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1、保护性耕作农机设备马克斯塔伯格，布莱恩麦康奇博士和盖拉冯德博士加拿大农业与农业食品部由于农作物和畜牧生产的粗放经营管理方式，在中国无论是在湿润还是在干燥的气候条件下，都存在着严重的土壤流失和土地退化现象。这种生产制度包括过度翻耕及整地作业以控制杂草和平整苗床。由于农民大量利用秸杆作为燃料、饲料、草垫，并放牧或者焚烧掉，因而减少了土壤覆盖，导致表土易受侵蚀。流失的土壤是最宝贵的地表土，这通常会降低土壤的肥力。在干燥的气候条件下，这种土壤流失还会加速沙漠化。保护性农业或可持续地利用土壤、水和养分的农作物和畜牧生产方式可作为一种可持续解决方案，以扭转目前中国土壤资源质量下降的趋势。保护性耕作是保护性
2、农业的一个重要组成。保护性耕作是指在地表至少保留30%以上的上一季作物秸杆的一生产制度，并包括耕作、除草剂的使用和降低风蚀和水蚀而采用的各种作物生产方法和原则，以降低土壤流失，从而实现农业可持续发展，同时又可保持或提高土壤的质量及农牧业制度的总体经济活力。加拿大是采用系统性方法来发展保护性耕作以用于农作物生产。对于大型农场，机械化农业设备对保护性耕作的成功实施是非常重要的，但是这种设备可能并不适用于小块农田，因此，在农作物生产制度中，设备的设计、操作和使用必须考虑农作物生产制度的所有方面，包括播种、施肥、除草和收割，从而尽可能保持土壤和水资源，同时又能达到作物生产的最极度经济效益。因此，从事设
3、备设计的工程师必须与其他学科领域（比如上面提到的各个领域）中的专家密切的合作。在加拿大，保护性耕作可以用下面几个特点来描述：1. 作物收割后将秸杆粉碎并均匀撒在农田里，或者将秸杆收集起来，但是要在农田里留下足够高的残茬，以保护土壤，防止侵蚀，减少水分的损失，并可保留冬春的雪水，以改进春季土壤水分含量，有利于农作物发芽。2. 除了深施化肥外，播种前尽量减少对土壤得搅动。如果秸杆影响到播种时，应及时进行播前处理。3. 在作物秸杆严重影响到播种操作时，采用铧式犁或圆盘犁进行翻土。这种类型的操作只能在播种前进行，以尽可能保墒并减少土壤被侵蚀的机会。4. 杂草可以用除草剂和作物轮作加以控制。只有在某些特
4、殊情况下才通过耕作来除草，并且，此耕作方法必须能保留地表的秸杆。播种后至少能把30%的上一季作物立茬保留在土壤表面，以保护幼苗，防止土壤受到侵蚀，并保持土壤水分以供作物萌芽之用。这种耕作制度提高了加拿大西部平原地区农户的作物产量和土壤质量，并降低了他们在生产上的经济投入和风险。保护性耕作从上一季作物收割的时候就开始了。要使保护性耕作成功，正确的作物秸杆处理是至关重要。足够的秸杆必须保留在地表上，能提供充分的对水土保护以防止对土壤风和水的侵蚀。在加拿大西部平原上这些秸杆的一部分（每公顷约750公斤，或者每亩50 公斤）应该是残茬直立在表土中，尽可能将残茬固定在土壤表面，其余的秸杆可以在作物收割后
5、立即割去，或者粉碎后均匀地分撒在直立的残茬中。对于谷类作物，通常在作物成熟收获时，留茬15至25厘米，同时用安装在联合收割机上的秸杆粉碎机和谷壳分撒机将粉碎的秸杆及谷壳均匀地分撒在收割后的田间。中国现有的收割机通常没有秸杆或谷壳分撒装置。图1是加拿大和中国的联合收割机操作后秸杆分撒情况的比较。图1：加拿大和中国的联合收割机。右边两图显示中国的联合收割机留下的堆成行的秸杆。在保护性耕作制度中，播种是非常关键的。需要考虑的主要细节包括作物种类，土壤状况，施肥的方式，作物残茬量和对动力的要求等。作物种类： 每种作物都有一个适宜的播种深度，适宜的播种密度和适宜的作物行距，以达到最大的产量。在中国，理想
6、的保护性耕作播种机能够播种从最小种子像亚麻籽和油菜籽（播种深度为15 25毫米）到最大的种子如大豆或玉米（播种深度为50 80毫米）。根据作物种类、种植地点和生长季节的墒情不同，这种播种机也能满足不同播种行距的需求，如从15至40厘米。但是，无论播的是何种作物，这播种机必须能在整块田里保持一致的播种深度。土壤状况：土壤中的石块和土壤水分情况和典型的土壤结构都会影响到播种机或开沟器的设计和选择。土壤中有石块，圆盘式或锄式开沟器需具有缓冲功能和仿形设计。究竟是选择锄式还是圆盘式开沟器，这要取决于施肥的方式、播种机的总体成本、常规预计的秸杆量、土壤类型和期望建立的土壤物理状况。缺乏良好结构的土壤会阻
7、碍开沟器正确插入，并且会在播种的犁沟中产生许多大土块，不但使犁沟无法恰当封合而且也无法使种子与土壤有适当的接触。在这种情况下，对沟行土壤进行压实，通常能够提高在旱地耕作制度下作物的出苗率和产量。镇压器的设计宽度应该与种子犁沟的宽度相一致或者大于该宽度，并能在各种不同的土壤湿度情况下工作，同时，当镇压器用做种子深度的控制设备时，它能够对开沟器进行很好的深度控制。肥料：鉴于中国某些被侵蚀的土壤肥力常常比较低，因此播种机应该设计成能够将肥料和种子同时播撒，或者将肥料施放到靠近种子的位置，使肥料能让作物产生最大的经济效益。与行施或条施方式相比，建议将肥料与种子同时播撒时应该播撒得比较深一些，而这些建议
8、亦可以在其他的技术推广出版物中找到。“单排管”和“双排管”这两个术语指的是种子和肥料释放到开沟器中的方式。单排管系统是将种子和肥料颗粒排放在犁沟中的同一个位置。双排管系统是将种子和肥料排放在种子犁沟中的不同位置。双排管系统中肥料的最佳排放位置取决于作物的类型，但是一般采用的方法是将肥料排放在犁沟中种子旁边25毫米和种子下方25毫米的地方。作物残茬：对于分撒均匀或移走作物残茬的地块，如果地表面有固定的立茬，那么可以设计一种播种机来进行处理，这种播种机在每个开沟器之间留有足够的间隔距离，同时开沟器对土壤的搅动最小。圆盘式开沟器通常对土壤的搅动最小，但是它要求播种机有足够的重量，以便使开沟器能够压入
9、到土壤中足够的深度，有利于作物更好地生长。窄刀式或锄式开沟器会增加对土壤的翻动量，但是一般它不要求将播种机造得太重，就可以达到适当的土壤深度。另外，随着土壤翻动量的增加，会有更多的作物立茬被翻倒和松动，这可能成为保护性耕作播种机顺利操作的一个障碍。对动力的要求：中国使用的拖拉机通常都是马力较小的设备，配备3点悬挂装置。鉴于3点悬挂装置常用于挂接农田机具，因此开沟器的数量常常取决于播种机的重量，而播种机对动力的要求则取决于开沟器的数量、播种深度、开沟器类型和机器的运行速度等因素。保护性耕作要求将耕作用于苗床准备、杂草控制、土地平整或改善不良土壤结构。用于这些目的的耕作所遵循的一般原则应符合下面的
10、一般规则：1. 保持土壤表面的作物秸杆。锄铲式中耕机、杆式除草机、轻型耙或这些工具的组合，或者安装或拖挂有其中某种机具的中耕机，都可以用于苗床的准备。这也意味着应该避免使用土壤深松机、铧式犁或圆盘犁。图2显示了可供选择的某些耕作设备。2. 保持良好的土壤团粒结构。这要求耕作时应该达到一定的速度，使土壤得到充分的翻动，使之得到平整，并使秸杆均匀布撒，去除杂草，但是耕作的速度又不能太快，以至于土壤的团粒结构受到过度破坏，或者将土壤表面的秸杆埋入地下。另外，不应该考虑使用机械耕作或动力设备的耕作，因为这会过分损害土壤的团粒结构和土壤表面的秸杆，从而因为土壤受侵蚀而丢失水分和土壤颗粒。3. 把握合适的
11、耕作时间。只要可能，苗床的耕作应该尽可能在接近作物种植的时候进行，以防止过多损失土壤水分。另外，不应该在作物收割之后进行耕作，以防止冬季土壤水分、雪和土壤损失。行进方向杆式除草机旋转方向图2：杆式除草机和中耕机锄铲的耕作原理。随着农田耕作的减少，需要综合运用作物轮作、耕作和除草剂等手段来控制杂草，而除草剂既可以用于作物生长期中的杂草控制，也可以用做收割前的干燥剂和/或用于播种前的杂草控制，如果使用除草剂来控制杂草，可使用非选择性的除草剂，比如草甘膦。良好的杂草控制必须做好以下几方面的工作：1. 正确识别杂草。除草剂只有应用于它所针对的杂草种群，才能取得好的效果，因此及早和正确识别农作物中的杂草
12、是重要的第一步。2. 正确选择除草剂。根据出现的杂草种类，可以同时使用一种或两种除草剂，以取得经济的杂草控制效果。3. 把握正确的使用时间。这需要根据农作物和杂草的生长阶段来使用除草剂，以便有效地杀灭杂草而不损害农作物。例如，加拿大的经验表明，在春季播种前喷洒除草剂时，不管出现的杂草数量和种类，应该在播种前大约1周的时间、苗床的耕作尚未进行的时候使用除草剂。4. 正确地运用除草剂。采用正确的喷洒设备是运用除草剂的重要环节。如果是拖拉机带动的喷洒设备，那么有3个主要部件必须处于良好的工作状态：一是除草剂药箱、管路和过滤器（管路系统），二是泵，三是喷嘴和喷管。喷嘴是首先要关注的部件，因为它们必须一
13、致均匀地将除草剂混合液的正确药量喷洒到田地里，而不至于在作物上出现过多的药量堆积。喷管上的各个喷嘴安装时互相之间应该留有适当的间距，而喷雾器上的喷管则应该位于农作物上方合适的高度位置。除草剂喷洒时应该全面覆盖所有的地块，不要出现过多的重复喷洒或造成过量下滴，这一点很重要，否则将会对农作物造成损害。其次，泵、管路和过滤器必须与喷嘴类型及喷嘴数量相匹配，这样它才能以正确的压力在所有地块上均匀一致地喷洒正确的除草剂混合液的药量。除草剂药箱应该有足够大的容量，以便根据地块的大小喷洒合理的除草剂混合液的药量。除草剂喷雾器的有效工作应该考虑几条总的原则。除草剂药箱和所有管路、过滤器、泵和喷嘴的清洁对于确保
14、均匀一致的喷洒操作是非常重要的。应该使用pH值为中性的清洁水与除草剂相混合，以防止除草剂失去活性、堵塞过滤器和喷嘴、除草剂喷洒不均匀以及因此浪费时间。除草剂在施用于农作物之前，必须让水与除草剂彻底混合。必须密切监测风向和风速，确保喷洒除草剂时喷雾漂流不会影响到喷洒地块临近的敏感作物，并确保除草剂能够喷洒到它所针对的杂草上。一天中的具体时间、气温和出现的或预计会出现的露水或降水，都必须被视为影响某些除草剂效果的因素。与所有农耕作业一样，除草剂的使用必须遵循良好的安全规则，而在操作和喷洒杀虫剂时，这一点尤其重要。通过正确运用防护设备、搬运和操作程序，喷洒除草剂的操作人员必须限制自己与除草剂的接触，
15、并限制他人、牲畜和其他动植物与除草剂的接触。综上所述，本文件提供的关于保护性耕作设备的信息，是对设备选择和操作原则的基本介绍。它还说明，这些设备是保护性耕作生产制度使用的工具。必须应用这些工具来实现正确的播种、施肥、杀虫剂施用、秸杆管理、作物收割和土壤保护。为了达到这些目的，负责设计各种保护性耕作设备的农业工程师必须与其他学科的专家，比如农学家、杂草控制专家、土壤科学家、病理学家和昆虫学家等密切合作。由于中国正在探索适合本国作物种类、土壤类型和农业规模的保护性耕作方法，因此生产者需要价格合理、性能可靠和非常有效的保护性耕作设备。农民在接受和采用完整的保护性耕作制度中的作物轮作、肥料使用、作物保护、收割和秸杆管理新思想时，也必须对他们就如何正确选择设备、操作和维护等方面进行培训。加拿大使用的保护性耕作设备的设计和操作，与中国大部分旱地耕作中目前使用的设备和制度之间存在着相当大的差别，我们希望加拿大的经验能够对中国的农业生产提供有益的帮助。
