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禹州市农机深松整地技术推广应用及市场分析
【信息来源:【信息时间:2020-07-09 03:43  阅读次数: 】【字号 】【我要打印】【关闭

 

禹州市农业机械管理局 李志源

 

摘要:通过2014-2019年禹州市农机深松整地试点及近几年机械深松技术应用、介绍深松机具的选择原则、创新作业面积、质量智能化管理、浅谈技术要点、分析市场效应、加快推进全市机械化深松整地技术。

关键词:机械深松、技术模式、作业管理智能化、效果分析

 

一、禹州市主要作物种植结构和机械深松现状

禹州市是伏牛山余脉向豫东平原过渡地带,全市土地总面积1467平方公里,其中平原420平方公里、岗区487平方公里、山区560平方公里,山、岗、平各占三分之一,是典型的平原灌区与山岗旱作区相结合的地带。主要有褐土、砂礓黑土、潮土、棕壤土,农作物以小麦、玉米为主,兼种红薯、烟叶、大豆、中药材等经济作物,种植模式为小麦、玉米两茬轮作。全市农作物播种总面积222万亩,其中粮食作物面积160万亩、经济作物面积59.4万亩。小麦面积83万亩,玉米面积76万亩,红薯面积16万亩,烟叶面积3万亩,中药材15万亩,是全国粮食生产大县和重要的粮食生产基地,适合深松作业面积达50万亩。

禹州市注册农机专业合作社136家,监控运转正常56家,拥有大型深松作业机械的合作社有30家。全市农机合作社拥有1204马力以上大型拖拉机136台,凿(铲)深松机95台,加装深松机智能终端设备20台套,每年深松作业能力5万亩以上。近三年连续深松作业面积达15万亩,实施深松整地作业补助200万元,极大地促进了我市深松整地技术的推广,为大面积应用深松技术起到了示范引领作用。

二、实施深松技术的目的和意义

《全国农机深松整地作业实施规划(2016-2020年)》中定义:“农机深松整地是指以打破犁底层为目的,通过拖拉机牵引松土机械,在不打乱原有土层结构的情况下松动土壤的一种机械化整地技术。”应用机械化深松整地技术,可以提高岗区及向平原过渡区砂礓黑土通透性,增强农作物根系生长和土壤蓄水保墒。为优化种植业结构,加快推进区域化种植,提高农业综合生产能力,促进现代农业产业转型起到积极作用。

从2014年深松作业试点,到近几年通过政府购买服务、作业补助等方式,推广大马力拖拉机深松整地作业,深度在25cm以上,打破犁底层,受到农户一致好评。一是增收显著。“禹州上六片烟叶”价格高出普通烟叶的两倍,中药材品相好深受药商喜爱,小麦增产18.5kg/亩、红薯出粉率提高两个百分点。二是春旱明显延后。小麦、中药材种植对比中,深松过的地块比未深松地块小麦耐旱10天左右,中药材可延后两周,抗旱能力明显增强,正常年份小麦可以少浇一水。三是利于机收。深松深度达到35cm以上,种植红薯和茎块药材群体表象匀称,收获时便于机械化作业。四是抗倒抗旱。玉米深松播种,土壤的透气性好,玉米根系发达,秆径粗壮,抗倒伏抗旱能力强,棒大籽粒饱满。五是减少污染。深松作业不翻土,减轻因翻土旋耕空气中PM2.5含量,秋季环境明显改善。

三、机械化深松技术模式分析~

机械深松的根本目的是降低耕层土壤紧实度,打破犁底层。测查表明未深松地块小麦根系向下扎根的旋耕犁底层,并发生弯曲,横向生长,次生根生长较多,且细长柔软,至小麦孕穗期、灌浆期时,小麦根系在犁底层呈盘旋状,多横向生长,易出现温度升高导致的小麦缺水现象,雨后出现倒伏情况较多。深松地块小麦根系能够越过犁底层,呈现直立状,长势粗壮,能够伸到深松犁底层达28~30cm,在主根四周新生出较多的此生根向四周放射,抗旱能力强,不易倒伏。

通过近几年深松整地技术的推广应用,根据土壤类型、耕作制度和机具配备情况,禹州市初步探索形成了适宜不同土壤类型的深松整地技术模式,主要有单一深松作业、深耕旋耕作业和深松+旋耕作业等。

1.单一深松整地作业。1204型以上拖拉机带凿铲式深松机作业,作业深度在25cm以上,相邻两铲间距不得大于2.5倍深松深度。该作业模式效率高,单车年作业量可达3000亩,多数机手喜欢采用,适合大多数区域。

2.深松播种一体作业。前置凿式深松铲,后跟播种楼腿,深松深度25cm左右,适合玉米铁茬播种。该模式要求地块平整,土壤含水量达到18-20%,有利于争抢农时,小麦播种须使用深松免耕播种机,后边需带镇压轮。

3.深松+旋耕作业。拖拉机分别带深松机和旋耕机进行作业,作业是在单一深松后,进行旋耕作业,该模式适合红薯、烟叶、中药材种植地,方便一年一茬种植农作物。

禹州市大部分区域选用小麦、玉米一年两熟作业模式,即“(九月下旬)玉米机械化收获(+秸秆粉碎还田)——深松整地——小麦免耕施肥播种——小麦田间管理——小麦机械化收获——(深松+玉米机播)或铁茬玉米机播——玉米田间管理。”

在岗至平原过渡旱作区选用一年一熟模式(红薯种植区)“即(三月)红薯移栽——田间管理——红薯机械化收获(人工收获)——深松整地——冬闲地休闲——旋耕整理土地(移栽前准备)。

在适宜深松区域内,同一地块三年深松一次。

质量要求,深松作业应能打破犁底层,深度必须保证在25㎝以上,不超过40cm;采用凿(铲)式深松机,相邻两铲间距不得大于2.5倍深松深度;深松后要合墒弥平。做到田面平整,土壤细碎,没有漏耕,深浅基本一致,适宜播种作业。

四、深松机分类及适合我市作业的机型选定

按照功能分类可以分为深松机和深松联合作业机;按照深松型式可以分为间隔深松机和全方位深松机;根据是否具有震动功能将凿铲式深松机划分为凿型深松机和凿铲式振动深松机,根据禹州市多年深松实际,主要介绍一下间隔深松机结构和特点。

1.间隔深松机。对全层土壤进行间隔疏松和碎土,其工作部件是铲柱的刃口和安装在其下端的深松铲,两相邻铲柱和深松铲横向按一定间隔配置,作业后两铲间有未松土埂。主要有凿铲式深松机、翼铲式深松机和偏柱式深松机等型式。

凿铲式深松机:工作部件为凿型铲,铲尖有凿型、箭形(或鸭掌形)、双翼形3种形式。凿型铲尖宽度与铲柱宽度接近,前端为平头,宽度4060mm,牵引阻力小,通过性好,结构简单,作业效率高,并且加工简单,强度高,易于更换;箭形(或鸭掌形)铲尖与双翼形铲尖宽度较大,常由于旋耕后起垄或中耕时表土间疏松。凿铲式深松机的铲柄分为圆弧式、直立式和倾斜式3种,无论哪种铲柄在运动方向的投影都是垂直的,圆弧式铲柄和倾斜式铲柄,铲柄膝部向前伸具有滑切作用,有一定的减阻效果,但加工困难,且结构突变处易受力变形;直立式铲柄结构简单,制造容易,但破土时阻力相对稍大。

凿铲式深松机工作时在拖拉机的牵引下,铲尖对土壤产生挤压和上抬作用,铲柄对土壤产生切割破坏作用。凿铲式深松机的深松度一般为3040cm,深松铲间距为3065cm。此类深松机入土行程短,前进阻力小,动力消耗小,作业后松土系数0.20.3。凿铲式深松机只是把深松铲划过的地方的犁底层打破了,在土壤内形成一道垂直的浅沟,松土范围较小,土壤扰动系数小,深松后土壤蓬松度提高不大,整体松土效果一般。深松后土壤蓄水保墒和排涝能力提高不显著,对于作物根系生长发挥作用不大,适用于小麦高秸秆覆盖和玉米及无杆粉碎覆盖的地表情况下的间隔深松作业。

翼铲式深松机:是在普通凿铲式深松铲柄两侧增加翼形铲的深松机,尾部宽度为150200mm,相比普通凿铲式深松机具有以下特点:(1)增加了深松铲工作幅宽,扩大了松土面积,提高了松土效率;(2)双翼铲入土后,翼板上倾角抬起土壤,使土层发生断裂,当双翼通过后,土壤重新回落进一步松碎,从而提高了松土系数;(3)双翼铲下方经铲尖运动形成鼠道,有利于排涝,减少土壤水蚀。但是与凿铲式深松机比较牵引阻力增大,翼铲易损坏,作业能耗高。适于苗期行间深松、上翻下松和耙茬深松等作业;适于松表层土壤,还可以用于除茬作业;不适于粘重土作业。

偏柱式深松机:其深松碎土原理与V型全方位深松机相似。工作时,弧面铲对底层土壤进行切割,并向上抬起土垡,对该部分土壤进行切割,拉伸破坏结构,从而达到松土效果。深松铲宽度范围内土壤都有耕作,退让扰动系数大,深松后蓬松度好,犁底层打破比较彻底,而铲尖能够在松土层底部形成鼠道。这种机型比“V”型铲全方位深松机作业牵引阻力小,能耗低;比凿铲式深松机松土效果好,松土范围大,更加利于农作物根系生长。此类深松机可以和旋耕、灭茬、起垅、镇压、施肥等多种农具合成为深松联合作业机。

2.全方位深松机。能够在深松幅宽内对土壤进行疏松而不翻转土壤,能较完整地保持地表植被覆盖、打破犁底层并在松土层底部形成鼠道(松土层底部的暗沟)的机具。

“V”型铲全方位深松机主要有左右两侧刀,水平底刀组成的V型深松铲作业,作业时相对土壤的有限挤压作业被减至最小。深松铲下达设定深度后,V型断面的土垄在后移过程中被整体抬升,通过两侧刀面和水平底刀流出,然后下落铺放在田块里,土壤因受剪切、弯曲、拉伸和无限挤压的作用,从而使得中间土壤充分松碎,并在深松断面两侧构成导水槽,底部形成一个鼠道,形成真正的“土壤水库”。V型铲全方位深松机有双V型铲式和3V型铲式。V型铲全方位深松机的主要特点:(1)松土性能好,作业后松土系数可达0.60.7,且松土范围大;(2)全方位深松机全面利用刀刃切割作用,对土壤的压实作用小,能完整地保持地表植被被覆盖,有利于不被风蚀、水蚀;(3)犁底层被打破,非常有利于作物根系生长;(4)作业阻力大,动力消耗大,秸秆覆盖时通过性不好,易堵塞;(5)不适宜中耕深松作业。

3.振动深松机。振动深松机最大的优点是牵引阻力小,其原理是利用土壤的弹塑性性质,将振动位置于土壤的弹塑性变性区,使其阻力在小于塑性最大阻力的同时又获得塑性变形的特点,从而减小牵引阻力,相比非振动式深松机减少6.917.0%的阻力。根据激振源是否需要动力驱动,整栋的原理和机构的不同,振动深松机可以分为自激式和驱动式两种类型。

自激式振动深松机:在深松铲上安装具有一定预紧力的激振源,通过激振源的压缩与伸展,使深松铲产生振动。激振源的弹性元件有压缩弹簧、钢板弹簧、液压三种形式。此类深松作业过程中,当深松铲受土壤阻力大于弹性元件预作用时,深松将绕链接点转动,铲尖向下竖起,同时压缩弹性元件储存弹性能量。当土壤阻力减少时,弹性元件会释放储存弹性能量,带动深松铲反向转动剪切土壤。深松铲因不断变化的土壤阻力产生振动,从而减少牵引阻力。自激式深松机松土性能好,上实下虚,地表平整,振动形成的沟槽便于储水排涝。虽然能耗降低,但机器结构复杂,会出现紧固件容易松动,机架易偏斜等问题。而且所有的激振源的伸缩量不能保证,从而影响振动振幅和频率,导致稳定性不好,耕深一致性不好。

驱动式振动深松机:振动结构一般由偏心轴、偏心轴承、十字联轴器、连接板和支撑转动轴等部件组成,深松机的激振源来自拖拉机,其原理是拖拉机动力输出轴驱动振动机构,振动机构把转动变为深松铲既定频率和振幅分振动,使得深松铲振动,振动频率通常为540次/分钟。同时深松铲带动土壤振动,土壤经在周期性震动和挤压作用后破碎,达到深松的目的。驱动式深松机变振动边深松,从而减低深松阻力,同时还提高了松土质量;但拖拉机驱动需要耗能,且对已破碎的土壤有冲击压实作用,同时振动易使深松铲及其他部件产生疲劳破坏、影响机器使用寿命。

4.深松联合作业机。是将深松、整地、播种和施肥等功能联合在一个机器上,可以一次完成深松、整地播种等多种田间作业。这种多功能深松联合作业机能一次完成多项农田作业,作业效率高、大大降低了作业成本。欧美的深松联合作业机一般体积较大、适合于大地块集约化作业模式、目前国内比较常见的是深松和整地(旋耕)联合作业机。随着土地集约化的进程不断加快,大型深松机联合作业机的使用率会越来越高。

禹州市地形复杂,平原耕地占三分之二,岗地较少,平原土质多数呈褐色土壤,经多年实施,大多数机手选择间隔深松机,凿铲式,主要机型有山东国丰机械有限公司1S系列—六铲1S-270型、商丘市豫华机引农机具有限公司生产的六铲1S-260型、河南豪丰机械有限公司生产的五铲1S-200型、河北圣和农业机械有限公司生产的六铲1SS-270型深松机。

五、智慧农机助推农机深松技术的推广

深松整地面积和质量验收曾一度阻碍深松整地工作的进展。2017年以前我市对深松作业验收采用传统方式,传统深松作业验收以人工测量计算为主,工作人员手持GPS测亩仪绕地走一圈,才能测出深松作业面积;再借助铁棍、卷尺等,人工抽查深松作业深度。这种方法工作量大,检测效率低,检查覆盖面积少,也容易发生统计错误,无法有效进行作业质量管理。

为提高深松作业质量,强化监管力度,许昌市农机局与许昌雷鸣电子科技公司协作生产出深松终端检测仪,2018年我市给中标合作社深松机械加装智能终端深松检测设备12台,深松面积2.56万亩,准确率达100%。检测设备安装在深松机架子上,终端显示器安装在拖拉机驾驶室上方,开始作业按下作业按钮,作业完成按下结束键,检测终端实时向服务器回传农机信息、卫星定位信息、作业状态信息等数据,并进行作业量计算、作业质量分析和面积统计。最后这些数据都会汇总到省级“云终端”数据中心,工作人员可以通过智慧信息平台了解每台作业机车的作业面积、运行轨迹、合格面积和位置信息,方便工作人员抽查、比对,机手也可以通过手机APP观看自己作业情况。

农机深松作业信息化监管服务系统将物联网大数据成功运用于农机设备检测,对全市每台机械的作业深度、质量、面积,都可进行全面、详细的归纳统计,实现深松作业状态和作业面积精准检测,为深松作业补贴提供量化数据,减少抽查验收过程中面积、质量误差,不但给工作带来方便和积极性,而且也给工作人员减轻因验收不准带来的心理压力,从而加快深松整地技术在我市的快速推广。

六、市场效益分析

2018年禹州市农机局通过公开招标的方式,确定军红农机专业合作社和金穗农机专业合作社为中标单位,实施2018年度深松整地项目2.56万亩。在上级农机主管部门的精心指导下,市农机局与农业局、财政局密切配合,协作圆满完成了深松整地补助项目。

1.经济效益

(1)单位面积新增产量

2019年5月29日市农机局、农村农业局技术人员,在全市采样6个点对项目区内深松区小麦和传统播种的小麦进行对比测产,深松区播种小麦平均518.6kg/亩,传统区域小麦平均499.3kg/亩,深松后免耕播种比传统耕作增产19.3kg/亩,增产率3.8%。

(2)单位面积(亩)节本效益

实施深松整地项目深松整地需要配套动力大的拖拉机牵引,耗油增加,播种机须用免耕播种机,比传统播种作业每亩生产成本高15元,但是深松后直接用免耕播种施肥精播小麦与传统深耕+旋耕+施肥播种相比,深松、播种施肥减少了作业工序,减少了机车作业和进地次数,大大降低了劳动强度和作业时间,每亩可减低作业成本55元,最终每亩可节约作业成本45元。

(3)经济效益

按照2019年9月份小麦市场价格2.28元/kg计算,每亩新增纯收益=2.28元/kg*19.3kg/亩+45元/亩=89元/亩。总经济效益=亩新增纯收益*亩新增纯收益缩值系数*推广规模*推广规模缩值系数这个公式计算,该项目实施区经济效益=89元/亩*0.7*2.56万亩*0.9=143.54万元。

 

经济效益汇总表

类别

名称

数值

计算参数

计算价格

2.28元/kg(小麦)

新增纯收益缩值系数

0.7

推广规模缩值系数

0.9

基础数据

推广年限

3年

推广规模

2.56万亩

政府投入费用

64万元

经济效益

单位规模新增纯收益

89元/亩

总经效益

143.54万元

 

2.社会效益

(1)带动了禹州市综合农机化水平的提高。实施深松整地技术既需要大马力拖拉机动力机械,也需要先进的深松机和免耕施肥播种机等配套机械,因此项目的实施大大激发了农民购买先进作业机具的热情,从而进一步提高了我市农业综合生产能力。

(2)促进了农业可持续发展。深松技术的推广应用在不翻土的情况下疏松土壤,打破犁底层,改善耕层机构,增加耕层深度,有效解决耕地土壤板结、耕层变浅,保水保肥能力差等问题,节约水资源,减少径流、水蚀,保护农业生产环境,为农业生产提供有利条件,促进农业可持续发展。

(3)机械深松作业可大大提高土壤积蓄雨水和雪水能力,在干旱季节又能从深土层提取水分,提高耕作层的蓄水量。据测定:深松地块未深松地块可多蓄水1122m3/亩,且土壤的渗水速率提高5-10倍,可在一小时内接纳300600mm的降水而不形成径流,大量的水存入地下,大大降低了土壤的水份蒸发和流淌损失,为农作物的生长提供了丰富的天然降水资源。

(4)节约成本,保护环境。机械深松作业与深耕作业比较,其阻力小,工作效率高,作业成本低。深松机由于其独特的结构部件特性,使其工作阻力明显小于铧式犁耕翻,降低幅度达1/3。由于深松不翻动土壤,可保持地表还田秸秆覆盖,防止土壤风蚀与水土流失,有利于生态环境保护,减少因翻耕土壤裸露地表造成的扬尘和浮土,减少环境污染。

(5)增强了领导和群众的节本增效意识,发展壮大了农机服务组织的社会化服务能力,推动土地流转进程,促进了规模效益的显现,为发展高效生态现代农业注入了活力。

七、农机深松技术应用中注意的几点问题

1.全面了解深松作业类别

深松作业有全方位深松和局部深松两种作业类别。全方位深松是指在工作幅宽内对整个耕层进行松土作业,局部深松是指进行松土与不松土间隔的局部松土。全方位深松耕深内土壤均匀疏松,但动力消耗大,动土量多;局部深松则会形成虚实相间的耕层结构,动土量小,消耗动力较小,区别深松类别的直观方法是测量深松尖距。

2.正确认识深松深度

深松深度是指深松沟底距该点作业前地表面的垂直距离,对深松深度的认识,要注意三个方面的问题。一是曲解深松深度的概念。二是对深松深度的把握较差。打破犁底层是控制深松深度的基本要求,但是许多人认为只要深度比旋耕深就是深松,致使深松没有起到打破犁底层的效果。三是深松测量的方法不明确。大多是那钢筋铁棍检查几个点,十几个点的深松深度,随意性较大,检查效率较低,可信度比较差。随着近几年智慧农机的发展,深度测量靠电子设备智能终端,只要不随意移动监测仪器,作业效果准确率相对可靠。

3.农机深松技术推广应入村入心

人们的认识和机械化应用的效果是推动科技技术落户的关键,农户、机手是技术推动者,直观作物长势和带来的经济效益是合理使用机具的体现,农机深松技术推广只有在机具补贴与作业补助双重推动下,重视引导,大户示范,择优模式,种植保险跟进,保护农户与机手收入,才能加快深松整地技术大面积应用。

4.如何看待深松与深耕

深松与深耕都有一个“深”字,都是大马力拖拉机带动,只不过拖带机具不同而已,从经济和环境保护角度,深耕与深松相比主要特征是翻土,缺点是油量消耗大,增加扬尘,优点是秸秆全覆盖。深松是动土量小,作业效率高,对空气污染小,缺点是秸秆残留地表,应三年一深松、五年一深耕。

5.正确使用智能深松检测设备

一是正确放置深松智能终端卫星天线,如随意变动信息上传天线位置,在不重新设置参数的情况下,系统利用行走轨迹定位数据算出作业面积,将会出现误差;二是深度传感器应安装在深松机横梁中间位置,不得任意移动,否则会因地块不平整、秸秆粉碎不均匀,使超声波传感器传出数据受干扰,影响深松有效深度;三是更换深松铲时要把深松机停放在水平硬化路面上,从新调平铲尖深度,确保作业中机具平稳和信息上传准确;四是正确操作前台显示器,防止误按或忘记按操作键,造成作业无记录和因行走轨迹间隙过大被视为漏松。

6.完善配套措施,搞好农机农艺融合

深松技术取消了土地耕翻,玉米收获后秸秆还田,不进行旋耕和深翻,秸秆不能产生腐质,秸秆覆盖影响小麦播种,这种疑问导致了深松后耕翻、增加旋耕次数等现象的出现。

八、存在的问题及建议

1.政策出台相对滞后

深松整地推广项目国家采用补贴的方式,补助资金属国家财政资金,在作业前要通过政府采购,确定合适的中标合作社,如果公开招标顺利,走程序最少须一个月的时间,超过九月中旬,将影响深松作业和小麦播种,由于河南省气候南北差异、收种不同步、实施方式方法不尽相同等原因,省级政策出台滞后将直接影响深松整地作业的推进。探讨推进政策的延续性设计,补贴标准、流程、技术模式及指导性补助标准,不再走招标程序,节约时间,不影响时令。

2.作业补助须提高

自开展深松作业补助以来,中标合作社并没有额外加收深松作业费用,通过享受补贴农户了解到,1204型以上四驱拖拉机及配套深松机具作业效果好,受到农民朋友喜爱,但投入成本提高,收益降低,直接影响从事深松作业合作社成员的积极性。建议上级主管部门应对深松补助价格分区域进行固定,减少招标,缩短工作程序,增加作业时间,使深松作业有较好的时间空间;其次也可降低服务组织(合作社)因投标的费用。

3.深松技术推广示范力度不够

农民群众在农机深松整地认识上还有差距,思维停留在传统作业模式。目前机构改革造成文件传达滞后,因分工不明造成工作推动延后,影响小麦播期,再加上实施农机深松项目人员配备不足,实际的服务能力较弱,致使推广示范力度不够。建议上级配套深松项目推广宣传资金,通过召开不同层次的现场会,建立示范基地、做好同田对比试验和加强农机农艺结合、培训指导并行的方式来提高农民群众认知度。

4.农机化深松规范化

农机化深松整地技术的实施应形成一种制度,在实际作业中,政府购买服务,作业组织没有向农户收取任何费用,可在整乡推进中逐村逐户轮流实施一遍,切实让深松技术对整体土地进行一次彻底革命,让技术深入农村,在农户心中扎根,通过整体深松改变土地质量,丰富土壤结构,蓄水保墒,推进区域化种植,实现现代农业产业转型。