机械化旱作节水机械技术应用研究_栾欣

我国西北、东北地区，干旱、半干旱农业广泛存在。年 降水量不足， 地表植被涵养水源效果不佳， 土地沙化问题日 益严峻。面对这种土壤水分难以保存和科学利用、水资源 利用率不高的问题， 只有对传统农业的生产方式和农业机 械进行创新升级， 才能真正实现乡村振兴以及农业农村的 现代化。

1 发展机械化旱作节水农业的必要性

目前， 我国淡水资源储备量已经跟不上经济发展的需 要， 各产业经济亦因淡水资源的缺乏， 受到了一定程度的影 响。因此， 发达国家对保护淡水资源， 特别是节约水资源高 度重视。我国旱作农业由于各种因素的制约， 农业生产多 以自然降水为主要的水源补充方式。随着我国机械化旱作 节水技术的广泛应用， 自然降水的利用率也随之不断提高。 由于各地区自然环境不同， 土质也各有差异， 要最大程度上 提高机械化旱作节水机械技术的应用效率， 就必须对当地 自然环境进行深入调查研究， 因地制宜地选择不同生态条 件下相应的节水技术类型， 以保证农作物对水分的需求， 不 断提高作物产量。

2 我国机械化旱作节水机械技术的主要类型

2.1 地膜覆盖技术

地膜覆盖技术就是为了防止由于地表裸露以及大风大 雨对土壤的侵蚀而导致土壤沙化问题严重， 土壤含水量急 剧下降， 对农作物的生长发育产生不良影响， 因此利用地膜 对地表进行全覆盖或者半覆盖。从而尽可能减少土壤蒸发 和作物蒸腾作用而导致的农田水量失衡。防止作物严重缺 乏水分的技术一般是年平均降水量 250 mm~400 mm 的北 方干旱地区在早春或者播种之前广泛利用， 目前玉米、马铃 薯及果蔬等作物使用较多。

地膜覆盖技术一般针对土壤含水量低于 18% 的旱作农 田， 采用垄作铺膜施肥覆土联合作业机等机械 [1] 。为了尽 可能拦截降水， 以及阻止径流水对薄膜冲击和破坏， 同时 也为了防止大风把地表所覆盖的薄膜揭开， 导致地表水分

作者简介：栾欣(1971— )，男，上海人，大专，农机工程师，研究方 向为农业机械化技术推广及应用。

不能得到充分的利用。为保证作物生长期内地膜覆盖的完 整性， 则需要机械作业时将垄沟覆盖地膜用土压实。并在 完成起垄铺膜后， 如果天气有下雨趋势时， 应当在垄沟内 设置渗水孔， 保证天然降水可以及时渗入地表。全膜双垄 沟播机械化技术难度较高， 为保证其机械化技术发挥出应 有的效果和潜力， 应将良种选择、配方施肥等各种相关农 艺技术与机具功能充分融合起来。比如在马铃薯种植时， 除了配套的农艺技术外， 还需要技术人员适时在膜上打孔 以利于薯苗破土出苗 [2]。同时， 及时做好查苗补苗、施肥补 肥、病虫害防治等田间管理工作。使覆膜保水技术能不断 适应作物生长发育的需求， 为作物大幅度增产创造良好的 生态环境。

2.2 秸秆还田技术

1)秸秆还田技术就是充分利用机械技术对秸秆等作物 进行回收处理， 通过整秆还田、根茬还田以及水田秸秆还田 等技术手段实现秸秆资源的高效利用， 为土壤增加肥力、改 善土壤团粒结构以及为后茬作物的高产打下良好基础。同 时这项技术也在很大程度上顺应了我国保护农业生态环境、 实现可持续发展的战略， 充分利用生物资源， 减少环境污 染， 发展循环经济。

2)在实行秸秆粉碎还田技术时， 如果是玉米秸秆， 则 需要尽可能将粉碎的秸秆长度压缩到 10 cm 之内， 然后将 粉碎过后的秸秆进行均匀铺撒在地里。如果是小麦秸秆， 则需要利用联合收割机将小麦的秸秆长度粉碎到 15 cm 之 内， 同样也需要将秸秆均匀铺撒到地面。尤其要注意秸秆 粉碎过后的翻填深度， 如果采用翻填还田技术， 应保证耕深 ≥ 20 cm，而旋耕翻田时， 则应该保证耕深≥ 15 cm。另外， 在单季玉米种植区域， 根茬还田技术则是在粮食收获后， 秸 秆也一并去除， 在农田内只留下秸秆根茬， 并利用机械粉碎 作物根茬。

3)我国西北广大的干旱半干旱地区属于大陆型季风气 候， 年降水量较少， 土壤水分流失严重。在利用秸秆覆盖技 术后， 有效延长了降水在地表留存的时间， 增加了雨水的渗 入量。在连续应用秸秆覆盖技术一段时间后， 技术人员对 试验田及对照田的土壤含水量进行了专业测量， 实验数据

专家讲座 Expert Lectures 57

表明， 旱作节水田土壤含水量明显提高， 抗旱增产效果明 显， 收获后测产， 旱作节水田中的产量也显著呈现增产增收 的趋势。

2.3 机械化深松保水技术

机械化深松保水技术是通过机械化工程技术来实现土 壤涵养水源， 减少土壤水分蒸发的一种技术手段。对土壤 进行深松， 可在一定程度上打破土地犁底层， 增加外源降水 量渗入， 提高土壤内含水量， 保证作物的正常生长。深松技 术可以有效降低土壤盐碱化、洪涝灾害严重等问题出现的 概率。但是， 深松作业也存在着一定程度的限制条件。机械 化深松保水技术在对土壤进行深松时， 只是单纯将土壤进行 疏松， 所以对耕土层较深、需要进行翻地作业地块的效果则 受较大影响 [3] 。这种保水技术充分重视了天然降水的作用， 通过技术手段将天然雨雪水最大程度上蓄积在土壤中， 再 通过精细的作业， 使下渗的水分保持在 1.5 m 之内的土层中， 保证充足的水量， 提高秧苗成活率， 增加作物产量。

2.4 机械化免耕种技术

在很长一段时间内， 传统的工作方式容易对耕地进行 过量的扰动， 会导致耕地的土质较为疏松， 一旦出现大风很 容易将耕地上的土壤卷起， 这就是沙尘暴的起源。耕地的 土质越松散， 沙尘暴中的土粒含量就会越大， 长期的沙尘暴 会导致土壤中的水分出现快速流失， 最后导致日常的农业 生产受到影响。为了使得这一现象得到进一步的改进， 农 业农村部尝试机械化免耕种技术的推行， 倘若能够使用该 项技术来进行日常的耕种， 那么耕地就不会被过度松扰， 也 就无法形成较为强烈的沙尘暴。但想要进行该项技术的研 发与推广， 首先要进行机械化器具的使用， 因此进行器具的 革新是十分重要的。在理想状态下， 相应的耕种器具除了 进行播种之外， 还需要有清草、开沟以及施肥等一系列的功 能。只有拥有这些功能， 相应的机械化耕种技术才能实现。 2.5 机械镇压技术

机械镇压技术是在进行了耕地表面的松土流程之后， 使用镇压技术来进行土壤中水分的保持， 使得土壤中水分 能够满足农作物的生长。之所以需要进行此类技术的研究， 是因为在耕作播种的过程中很容易出现干旱问题， 倘若出 现了突发的干旱现象， 拥有机械镇压技术， 就能够在短时间 内保障土壤的水分不至于快速流失。由于土壤的土质不同， 所处的地理环境有所不同， 因此在进行增压器选择时， 相关 技术研究者应当根据实际情况来进行增压器的选择。常见 的增压器有圆柱形增压器、V 型增压器以及锥形增压器。除 此之外， 还有网纹型增压器和链齿型增压器。这些增压器 的使用场景有所不同， 因此在使用的过程中， 相应的研究人 员要根据实际情况， 使用贴合耕地状况的增压器， 才能够达 到较为良好使用效果。

2.6 机械化节水灌溉技术

为了使得日常农业生产过程中尽可能节约水资源， 相 应技术研究者尝试使用机械化节水灌溉技术， 来进行日常 的农业灌溉。较为常用的机械化节水灌溉技术有以下几种，

第 1 种是渠道机械化的节水灌溉技术， 这种技术在现今十分 常见， 具有较为明显的优势， 相比较其他的节水灌溉技术而 言， 这类节水灌溉技术不需要进行过高的成本投入， 并且在 使用过程中也无需增添过多的维护费用， 即便遭遇到极端 天气也可以正常使用。因此不具备过多资金进行节水灌溉 技术投入的农业从业人员可以尝试使用这种技术来达成日 常的节水目标。第 2 种是行走式节水灌溉技术， 需要使用较 为特殊的储水箱和灌溉设备， 才能够达到灌溉目标， 因此在 设备投入购买上需要花费一定的资金。需要注意的是， 该 种灌溉技术本身处于不断的发展状态， 在传统的行走式节 水灌溉技术使用过程中， 为了保障相关设备能够正常运行， 需要耗费大量的能源资源才能够使得有关设备正常使用。 但随着依靠太阳能使用， 灌溉设备逐渐推广普及， 该设备 使用过多能耗的问题得到了改进与完善。因此， 行走式节 水灌溉设备本身的技术改进， 将成为具有较大发展前景的 灌溉技术， 在未来能够得到很好的运用 [4] 。第 3 种是喷灌技 术， 现阶段的喷灌技术大体可以分为三类， 固定式、半固定 式、移动式的喷灌技术。但不论是使用哪类喷灌技术， 都需 要使用到加压泵利用高压水的喷射原理来进行灌溉。此节 水灌溉技术的使用对驾驶室要求较高， 工作人员需要坐在 驾驶室内进行相应技术的使用， 为了使得相关操作变得更 加科学合理， 驾驶室的舒适性也逐步为人所重视。随着对 喷灌技术的不断研究与改进， 有关研究人员发现， 想要喷灌 技术得到更好运用， 就需要进行驾驶舒适性的调整， 为此相 关研究人员尝试使用微气候循环的方式， 提升驾驶员的日 常工作体验， 使得驾驶室内的各类指标能够达到最佳状态， 这样一来， 驾驶员就能够以更好的精神状态进行日常的操 作。这一种节水灌溉技术其实是人与机械结合的一种尝试， 将逐步发展成为专业的人机工程学。

3 结语

综上所述，我国农业随着科学技术的进步，高度重视 和高效利用淡水资源的重要性日显迫切。在旱作节水农田 的生产过程中， 要采取旱作机械、生化、田间管理等各种先 进技术和设备， 最大限度减少淡水资源的浪费， 提高天然降 水的利用， 走出旱作农业的困境。应当积极转变思路， 创新 理念， 通过发展以机械化旱作农田节水为主的各项节水技 术， 实现我国旱作农业水资源的高效利用， 为我国农业经济

的转型升级提供技术动力。

参考文献：

[1] 赵晓霞 . 机械化旱作节水机械技术应用实践分析 [J]. 产业科技创

新，2020，2(6)：51-52.

[2] 陈德春 . 旱作节水机械化技术在农业生产中的应用[J]. 现代农业，

2019(2)：43.

[3] 张英夫，刘远和 . 全程机械化旱作节水玉米高产技术 [J]. 农业开

发与装备，2017(9)：136-137.

[4] 高云峰 . 旱作节水农业机械工程技术创新 [J]. 农民致富之友，

2017(4)：212-267.