东北平原棕壤土区合理耕层耕作模式与配套机具研究

林 静，李 凯，李宏哲，马 铁，李宝筏，陆泽城

(1.沈阳农业大学 工程学院，沈阳 110866；2.铁岭县农机化技术推广服务站，辽宁 铁岭 112600)

东北平原棕壤土区合理耕层耕作模式与配套机具研究

林 静1，李 凯1，李宏哲2，马 铁1，李宝筏1，陆泽城1

(1.沈阳农业大学 工程学院，沈阳 110866；2.铁岭县农机化技术推广服务站，辽宁 铁岭 112600)

目前，土地沙漠化面积增大，传统耕作机械田间作业频繁，增加了土壤坚实度，使土壤容重增加，造成了土壤的板结，犁底层加厚上移，影响作物产量、制约了农业生产的可持续发展。针对东北平原棕壤土区辽宁省铁岭县的实际情况，结合联合整地、深松、深松联合整地及免耕播种4种耕作模式，与当地农作物种植合作社合作，对4种模式的土壤理化性质进行测试。在距地表5、10、15cm土壤深度时，深松模式土壤温度高于联合耕整地模式1.6、1.5、1.1℃；免耕播种比联合耕整地模式的土壤温度分别高了2.8、2.2、1.9℃。土壤含水率方面，免耕播种含水率最高，在垄台、向阳面、向阴面分别比联合耕整地模式高6.9%、12.2%、15.2%；在土壤容重与土壤紧实度方面，深松模式在深度10～30cm范围内土壤容重低于未深松模式0.3g/cm3。根据土壤理化特性，运用线性规划方法对现有配套机具进行优化配备，并对配备后进行效益分析，得出深松覆盖模式的收益最高，达到1.29万元/hm2；其次是免耕播种模式，达到1.25万元/hm2；深松联合整地模式与联合整地模式分别为0.90万元/hm2和0.74万元/hm2。同时，提出了一种适合当地土壤性质的耕作模式与合理配套机具。

合理耕层；理化性质；免耕播种机；深松机；秸秆还田机；配套机具

0 引言

玉米是世界上重要的粮食作物之一，种植面积和产量仅次于小麦和水稻。其生长发育和产量受到品种、气候、栽培管理和耕作措施等多种因素的影响，其中耕作措施是重要因素之一。自实施家庭联产承包责任制以来，由于土地的分散经营，大型动力及机具在农业生产上的应用急剧下降，小型机具在农业生产中占据主导地位，深翻、深松等作业面积越来越少，使土壤耕层变浅、犁底层加厚并上移，耕层有效土壤数量明显减少，直接导致土壤的理化性状趋于恶化，土壤缓冲能力下降，玉米生产受到严重影响。合理的土壤耕层的结构对于土壤、水、肥、气、热的调节具有直接作用，不同的耕层结构导致耕层土壤生态环境具有明显差异，从而影响作物的生长发育[1-12]。韩晓增等[13]耕作的目的在于创造一个适宜作物生长的土壤层，通过耕作所建立的耕作层主要功能是协调水、肥、气和热，使其能够满足作物生长发育的需要。裴泽莲等[14]详细介绍了土壤的物质组成及作用，农作物赖以生存的土壤是由固体、液体和气体三类物质组成的。固体物质包括土壤矿物质、有机质和微生物等；液体物质主要指土壤水分；气体是指存在于土壤孔隙中的空气。土壤中这三类物质构成一个矛盾的统一体，互相联系，互相制约，为作物提供必需的生存条件，是土壤肥力的物质基础。聂影[15]针对耕地存在的耕层变浅、有效耕层土壤量减少、土壤容重偏高问题，提出研制全方位耕层复式作业配套机具及土壤合理分层施肥、种植配套机具的建议。

合理耕层构建技术是我国目前高标准农田建设和中低产田开发研究的共性问题，对大幅度提升耕地质量及综合生产能力具有重要意义。本研究在辽宁铁岭县蔡牛镇张庄合作社和阿吉镇古城村曲洪尧合作社进行合理耕层构建试验。铁岭县位于辽宁省北部，南依沈阳，东邻抚顺，西接铁法矿区，中环铁岭市区，县域地处东经123°28′～124°33′，北纬41°59′～42°33′；下辖15个乡镇(场)，216个行政村。铁岭县境内地势呈东高西低：东部为低山丘陵，属吉林哈达岭的延续部分，海拔平均在200～300m；西部为辽河冲积平原。铁岭县处于中温带亚湿润区季风型大陆性气候，热量充足，年平均光照2 600h左右，四季分明，气候温和。全县农作物播种面积7.9万hm2，玉米种植面积4.7万hm2。为实现农业生产机械化作业，铁岭县开始尝试集中经营土地，扶持农机合作社的成立。农机合作社的成立，加快了土地的流转和经营，有利于农机行业各种服务资源的整合，农民的组织化程度得到提高。铁岭地区的农机总值、农机总动力及各种类型的农业机械基本上都呈逐年增加的趋势。2015年，全县农机合作社农机作业面积达8.4万hm2，服务农户5万户，服务总收入达4 190万元，农业机械化生产水平达到84%，比增长4%，大中型拖拉机拥有量增加到8.24万台，小型拖拉机5.1万台，配套农机具15万余台，符合机具配套试验要求。

1 4种耕作模式对比分析

以辽宁省铁岭县棕壤土区为例，根据本地区的气候田间、土壤类型、装备水平、种植制度等对玉米机械化生产制定4种耕作模式，如图1所示。

(a) 联合整地模式

(b) 深松覆盖模式

(c) 免耕播种模式

(d) 深松联合整地模式

1.1 联合整地的模式

玉米整秆覆盖模式的操作流程是：秋季机械收获→联合整地机进行表土作业→播种机播种施肥→机械打药。主要使用玉米收割机收割摘穗，留秸秆平铺在地面过冬。春天在播种前用联合耕整地机械对土表进行秸秆处理，浅旋灭茬起垄一次性完成。对联合整地机耕整过的土地进行常规播种，用普通播种机播种。杂草防治主要采用化学除草，采取播前封闭喷施和苗期灭草。播前封闭喷施在播种前10天用草甘膦对深松过的留茬地进行。苗期灭草在作物3～4叶期进行，玉米田使用2,4-D丁酯针对阔叶杂草。联合整地机械采用的是1GZM-300型联合整地机，配套动力66.1～99kW，工作幅宽290～300cm，工作期间旋耕刀转速226～265r/min，灭茬刀转速可达到480～570r/min，能很好地完成旋耕、灭茬的作用。其可以一次性完成旋耕、灭茬、起垄、镇压等工作，具有很好的工作稳定性，可以高效地完成土表作业项目，降低成本，人工与燃料费为195元/hm2。播种机械采用的2BYF-4玉米播种机，因为在经济旋耕起垄过后的土地环境下进行播种，所以不需要免耕播种机，减少了机器的购进成本。2BYF-4玉米播种机主要性能参数为：行距55～60mm，工作幅宽180cm，生产率0.47～0.60hm2/h，播种深度3～5cm，施肥深度6～8cm；可以完成开沟、施肥、播种及覆土等工作，减少了人员的投入量，作业效率0.8hm2/h，且油耗低。精良播种也降低了种子的成本，不用间苗，省时省力。与免耕播种机种子投放量一致，可保证效益计算时的平等性。玉米收获机型号为谷神CA50(4YZ-5A)，适应行距550mm，工作幅宽2 750mm，籽粒损失率≤1.5%，果穗损失率≤3.0%，苞叶剥净率≥85%，总损失率≤4.0%。该机器可以适应不同垄距的玉米收获，对垄上作物有良好的收割效果。其割台可调节，保证了离地间距的可调性，使机器更好地在垄上进行玉米收割；全液压的转向系统，操控轻便灵敏，农业机械人员可以简单上手。

1.2 深松覆盖模式

深松覆盖模式的操作流程为秋季机械收获→秸秆粉碎还田→用深松机对土壤进行深松作业→机械免耕播种施肥→机械打药。玉米使用联合收割机收割，将秸秆粉碎(小于10cm)后均匀抛撒地面，秸秆还田量约4 500～6 000kg/hm2；收获之后，用深松整地联合作业机对土地进行深松作业(深度25～30cm)，达到打破犁底层的目的，并且在深松之后进行碎土。春天对深松之后的土地采用机械免耕播种施肥机完成免耕播种同时施肥作业，可降低机具的投入，达到省时、省力的目的。播后3～5天采用机械喷药作业，封闭灭草。

1.3 免耕播种模式

免耕播种模式的操作流程：秋季机械收获→秸秆粉碎还田→机械免耕播种施肥→机械打药。玉米使用联合收割机收割,将秸秆粉碎(小于10cm)后均匀抛撒地面，秸秆还田量秆约6 000～9 000kg/hm2。机具的选配是康达2BMZL-2型免耕播种机，其破茬高度、垄宽等方面都适合辽宁省土地播种，可以一次性地完成破茬、开沟、施肥、播种、覆土、施肥及镇压等一系列工作，减少了拖拉机及农具的作业次数，降低了成本、减少了对土地的压实。其主要性能参数为行距60～70cm，株距10～33cm。报警装置KDL6型单垄漏播报警和计数，每公顷地需要种子55 500粒左右，约19.5kg。其作业速度可达到12～13km/h，油耗约为17.5L/hm2。从田间作业可得出，该播种机效率高、投入少、收益高。

1.4 深松联合整地模式

深松耕整地模式的工艺流程：秋天机械对玉米进行摘穗收割→对土地进行深松处理→春季进行旋耕灭茬起垄一次性处理→普通播种机播种→机械打药。使用玉米收割机收割摘穗,留秸秆平铺在地面过冬。收获之后用深松机对土地进行深松作业(深度30cm左右)，达到打破犁底层的目的。春天在播种前用联合耕整地机械对土表进行秸秆处理，浅旋灭茬起垄机一次性完成。对联合整地机更正过的土地进行常规播种，用普通播种机播种。杂草防治主要采用化学除草，采取播前封闭喷施和苗期灭草，播前封闭喷施在播种前10天用草甘膦对深松过的留茬地进行。苗期灭草在作物3～4叶期进行，玉米田使用2,4-D丁酯针对阔叶杂草。机具选配的是康达1SZL-260型深松机，配套的动力为雷沃1354，主要性能指标为深松宽度260cm，深松深度30～40cm，能有效打破犁底层，保证玉米根系的良好延伸。同时，深松机后面带有一个镇压轮滚，在深松之后，可以对少量的硬土及碎秸秆进行抚平、镇压，以保证土壤的透气能力。

2 不同耕作模式对土壤理化性质影响

2.1 不同耕作模式对土壤温度的影响

土壤温度是土壤热状况的综合表征指标，受到天气原因、土壤水分含量及太阳辐射等因素的影响。土壤温度影响着作物生产长的各项指标，适宜的温度适合作物根系生长和光合作用的发生。在耕作前1个星期用曲管低温机对几种耕作模式的土壤温度的影响进行了测量试验，试验结果如表1所示。

表1 不同耕作模式下不同深度的土壤温度

通过对土壤不同时期不同深度的测试试验，发现土壤温度随着日期的增加， 大致呈现增加趋势， 且保 护性耕作土壤温度明显高于传统耕作情况下的土壤温度，具体变化情况如图2～图4所示。

图2 不同耕作方式5cm深度土壤温度的比较

图3 不同耕作方式10cm深度土壤温度的比较

图4 不同耕作方式15cm深度土壤温度的比较

由图2～图4可知：在播种时期随着土壤深度的增加，温度都在逐步的降低，且随着土壤深度的加深，4种耕作方式的温差也在逐渐减少。3种深度的土壤温度都是保护性耕作高于传统耕作，其顺序依次为免耕播种>深松覆盖>深松联合耕整地>联合耕整地。在5、10、15cm深度层时，免耕播种比联合耕整地模式的土壤温度分别高了2.8、2.2、1.9℃；深松覆盖模式比联合耕整地模式土壤温度分别高了1.6、1.5、1.1℃；深松联合耕整地覆盖模式比联合耕整地模式土壤温度分别高了0.7、0.5、0.3℃。这些数据证明了保护性耕作对土壤温度的保护有着积极作用，在北方这种偏冷的旱地耕作区考虑土壤温度情况下，可以采用保护性耕作措施，有利于作物的正常生长。

2.2 不同耕作模式对土壤含水率的影响

土壤的含水量对植物生长发育有重要的作用。土壤的含水率是对各种保护性耕作模式的优劣评价指标之一。土壤表层的含水量主要受降雨的影响，其次还受到地表蒸发、植株蒸腾、入渗和地表径流的影响。在降雨量一定的情况下，秸秆还田可减少地表水分蒸发，利用土壤含水率测试仪对不同耕种方式下的土壤含水量进行测量，结果如表2所示。由表2可知：向阴面垄侧含水量明显高于向阳面垄侧和垄台。

由图5可以得出：在土壤含水量方面免耕播种的方式明显优于其他耕作方式。这说明免耕播种对蓄水保墒有显著效果。其中，深松联合耕整地模式的土壤含水量略低于联合耕整地模式的土壤含水率，是因为在秋季进行深松之后地表裸露，导致土壤水分减少。所以，秸秆还田对于土壤水分保持有良好作用。

表2 不同耕作模式下不同位置的土壤含水率

图5 不同耕作模式下不同位置土壤含水量比较

2.3 不同耕作模式对土壤坚实度的影响

土壤紧实度影响着植物根系的生长，在土壤紧实度低的情况下，有利于植物根系的发育，保证了对土壤养分的吸收。针对4种耕作模式用SC-900土壤紧实度仪进行了不同深度的土壤紧实度试验，结果如表3所示。

表3 不同土层深度的土壤紧实度

由表3可知：在土壤表层部分常规耕作土壤紧实度最低；但根据测得土壤水分发现，常规耕作土壤水分含量低，不利于种子的出芽；20cm之后深松的效果得以体现，降低了土壤紧实度，有利于玉米根系的生长，且平均水分高于常规耕作。研究中发现了一些问题：免耕播种模式使土壤紧实度在各个深度层次都高于其他3种模式，主要原因在于之前常规耕作造成了土地压实，播种时盲目进行免耕播种，没有提前进行深松，造成了脆性耕作。研究结果表明：在免耕之前应该对土壤进行深松处理，之后进行免耕。

2.4 不同耕作模式对土壤容重的影响

土壤容重与土壤紧实度类似，土壤容重越大，表明土壤与外界水分、温度交换能力越差。采用环刀法对土壤容重进行测量土壤容重，结果如表4所示。

表4 不同耕作模式下不同深度土壤容重

由图6可以得出：土壤紧实度与土壤容重反应的情况基本一致，所以从土壤容重方面看，免耕播种应该与少耕结合，在免耕前进行土壤的深松处理。

图6 不同模式下不同土层深度下的土壤容重

2.5 不同耕作模式对土壤有机质与pH的影响

通过铁岭市农业委员会合作测得的2015年数据与2016年的土壤有机质与pH数据如表5所示。

表5 不同耕作模式下土壤有机质及pH值

由表5可以得出：保护性耕作土壤养分及pH高于常规耕作，且以深松覆盖模式最好。

3 机组适宜规模模型分析

3.1 建立约束方程

作业量约束方程组是根据进行某项作业的各机组完成工作量之和应大于或等于该项作业规定作业量这个条件确定的，其公式为

(1)

式中k—作业序号，k=1,2,3,4,5；

S(k)—与第k项作业有关的作业机组变量号；

Ak—第k项作业的规定作业量(hm2)；

X—第S(k)作业机组的台班变量；

WS(k)—第S(k)作业机组的班生产率(hm2/班)。

拖拉机配备量约束方程分机型、分作业阶段编写。作业阶段划分方式为：在一个作业阶段内拖拉机各项作业相互交叉，不同作业阶段的作业相互独立。则

(2)

式中i—拖拉机变量号；

XS(i)—某阶段使用i型拖拉机的作业机组变量号；

Xi—第i型拖拉机配备量，该模式有X1，X2，X3，X4；

M—第i型拖拉机能提供进行某项作业或作业组合的最大班次数。

拖拉机作业量约束方程数，视采用分段作业法或流水作业法而定。对分段作业法，每一作业阶段的拖拉机配备约束方程数CF等于作业项数n；而对流水作业法，每一作业阶段的拖拉机配备约束方程数CL等于作业项数n的排列组合为CL=2n-1。

3.2 目标函数方程

农业机器作业一般的目标为：功率消耗最低、耗油最低、费用最小或机械作业成本最低，本模式以机械作业成本费用最低(收益最大)为目标。因此，应用线性规划由求收益最大问题转化为求费用最小问题。目标函数方程：

最小作业成本Smin=C农艺成本+C机械作业成本

最大收益Smax=C作物产值-C农艺成本-C机械作业成本

3.3 合理耕层配套机具模式

3.3.1 深松覆盖模式

深松耕整地模式，在秋季收获之后，打碎的秸秆都在农田中覆盖，起到还田作用。工艺流程：秋季收获机秸秆粉碎还田→深松机对土壤进行深松→春天免耕播种施肥→机械打药→收获机秸秆粉碎还田。深松机配套康达1SZL-260型，动力为雷沃1354，外形尺寸274cm×236cm×133cm，深松宽度260cm，深松度30～40cm。其可以打破犁底层，保证玉米根系的良好延伸，且深松机后面带有一个镇压轮滚，在深松之后，可对少量的硬土及碎秸秆进行抚平，镇压。康达ISZL-260的工作性能稳定，可保证土壤的透气能力。玉米收获机选用的是中农博远4YZB-4自走式玉米收获机，配套动力104kW，整车外形尺寸6 970mm×2 320 mm×3 400mm，割台作业幅宽2 320mm，适应行距500～600mm，籽粒损失率≤1%，果穗损失率≤3%，籽粒破碎率≤1%；作业效率可以达到0.55～0.88hm2/h，可大量的节约劳动力，提高作业效率，保证农忙时可以达到要求的工作量。深松覆盖模式的田间作业机器配备的依据是该合作社全年的机器田间作业任务，该合作社对深松联合整地模式的田间机械化工艺方案如表6所示。

表6 深松覆盖模式田间作业机械化工艺方案

LINGO(Linear Interactive and General Optimizer)，即“交互式的线性和通用优化求解器”，是一种专门用于求解数学规划问题的软件包。LINGO主要用于求解线性规划、二次规划、非线性规划、整数规划和动态规划等问题，也可用于求解一些线性和非线性方程组及代数方程求根等。将变量代入约束方程、目标函数输入到LINGO中进行运算，得出表7优化后配备机具数量。根据产值和总的费用得出每公顷收益为1.29万元。

表7 优化后机具数量

3.3.2 免耕播种模式

工艺流程：秋季收获机秸秆粉碎还田→春天免耕播种施肥→机械打药→收获机秸秆粉碎还田。免耕播种机选配的是康达2BMZL-2型免耕指夹式精确施肥播种机,在破茬高度、垄宽等方面都适合辽宁省土地播种，可一次性的完成破茬、开沟、施肥、播种、覆土、施肥及镇压等一系列工作。由于采用机器精量播种，每公顷地需要种子55 500粒左右，约19.5kg。作业速度可达到12～13km/h，油耗约为17.5L/hm2。打药机配套3W-500喷雾剂，配套动力50～55kW，药箱容量500L，幅宽10m，喷头数20个。该机具有幅宽宽、容量大，一次加水持续作业可达1hm2左右，高效而且方便，喷头作业高度可在0.5～1.0m之间进行调整，保证不同时期的作业需求，还可进行折叠存放。深松覆盖模式的田间作业机器配备的依据是该合作社全年的机器田间作业任务，该合作社对深松联合整地模式的田间机械化工艺方案如表8所示。

表8 免耕播种模式田间作业机械化工艺方案

将变量代入约束方程、目标函数输入到LINGO中进行运算，得出表9优化后机具数量。根据产值和总的费用得出每公顷收益为1.25万元。

表9 优化后机具数量

3.3.3 深松联合整地模式

秋天深松，选配的是1SF-130型偏柱式深松作业机，配套动力50～60kW，深松宽度130cm，深松度30～40cm。该机具进行两行作业，机具质量较小，且具有独特的偏柱式深松结构，犁底层带动宽，耕层破坏少，作业阻力小，可以达到40cm的深松深度水分入渗效果好，土壤通透性强。播种机械采用的2BYF-4玉米播种机，配套动力18.4～25.7kW，外形尺寸1 550mm×2 200mm×980mm，行距55～60mm，工作幅宽180cm，生产率0.47～0.60hm2/h，播种深度3～5cm，施肥深度6～8cm。因为在经济旋耕起垄过后的土地环境下进行播种，所以不需要免耕播种机，减少了机器的购进成本。2BYF-4玉米播种机可以完成开沟、施肥、播种、覆土等工作，减少了人员的投入，作业效率0.8hm2/h，且油耗低。精良播种也降低了种子的成本，在间苗期不用间苗，省时省力。与免耕播种机的种子投放量一致，可以保证效益计算时的平等性。玉米收获机型号为谷神CA50(4YZ-5A)，配套动力104kW，整车外形尺寸9 300mm×3 050mm×3 800mm，适应行距550mm，工作幅宽2 750mm，籽粒损失率≤1.5%，果穗损失率≤3.0%，苞叶剥净率≥85%，总损失率≤4.0%。该机可适应不同垄距的玉米收获，对垄上作物有良好的收割效果，割台可调节，使机器更好地在垄上进行玉米收割；全液压的转向系统，操控轻便灵敏。深松联合整地模式的田间作业机器配备的依据是该合作社全年的机器田间作业任务，该合作社对深松联合整地模式的田间机械化工艺方案如表10所示。

表10 深松联合整地模式田间作业机械化工艺方案

将变量代入约束方程、目标函数输入到LINGO中进行运算，得出表11优化后机具数量。对计算结果进行圆整，根据产值和总的费用得出每公顷收益为0.90万元。

表11 优化配备后机具台数

3.3.4 联合耕整地模式

联合耕整地模式作为对照组试验，在农业机具方面的应用于深松联合耕整地模式相同，不同点在于减少了秋季深松环节，在春季播种之前的一段时间对土表进行联合耕整地处理。春天联合整地机械采用的是1GZM-300型联合整地机，配套动力66.1～99kW，外形尺寸3 180mm×1 900mm×1 100mm，工作幅宽290～300cm，工作期间旋耕刀转速226～265r/min、灭茬刀转速可达到480～570r/min，灭茬深度8～12cm，旋耕深度8～16cm，旋耕刀辊转226～265r/min，灭茬刀辊转速480～570r/min，作业速度2～7km/h，能很好地完成旋耕、灭茬作业。其可以一次性的完成，旋耕、灭茬、起垄及镇压等工作，保持土壤的松软、平整程度，达到精量播种机的播种要求，保证出苗率；具有很好的工作稳定性，可以高效完成土表作业项目，降低了成本，人工与燃料费总需13元/年。联合整地模式的田间作业机器配备的依据是该合作社全年的机器田间作业任务，该合作社的联合整地模式中，拖拉机及其农具全年共有5项作业，3个作业阶段，即秋收、秋整地阶段和春播阶段，各阶段作业日期、作业班次田间机械化工艺方案如表12所示。

表12 联合整地模式田间作业机械化工艺方案

将变量代入约束方程、目标函数输入到LINGO中进行运算，得出表13优化后机具数量。根据产值和总的费用得出每公顷收益为0.74万元。

表13 优化后机具数量

4 结论

1)通过田间试验，对土壤的理化性质有了细致了解，4种耕作模式下对土壤有不同的改变。土壤温度方面，免耕播种模式与深松覆盖模式的土壤温度均高于其他两种耕作模式，在距地表5、10、15cm时，免耕播种比联合耕整地模式的土壤温度分别高了2.8、2.2、1.9℃；深松覆盖模式比联合耕整地模式土壤温度分别高了1.6、1.5、1.1℃；深松联合耕整地覆盖模式比联合耕整地模式土壤温度分别高0.7、0.5、0.3℃。

2)通过对4种模式土壤含水量的测试，得出在垄的向阳面、垄台与阴面3个位置，免耕播种比联合耕整地模式的土壤含水量分别高了12.2%、6.9%、15.2%；深松覆盖模式比联合耕整地模式土壤含水量分别高0.3%、0.1%、4.6%；深松联合耕整地模式比联合耕整地模式低1.3%、1.5%、1.2%，造成这种状况的原因是联合整地后土表水分径流；土壤有机质与pH值免耕播种模式与深松覆盖模式明显高于其他两种模式。所以，从土壤理化性质方面，免耕播种模式与深松覆盖模式能有效改良土壤。

3)通过线性规划的方法，对4种耕作模式的农用机械进行优化配备，并进行效益计算，得出深松覆盖模式的经收益最高，达到1.29万元/hm2。其次，免耕播种模式达到1.25万元/hm2，深松联合整地模式与联合整地模式分别为0.90万元/hm2和0.74万元/hm2。从环境效益与经济效益综合分析，得出免耕播种的同时，隔2～3年进行1次深松作业，在保证土壤容重降低的情况下实行保护性耕作，有利于改良土壤结构。

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Research on Tillage Mode and Matching Machine of Optimum Tillage Layer of Brown Soil Zone in Northeast Plain

Lin Jing1, Li Kai1, Li Hongzhe2, Ma Tie1, Li Baofa1, Lu Zecheng1

(1.College of Engineering, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110866, China；2.Agricultural Mechinery Extended Station of Tieling County,Tieling 112600, China)

Faced with the problem of land desertification area increases, traditional farming machinery work in the field frequently, this increased firmness and volume weight of soil, meanwhile. It caused the soil harden as well as thicken and move up the plow pan. All these above influenced the output of crops and restricted the sustainable development of agricultural production. According to the actual situation of Tieling county of Liaoning province which located in brown soil zone of northeast plain. Combined with four tillage mode: combined cultivating, deep scarification, deep loosing combined cultivating and no-tillage planting, proceed field test of Soil Physicochemical Properties of four field by cooperated with local Crop planting cooperatives. when the soil depth is 5 ～ 20cm，the soil temperature of deep scarification mode respectively are 1.6 ℃,1.5 ℃ and 1.5 ℃ higher than combined cultivating; No-tillage planting is the highest in the aspect of soil moisture content ，there respectively are 6.9%, 12.2%, 15.2% higher than deep loosing combined cultivating at the ridges, sunny slope and shaded slope；In the aspect of volume weight and firmness of soil，when the soil depth is 10 ～ 30 cm，the volume weight of soil of deep scarification mode is 0.3g/cm3lower than no deep scarification mode. According to soil physicochemical properties, optimizing the existing matching machinery by linear programming. Analyzing the benefits of optimized and reassembly matching machinery, concluded that the deep scarification cover mode has the highest benefit, which reached 12911 Yuan/hm2, followed by no-tillage seeding mode, which reached 12509 Yuan / hm2, deep loosing combined cultivating and combined cultivating respectively are 9014 Yuan/hm2and 7395 Yuan / hm2. Proposed a farming mode that suit to local soil properties, this mode has certain reference value to sustainable development of agriculture, income growth of peasants and efficiency growth of agriculture.

optimum tillage layer ；conservation tillage； no-tillage planter；deep scarification machine；matching machine

2016-09-01

公益性行业(农业)科研专项(201503116-09);国家自然科学基金项目(51275318)

林 静(1967-)，女，辽宁铁岭人，教授，博士生导师，(E-mail)synydxlj69@163.com。

S233.1

A

1003-188X(2017)11-0007-10