張 沖， 吳 努， 張延化， 吳惠昌， 顧峰偉， 胡志超

(1.南通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，江蘇南通 226019； 2.農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所，江蘇南京 210014)

保護(hù)性耕作技術(shù)距今約有100年的歷史，是人類(lèi)探索生產(chǎn)而又尊重自然規(guī)律的杰出成果，它的出現(xiàn)促進(jìn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的進(jìn)步。最早刀耕火種嚴(yán)重惡化了農(nóng)田環(huán)境，造成種子出苗率低，糧食產(chǎn)量連年下跌，西漢時(shí)發(fā)明翻耕技術(shù)，依靠畜力牽引耕犁翻轉(zhuǎn)土層，改善了苗床的松軟性并將表層的秸稈埋在土壤中，不僅提高了種子的出苗率又增強(qiáng)了土壤肥力，糧食產(chǎn)量明顯提升[1]。工業(yè)革命后，告別了傳統(tǒng)畜力耕作的時(shí)代，人類(lèi)大面積采用機(jī)械化翻耕，地表裸露，土壤結(jié)塊，造成農(nóng)業(yè)生態(tài)壞境更加脆弱。我國(guó)土地遼闊，南北方氣候差異較大，北方氣候干燥、土壤疏松、多是旱田；南方大多是水田，土壤潮濕板結(jié)，通透性差，機(jī)具田間易擁堵，播入田間種子也常因板結(jié)土塊多而出現(xiàn)出苗率低的現(xiàn)象，保護(hù)性耕作技術(shù)不適合我國(guó)南方墑情差的田地[2]。破解農(nóng)田環(huán)境逐年下降的局面，人們積極探索科學(xué)有效的耕作方式——免耕播種技術(shù)，免耕播種技術(shù)是基于最少動(dòng)土的思想，將種子種入田間，保證了地表不被破壞，緩解了生態(tài)壓力。

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，在追求城市化和GDP增速步伐加快的同時(shí)，環(huán)境問(wèn)題也更加突出，如霧霾加劇、溫室效應(yīng)、資源短缺、土地沙化、極端惡劣天氣頻發(fā)等都在影響著人們的生產(chǎn)生活。黨的十八大更是將生態(tài)文明建設(shè)與經(jīng)濟(jì)建設(shè)、政治建設(shè)、文化建設(shè)、社會(huì)建設(shè)并列，“五位一體”地建設(shè)中國(guó)特色社會(huì)主義。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境破壞的現(xiàn)象也越發(fā)凸顯，作物秸稈焚燒造成空氣質(zhì)量下降、溫室氣體排放增多、土壤表層有機(jī)質(zhì)嚴(yán)重破壞；機(jī)械化耕種加速了人類(lèi)改造土地的步伐，人類(lèi)為了尋求作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，想方設(shè)法改變地容地貌，北方廣大地區(qū)出現(xiàn)荒漠化嚴(yán)重的局面，多年來(lái)翻耕土地，施撒化學(xué)肥料，改變了田間有益生物群落，造成土地自我恢復(fù)能力變差[3]。這是一個(gè)惡性循環(huán)的過(guò)程：土地生產(chǎn)力下滑，人們迫切想要通過(guò)增施肥料旋耕土壤，從而給種子營(yíng)造出適宜的種床和充足的營(yíng)養(yǎng)，但土壤過(guò)于粉碎就會(huì)通透性差，過(guò)多施用化學(xué)粉料就會(huì)造成土壤板結(jié)，所以現(xiàn)有的耕作模式是以破壞生態(tài)為前提的耕種手段，越來(lái)越被人們所淡忘。新型的保護(hù)性耕作模式具有保護(hù)地表，增強(qiáng)土壤肥力的優(yōu)點(diǎn)，大力推廣和踐行免耕播種模式對(duì)提高農(nóng)作物秸稈綜合利用率以及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義[4]。

1 國(guó)內(nèi)外機(jī)械化免耕播種面積

1.1 國(guó)外免耕播種面積

免耕播種技術(shù)最早起源于美國(guó)，而后在地廣人稀的國(guó)家地區(qū)傳播較快。主要集中在北美洲的加拿大、美國(guó)，南美洲的巴西、阿根廷、巴拉圭，大洋洲的澳大利亞，亞洲的中國(guó)、哈薩克斯坦，歐洲的法國(guó)、西班牙，非洲的南部地區(qū)[5]。據(jù)2015年聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO)數(shù)據(jù)表明，免耕播種面積位居全球前10位的國(guó)家分別是：美國(guó)2 650萬(wàn)hm2、巴西2 550萬(wàn)hm2、阿根廷1 972萬(wàn)hm2、加拿大1 348萬(wàn)hm2、澳大利亞 1 700萬(wàn)hm2、巴拉圭240萬(wàn)hm2、中國(guó)133萬(wàn)hm2、哈薩克斯坦120萬(wàn)hm2、玻利維亞71萬(wàn)hm2、烏拉圭65萬(wàn)hm2。其中，美國(guó)免耕播種面積最大，位居全球第一，由于中國(guó)受到機(jī)械化耕作落后以及人均土地占有量低等因素的影響，免耕播種面積只占美國(guó)的5%，位居全球第七，相比免耕播種面積第一的美國(guó)，還有很大差距[6]；歐洲國(guó)家工業(yè)化程度高，澳大利亞耕地面積遼闊，免耕播種程度高，而非洲國(guó)家經(jīng)濟(jì)和機(jī)械化程度都很低，免耕播種技術(shù)還沒(méi)有引起足夠的重視。隨著全球各國(guó)對(duì)生態(tài)環(huán)境越來(lái)越重視，免耕播種技術(shù)正在逐漸被各國(guó)認(rèn)可。

1.2 國(guó)內(nèi)免耕播種面積

我國(guó)正處在農(nóng)業(yè)發(fā)展的轉(zhuǎn)型期，改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式、提高農(nóng)民收入水平已納入國(guó)家層面戰(zhàn)略布局。全國(guó)各地出現(xiàn)土地合法化流轉(zhuǎn)現(xiàn)象，土地大規(guī)模集中更有利于農(nóng)業(yè)機(jī)械化的推進(jìn)。從全國(guó)范圍看，免耕播種技術(shù)適合于北方的干旱半干旱氣候，南方土質(zhì)較為干旱的水稻田也可適用免耕播種技術(shù)。河南省、山東省、河北省土地面積廣闊、土質(zhì)疏松、地勢(shì)平坦，適合規(guī)?；臋C(jī)械化耕種模式，又是我國(guó)小麥玉米主產(chǎn)區(qū)，麥?zhǔn)蘸蟛シN玉米、玉米收獲后播種小麥的機(jī)械化免耕播種率在全國(guó)處于領(lǐng)先水平[7]。我國(guó)目前的耕種方式處在傳統(tǒng)耕作與新興耕作模式并存的階段，機(jī)械深耕、機(jī)械深松、機(jī)械化免耕播種、機(jī)耕等耕作模式在全國(guó)各地都有出現(xiàn)，2015年中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化年鑒數(shù)據(jù)表明，我國(guó)機(jī)耕面積達(dá)11 742萬(wàn)hm2、機(jī)械深耕面積達(dá)2 955萬(wàn)hm2、機(jī)械化免耕播種面積為 1 342萬(wàn)hm2、機(jī)械深松面積為1 089萬(wàn)hm2，其中傳統(tǒng)機(jī)耕面積占全部機(jī)耕面積的68.5%，機(jī)械化免耕播種面積占全部機(jī)耕面積的7.8%，傳統(tǒng)的耕作模式仍處于主導(dǎo)地位，新型機(jī)械化免耕播種模式所占比重還很低[8]。

2 國(guó)外機(jī)械化免耕播種技術(shù)及機(jī)具發(fā)展

2.1 國(guó)外機(jī)械化免耕播種技術(shù)發(fā)展歷程

免耕播種技術(shù)最早可追溯到18世紀(jì)初的美國(guó)，大量移民涌入美國(guó)經(jīng)歷了嚴(yán)重的水土流失，他們意識(shí)到可以用作物及其殘留物來(lái)減少土壤侵蝕；19世紀(jì)末美國(guó)大量開(kāi)墾草原變?yōu)楦?，致使地表裸露，地表風(fēng)蝕嚴(yán)重。20世紀(jì)30年代，美國(guó)發(fā)生了震驚全國(guó)的“黑風(fēng)暴”事件，人們開(kāi)始反思傳統(tǒng)的耕作模式并探尋新型耕作模式[9]；經(jīng)歷了近20年的試驗(yàn)探索，人們發(fā)現(xiàn)少耕或者在地表留有殘差可以減少水土流失、保溫保墑、增加土壤營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量、增產(chǎn)保收，但地表覆秸會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的病蟲(chóng)害，一時(shí)并未得到認(rèn)可；后來(lái)除草劑和殺蟲(chóng)劑的出現(xiàn)有效遏制了病蟲(chóng)草害的發(fā)生，免耕法逐漸被人們接受[10]。20世紀(jì)六七十年代，免耕技術(shù)大范圍地推廣并大面積地應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。近半個(gè)世紀(jì)從試驗(yàn)到推廣，從最初嚴(yán)重自然災(zāi)害到反思尋找新方法再到植保藥品的產(chǎn)生，各階段出現(xiàn)了多樣的免耕技術(shù)，致使保護(hù)性耕作技術(shù)日趨完善。至2015年美國(guó)免耕播種面積居全球首位，從最初的“黑風(fēng)暴”事件探索免耕播種法，至21世紀(jì)初全國(guó)免耕播種率占全國(guó)耕種面積的60%以上，并仍在穩(wěn)步增長(zhǎng)。澳大利亞是大洋洲國(guó)家的典型代表，土地廣闊，人口稀少，東西兩側(cè)分別被太平洋和印度洋環(huán)繞，受季風(fēng)氣候影響，澳大利亞耕地面積基本呈干旱半干旱狀態(tài)，有利于大規(guī)模地機(jī)械化收獲播種[11]。20世紀(jì)70年代免耕播種技術(shù)傳入澳大利亞，之后的10年間全國(guó)范圍地推廣發(fā)展。21世紀(jì)初全國(guó)免耕播種率已在70%以上，傳統(tǒng)的鏵式犁深耕播種逐漸消失。加拿大位于北寒帶，毗鄰美國(guó)，最先從美國(guó)引進(jìn)免耕技術(shù)，之后在國(guó)內(nèi)主要農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū)示范推廣。1996—2002年免耕播種率從30%快速增加到80%，免耕播種率在全球處于領(lǐng)先水平[12]。保護(hù)性耕作技術(shù)傳入歐洲相對(duì)較晚，基于歐洲國(guó)家的工業(yè)實(shí)力，農(nóng)業(yè)機(jī)械化耕種發(fā)展較快，其50%以上的國(guó)家已經(jīng)掌握了該技術(shù)。南美洲位于亞熱帶，地表水分蒸發(fā)嚴(yán)重，南美洲國(guó)家眾多是農(nóng)業(yè)國(guó)，積極推行鼓勵(lì)保護(hù)性耕作，免耕播種技術(shù)在此地區(qū)應(yīng)用發(fā)展很快，免耕播種率高達(dá)95%，位居世界首位[13]。縱觀國(guó)外免耕播種技術(shù)半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，可概括為3個(gè)階段：(1)20世紀(jì)初期“黑風(fēng)暴”事件引起的興起階段，人們總結(jié)反思傳統(tǒng)耕作方式的弊端，積極探尋試驗(yàn)出預(yù)防水土流失，土地肥力衰減的新型耕作技術(shù)；(2)20世紀(jì)中期地表覆秸少耕導(dǎo)致病蟲(chóng)害出現(xiàn)的發(fā)展階段，此階段保護(hù)性耕作技術(shù)在全國(guó)乃至全球范圍發(fā)展推廣，在實(shí)踐生產(chǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)了病蟲(chóng)草害加劇的現(xiàn)象，導(dǎo)致大范圍使用免耕技術(shù)的趨勢(shì)受阻，人們開(kāi)始研制除草劑、殺蟲(chóng)劑，攻克了免耕播種技術(shù)帶來(lái)的缺陷；(3)20世紀(jì)末期除草殺蟲(chóng)劑的出現(xiàn)，免耕播種進(jìn)入普及階段，免耕播種技術(shù)因其作業(yè)工序少，節(jié)省成本，對(duì)地表破壞性少，土壤風(fēng)蝕水蝕程度低，增加土地肥力等諸多優(yōu)點(diǎn)，倍受全球各國(guó)的歡迎，加上病蟲(chóng)草害等問(wèn)題得到解決，免耕播種技術(shù)迅速在全球普及[14]。

2.2 國(guó)外免耕播種機(jī)具發(fā)展現(xiàn)狀

免耕播種機(jī)具幾乎是與保護(hù)性耕作技術(shù)同時(shí)出現(xiàn)的，國(guó)外生產(chǎn)免耕播種機(jī)具的技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)完善，機(jī)具大多是復(fù)式作業(yè)機(jī)，可一次完成苗床耕整、播種施肥、秸稈還田等所有工序。國(guó)外機(jī)具播種幅寬長(zhǎng)、體積大、質(zhì)量重、牽引功率要求高，價(jià)格昂貴。典型農(nóng)機(jī)生產(chǎn)公司有美國(guó)的John Deere公司、Great Plains公司、Case公司，加拿大的Flexi-coil公司，澳大利亞的John Shearer公司，巴西的Semeato公司、Baldan公司等[15-18]。其中，美國(guó)John Deere公司免耕播種機(jī)產(chǎn)品眾多、性能可靠、播種精確、功能先進(jìn)、智能化程度高。1910型免耕播種機(jī)具有實(shí)時(shí)監(jiān)控工況的裝置，可以存儲(chǔ)作業(yè)速度、工作時(shí)間、作物品種、播種深淺、工作區(qū)域大小等作業(yè)參數(shù)以便隨時(shí)查找準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，并可根據(jù)田間播種條件調(diào)節(jié)播種參數(shù)；1590型條播機(jī)見(jiàn)圖1，重約3 t，依靠大功率拖拉機(jī)牽引，并靠自身重力入土，其限深輪處裝有液壓執(zhí)行元件，也可通過(guò)液壓控制入土，開(kāi)溝器為圓盤(pán)式，分為前后2排，有效切斷秸稈避免壅土，主要用來(lái)播種大田作物。

美國(guó)Case公司的SDX3O免耕播種機(jī)見(jiàn)圖2，重達(dá) 11.9 t，靠自身重力入土，機(jī)身結(jié)構(gòu)寬松，開(kāi)溝器為單排圓盤(pán)式，可以很方便地調(diào)節(jié)開(kāi)溝器，整機(jī)體積大、機(jī)身高、播種幅寬長(zhǎng)、質(zhì)量性能好，適用于機(jī)收后作物殘茬高的田地，播種行數(shù)為30行，工作效率高，排種采用氣力式，適用于播種谷物種類(lèi)多，同時(shí)又可根據(jù)播種需要調(diào)節(jié)各行排種器的氣力，也可將某些排種器的氣力調(diào)節(jié)為0，以便增加播種行間的間距[19]。

美國(guó)Great Plains公司生產(chǎn)的免耕播種機(jī)見(jiàn)圖3，適用于地勢(shì)平坦的土地，價(jià)格比美國(guó)John Deere公司便宜。機(jī)身質(zhì)量9.3 t，工作幅寬約9 m，整機(jī)結(jié)構(gòu)為折疊式，放置空間小，方便長(zhǎng)距離運(yùn)輸，其獨(dú)特的雙圓盤(pán)開(kāi)溝器結(jié)構(gòu)與眾不同，2個(gè)圓盤(pán)采用非等高排列方式，入土播種時(shí)，2個(gè)圓盤(pán)切斷秸稈的時(shí)間和位置不同，這樣可以提高作物秸稈的切斷率，更好地防止田間秸稈雜草阻塞開(kāi)溝器[20]。

加拿大Flexi-coil公司免耕播種機(jī)機(jī)見(jiàn)圖4，身長(zhǎng)約 17 m，機(jī)寬種類(lèi)較多，最窄18 m、最寬可達(dá)36 m，采用鏟式開(kāi)溝氣力排種，帶有多組鎮(zhèn)壓輪，避免鎮(zhèn)壓不充分而使種子裸露在空氣中，種箱配置在播種機(jī)最后方，不會(huì)因種子質(zhì)量而改變開(kāi)溝器入土壓力，從而保證播種深度不變[21]。

澳大利亞JohnSheaer公司的4 BIN DIRECT DRILLS免耕條播機(jī)見(jiàn)圖5，一次可以播種4種不同的作物，采用非動(dòng)力驅(qū)動(dòng)鏟式開(kāi)溝器破茬開(kāi)溝，其開(kāi)溝器采用液壓提升，可以保證調(diào)節(jié)高度的準(zhǔn)確性，兩側(cè)設(shè)計(jì)有較大的輪子，可以減小不平坦的農(nóng)田對(duì)播種深度的影響[22]。

巴西Baldan公司的SPD5000免耕播種機(jī)見(jiàn)圖6，采用非動(dòng)力驅(qū)動(dòng)圓盤(pán)開(kāi)溝器破茬開(kāi)溝，圓盤(pán)開(kāi)溝器具有切斷田間秸稈的優(yōu)點(diǎn)，防止秸稈擁堵開(kāi)溝器，另外其機(jī)身較重，采用拖拉機(jī)牽引式提供動(dòng)力，播種行數(shù)12行，播種效率高，兩側(cè)配置的大輪子可以減小地勢(shì)對(duì)播種深度的影響[23]。

3 國(guó)內(nèi)機(jī)械化免耕播種技術(shù)及機(jī)具發(fā)展

3.1 國(guó)內(nèi)機(jī)械化免耕播種技術(shù)發(fā)展歷程

我國(guó)新疆維吾爾自治區(qū)、內(nèi)蒙古自治區(qū)、甘肅省、青海省等省份土地干旱，近年來(lái)土壤風(fēng)蝕沙化嚴(yán)重，這4個(gè)省(區(qū))干旱耕地面積約占全國(guó)耕地面積的50%，東北3省地勢(shì)平坦遼闊，是我國(guó)玉米小麥主產(chǎn)區(qū)，肩負(fù)著全國(guó)糧食安全的重任[24-25]，但隨著城市化進(jìn)程加快，農(nóng)民為了爭(zhēng)取農(nóng)時(shí)，大面積焚燒秸稈造成環(huán)境惡化[26-27]，黃河三角洲處于黃河下游，東臨渤海黃海，人均土地占有量多，土地肥沃，但是淡水儲(chǔ)量明顯不足，加之生活用水增加，造成農(nóng)作物灌溉用水匱乏，嚴(yán)重制約了農(nóng)作物的產(chǎn)量，農(nóng)民人均增收受到限制，這些地區(qū)都迫切須要免耕播種機(jī)械應(yīng)對(duì)土壤沙化、水土流失、秸稈焚燒、水資源匱乏等問(wèn)題。伴隨著保護(hù)性耕作在全球傳播推廣，我國(guó)開(kāi)始從20世紀(jì)60年代在東北和長(zhǎng)江下游分別進(jìn)行小面積小麥和玉米免耕播種試驗(yàn)；之后的20年間校企研究院所聯(lián)合開(kāi)展免耕試驗(yàn)研究，并取得了增產(chǎn)效果；20世紀(jì)90年代起結(jié)合我國(guó)農(nóng)田地塊小、集約性差的特點(diǎn)，中國(guó)農(nóng)業(yè)科研單位聯(lián)合研制出適合我國(guó)農(nóng)業(yè)國(guó)情的農(nóng)機(jī)具，并整理了試驗(yàn)中可行的作業(yè)模式；進(jìn)入2000年我國(guó)在黃河流域及其以北的各縣級(jí)地區(qū)進(jìn)行免耕播種技術(shù)示范和推廣，免耕播種面積有所擴(kuò)大[25，28-29]。2005年農(nóng)業(yè)部文件已將保護(hù)性耕作列為農(nóng)業(yè)重點(diǎn)推廣項(xiàng)目，僅1年時(shí)間全國(guó)免耕播種面積就增加了 400萬(wàn)hm2，糧食產(chǎn)量連年增加，農(nóng)民增收，生態(tài)環(huán)境惡化局面得到遏制，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，農(nóng)業(yè)發(fā)展和生態(tài)進(jìn)步共同營(yíng)造了相互促進(jìn)、互利共贏、人與自然和諧相處的局面。2005—2009年中央再次發(fā)布一號(hào)文件，強(qiáng)調(diào)發(fā)展保護(hù)性耕作技術(shù)利國(guó)利民，支持保護(hù)性耕作技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。農(nóng)業(yè)部、國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)關(guān)于發(fā)展保護(hù)性耕作作出了5年規(guī)劃，規(guī)劃將我國(guó)西北、東北、黃河流域等廣大區(qū)域統(tǒng)籌到免耕播種范疇，通過(guò)劃分保護(hù)性耕作試點(diǎn)區(qū)，起到重點(diǎn)示范、聯(lián)動(dòng)輻射的作用，試點(diǎn)區(qū)耕作面積達(dá) 130萬(wàn)hm2，帶動(dòng)周邊各省(市、區(qū))免耕播種面積約 1 333.33萬(wàn)hm2。同時(shí)要求各相關(guān)部門(mén)積極配合，開(kāi)展免耕播種技術(shù)培訓(xùn)，優(yōu)化種植農(nóng)藝，定期宣傳講座[30]。2009—2015年免耕播種面積急劇增加，免耕播種技術(shù)也越來(lái)越成熟，加快了免耕播種技術(shù)更大面積推廣的進(jìn)程。近年來(lái)，農(nóng)機(jī)推廣部門(mén)和農(nóng)機(jī)研發(fā)單位也加大了推廣和研發(fā)力度，協(xié)同國(guó)家免耕播種5年規(guī)劃，并取得了很大進(jìn)步，特別是農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所研制出的基于潔區(qū)播種思路的免耕播種機(jī)已處于行業(yè)領(lǐng)先水平，分別在河南省、安徽省、江蘇省、河北省等地區(qū)試驗(yàn)展示，引起了農(nóng)機(jī)企業(yè)和廣大農(nóng)民群眾的關(guān)注。

3.2 國(guó)內(nèi)免耕播種機(jī)具發(fā)展現(xiàn)狀

播種機(jī)的出現(xiàn)增加了農(nóng)民的耕作效率，以畜力或機(jī)械牽引代替人力，逐漸將人們從繁重的農(nóng)耕生產(chǎn)中解放出來(lái)。但傳統(tǒng)播種機(jī)必須在翻耕土地、苗床整理之后才能播種，而免耕播種機(jī)具直接播種而不需要田間預(yù)處理，減少了工序、成本、農(nóng)時(shí)而又對(duì)自然環(huán)境具有保護(hù)作用，越來(lái)越成為我國(guó)播種機(jī)械主流。我國(guó)播種機(jī)械的發(fā)展經(jīng)歷2 000多年，最早可追溯到西漢的耬。耬靠畜力牽引，耬腿數(shù)量1～7個(gè)不等，可根據(jù)播種需要，適當(dāng)增加耬腿數(shù)量以改變作業(yè)幅寬，耬播種的作物種類(lèi)較多，可以通過(guò)調(diào)節(jié)排種器的大小，選擇適合播種的作物種子進(jìn)行播種，相對(duì)人工播種效率高且均勻性好；完成傳統(tǒng)耕種的農(nóng)機(jī)具一般包括鏵式犁、齒耙、播種機(jī)，作業(yè)過(guò)程為：首先將田間秸稈移出，小型拖拉機(jī)作為配套動(dòng)力牽引鏵式犁深翻滅茬，然后晾曬濕度較大的深層土壤至適宜耙碎的濕度，最后播種機(jī)將種子播入耕整后的苗床。傳統(tǒng)耕作破壞了地表結(jié)構(gòu)，土層擾動(dòng)大，功耗高，農(nóng)時(shí)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。我國(guó)研發(fā)免耕播種機(jī)具相對(duì)美國(guó)起步較晚，受美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家保護(hù)性耕作技術(shù)的影響，建國(guó)后積極發(fā)展免耕播種技術(shù)，取得了顯著成果。出現(xiàn)了秸稈粉碎機(jī)、免耕播種機(jī)、深松機(jī)等新型農(nóng)機(jī)具，其中免耕播種機(jī)在防止播種壅堵、種苗田間覆蓋率等方面效果突出，決定著保護(hù)性耕作技術(shù)的成敗[31]。免耕播種條件一般有3種。(1)移走秸稈，僅有根茬覆蓋，這種情況田間秸稈量小，機(jī)具不容易出現(xiàn)壅堵；(2)機(jī)收后不進(jìn)行任何處理，作物秸稈粉碎后鋪于田間，可以做到秸稈全量還田，增強(qiáng)土地肥力；(3)為了爭(zhēng)搶農(nóng)時(shí)，提高收獲效率，人們選擇直接在成熟的立稈玉米植株上剝出玉米，立稈的植株經(jīng)過(guò)風(fēng)吹日曬，水分降低，秸稈的任性變?nèi)?，免耕播種時(shí)拖拉機(jī)前段裝有擋板，推彎秸稈再經(jīng)車(chē)輪壓倒，而后懸掛于拖拉機(jī)后方的免耕播種機(jī)進(jìn)行粉碎播種。目前，國(guó)內(nèi)農(nóng)機(jī)企業(yè)和科研單位生產(chǎn)研發(fā)出了多種類(lèi)型的免耕播種機(jī)具[32]，典型的有2BM-3、4型玉米免耕播種機(jī)見(jiàn)圖7，懸掛方式為3點(diǎn)懸掛，動(dòng)力源為小型四輪拖拉機(jī)，播種行數(shù)為3、4行，用于播種玉米，但播種時(shí)容易壅堵，改進(jìn)后的播種機(jī)分別在開(kāi)溝器上加裝導(dǎo)草輥或拔草輪，同時(shí)又增加了播種幅寬，有效解決了壅堵、作業(yè)效率低等問(wèn)題。

中機(jī)美諾公司生產(chǎn)了15、19、24行牽引式免耕條播機(jī)，用于播種小麥?，F(xiàn)代農(nóng)裝科技股份有限公司生產(chǎn)了14、19、20、24、28行牽引式免耕施肥條播機(jī)，可以根據(jù)田塊的大小，選擇不同行數(shù)的作業(yè)幅寬，用于播種小麥；河北農(nóng)哈哈公司生產(chǎn)了2BMFS-7/14型帶狀淺旋免耕播種機(jī)，配套動(dòng)力為52～66 kW，工作幅寬2.24m，生產(chǎn)效率為0.32～0.78hm2/h，用于播種小麥，適合在秸稈還田1遍的地塊中作業(yè)，但不是嚴(yán)格意義上的免耕，存在土壤擾動(dòng)大、能量消耗高等缺點(diǎn)；中國(guó)一拖集團(tuán)生產(chǎn)的播種機(jī)增加了施肥功能；遼寧省沈陽(yáng)市長(zhǎng)青通用機(jī)械廠研制的2BQM-3型免耕播種機(jī)針對(duì)高留茬環(huán)境適應(yīng)性好。山西省農(nóng)機(jī)局研制的2BMFF-9型小麥免耕施肥播種機(jī)采用垂直施肥的方式，肥料處于種子正下方，肥力能夠充分被吸收，開(kāi)溝器刀口細(xì)小，播種后不須鎮(zhèn)壓輪覆蓋種溝。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的2BMF-6小型小麥免耕播種機(jī)類(lèi)似于澳大利亞JohnSheaer公司的4 BIN DIRECT DRILLS免耕條播機(jī)的結(jié)構(gòu)排布，都具有雙排梁結(jié)構(gòu)，具有較好的田間通過(guò)性[33-34]。

農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所結(jié)合承擔(dān)的國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)花生產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專(zhuān)項(xiàng)等相關(guān)項(xiàng)目，針對(duì)目前市場(chǎng)上尚無(wú)適合于小麥?zhǔn)斋@后無(wú)須清理秸稈而直接進(jìn)行免耕播種作業(yè)的相關(guān)設(shè)備，開(kāi)展了麥茬全秸稈覆蓋地免耕播種技術(shù)裝備研究，全量秸稈覆蓋地免耕播種機(jī)見(jiàn)圖8，基于潔區(qū)播種的思想，秸稈清理裝置將地面秸稈撿拾、粉碎，通過(guò)橫向絞龍推送至秸稈提升風(fēng)機(jī)，由風(fēng)機(jī)將粉碎后的秸稈沿輸送管道越過(guò)種肥箱向后方拋出，并乘秸稈未落下、地表無(wú)秸稈的空當(dāng)進(jìn)行破茬破土、苗床整理、施肥播種，粉碎后的秸稈再由拋灑裝置均勻覆蓋于播后地表，該機(jī)集碎秸、施肥、播種、覆蓋功能于一體，一次下田可以完成耕種的所有工序，節(jié)約了農(nóng)時(shí)，避免多機(jī)具多次下田壓實(shí)土地，碎秸刀型采用L型，增加了碎秸有效作用面積，采用圓盤(pán)破茬開(kāi)溝器，作業(yè)幅寬 2.8 m，播種效率高，但存在濕地播種壅堵、秸稈拋撒不均勻問(wèn)題，該機(jī)分別在天津市、河南省駐馬店、安徽省宿州、江蘇省南通等地推廣演示，效果顯著，深受農(nóng)民的青睞，該所已與企業(yè)聯(lián)合，大批量生產(chǎn)成品，以滿足廣大市場(chǎng)需求。

4 存在問(wèn)題與發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)免耕播種機(jī)仍存在以下問(wèn)題：(1)作業(yè)可靠性、通用性、穩(wěn)定性差，對(duì)地域適應(yīng)能力不高；(2)機(jī)具多是小中型、功能單一、集成化程度不高，秸稈根茬處理能力有限；(3)機(jī)具研發(fā)部門(mén)少，專(zhuān)業(yè)性的農(nóng)機(jī)生產(chǎn)廠家不多，機(jī)具的數(shù)量和質(zhì)量仍須加強(qiáng)；(4)作業(yè)速度低，相比于收貨機(jī)械，播種速度明顯偏低，更是低于國(guó)外播種機(jī)工作速度；(5)智能化程度低，不能隨時(shí)監(jiān)控播種參數(shù)，傳感技術(shù)集成不足，播種的精度差，播種深度不能進(jìn)行自我調(diào)控， 易出現(xiàn)壅堵漏播現(xiàn)象；(6)機(jī)具緊湊型不好，機(jī)身較長(zhǎng)，不利于運(yùn)輸，在田間作業(yè)時(shí)掉頭困難，應(yīng)改善農(nóng)機(jī)材料，減輕機(jī)身質(zhì)量和體積。

目前，我國(guó)土地集中性較差，農(nóng)民購(gòu)買(mǎi)力不足，免耕播種機(jī)以中小型為主，生產(chǎn)效率低，自動(dòng)化程度不高，而且我國(guó)農(nóng)作物大多是一年兩熟制，國(guó)外的農(nóng)業(yè)國(guó)情和我國(guó)相差較大，外國(guó)的免耕播種機(jī)具不適合我國(guó)的種植制度，發(fā)展免耕播種機(jī)具應(yīng)遵循自主研發(fā)與國(guó)外技術(shù)結(jié)合的原則，做到農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝相適應(yīng)。隨著土地合法流轉(zhuǎn)制度的實(shí)施，農(nóng)村土地逐漸走向集約，小塊零散地形不規(guī)則的田地正在轉(zhuǎn)為大塊集中整齊有序的集中耕地，有利于機(jī)械化地全程耕收，以后農(nóng)機(jī)發(fā)展應(yīng)該朝著大中型方向，有效提高播種效率?，F(xiàn)階段我國(guó)對(duì)智能農(nóng)機(jī)的要求迫切，農(nóng)民追求人性化、舒適、自動(dòng)化的作業(yè)環(huán)境，應(yīng)將先進(jìn)的機(jī)電液技術(shù)融入到農(nóng)機(jī)行業(yè)，進(jìn)一步提高農(nóng)機(jī)的核心技術(shù)。我國(guó)免耕播種機(jī)將向多元化、復(fù)式化、輕簡(jiǎn)化、大型化并重方向發(fā)展，免耕播種技術(shù)將與農(nóng)藝、農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)模式協(xié)同發(fā)展。