在现代农业生产中,农业生产和农业技术的发展不仅仅以提高农作物单位产量为目标,要通过改善耕作措施,提高土壤蓄雨纳肥能力,充分利用自然降雨来发展旱地农业,建立有良好的农业生态环境、可持续发展、和谐发展的社会主义新农业。
辽西地区属于半干旱地区,严重缺水,水土流失严重,土壤肥力不足,持水能力低下,尚属“雨养农业”,靠天吃饭。在这些无灌溉条件的旱区,通过改善耕作措施,提高土壤蓄雨纳肥能力和自然降雨的利用是发展旱地农业生产的重要途径。
中耕深松技术既能适应干旱少雨地区的蓄水要求,又能有足够的深松深度来打破犁底层。本课题结合农业部“辽西地区农业保护性耕作试验研究”项目的研究工作,降雨前对田间作物进行行间深松,目的是使土壤形成虚实并存的结构,既能满足干旱少雨地区的蓄水要求,使土壤充分吸收雨水,满足作物生长的水、肥、气、热条件,又能打破坚实的犁底层,促进作物根系的生长发育,实现保水、保土、保肥、保护环境,促进农业可持续发展。
课题的研究主要在辽宁省阜新县他本扎兰镇的“国家863项目”的试验田中进行,应用1HS-1.2型中耕深松机进行田间试验,并且对其结构进行改进。
课题的主要研究内容及研究成果：
1、在对辽西地区自然气候条件、农业生产及机械化保护性耕作等方面的资料和现在耕作中存在问题的调查,论证了分层深松技术实施的可行性；提出了分层深松机理,即前铲松上层,后铲松下层,以求土层不乱、耕后土壤散碎适度和在深松部位耕层中无土块架空,上下土层均不翻转,表土、底土位置不变,实地土层在原位熟化。
2、通过对深松铲柄的土壤动力学分析以及对深松铲头的有限元分析,铲柄的入土部分采用弧形,铲柱与铲头连接处采用与水平面成23°切线过度；深松铲头的起土角α,一般为20°,其中双翼铲的起土角为17°20’和19°30',鸭掌铲的起土角为13°20'。在此参数下,深松铲最大应力和变形值均在许用应变和许用应力的范围之内,即结构刚度和结构强度满足许用要求。
3、更换铲头、调节耕深、调节每组两深松铲之间的距离,通过正交试验测出不同状况下土壤的牵引阻力、深松过后的上下沟槽的宽度,记录下多组数据,运用正交试验拟水平法进行方差分析,并参照农艺学的基础知识,得出前铲最佳类型为鸭掌铲、后铲为小凿铲、前后铲之间的距离为700mm,中耕深度要达到30cm,为中耕深松机具的优化与改进提供更进一步的理论依据。
4、测出土壤深松前后的坚实度、持水量,坚实度从128.5N/cm3降到103.2N/cm3；持水量10-20cm层从19.5%降到17.6%、20-30cm层从21.1%升到24.6%、30-40cm层从28.3%升到32.4%,通过数据的方差分析可以看出深松有利于降低土壤坚实度,形成上虚下实的土层结构,蓄水保墒。
5、对中耕深松后玉米的根系和未深松的玉米的根系进行研究,表明中耕深松后玉米的主根根长和直径增加,主根和须根的根长密度增大,而且主根上的须根也增多,中耕深松促进了玉米根系的生长发育；对中耕深松后和未深松的玉米,谷子和花生的生长发育指标进行试验测定和数据的方差分析,说明中耕深松对不同作物生长发育的影响程度是不同的,其中影响最明显的是玉米和谷子的株高,玉米的茎粗影响明显。
6、对1HS-1.2型中耕深松机进行社会效益分析和经济效益回归分析,证明了保护性耕作分层深松技术有利于保护生态环境,并能促进农作物的增产增收(以阜新为例,计算得到农民种植玉米每公顷纯增收3259.15元。),实现可持续发展的农业,同时将有利于提高我国农机具产品的竞争力。
