摘要：多年来高负荷机械化耕作破坏了地面的保护层，导致土壤风蚀、河流泛滥、沙尘暴猖撅，耕地质量严重下降。为了遏制环境的进一步恶化，国家提出了保护性耕作。对桔秆还田机、深松整地机、免耕播种机等保护性耕作机械进行了分析，指出了存在的问题，提出发展建议。

    0 引言
    我国传统的耕作作业工序繁多，翻耕、耙地、整地、平地、镇压等一系列作业程序。为了提高农作物产量，近几十年来，我国机械化旱地耕作活动增强，翻耕土地，除掉地面残茬、杂草，然后平地整地、施肥播种。高负荷机械化耕作破坏了对地面的保护，导致土壤风蚀、河流泛滥、沙尘暴猖撅，耕地质量严重下降。
    为了遏制环境的进一步恶化，国家提出了保护性耕作。保护性耕作技术是以免耕少耕播种和地表覆盖为主体的一项农业耕作技术。保护性耕作技术转变了农业生产方式，改革了农业耕作制度，是发展生态、环保、效益型农业的基础。保护性耕作在全国各地得到了广泛推广，尤其是旱作农业区，并取了很好的经济效益和社会效益，受到广大农户的欢迎。2015年农业部在多地开展保护性耕作试点，坚持生态为先，保护为重，推进用地与养地结合，集成技术模式发展保护性耕作。
    从近几年的保护性耕作示范工程实施情况看，尽管仍存在一些问题，但总体实施成效还是很明显的：减轻农田水土侵蚀，通过农田免耕和秸秆覆盖有效控制了农田水土流失，并起到抑制农田扬尘作用；提高农田蓄水保墒能力，免耕覆盖改善了土壤孔隙分布，可以有效地减少土壤水分蒸发和增加土壤蓄水量；提升农田耕层土壤肥力，秸秆还田及减少动土次数能够提高表层土壤有机质和养分含量；省工、省时、节本增效，通过减少土壤耕作次数和复式作业，减少机械动力和燃油消耗成本，降低农民劳动强度。
    1 保护性耕作机械的现状及存在的问题
    保护性耕作技术的主要作业环节为：①秸秆与表土处理，②免耕播种施肥，③杂草及病虫害防治，④土壤深松。无论哪个环节都离不开农机的应用，为此农机部门提出了比较适用的配套机具。
    1.1秸秆还田机具
    以往农作物秸秆大多是就地焚烧，然而焚烧秸秆造成的负面影响巨大，已引起省级政府高度重视，2015年以来陆续出台政策，将秸秆粉碎还田直接免耕播种作为主要的解决路径。秸秆如果不经粉碎还田或土壤未经深翻，秸秆很难腐烂成肥，而且还容易引发病虫害及压苗现象，降低种子出苗率等。
    秸秆切碎还田机有：4Q-1、4QY-1. 5C、 4Q -1. 5A、4Q-1. 8、4Q-2B等型号，以石家庄农业机械股份有限公司为主要生产厂家。其机具特点是：在引进吸收国外先进技术基础上，研制了锤爪型碎茬刀，对在田间直立或放倒的各类秸秆均有良好的粉碎性能。既适用于华北、东北、西北等单季地区，也适用于华北等两茬平作地区。
    秸秆粉碎还田机有：1 JHY-150、4JL-1. 5、4F -1. 5D、4JF-T2A、 4JF-150、 4QW-155 B、 2JH-1.81%2JH-0.9等十几个型号。主要生产厂家有河北农哈哈机械有限公司、河北华勤机械股份有限公司、南昌旋耕机厂，连云港市旋耕机厂、石河子大学机电服务中心等十几个生产厂家。这些机具各有特点，均具有良好的秸秆粉碎性能和使用性能。
    秸秆还田机在使用中存在的主要问题：秸秆还田机械动力不足，还田机械刀具耐磨损性差，刀片不锋利，秸秆粉碎过长过大，秸秆粉碎质量差以及喂入口堵塞、机器强烈震动、传动皮带易磨损等。
    1.2深松整地机具
    深松是在翻耕基础上总结出来的利用深松铲疏松土壤，加深耕层而不翻转土壤，适合于旱地的耕作方法。深松能改善耕层土壤结构，提高土壤的蓄水抗旱能力。深松形成的虚实并存的土壤结构有助于气体交换、矿物质分解、活化微生物、培肥地力。因此，在旱地保护性耕作中，深松被确定为一项基本的少耕作业。
    目前，我国研制的深松机具主要有杆齿式、凿式、可调翼铲式、旋耕式和振动式等。其中：杆齿式深松机和凿式深松机结构简单，价格低廉，但其松土效果不好，松土范围有限，且消耗功率较大。翼型杆齿式深松机安装有翼型杆齿深松铲，作业深度可达35 cm以上，在功能和效率方面有了明显改进。振动式深松机的松土效果较好，松土深度可达50 cm，功率消耗小，但结构比较复杂，成本较高。单柱式、悬挂式浅翻深松犁结构比较简单，适用性强，一次作业可完成土壤的浅层翻转和深层松动。翻转式双向浅翻深松犁，液压翻转与深松浅翻相结合，一次性可完成深松底土、浅翻灭茬等多项作业，作业效率高，碎土能力强，主要适于我国北方旱作地区深松浅翻作业。全方位深松机的优点是松土范围大、耕作深度深、作业效率高、松土系数大等，但需与大功率拖拉机配套，且作业时对地表要求较高。深松联合作业机可以降低劳动消耗，减少机械压地次数，提高拖拉机的功率利用率，降低作业成本，具有明显的经济效果和间接的增产作用。目前我国深松联合作业机的品种较少，尚不能满足农业生产的需要。
    中国农业大学旱地保护性耕作课题组研制的1SY-120型带翼铲深松机是专为适应保护性耕作的深松作业而设计的。该机具有如下特点：采用从澳大利亚引进的凿铲式立柱，入土性能好；铲柱上安装有翼铲，且翼铲的深度可调。这样可实现底层单隔深松，表层全面疏松；深松机铲柱安装在前后两排梁上，相邻深松铲之间的横向和纵向间距大，在秸秆覆盖地有良好的通过性能；深松机后带有纹杆式镇压轮，保证深松后地表平整。
    深松机存在的主要问题：一是深松机具与动力装备不匹配。深松机具工作时功率消耗大，需要配套大马力拖拉机。很多购机者不知道深松机械与拖拉机如何匹配，常常出现小马拉大车，限制了深松机的生产率，并影响了深松机的作业质量。二是深松机具主要工作部件的结构设计存在一些问题。例如，现有深松铲工作曲面的曲线多采用小弧形或直刀式，工作阻力大，功率消耗大。三是深松机械品种繁多，但通用性差，很多厂家是根据当地农业生产情况自发研制的，不具备标准化、系列化的管理条件，为深松机械的推广工作带来一定的困难。四是深松联合作业机普遍存在能耗大、效率低、作业成本高等问题，不适合推广应用。
    1.3免耕播种机
    为了防止水土流失，实施保护性耕作的上壤表层将会覆盖一定高度的秸秆和根茬，普通的播种机在这种田地里无法作业。所以，免耕播种机除要有传统播种机的开沟、下种、下肥、覆土、镇压功能外，一般还必须有清草排堵功能、破茬入土功能、种肥分施功能和地面仿形功能。
    小麦免耕施肥播种机目前平作地区应用的主要有：2BMFS-5/10、2BMFS-6/12型免耕覆盖施肥播种机；SGTNB-18024/8 A8、 SGTNB-20074/8多功能覆盖旋播施肥机；2BMFS-10型免耕覆盖施肥播种机。主要生产厂家有河北农哈哈机械有限公司、河北华勤机械股份有限公司、石家庄农业机械股份有限公司生产。河北农哈哈机械有限公司的产品已经改进到第四代。多功能覆盖旋播施肥机由西安市旋播机厂生产。2BMFS-10型免耕覆盖施肥播种机为天津市农业机械研究所与天津市蓟县农业机械厂联合开发的新机型。适用两茬平作免耕，地面有直立或倒伏玉米秸秆及根茬地。
    免耕播种机存在的主要问题是：①小麦免耕施肥播种机适用机型少，目前以河北农哈哈机械有限公司生产的机子占主导地位，经过几代改进，该机具有良好的工作可靠性和适应性，尚没有解决的问题就是沟垄还是比较大。②天津市农业机械研究所与天津市蓟县农业机械厂联合开发的新机型，主要是为了适应玉米秸秆回收用作青贮饲料，大力发展养牛业的需要，适用地表设定为根茬地，减小动力消耗；另外采用了长短旋耕刀组合开出阶梯形种、肥沟，尽量减少动土量，减小沟垄差距。通过实际应用，效果不错，但是尚存在较轻的挂草现象，沟垄差距缩小的不是很明显。③西安市旋播机厂生产的多功能覆盖旋播施肥机虽然具有很好的性能，但是其播种行距不适于两茬平作地区，所以要在两茬平作地区应用，需要开发新机型。
    2 对保护性耕作机械的发展建议
    随着保护性耕作技术的不断推进，研制新型的保护性耕作机械十分必要。耐用性强的高质量深松机毫无疑问是主流。我国的保护性耕作起步较晚，而且普通散户农民的农田地块较小，机械作业的连片作业效果显现的并不明显。但是，国家正在推行土地“适度”规模经营，这也是对保护性耕作的一种政策支持。目前，我国的保护性耕作机械如深松机，制造水平距离国际农机具巨头还有很大的差距，有些国产深松机的使用寿命只有一个作业季，而国际农机具巨头生产的深松机可以使用几十年。从深松机设计时的机身弯度怎样才能节省动力，到机具所用的金属元素配比怎样才能让机具更坚固，这些都需要国产深松机生产企业在抓住这次机会的同时去用心研发，用心去提高产品品质。一是要在设计上考虑技术创新，采取有效措施减少功率消耗，提高机具的作业效果和工作效率。二是要提高产品的制造工艺水平，保证整机及工作部件质量，从而保证机具的工作可靠性。三是要对机具生产进行标准化、规范化管理，制定出机具的技术分类、制造标准和验收标准，以便于推广。四是要发展“一机多用”的联合作业机，研制适应不同地区农业技术要求的系列化、标准化的多功能联合作业机。五是要加强农机信息管理，对各地区的农机进行合理配置，实行跨区作业，避免农机闲置时间太长而影响农机的利用率，从而增加农机户的收人。