1 2002—2016年保護性耕作實施面積

圖2 中央財政和山東省財政歷年投資情況

1.1引進試驗階段（2002—2005年）

從2002年開始，山東省農機技術推廣站在組織有關單位參觀考察的基礎上，先后在濟南市歷城區(qū)、章丘市、惠民縣和昌邑市等地進行保護性耕作技術的引進試驗。對不同作業(yè)模式的小麥播種質量、生長發(fā)育情況和生產成本情況等進行跟蹤監(jiān)測和對比分析。

初步探索研究了小麥玉米一年兩作區(qū)保護性耕作技術模式和各關鍵環(huán)節(jié)技術要求。2005年全省試驗示范面積達1.1萬hm²，取得明顯的經濟、社會和生態(tài)效益，證明技術應用的可行性。同時，對引進機械存在的問題，提出了改進方案。

1.2政府引導階段（2006—2016年）

2006年，山東省農機辦印發(fā)《關于在全省全面推廣秸稈還田保護性機械化技術的意見》，吹響全省推廣應用保護性耕作技術的號角。11年間，中央財政和山東省財政累計投入資金4 718萬元，保護性耕作實施面積快速擴大，到2016年，保護性耕作應用面積達143.6萬hm²，小麥免耕播種機保有量達5.2萬臺（套），玉米免耕播種機達18.8萬臺（套），其他保護性耕作機具達3.1萬臺（套）。

1.3市場選擇階段（2017年至今）

2016年以后，中央財政和山東省財政減少了保護性耕作技術專項資金支持，改為秸稈還田和機械深松等單項作業(yè)技術補貼。保護性耕作技術進入農戶自發(fā)應用階段，實施面積開始回落。2018年，機械深松和秸稈還田面積持續(xù)攀升，小麥秸稈還田率達到91.4%，玉米秸稈還田率達86%。

目前，保護性耕作缺少政策、項目和資金支持，在山東小麥玉米主產區(qū)均是自發(fā)推廣應用。2018年，山東“三夏”期間“小麥機收-秸稈處理-玉米機播”的“一條龍”作業(yè)實施面積130多萬hm2，“三秋”期間玉米機收、機械干燥、秸稈還田、土地深松和小麥免耕播種“一條龍”生產模式也在大力推行。各單項技術應用面積如表1所示。

表1 2018年各單項技術應用面積

2.1技術路線

針對小麥玉米一年兩作、農隔時間短、糧食產量高和秸稈產量大等特點，山東省制定了提高秸稈切碎還田質量、裝配專門的秸稈切碎拋撒裝置及改小麥免耕條播為免耕寬幅精播等措施，探索出“小麥聯(lián)合收獲、秸稈還田、玉米免耕精播”和“玉米聯(lián)合收獲、秸稈還田、機械深松及小麥免耕寬幅精播”夏秋兩個“一條龍”技術體系。技術路線如圖3所示。

圖3 保護性耕作技術路線

2012年以來，山東省大力推行“三夏”“三秋”兩個“一條龍”作業(yè)模式，覆蓋面積接近應作業(yè)面積的40%，大大縮短了“三夏”“三秋”作業(yè)時間，實現(xiàn)搶收搶種，為山東省糧食連年豐收奠定了堅實的基礎。

為保證技術規(guī)范應用，山東省農機技術推廣站制定了《機械深松作業(yè)技術規(guī)程》和《機械深松作業(yè)質量評價技術規(guī)范》2個地方標準，青島市農機局制定了《黃淮海地區(qū)保護性耕作機械化作業(yè)體系規(guī)范》農業(yè)行業(yè)標準，并進行了大力宣貫。其中，地方標準《機械深松作業(yè)質量評價技術規(guī)范》針對深松深度不便測量的問題，創(chuàng)新提出深松深度縮值系數(shù)的概念，將松后溝底至地表的垂直距離乘以相應縮值系數(shù)視為深松深度，大大降低深松深度檢測難度。同時，提供了操作簡單且要求統(tǒng)一的符合規(guī)?；鳂I(yè)的機械深松作業(yè)質量檢測方案，對信息化監(jiān)測和人工檢測的質量檢驗方法和判定規(guī)則做出具體要求。

2.2種植規(guī)格

統(tǒng)一的種植規(guī)格是推廣保護性耕作技術的前提。根據對山東不同地區(qū)種植規(guī)格的調研，結合農業(yè)機械現(xiàn)狀，考慮耕作模式、灌溉方式和增產高效技術等因素，并根據國家小麥玉米產業(yè)體系和山東省地方標準的推薦，將小麥播種定為條播和寬苗帶播種2種方式，條播行距12～18 cm，條播寬度3～4 cm，寬苗帶播種行距28～30 cm，苗帶寬度8～12 cm，將玉米的行距定為60 cm；如果是畦作，畦寬定為240 cm和360 cm兩種，畦埂底寬30 cm，畦埂高20 cm，成梯形。

圖4為小麥寬苗帶，玉米60 cm等行距，畦寬240 cm種植規(guī)格示意圖。圖5為小麥條播，玉米60 cm等行距平作種植規(guī)格示意圖。

圖4 小麥寬幅、玉米等行距畦作種植模式

圖5 小麥條播、玉米等行距平作種植模式

2.3關鍵技術機具應用情況

2.3.1秸稈還田

山東省主要推廣了小麥和玉米秸稈粉碎還田技術，并針對粉碎還田效果不好或者留茬偏高的，再使用破茬機進行滅茬作業(yè)。2018年，全省完成小麥秸稈還田347.7萬hm²、玉米秸稈還田240.5萬hm²，整體水平繼續(xù)上升。秸稈粉碎還田機發(fā)展到12.5萬臺，同比增長8.5%。

2.3.2機械深松

近年來，受深松補貼政策引導，大功率拖拉機和大型深松作業(yè)機逐漸增多，農民購買及使用意愿強烈，深松機保有量達3.9萬臺。2018年，全省實施機械深松89.7萬hm²，超額完成農業(yè)農村部下達的工作任務。

2.3.3免耕播種

山東省主要推廣了小麥免耕寬幅播種和玉米免耕精量播種技術，2項技術在山東推廣應用多年，可一次完成開溝、播種、施肥、覆土和鎮(zhèn)壓，減少機具進地次數(shù)，且省時省工等優(yōu)勢明顯。近年來，氣吸式玉米精量播種機在各地也開始示范推廣，作業(yè)效率更高且作業(yè)精度更好，受到新型經營組織的廣泛歡迎。2018年，完成玉米精量播種197.7萬hm²。

2.3.4高效植保

近年來，針對農作物植保面臨的嚴峻形勢，山東省積極推廣主要農作物精準施藥與減量增效技術，充分利用農機裝備研發(fā)計劃等平臺推動省內企業(yè)研發(fā)生產大型高效植保裝備。2017年底，全省自走式吊桿式噴霧機達1.6萬臺；植保無人機從357架發(fā)展到1 247架，在1年內實現(xiàn)爆發(fā)式增長。

3發(fā)展制約因素

雖然山東省保護性耕作得到了廣泛宣傳和一定發(fā)展，但明顯表現(xiàn)出“游擊”規(guī)模多和“持久”規(guī)模少的局面，近年來應用面積也明顯下滑。究其原因，主要在于種植習慣、生產理念和技術應用不過關等方面。

3.1種植習慣

山東省小麥玉米種植規(guī)格多種多樣，畦寬從1.8 m到5 m均有，套種至今在部分地區(qū)仍能見到。小農戶地塊小，種植規(guī)格是多年習慣形成的，更改種植規(guī)格有可能導致機具重作或者漏作；家庭農場和農民合作社等新型經營組織面積雖大，但也已形成適合當?shù)厍闆r的種植規(guī)格和作業(yè)機具配備方案，更改種植規(guī)格和技術模式會顯著增加新型經營組織，特別是提供農機社會化服務的新型經營組織的農業(yè)生產成本。

3.2生產理念

多年來，出于國家糧食安全考慮，政府部門高度重視農業(yè)技術的增產效果，對增產之外的保護環(huán)境和簡化環(huán)節(jié)等重視不夠。而保護性耕作技術的出現(xiàn)，恰恰是為了恢復生態(tài)和實現(xiàn)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展。增產是保護性耕作在恢復土壤生態(tài)及改善土壤環(huán)境基礎上帶來的進一步結果。這導致了保護性耕作技術在學術界產生了一定爭論，農民群眾接受起來也有一些疑慮。

3.3技術應用不過關

3.3.1玉米秸稈還田不過關，影響小麥免耕播種

保護性耕作強調秸稈還田和不允許翻耕，部分地區(qū)秸稈還田質量差，不能適應小麥免耕播種機作業(yè)要求。多次使用秸稈還田機或者旋耕機作業(yè)，又與減少機具進地次數(shù)和降低作業(yè)成本的初衷相違背，導致出現(xiàn)悖論。不妥善解決秸稈處理問題，保護性耕作推廣依然“前路難”。

3.3.2小麥播后產生微地形，影響下茬玉米直播

苗帶旋耕式播種機僅處理播種苗帶，導致苗帶處的秸稈和土壤被拋撒到未耕作的壟帶上，致使苗帶間高低不平。從技術上講，土壤與秸稈充分混合后覆蓋地表，可以減少水分流失，保證土壤墑情，但對下茬玉米直播產生嚴重影響。一是受溝壟相間微地形影響，機手操控作業(yè)機具困難；二是播種情況難以掌握，造成播深不一致，種子分布不均勻，出現(xiàn)重苗弱苗甚至缺苗斷壟等問題，嚴重影響保護性耕作技術效能發(fā)揮。

4對策與建議

4.1豐富技術內涵，實現(xiàn)保護性耕作技術本地化

保護性耕作是涉及耕作制度、種植方式和種植理念等各方面的變革，雖然國內外已經形成一系列較為成熟的理論和方法，進行了很多應用和探索，但在小麥玉米兩熟區(qū)其優(yōu)勢和劣勢同樣明顯。應繼續(xù)加強保護性耕作機理研究，充分吸收其他技術體系優(yōu)秀成果。黃淮海地區(qū)常年實行小麥玉米一年兩作，秸稈量非常大；

同時，受傳統(tǒng)淺旋耕作的影響，耕層構造破壞嚴重。建議將深耕、免耕和深松等土壤處理措施相結合，豐富保護性耕作土壤耕作體系，既能解決秸稈處理不好和播種效果差的問題，又能構建合理耕層，為實現(xiàn)“藏糧于地、藏糧于技”提供技術支撐。山東理工大學杜瑞成等人提出的“機械化生態(tài)沃土工程”就是使用周期耕作法優(yōu)化耕層和培肥地力的實例。

4.2加強創(chuàng)新研發(fā)，打造保護性耕作新裝備

10多年保護性耕作發(fā)展歷程證明，先進適用的保護性耕作裝備，是規(guī)范技術運用和發(fā)揮技術效能的重要保障。應重點在聯(lián)合耕整裝備和適應兩作區(qū)的免耕播種裝備及其智能化及信息化方面做文章和下功夫，組織攻關、研發(fā)創(chuàng)新并試驗驗證，篩選出適合山東省農業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的保護性耕作新裝備。

4.3加大投資力度，充分保障新技術新裝備研發(fā)推廣應用

2017年以來，財政資金對保護性耕作技術的支持力度不大，保護性耕作技術和裝備更新升級步伐減慢。建議政府部門根據保護性耕作技術裝備生產應用實際，安排專項資金攻關關鍵技術裝備并安排推廣專項資金推動保護性耕作技術應用，在適當時機開展秸稈還田和小麥免耕播種作業(yè)補助，提高作業(yè)質量要求，真正把保護性耕作節(jié)本增效和保護環(huán)境的效果發(fā)揮出來，推動我國農業(yè)生產實現(xiàn)綠色化和可持續(xù)化。

5結束語

從山東省10余年的保護性耕作技術發(fā)展應用歷程看，保護性耕作技術確實是一項符合山東省農業(yè)需求的能夠實現(xiàn)節(jié)本增效和綠色發(fā)展的耕作體系。但在推廣應用中必須轉變農業(yè)發(fā)展觀念，強化農業(yè)生態(tài)環(huán)境保護；加強技術機理研究，形成保護性耕作“山東標準”；

研發(fā)先進和適應性強的作業(yè)機具，確保機具作業(yè)質量。同時，應從政策上對保護性耕作等綠色農機化技術應用予以一定資金支持，推動山東省農業(yè)綠色、健康和可持續(xù)發(fā)展。

（來源：《農業(yè)工程》2020年第4期

作者：王博，馬根眾，蔣帆，張銀平，曹海英）