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1、保护性耕作机械,付 威,保护性耕作是相对于传统翻耕的一种新型耕作技术。用大量秸秆残茬覆盖地表，将耕作减少到只要能保证种子发芽即可，并主要用农药来控制杂草和病虫害的一种耕作技术。根据保护性耕作有利于保水保土、所以称为保护性耕作。针对保护性耕作的基本要点，也可以用4句话来概括：秸秆覆盖、免耕播种、以松代翻、化学除草。,我国是主要的干旱国家之一。干旱，半干旱及半湿润偏旱地区的面积占国土面积的52.5%，遍及昆仑山，秦岭，淮河以北的16个省，市，自治区，仅雨养农业面积即3300万hm2。旱区农业持续发展的主要问题： 一是降雨少、气温低、土壤贫瘠、自然条件恶劣，产量低而不稳，农民生活贫困； 二是水土流失
2、和风蚀沙化严重，以山西为例，每年随雨水流入黄河、海河的泥沙量达4.56亿t，其中带走有机质508万t，氮、磷肥料30万t，相当一年化肥施用量的25%。大量水土流失不仅导致土壤肥力下降，而且蚕蚀耕地。,风蚀沙化则是我国北方旱区近年来更为突出 的问题，沙尘暴发生的频率愈来愈高。 我国发生沙尘暴次数逐年上升，50年代5次， 60年代8次，70年代13次，80年代14次，90年 代23次。 荒漠化面积则已经占国土面积的28%，而且还 以每年2460km2的速度迅速扩展。 为了抗旱增产、节本增收、保护生态环境， 实现旱区可持续发展，需要大力推广机械化保 护性耕作技术。,保护性耕作操作规程,机械化保护性耕
3、作是一个完整的工艺体系，实行机械化保护性耕作就要从前茬作物的收获开始考虑，其主要作业内容有收获及其秸秆处理、深松、表土作业、播种和田间管理等。http:/,保护性耕作的效益,根据中国农业大学等在山西的系统试验，保护性耕作与传统翻耕相比有三方面效益。1、社会效益减少径流（水分流失）60%、水蚀（土壤流失）80%左右；减少风蚀（农田扬沙）, 抑制沙尘暴；不烧秸秆、减少大气污染；,2、生态效益增加休闲期贮水量1415%、提高水分利用效率1517%节约水资源；增加土壤肥力，土壤有机质提高0.03%、速效氮提高、速效钾提高；改善土壤结构，土壤团粒结构和毛管孔隙度（含水孔隙）增加。3、经济效益提高小麦、玉
4、米产量1517%；减少作业工序，降低作业成本1015%；增加农民收入2030%。,保护性耕作地表状况及其对播种作业的影响,免耕地土壤容重大，开沟入土困难免耕土壤流动性差，播种覆土度控制困难免耕地表有秸秆残茬覆盖，播种机通过困难免耕地表平整度差 播种深度难控制免耕播种镇压要求高免耕播种时要求施肥量大，播种难度大,保护性耕作的基本技术内容,1）免耕播种施肥在有残茬覆盖的少、免耕地表，用免耕施肥播种机实现开沟、播种、施肥、覆土镇压复式作业；防堵性能、入土性能、大量施肥、深施肥、覆土镇压2）秸秆残茬管理收获后将作物秸秆残茬留在地表，用秸秆盖土、根茬固土，减少风蚀、水蚀和水分无效蒸发，培肥地力；覆盖方式
5、：整秆、粉碎、留高茬、带状等,3）杂草与病虫害控制喷洒除草剂、机械表土作业或人工控制杂草实时观察、发现问题、及时处理农药拌种4）深松与表土作业深松打破犁底层、增加蓄水能力（2-3年一次）必要时进行表土作业整备种床，结合机械除草少耕机具：防堵能力,保护性耕作工艺体系的主要内容,主要包括：三项基本作业，两项管理作业,l杂草与病虫害控制喷药、机械除草、人工除草。 l表土作业圆盘耙、弹齿耙、浅松、浅旋等。 其它人工管理作业与传统耕作相同。,二项管理作业,各项主要作业: 秸秆粉碎,玉米免耕播种机作业,小麦免耕播种机作业（小型）,深松作业 浅松作业,波纹式圆盘刀免耕播种机,缺口式圆盘刀免耕播种机,锄铲式免
6、耕播种机,波纹圆盘刀式免机耕播种,深松机,（一）深松作业的特点解决翻耕作业存在的动土大、功耗高、不利于水土保持等问题的一项耕作技术。利用松土铲疏松土壤,加深耕层而不翻转土壤，使地表保持覆盖，提高土壤保持水土的能力保护性耕作技术的一项重要作业内容。,（二）深松的作用,1.疏松土壤，改善土壤耕层结构 消除土壤压实，加深耕层, 改善土壤结构；2.打破犁底层、提高入渗率 深松能打破犁底层，增加雨水入渗能力3.培肥地力 深松能促使土壤团粒结构形成，改善土壤蓄水保肥性能；深松能调节土壤耕层的固、液、气三相比例，对旱地作物的抗旱增产具有很好的效果。,（三）深松作业的技术要求,1.机具要求1） 深松作业前的土
7、壤比较坚硬, 深松机入土困难，牵引阻力大，需匹配大功率拖拉机。2）根据土质、土壤墒情、深松深度、深松幅宽确定拖拉机功率匹配。3）深松作业是保护性耕作技术内容之一，保护性耕作要求秸秆和残茬覆盖地表，为此要求工作部件-松土铲有良好的通过性能而不被杂草缠结。4）深松机要求具有须保证其松土而不粉碎土壤、不乱土层的性能。5）深松机工作部件应使土壤底层平整均匀。,（三）深松作业的技术要求,2.农艺要求1）深松后为防止土壤水分的蒸发，应根据土壤墒情状况确定是否镇压表土。2）深松后要求土壤表层平整，以利于后续播种作业，保证播种时种子覆土深度一致。,1）适耕条件土壤含水量在13%22%；2）作业时间一年一熟区在
8、秋天进行；一年两熟区在播前进行，也可随中耕作业同时完成。3）深松间隔密植作物（小麦等）的深松间隔为3050cm；宽行作物（玉米等）的深松间隔4070cm。4）深松深度密植作物2030cm；宽行作物2535cm。5）深松深度、深松间距应保持均匀一致,6）配套措施有条件的地区在深松作业中应加施底肥；土壤过于干旱时可进行造墒。7）作业周期实施保护性耕作的地块，应首先进行一次深松作业。根据土壤条件、土壤坚实度和机具进地密度等确定深松作业周期，一般24年深松一次即可。若土壤自恢复能力较强，则可实现完全的免耕。,小型、中型深松机及其作业,深松作业,（四）、深松机,a 凿形深松铲 b 双翼形深松铲 c 箭形
9、深松铲,深松铲的铲尖类型：,深松铲的铲柄,凿形深松铲作业沟形,深松机的结构类型,凿形铲式深松机带翼柱式深松机V型全方位深机振动式深松机,1.凿形铲式深松机,1.凿形铲式深松机,松土铲为凿形铲,是一矩形断面铲柄的延长,其下部按一定的半径弯曲,铲尖呈凿形，凿形铲的宽度为20mm。利用铲尖对土壤作用的过程中产生的扇形松土区来保证松土的宽度，对土壤耕层的搅动较少，深度可达到2040cm深松后地表起伏不明显、土壤疏松适度、耕后沟底形成暗沟、能耗低等特点。根据作业需要，深松深度可调。,Chisel Plow (深松机),Primary Tillage40% Residue Burial,2、全方位深松机,
10、ISQ-250型全方位深松机,全方位深松机碎土机理简图,全方位深松机,利用V型深松器对土壤进行深松，深松区域大，松土系数高达0.77深松比阻小。作业深度4050cm时，其牵引阻力在1630kN之间，比阻为4058kN/m2。比较铧式犁的耕翻比阻要小35%以上。松土范围大，效果好。松土系数为0.570.77，远大于凿式深松机的0.20.3，而且与凿式深松机相反作业深度愈大松区愈大，松土系数变大。由于采用V型工作部件，作业后，松碎的土条回落，可避免跑墒。能完整地保持地表植被覆盖，减少土壤的风蚀与水蚀。,3、带翼铲柱式深松机,3、带翼铲柱式深松机,实现底层间隔深松，表层全面疏松；在200kg/亩的粉
11、碎秸秆覆盖地能顺利工作。 高强度的铲柄铲柄两侧各安装有略向上翘的翼铲，上下位置可调,铲尖深入土壤30cm以下以大约45o的方向向两侧上方松动土壤，同时，两翼也以大约45o的方向向两侧上方松动土壤。靠近中间沟的部位间隔深松，表层10cm之内全面疏松，松土质量较好，松后地表平整，对小麦等密植作物而言，有利于克服凿形铲式深松机松后形成的地表坚实度不一、影响播种质量的问题。,4、振动式深松机,小型振动式深松机作业照片,4、振动式深松机,振动深松与其它深松方法相比:同样深度条件下，可节省牵引力三分之一左右；对地表土层翻动少，能对土壤持续实施冲击切割，功率消耗明显降低；在一定程度上解决了地表秸秆、柴草对深
12、松作业的影响，适合在保护性耕作中运用。,针对一般深松机存在的动力消耗大等问题，河北省农机修造服务总站研制了1SZ-160型和1SZ-360型振动深松机：由机架、主轴（传动装置）、犁体、脱草装置、限深装置、切草装置等六部分组成。松土犁体采用锄铲式振动结构，能在作物残茬、秸秆粉碎覆盖地表的土地上，既深松不翻垄，又松动了土壤，还打破犁底层，满足了保护性耕作农艺要求。,秸秆覆盖地专用深松机Arado Subsoiler,Baldan Agri-Tillage Brasil LTDA，巴西,二、浅松机,（一）浅松作业技术浅松和耙地是效果较好的两种表土作业，基本可满足保护性耕作的要求。前茬作物为麦类、豆类
13、及作物根茎较细的作物，可以进行全面浅松；前茬为玉米等根茎粗大的作物可实施间隔浅松，即行间浅松。,浅松作业时期为作物收后至播前之内的休闲期。玉米地采取耙地作业比较适合, 而小麦地浅松的作用更明显。在保护性耕作小麦休闲期及播种前用浅松机进行表土作业，可以起到疏松土壤、平整地表、消灭杂草等作用。,（二）浅松作业的功能,收获、运粮、深松等作业使地表产生很多沟辙，通过浅松作业可以弥合沟辙、提高地表平整度，创造良好种床，提高播种质量。浅松作业对地表秸秆覆盖率无明显影响，但却有利于秸秆有序排列。浅松作业有良好的除草作用，可代替播前的一次化学除草，除草率在90以上。,播前浅松作业可有效提高表土地温，使保护性耕
14、作播种温度得到一定补偿。对板结的土壤播前浅松可有效地降低表土容重，获得良好的土壤结构，有利于作物生长。浅松作业能减少免耕播种机的开沟阻力40左右。,大箭铲浅松机,大箭铲浅松机浅松麦茬地,1QJ-120浅松机,张北春天播种前地面（杂草已经萌发）和浅松机械除草,机械除草前地面,机械除草作业,播前机械浅松（深度10-12cm），播后未喷施化学除草剂,播前机械浅松（深度10-12cm），播后喷施72%2/4D丁脂乳油除草剂一遍,机械除草地面状况，杂草基本控制住了 河北张北,苗高5cm时地面,苗高15cm时地面,机械除草效果,浅松除草，可将杂草特别是披碱草连根铲断、连根拔出，除草效果明显好于人工除草。浅
15、松除草成本低于化学方法除草。机械浅松除草成本为90元/ hm2；化学除草剂除草成本为390元/ hm2。机械浅松除草过后的试验区内作物苗高30cm时，双子叶草高5cm。在生长发育内，作物茎叶基本上将草压住并限制了杂草生长，无需喷施任何除草剂。 机械除草没有化学污染，从环境保护角度看，明显优越于化学除草。,三、耙,用来平整土地、除草、疏松表土、提高地温、为播种创造良好的种床。可以将部分秸秆混入土中，减少地表的秸秆覆盖量和防止大风将粉碎过的秸秆刮走或集堆，影响秸秆覆盖效果。,Tandem Dick Harrow（对置圆盘耙）,Secondary TillageFallow Weed Control
16、40-60% Residue Burial,弹齿耙,作业中工作部件会产生一定的振动，疏松土壤的功能较强。振动的工作部件也有利于缠绕秸秆的松脱。弹齿耙的工作部件有凿式、锄铲式等。弹齿耙工作时不会造成土壤翻转，基本上不减少地表的秸秆覆盖量。可用于播种前的平整土地、疏松表土、创造良好的种床、提高播种质量等目的。,国外典型的弹齿耙,采用凿式松土部件，多梁结构有利于秸秆通过。铲柄的振动通过铲尖入土后的不均匀性及弹簧实现。,山西生产的弹齿耙,采用铲式松土部件，三梁结构； 铲的振动通过弹簧板式铲柄连接件实现 。,驱动滚齿耙,结构类似于旋耕机，通过拖拉机动力输出轴输出动力，驱动安装在转轴上的直齿，对土壤进行耙
17、压处理。驱动滚齿耙有良好的将秸秆与土壤混合作用，而且是在地表上滚转，因此不会出现秸秆堵塞。除草、平地的效果稍逊。,滚刀式除草耙Roller Harrow,John Deere Company.美国,美国JD970滚刀式除草耙,除草原理：随着机器前进，带动刀轴转动，滚切刀外缘的刀刃切断草根，实现除草目的，机具的作业部件为滚动部件，因此，不会发生秸秆堵塞。设计内容：不同形式滚切刀的设计，滚切除草整地器的设计，整机结构设计。其中滚切刀的设计是本机具研究的关键。,滚切刀除草机,起垄中耕,四、行间管理/除草机械,Field Cultivator（中耕除草机）,Secondary TillageFallo
18、w Weed-ControlSeedbed Preparation20% Residue Burial,行间管理除草机Row crop Cultivator,John Deere Company.美国JD886型行间管理除草机具有可调整的护苗板，进行喷药除草治虫或机械除草时可以有效保护作物，离地间隙高、适宜在秸秆覆盖地进行行间作业。,残茬管理机Mulch finisher,John Deere Company.美国，JD726残茬管理机由圆盘刀、翼形铲、丁齿耙、滚齿镇压器组成，是一种多功能的除草、整地、秸秆处理综合机具，可以一次进地完成秸秆和地面处理及清除杂草各项工作。,保护性耕作与固定道作业
19、的结合,土壤压实板结。保护性耕作实行免耕少耕，但机器作业仍不断压实土壤、影响作物生长，不得不又进行耕作来消除压实，除一些沙土田地外，真正意义上的免耕很难实行。杂草难以控制。虽然有除草剂和喷雾机，但长满作物的巨大田地里、驾驶员不知机器如何行走？,保护性耕作与固定道作业的结合,目前有6m，8m，和9m体系 每8m幅宽内留二条宽0.5m车行道，车行道不种作物，如种小麦（20cm行距），40行中少种4行小麦，车道占地10%耕地，如种玉米、大豆（76cm行距）基本不占耕地。主要机具有播种机、表土作业机，联合收割机，幅宽均为8m，喷雾机为其倍数（如24m）。,8m,固定道作业,0.5m,0.5m,2,m,
20、8,m,8m,8m宽保护性与固定道耕作作业,12m宽门架式作业机（通用机架）“Gantry”，“Farm Power Unit”,澳大利亚大型多梁小麦免耕播种机,Semeato玉米免耕播种机,轮齿拔草型玉米免耕覆盖施肥精播机,8.4.4.4 2BMDY-4型玉米带状粉碎免耕播种机,河北丰宁春小麦试验区,河北定兴一年两熟试验区(小麦收获后深松处理),各项主要作业: 秸秆粉碎,玉米免耕播种机作业,小麦免耕播种机作业（小型）,与传统耕作方式相比，保护性耕作的好处：减少作业次数，降低成本；降低因气候波动造成损失的风险（在干旱季节，产量有明显的提高）；保土、保水，提高土壤有机质含量可持续发展,作物季节年
21、降水（英寸）,冬小麦产量,传统耕作,保护性耕作,美国华盛顿州立大学8793年研究数据,耕作方式与产量的关系：,1895型种肥分施气力式免耕条播机（配1910种车）,作业宽度有30、36、40、43英尺几种选择,三排机架结构前排播肥后两排播种,1895型单独施肥气力式免耕条播机,种肥间距12.5cm,播种行距25cm, 肥间距50cm,1895型单独施肥气力式免耕条播机,开沟、限深、镇压、覆土一体式免耕圆盘开沟器,1895型单独施肥气力式免耕条播机,迪尔专利技术“主动式液压系统”液压调整各个开沟器下压力种肥单独下压力系统根据不同的残茬及土壤条件，获得一致下的压力，从而获一致播种深度,CCS型背负
22、式种罐气力式播种机,30*, 35*,40 & 42英尺宽 1690CCS免耕条播机38cm 行距,30*, 36*,40 & 42 英尺1890 CCS免耕条播机19cm, 25cm行距38，50cm亦可,1790 、 1770CCS精量点播机,CCS播种机气吹系统,CCS播种机排种系统,2100型少耕免耕用深松机,刚性机架24, 30, or 36 英寸间距5 或 7 深松齿,2100免耕少耕用深松机,2700型复式耕地机,灭茬、深松、合墒等项作业一次完成61或76cm深松齿间距，5、7、9齿选择,迪尔专利技术整体铸造式深松齿尖入土、提土、裂土，保持原土层顺序,2700田间作业图,2200型复式整地机/200型碎土辊,四排机架设计幅宽2164英尺24英寸地隙,可配弹齿耙或钉齿耙,200型碎土辊,726型复式整地机,3.911.8米幅宽,4710型自走式喷药机,200马力发动机18.3/24.4及18.3/27.4米喷臂地隙1.52米药箱容量800加仑,4710在作业,橡胶履带拖拉机,轮式拖拉机,轮式拖拉机,
