干旱半干旱地区粉垄深旋储水保苗促长耕作方法与流程

本发明涉及农作物耕作方法，具体为干旱半干旱地区粉垄深旋储水保苗促长耕作方法。

背景技术：
粉垄栽培技术是广西农科院经济作物研究所研究员韦本辉发明的一项利用拖拉机带动机械螺旋型钻头垂直、横向切割粉碎土壤并可直接种植作物的新型耕作技术。杂交水稻之父，中国工程院院士袁隆平曾经提出：作物要获得理想高产，就必须“良种+良田+良法”。实践表明，“粉垄”为进一步提升耕地良田化、耕作良法化提供了可能。在广西农科院的一片试验田里，工作人员只需用一台粉垄机，就能完成土地翻耕的所有任务，帮助农民彻底告别了“犁、耙、打”的耕作历史。长期从事旱地和节水农业研究的张正斌也称它为“粉垄深旋耕技术”，他表示：“粉垄栽培技术具有明显的高效利用水分、养分、光热等自然资源的特征，增产效果显著，是一种创新的现代农业模式”。众所周知，干旱与水资源短缺是干旱地区的基本环境特征，在现有耕作模式的前提下，土壤种植农作物的水分主要来自变幻无常的天气，“靠天吃饭”成为干旱地区广大农民劳作者的口头禅，据调查，通常将年降水量在200mm以下的地区称为干旱区，年降水量在200-500mm之间的地区称为半干旱区。一般研究的干旱区（aridarea）是二者的总称。一般而言，造成该地区干旱的主要原因为水分蒸发量大于降水量，耕作地区无法合理保存仅有的降水，造成干旱地区持续干旱，农作物产量低，土壤有机质少，板结严重，无法提供农作物所需要的水分及营养物质；尤其是西北地区，干旱地区干旱、土地盐碱化和沙漠化是干旱-半干旱区主要的自然灾害，沙漠化规模大，影响长远，是我国乃至人类面临的最为严重的环境挑战。改变干旱地区的这一局面是国家亟待解决的课题。韦本辉研究员在耕作模式方面做了大量研究，他提出土壤、水分、光能等自然资源增量利用的“粉垄增量效应理论”和“以根为本”、“营养均衡供应”、“根深御旱寒强后劲”等作物高效栽培新理论，主持粉垄农耕新方法研究，自主发明粉垄农耕新方法，在辽宁、甘肃、湖南等8个省在13种作物上应用比传统耕作增产10-30%，被院士等专家鉴定为省级成果并认定为原创性。其中专利：旱地作物粉垄栽培方法，专利授权公告号：CN101779537B，摘要：公开了一种旱地农作物的耕作栽培方法，采用旋耕螺旋型机械深度松沟、粉土，将耕作层和犁底层松土粉碎且部分犁底层的客土上浮与耕作层的土混合自然成垄，垄畦成梯形，沟宽25-30厘米，沟深80-100厘米的粉土分布呈“T”型，粉垄垄面宽可达70-80厘米，垄高20-25米；或者沟宽50厘米、沟深60-70米的，则垄面宽约90厘米，高约20厘米，机沟粉土成垄后，即可播种或种植。可根据不同作物种植需求决定采用不同的行距和沟深规格。采用本发明方法，土壤耕作全层呈疏松状态，且深沟旋耕中起到了客土改土作用，提高了土壤的保水保肥能力和通透性，有利于作物根系深扎对水肥的利用，病害和杂草相对减少，作物产量大幅度提高，一般可增产20％以上，高的可达100％以上。除此之外，蓄水保墒的耕作研究还有：1、专利公布号：CN102783328A，名称：旱地麦区休闲期蓄水保墒耕作方法。发明人：高志强、赵红梅、贺立恒、邓联峰、白东、崔凯和孙敏。摘要：公开了一种旱地麦区休闲期蓄水保墒耕作方法，即在前茬小麦收获后，7月上中旬遇雨施用肥料，然后深翻，使地表肥料和秸秆全部还田，保持地面凹凸不平，8上中旬进行耙耱收墒，同时化学除草一次。本发明技术与现有技术相比可增加冬小麦播种前0-300cm土壤蓄水量，可增加土壤有机质肥力。本发明技术操作简单，实用性强，蓄水效果明显，集耕作培肥秸秆还田为一体，实现了农机与农艺的有机结合，耕作保水与培肥蓄水的协调互作，达到了麦作休闲期伏雨深蓄及其跨季节利用的目的。本发明广泛适用于黄土高原旱地麦区，在常年生产条件下较传统的耕作技术小麦产量可提高20%以上。2、专利公布号：CN102714941A，名称：一种旱地蓄水保肥成垄压实耕作法。发明人：余东立、王君、些升申、刘营营、俞双恩。摘要：提供一种旱地蓄水保肥成垄压实耕作法，属于农业水土工程技术领域。包括以下步骤：首先将施肥带土壤摸平和挤压，破坏土壤大孔隙的连续性，以形成致密的施肥带，再将肥料施于施肥带上，在施肥带上部起垄，并将垄面压实，使垄间形成垄沟，然后在垄沟进行种植。垄宽为30cm，垄高8-10cm，垄边坡的坡长比为1：1，垄沟宽20cm。压实垄面土壤密度控制在1.4g/cm3-1.5g/cm3。高密度的垄土在施肥带上形成一个水分运动障碍层，使得降雨主要以产流方式汇集于垄沟内，减少穿过施肥带的入渗水流，从而有效的阻滞水肥向深层土壤的淋洗迁移，既提高了集雨效率，又达到聚水保肥、减少环境污染的作用。以上两项发明虽然可以蓄水保墒，但没有深耕粉土、覆膜防治水分蒸发储水能力有限，专利公布号：CN102783328A的发明仅仅通过土壤的高低不平蓄水保墒，而专利公布号：CN102714941A的发明，通过垄的压实起高来保水，而本发明人是在粉垄深旋基础上进行改造，保持了粉垄深旋耕作方法的优点，如改善土质、提高通透性、客土上浮改善土壤质量等，而仅仅通过简单的汇水、保水虽然可以起到一定的保水效果，但与粉垄深旋储水从本质上来改善土壤，储水从而改善干旱地区的生态平衡有着很大区别。目前，如何应对目前干旱地区继续恶化的课题，众多专家进行了大量工作，但仍没有较好的方法实现作物-干旱-水分-效益的生态平衡。由此可见，建立一套对西北干旱地区的深耕粉土且能储水功能的耕作方法不仅有利于农作物的生长，实现经济效益，而且能延缓甚至阻止干旱地区的继续恶化导致沙漠化的问题。

技术实现要素：
本发明的目的是提供一种干旱半干旱地区粉垄深旋储水保苗促长耕作方法，能够克服现有耕作过程中不利于土壤保水储水，造成土地质量日益退化，农作物产量低、沙漠化趋势的问题。本发明的技术方案是这样实现的：采用旋耕螺旋型机械对耕作区中间深耕，两侧浅耕，同时粉土，深旋松土后自然起垄，形成两侧有浅松土沟围绕，并带一定角度斜面的“T”型垄畦，垄畦两侧浅沟深10-15cm；采用的旋耕螺旋型机械配有长短两组旋耕钻，数列长型旋耕钻分布在中间，两侧各有一个短型旋耕钻，这样的设计可以使耕作区深度松沟，而两侧的短螺旋钻可以形成浅沟与深沟相连接，有利于汇集雪水或雨水；按以上方法所形成的垄与垄之间为非耕作区，间隔5-20米，即该耕作模式主要为改善西北地区的生态环境，之间的隔离带被农作物或草树保护，可以阻止风沙入侵，持续破坏。开引流渠道，在非耕作区到垄畦边建立引流渠道，渠道深10-40cm，宽10-30cm，引流渠道的起点设立在非耕作区，挖坑储水，每个储水坑引出多个引流渠道，通往垄畦。覆膜，采用人工覆膜或者机械覆膜设备覆膜，在覆膜的同时还配有镇压土操作，防治地膜随风移动；腹膜后开种植孔，在离种植孔周围建圆形或矩形的凹槽，凹槽底部夯实，便于储水。所开储水凹槽为圆形或矩形。覆膜可以减少耕作区的水分蒸发，当温度升高，土壤水分蒸发后遇到地膜可以凝结成水滴，阻止水分蒸发，同时采用不透光膜如黑色地膜可以防治杂草的生长，具有除草功能。而种植孔周围的凹槽可以给植物局部储水，像一个小型的“储水罐”，保证植物持续有水供应，不至于因缺水影响生长。理所当然的，种植孔与种植的植物特性有关，当种植草或较小的作物时，种植孔孔径小，当种植灌木或较大的作物时，种植孔可以建的稍大。在垄畦面上所开种植孔中种草植树或农作物，并按照不同植物的特点，对其进行日常管理。适合在干旱地区生长的农作物有淮山、红薯、马铃薯、小麦、玉米、高粱、大豆等；适合的草有谷稗、玉米草、菊苣俄菜、鲁梅克斯、紫花、苜蓿、三叶草、黑麦草、苦荬菜、高丹草、杂交狼尾草、沙打旺草、木樨、小冠花、红豆草、聚合草、细绿萍、鹅头稗等；适合的树种有杜梨、香椿、沙枣、火炬、白蜡、合欢、臭椿、黑松、构树、栾树、苦楝、泡桐等。种植时可以选择单一种植或者套种。除此之外，耕作方法还包括：一、在粉垄深旋前，先在操作区撒施肥料，然后再进行深旋混土，一般来说不管种植草、树或农作物，都需要营养，在旋耕前，将所需肥料均匀撒在耕作区内，或者采用施肥旋耕一体化机械一次性完成，干旱地区土壤贫瘠，应多使用有机肥料如作物秸秆、动物粪便和无机肥的复混肥，有利于提高土壤有机质和植物所需氮磷钾等养分。二、在非耕作区靠近垄畦30-100cm处做斜面，利于雪水或雨水流入畦内，非耕作区建设一定角度的斜面，有利于雪水或雨水沿斜面流入耕作区的沟内，便于储水。三、在种植植物时，也可以先播种后覆膜，待破土出苗后，再在地膜上开孔和凹槽；四、在植物种植后对植物进行病虫害防治。耕作步骤中粉垄、施肥、覆膜还可以由一体化机械完成，具体包括施肥、旋耕、粉土和覆膜压土。优选的，粉垄、施肥、覆膜一体化机械还可以安装播种、扦插、撒药设备，实现耕作和栽培一体化农事操作流程；具体为在立式旋耕机或链式旋耕机上安装播种或扦插设备；同时配有装药箱或斗，底部有放药孔，这样就可以在机器上将肥料、农药、地膜一次性施入，减少人工重复投入成本，提高工作效率。所述撒药为将防治地下害虫、土传病害或抑制土壤杂草生长的农药做成合适的农药剂型，然后由撒药装置在旋耕操作时一次性施入，可以将药剂组成液剂，兑水稀释后装入药箱，也可以做成颗粒剂装入药箱，由放药孔施入。采用了本发明的粉垄深旋储水保苗促长耕作方法有以下突出的实质性特点和显著的进步：1、保持了深耕深翻耕作方法的优点，即：客土改良作用，病害杂草减少，作物增产，适用作物范围广，作业面相对减少，节省了机耕时间，与肥料混合提高利用率，方便标准化作业，减轻工作压力，提高生产效率等。2、储水效果更佳，利用本发明的粉垄深旋储水耕作模式，可以更加有效的储存雪水和雨水到垄沟内，覆膜防治水分蒸发散失，保持墒情，对干旱地区作物生长蓄水有着至关重要的价值。3、在非耕地区建设引水渠道，可以更大限度的收集水分，因为在非耕区雨水保存量低，不利于水分保持，引水渠道可以提高雨水进入垄畦垄沟的机会。4、种植孔周围建立凹槽并将底部压实更方便储水，促进作物根系生长，最大限度的利用水分，凹槽积水后一部分被植物蒸腾作用和生长所需要，一部分深入垄沟储存起来，保持了耕作区内的水分充足。5、垄与垄之间不再连片耕作，而是保持非耕区，这样可以降低改造干旱地区的成本，随着几年后耕作区的草、树或农作物发展，这样的耕作区-非耕区-耕作区可以最大限度的改善干旱地区的生态平衡，最终建立一个新的效益-水分-植物或作物的新的平衡模式，这种模式也阻止了干旱地区持续恶化向沙漠化发展的进程，避非成为下一个“罗布泊”。6、采用粉垄施肥覆膜一体化种植机械进行耕作，可以大大提高生产效率，减少人工投入，在干旱地区进行耕种劳作是一件艰苦的工作，一体化机械的使用大大减轻了劳动者的工作负担，同时提高工作效率。7、除农作物外，还可以种植草、树等品种，可以起到明显的改善土壤继续沙化的问题。附图说明图1是本发明干旱半干旱地区粉垄深旋储水保苗促长耕作方法开沟的沟渠断面形状示意图。图2是螺旋钻旋耕机械的结构示意图。图3是本发明是耕作区-非耕作区-耕作区排列示意图。具体实施方式：发明人韦本辉研究员不仅对南方干旱地区的粉垄深旋耕作方法进行了独创发明，又对该发明在西北地区进行了实践。实施例1：2012年6月份，韦本辉研究员带领技术团队来到甘肃省兰州市区某县进行了规模为100亩地的粉垄深旋储水保苗促长耕作方法实践，该地块以前种植马铃薯居多，多年来由于天气干旱，引水不便，导致年年低产甚至绝收，韦研究员对传统的钻式旋耕螺旋型开沟机进行了改造，在平行排列的长钻头两侧分别安装了短型钻头和螺旋器，同时在底部安装了覆膜机，覆膜机上部为三个箱，一个为肥料箱，一个为农药箱，一个为种子箱，本次实践田块种植作物为50亩马铃薯，品种为中薯13号，50亩地谷稗。1、肥料：使用有机无机复混肥，亩用80kg，种肥同播。2、采用旋耕螺旋型机械对耕作区中间深耕，两侧浅耕，同时粉土，深旋松土后自然起垄，形成两侧有浅松土沟围绕垄畦两侧浅沟，并带一定角度斜面的“T”型垄畦，垄沟深H约80-100cm，垄上层浅沟h深15cm，垄面宽A为40-80cm，垄高N为15-20cm，根据地形每亩共开垄沟8行，中间间隔12m作为非耕地。3、非耕地的改造。开引流渠道，在垄与垄间的非耕作区到垄畦边建立引流渠道，渠道深10-40cn，宽10-30cm，引流渠道的起点设立在非耕作区，挖坑储水，每个储水坑引出2-4条引流渠道，通往垄畦，并在靠近垄畦80cm处做引水斜面。4、覆膜，在覆膜的同时还配有镇压土操作，防治地膜随风移动；腹膜后开种植孔，在离种植孔周围建圆形或矩形的凹槽，凹槽底部夯实，便于储水。马铃薯田块种植孔径约为8-12cm，谷稗种植孔为5cm。周围的凹槽为10-15cm*10-15cm的方形凹槽，凹槽深约8-12cm，底部用硬质容器压实。5、亩用3%辛硫磷颗粒剂10kg，与有机无机复混肥拌在一起，一起下地。6、记录天气降水量，从种植到收获，共降雨2次，据统计部门记录，共降雨188mm。经过调查分析，使用该方法进行的马铃薯和谷稗长势良好，耕作区的土壤有一定湿度，经检测，湿度为71%，对照地区湿度为13.5%，而且土壤颗粒大，干燥，硬，板结严重，测产表明，马铃薯平均亩产3025.56kg，对照地块马铃薯仅有1689.5kg，增产约44.16%；谷稗长势良好，亩产鲜草8568.6kg，增产54.1%，最终加工成饲料出售，大大提高了经济效益。