我国保护性耕作的发展与政策建议

保护性耕作是一项可持续农业技术,以少免耕和作物残茬覆盖地表为主要特点,为我国农业生产带来了显著的经济、环境、社会效益;在我国农业生产转向大规模、高效率、智能化发展的背景下,推动保护性耕作的深化发展,有利于耕地保护、藏粮于地、藏粮于技等国家战略实施。本文从技术与机具研发、示范推广与能力建设、东北黑土区应用三方面,全面回顾了我国保护性耕作的发展历程;系统梳理了我国保护性耕作技术与机具的发展现状,涵盖代表性技术模式,地表秸秆及作物残茬处理、浅层土壤耕作、免少耕播种等关键机具;深入分析了适宜的模式与机具、法律和政策的支持、规模化种植大户的带动等影响我国保护性耕作发展的主要因素。研究建议,筹建国家级科技创新平台、整县推进高标准示范工程,加强政策引导、高质量实施国家级行动计划,持续开展保护性耕作技术宣传,以促进我国保护性耕作技术及应用的稳健发展。

典型黑土区不同保护性耕作方式对玉米生长发育及产量形成的影响

实施保护性耕作对保护东北黑土和保障国家粮食安全具有重要意义。为明确东北典型黑土区保护性耕作对玉米产量的影响及其关键因素,开展了连续3年大田定位试验,设常规垄作秸秆不还田(CK)、免耕秸秆全量粉碎覆盖(T1)、免耕留高茬全量秸秆覆盖(T2)、少耕秸秆全量条带覆盖(T3)共4个处理,分析了不同处理对土壤理化特性及玉米生长发育、产量及其构成因素的影响。结果表明,与CK相比,保护性耕作处理(T1、T2和T3)0~20 cm耕层土壤有机质含量呈增加趋势;保护性耕作显著提高了播种至出苗期耕层土壤含水量,T1、T2和T3处理分别提高7.8%~30.4%、9.0%~18.7%和17.3%~20.0%,但显著降低土壤温度,分别降低2.56~3.11℃、2.02~2.27℃、0.94~1.93℃;分别延迟玉米出苗时间5~7 d、4~6 d和2 d;T3处理3年平均出苗率较CK增加3.2%,T1和T2处理出苗率分别降低4.3%和4.7%;T1、T2和T3处理均降低了苗期株高整齐度和植株干物质积累,但T3处理降低幅度明显小于T1和T2处理,6叶期之后干物质积累降低幅度逐渐减小;T1和T2处理显著降低玉米产量,降幅分别为7.5%~15.6%和5.5%~12.9%,T3处理产量与CK差异不显著。结构方程模型(SEM)揭示,保护性耕作通过调节土壤含水量和温度,间接影响玉米出苗时间、出苗率、穗数和百粒重,进而影响产量,也可通过直接影响出苗质量和产量构成因素进而影响产量。在东北典型黑土区,少耕秸秆全量条带覆盖(T3)不仅有利于提高土壤有机质含量,而且还有利于平衡土壤水分和温度矛盾,缩短出苗时间、提高出苗质量、高产稳产,是该区域适宜的保护性耕作方式。

贵州泥质灰岩中性自然与耕作黄壤镉的表面络合模型

贵州省黄壤Cd污染形势严峻,而地域性及母质分异会引起土壤表面酸碱性质及其对重金属Cd吸附行为的差异.本研究以贵州省黔西林泉镇泥质灰岩发育的不同深度4层中性自然黄壤和耕作黄壤为研究对象,基于土壤理化性质、连续电位滴定实验、不同pH下两土壤对Cd的吸附实验,利用1-site/2-pKa表面络合模型(SCM)探究两土壤表面酸碱性质,模拟两土壤对Cd的吸附行为及其形态分布,同时探究耕作对土壤表面酸碱性质及其对Cd吸附行为的影响,并通过相关性分析解析两土壤组成与表面酸碱性质的关系.结果表明,基于电位滴定实验和SCM计算所得的两土壤表面位点浓度(Hs)和表面位点密度(D_(s))随土层深度基本呈下降趋势,自然黄壤Hs大于耕作黄壤,D_(s)反之.电荷零点的模型计算值(pHpzc,SCM)与实验值(pHpzc,M)十分接近且变化趋势一致,表明该模型对于泥质灰岩中性黄壤的表面酸碱性质具有较好的适用性.结合不同pH下两土壤对Cd的吸附实验,利用SCM拟合获得的吸附态、溶解态曲线与实验数据吻合好(r≥0.98),模型拟合≡SOH_(2)^(+)、≡SOH、≡SO−的3种表面位点的形态分布揭示Cd在不同pH下的吸附特征,说明1-site/2-pKa SCM可预测不同酸碱条件下Cd的存在形态及其在泥质灰岩中性土壤上的吸附行为.通过土壤酸碱性质参数和组分的相关性分析表明两土壤的表面酸碱活性位点主要受有机质影响,而土壤pHpzc基本由铁铝氧化铁决定.因耕作施肥造成自然黄壤与耕作黄壤之间有机质含量的差异,使耕作黄壤表现出较弱的缓冲能力和较大的缓冲范围;两土壤pHpzc较为接近,导致Cd的吸附行为无明显差异.研究显示,1-site/2-pKa SCM可用于准确描述泥质灰岩中性黄壤表面酸碱性质及Cd的吸附特征.

黑龙江省保护性耕作技术实施效果统计分析

为跟踪东北黑土地保护性耕作行动计划实施状况,促进保护性耕作技术规范应用,对黑龙江省机械化保护性耕作技术实施情况进行抽样评估具有重要意义。为此,采用五点取样法实测调查抽样县(区)实施保护性耕作地块的保护性耕作方式、动土情况及秸秆覆盖率,调查并对比分析保护性耕作地块与相邻的非保护性耕作地块玉米株高、杂草及病虫发生情况。结果表明:黑龙江省采用免耕播种和少耕播种方式实施保护性耕作技术,在玉米生长中后期动土率低于50%的实施保护性耕作技术地块占总调研地块的75%,秸秆覆盖率大于30%的实施保护性耕作地块比例占60%;实施免耕或少耕等保护性耕作技术地块的玉米株高、杂草及病虫发生机率与相邻非保护性耕作地块差异不大,整体效果较好,尤其在遭受大风和强降雨灾害地区,实施保护性耕作技术种植的玉米抗倒伏优势明显;实施保护性耕作技术可以减少机械生产作业环节,降低农业生产成本,有效保护黑土资源,在黑龙江省具有较好的推广前景。

乡村振兴背景下栽培与耕作学教学改革与探索

栽培与耕作学是涉农专业的核心课程之一,在乡村振兴背景下,其对农业人才的培养具有重要作用。该文以贵州师范学院为例,对栽培与耕作学课程的历史沿革进行介绍,对课程教学现状以及存在的问题进行探讨分析,从课程思政、课程内容、教学评价和教学方法等方面提出一些建议,以期为高质量课程的建设提供参考。

新农科背景下“BOPPPS+在线资源”模式在耕作学中的改革与实践

随着国家实施乡村振兴战略,加快推进农业转型升级和农业现代化的建设,对高等农业院校农业人才培养和教育教学提出更高的要求。为有效提高农学专业课程的教学效果,培养适合社会需求的素质高、技能精、实践强、有担当且敢于迎接挑战并坚持创新的新农科人才。该文以农学专业核心课程耕作学教学为对象,设计并实践“BOPPPS+在线资源”的混合式教学模式,该模式将学科文化和学科发展与思政教育结合、理论知识与生产实践结合、线下与线上教育资源结合。该模式能够优化创新学习策略,构建新农科背景下课上“活跃”课下“忙碌”的混合式教学新模式,有效提高耕作学的教学质量,为培养高素质应用型新农科人才提供重要的参考依据。

微咸水灌溉下粉垄耕作土壤水盐运移特性

【目的】明确微咸水灌溉条件下粉垄耕作土壤水分入渗规律及水盐运移特征。【方法】基于室内土箱试验,分析3种微咸水矿化度(0g/L(S1)、3g/L(S2)和5g/L(S3))和2种耕作(粉垄耕作(FL)和传统翻耕(FG))条件下的土壤水分入渗特征和水盐运移规律。【结果】水分平均入渗速率和垂直湿润锋推进速率随着微咸水矿化度的升高呈先增大后减小的变化趋势,水平湿润锋运移速度随着微咸水矿化度的升高而持续增加。FL处理下的土壤水分入渗速率、湿润锋推进速率相比FG处理有明显提升。Kostiakov模型可较好地拟合2种耕作措施下的土壤累积入渗量与入渗时间之间的关系(R^(2)>0.99)。灌溉后20 d,FL处理下的土壤含水率均小于相同微咸水矿化度下的FG处理;同一耕作措施下,土壤含水率随着微咸水矿化度的升高而增加。【结论】微咸水灌溉与粉垄耕作对土壤水分入渗、土壤湿润锋运移和土壤水盐再分布具有改善作用。与灌溉前相比,灌溉后20 d,FL处理下的土壤平均脱盐率为42.95%~55.98%,而FG处理下的土壤平均脱盐率为32.34%~43.29%。随着矿化度的增加,FL处理下的平均土壤电导率相比FG处理分别下降22.38%、18.54%和15.68%。

耕作方式对冬小麦种子发芽特性及贮藏物质转运的影响

为了研究不同耕作方式对成熟种子的萌发和种子贮藏物质转运特性的影响,文章以百农矮抗58(AK58)和百农4199(BN4199)为试验材料,利用标准发芽试验法对旋耕(CK)、深松(S0)和深耕(S1)后收获的小麦籽粒进行种子发芽、幼苗生长和贮藏物质转运研究.研究结果表明,与CK相比,S0和S1促进了AK58种子活力指数、根数和根系活力的增加;对BN4199的根芽比、根冠比和根系活力有促进作用.AK58的含蛋白质量在旋耕条件下最大,含淀粉量在深松下最高;BN4199的千粒质量为深松高于旋耕,但含蛋白质和淀粉量差异不明显.耕作方式对种子千粒质量、蛋白质和淀粉含量影响较为显著.旋耕有利于种子贮藏物质转化效率的增加,深松有利于提高AK58种子的贮藏物质转运量和BN4199的贮藏物质转运率和呼吸消耗.品种基因型对种子的发芽率和发芽指数有决定作用,种子贮藏物质指标和呼吸消耗与根数和根系活力更为相关.

耕作方式和药剂处理对小麦产量和赤霉病发生的影响

研究旨在明确不同耕作措施和药剂处理对小麦产量以及赤霉病防控效果的影响。2019-2022年,设置2种耕作方式(深旋+秸秆旋埋和免耕+秸秆覆盖)、3种药剂(对照、化学药剂和生防制剂)以及5个小麦品种,研究不同耕作和秸秆利用方式下,小麦赤霉病发生情况、药剂防治效果以及基因型差异。结果表明,2022年赤霉病发生较2020年重,主要与花后的降雨量有关;免耕+秸秆覆盖处理的产量较深旋+秸秆旋埋处理高11.76%~58.82%,主因是穗数较高,免耕+秸秆覆盖的土壤禾谷镰刀菌含量和病籽率明显低于旋耕处理,但病穗率和子囊壳数量显著高于深旋+秸秆旋埋处理;在赤霉病发生较轻年份,生防制剂防控效果最佳,其次是化学药剂处理,但在赤霉病发生偏重年份,化学药剂的防治效果略优于生防制剂;‘绵麦902’产量高但易感染赤霉病,‘川麦618’产量较高且赤霉病抗性好。总体来看,免耕秸秆覆盖产量高,选用抗性品种和合理运用药剂能够有效抑制小麦赤霉病的发生。

耕作措施与有机肥施用对旱地麦田土壤重金属污染特征的影响

农田土壤重金属污染是当前突出的环境污染问题之一。为揭示不同耕作措施与长期施用有机肥对土壤重金属积累的影响及其生态效应,本研究以始于2007年的旱地小麦长期定位耕作与施肥试验为基础,分析了深翻+化肥(T)、深翻+鸡粪+化肥(TM)、免耕+化肥(NT)、免耕+鸡粪+化肥(NTM)4种处理对旱地小麦0~20 cm土壤pH、电导率(EC)、有机质和全氮含量以及Pb、Cd、As、Hg、Cr、Cu、Zn和Ni等重金属含量的影响,并通过地累积指数法和潜在生态风险指数法对土壤重金属污染状况及生态风险进行评价。结果表明:与T处理相比,TM、NT和NTM处理土壤pH显著降低1.10%~2.56%,电导率提高6.19%~57.08%;NTM处理下土壤有机质含量较T处理显著提高33.22%。施鸡粪显著影响土壤重金属含量,其中TM和NTM处理土壤总Hg含量较T处理分别显著提高123.60%和150.56%,有效态Cu、Zn和Cd含量分别显著增加16.89%~23.48%、219.04%~520.99%和2.90%~20.29%。耕作方式同样显著影响各土壤重金属含量,NTM处理下总Hg、总Zn、有效Cu、有效Zn、有效Cd含量较TM处理分别显著提高12.06%、8.11%、5.64%、94.65%和16.90%,总Pb、有效Pb和总Cr含量分别显著降低63.74%、70.00%和3.14%。4个处理Hg的潜在生态风险指数最高,表现为T(32.36)<NT(41.45)<TM(72.36)<NTM(81.09),其他重金属为轻微级别;综合潜在生态风险污染指数表现为T(79.05)<NT(82.33)<TM(115.27)<NTM(120.00),为轻度风险级别。综上,长期免耕和鸡粪施用能够显著降低土壤pH,增加电导率及全氮和有机质含量,并提高Cu、Zn和Cd的有效性;其中,鸡粪处理中Hg的潜在生态风险指数为中等-强级别,其他重金属为轻微级别,综合潜在生态风险污染指数为轻度风险级别,因此在农业生产过程中应加强有机肥的安全施用技术。

夏闲期耕作下旱地土壤有机碳库与温度和含水量季节变化及关系研究

为明确夏闲期耕作下土壤有机碳(SOC)库与温度和含水量的季节变化及其相互关系,设置夏闲期免耕、翻耕和深松3种耕作处理,分析了黄土高原旱地麦田SOC和易氧化有机碳(POxC)含量的季节变化、土壤含水量和温度的季节变化、以及碳库与温度和含水量变化的关系。结果表明,在冬小麦生育期内,随着生育进程的推进,翻耕和深松处理0~5和5~10 cm土层SOC含量呈先升高后降低的变化趋势,而POxC含量呈“降低—升高—再降低”的变化趋势;土壤质量含水量变化均呈“增加—降低—再增加”的变化趋势,而土壤温度呈先降低后升高的变化趋势。回归分析发现,5~10 cm土层土壤质量含水量与SOC含量呈线性关系(P<0.05),与POxC含量呈二次多项式关系(P<0.05),尤其与免耕和深松处理相比,翻耕处理拟合效果更佳。此外,0~5和5~10 cm土层土壤温度变化与SOC含量无显著相关性,而日最高温度、日平均温度和日最低温度与POxC含量呈显著负相关。综上所述,不同夏闲期耕作下旱地麦田0~10 cm土层POxC含量季节变化与土壤质量含水量和温度变化密切相关,而SOC含量变化对土壤温度变化的敏感性较弱。本研究结果为旱地麦田碳库管理提供了理论依据。

保护性耕作模式对黑钙土农田养分含量、细菌群落结构及多样性的影响

为验证轮耕制度下的保护性耕作长期效应,并快速推广秸秆原位还田,基于土壤化学分析和Illumina高通量测序技术,比对了保护性与传统耕作模式下土壤养分指标和细菌群落组成的差异,探究保护性耕作模式对黑钙土农田养分含量和细菌群落结构及多样性的影响。结果表明,保护性耕作模式下的碱解氮、有效磷、速效钾和有机质含量较传统模式显著提高17.75%、10.98%、7.62%和12.89%;细菌群落多样性和均匀度显著提高;保护性耕作模式优化了细菌群落结构,富集了具有促进氮素转化、提高作物抗旱、抗逆作用的变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、硝化螺菌门(Nitrospirae)、Rokubacteria和浮霉菌门(Planctomycetes),以及在植物固氮和营养转化方面具有重要作用的慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、Rhodanobacteria、KD4-96、红色杆菌属(Rubrobacter)和中慢生根瘤菌属(Mesorhizobium),这些优势类群与环境因子和玉米产量显著正相关,可以提高土壤肥力,进而增产。

社会网络、政府支持对农户保护性耕作技术采用的影响研究

基于安徽省344份农户数据,运用Heckman样本选择模型探究社会网络和政府支持对农户保护性耕作技术采用行为的影响,并研究政府支持在社会网络对农户保护性耕作技术采用行为影响过程中的调节作用。结果表明:(1)社会网络、政府支持对农户保护性耕作技术采用决策和采用程度都有显著正向影响;(2)社会网络、政府支持对农户保护性耕作技术采用行为的影响路径存在差异;(3)政府支持在社会网络对农户保护性耕作技术采用的影响中具有正向调节作用。针对上述研究结论,提出相应的对策建议:首先,针对特定样本区域的情况进行定制化的保护性耕作方法;其次,提高农户对保护性耕作技术的重视程度,并拓展强化农户社会网络,加强保护性耕作技术宣传的广度、深度和配套设施建设;最后,优化政府激励支持以削弱农户采用保护性耕作技术的障碍。

环境友好型政策演进中粮食生产效率及分异特征研究——基于保护性耕作政策的验证

文章基于时变动态阈值面板随机前沿模型,对2002—2021年保护性耕作政策不同演进阶段的粮食生产技术效率进行估算,并将不同模型的估算结果进行比较分析,探究粮食生产技术效率水平的阶段性特征和时空分布格局。研究发现:基于时变阈值面板的随机前沿生产函数模型对生产效率的估计更准确;在多种投入要素中,土地和资本对粮食生产的贡献较大,但要素配置结构仍有优化空间;在政策的不同演进阶段,制度改革推动技术效率波动上升,资源禀赋差异是技术效率区域差异化的主要诱因。应不断完善环境友好型政策的引导与支持,健全地方自主实践机制;因地制宜推广环境类技术;持续深化农村土地制度改革,有效激发土地活力。

拖拉机发动机耕作过程扭矩的预测模型研究

拖拉机轮轴扭矩通常作为进行拖拉机变速器疲劳寿命分析、优化设计和加速寿命测试时做出各项决策的评价指标之一,而由于现有拖拉机轮轴扭矩测量方法基于扭矩传感器进行检测,投入成本较高,不适宜进行大面积推广应用。针对以上问题,建立了拖拉机在耕作过程中轮轴扭矩的预测模型,选取发动机扭矩、发动机转速、耕作深度、滑移率和行驶速度作为影响因素,对拖拉机耕地作业进行田间试验,并使用测量的校准数据集提出了8个轴扭矩预测回归模型,回归模型的调整决定系数R2为0.259~0.925。其中,预测模型E显示调整后的R2为0.925,不同模型下拖拉机轮轴扭矩预测模型MAPE均小于2.1%。研究结果表明,提出的预测模型均适用于实际的拖拉机作业过程中的轮轴扭矩预测。

“两翻一少”轮作保护性耕作技术

“两翻一少”轮作保护性耕作技术是黑龙江省农业科学院佳木斯分院首次提出并应用的复合型旱作农业持续绿色高效技术。文中叙述了“两翻一少”轮作保护性耕作技术的简介、技术应用前准备、耕整地、播种、除草、施肥、病虫害防治等技术要点和要求。“两翻一少”轮作保护性耕作技术较连作大豆、玉米、高粱增产效果明显,实现了农民增收和肥药减施与农业种植结构有序调整,为黑龙江省旱作农业合理轮作与黑土保护提供技术支撑和参考。

阜蒙县保护性耕作模式对比分析

2022年在阜蒙县县级保护性耕作基地开展玉米不同种植模式对比试验,其中包括秸秆全覆盖还田免耕二比空种植模式(免耕)、玉米秸秆全覆盖还田少耕二比空种植模式(少耕)、玉米秸秆粉碎还田翻耕技术模式和传统耕作模式。结果表明,免耕处理的玉米平均产量为860.13 kg/667 m^(2),较传统种植(项目区相邻地块)增产13.75%,且秸秆覆盖后土壤容重在0~20 cm间均有提高、土壤含水率显著提高,土壤地温下降但不影响适时播种。建议该地区的玉米种植应以秸秆全覆盖免耕种植为主。

一种土壤耕作镇压装置的研制

针对传统镇压器容易造成镇压不均、镇压强度不足及机具适应性差等问题,研制出一种横向单体距离可调的仿形镇压工作装置,并介绍其总体结构、工作原理和关键部件设计。样机试验结果表明,该装置适用于玉米、小麦等作物播种前后的镇压,且镇压均匀、强度大、效果好,能够达到提墒保墒、促进种子发芽、保苗等效果。

窄行密植大豆保护性耕作技术

窄行密植大豆保护性耕作技术是目前国际上大豆栽培应用面积较大、发展较快的一项先进的栽培技术。本文从窄行密植大豆保护性耕作技术简介、提质增效情况以及技术要点等方面开展叙述,旨在为黑龙江省大豆增产、节本以及农业可持续发展提供技术支撑和依据。

北镇市黑土地保护性耕作技术推广应用实践与思考

北镇市为辽宁省黑土地保护性耕作实施适宜区域。为稳步有序扩大保护性耕作面积、逐步提升作业质量,在结合北镇市地域特点和农业生产实际需求的基础上,在装备应用、基地建设、模式示范等方面进行技术指导,以期能够积极推进北镇市黑土地保护性耕作技术的提质扩面应用。