耕层土壤是作物生长发育的主要载体和水肥营养库。耕层土体构型是否合理、耕层土体内水肥气热是否协调，不仅直接影响到作物地下根系的立体分布特征和水肥利用性能，而且间接影响到地上茎叶生长发育和经济产量状况。合理耕层构建是指通过缓解作物和土壤环境之间的主要矛盾，协调土壤中的水、肥、气、热关系，创造有利于作物生长发育和作物持续高产稳产的土壤环境。研究适宜于作物和土壤的合理耕层构建主要技术参数与基本指标，研发调控耕层水肥气热技术与产品，改进与研制实现合理耕层构建的配套耕作机具将是当前以及今后农业生产的重大技术需求。因此，开展合理耕层构建技术与配套耕作机具研究既是对我国高标准农田建设和中低产开发具有重要作用的共性研究课题，也对于我国大幅度提升耕地质量和综合生产能力，达到藏粮于地，粮食持续稳定增产具有重要意义。
加上有机肥施用量减少，由此产生了一系列耕层结构不合理问题，并进一步影响作物根系生长、水分养分利用和作物产量。具体来看，辽北棕壤区由于长期实行旋耕方式，土壤耕层变浅，普遍少于15cm，犁底层变硬上移，当地秸秆还田率较低，土壤有机质下降，导致耕层土壤抗逆性和缓冲性减弱，易旱、易涝、脱水、脱肥及养分失衡现象频繁发生；黄淮海北部缺水区由于耕地的掠夺式经营严重，大部分耕地20～30年没有进行过深翻，一直采用旋耕，有效耕层变薄，耕层上肥下瘦，土壤耕层障碍严重；西北干旱区问题也较为突出，盐碱化地区地下水活动频繁，耕层浅含盐高，质地黏重，作物缺苗严重，产量水平较低。荒漠绿洲区耕层土壤沙化，有机质含量低，漏水漏肥严重。总的来看，北方不同生态区域均面临土壤耕作方式转变带来的耕层结构不合理问题，因此，如不实行合理的耕层建设，将严重制约这些区域土地生产能力的进一步提升。农艺农机融合，相互适应，相互促进，是建设现代农业的内在要求和必然选择。然而，土壤耕作已经成为实现农业生产中农艺农机融合的最薄弱环节和制约因素。当前，合理土壤耕作技术与配套耕作机具研发已滞后于农业生产需求，自八五以来，国家尚未设立针对北方旱地合理耕层构建技术与配套耕作机具的专门项目。随着对土壤耕作技术与配套耕作机具需求和合理耕层构建增产潜力大的认识不断深化，有必要组织实施北方旱地合理耕层构建技术与配套耕作机具研究与示范专项，以确保国家粮食安全，实现农业可持续发展。近20年来，我国虽在土壤耕作方面形成了一系列单项技术成果，但目前尚缺乏针对北方不同生态区域、不同旱地土壤类型（包括盐碱地）的合理耕层构建技术与配套耕作机具。随着我国土壤耕作技术水平的不断提高，迫切需要改进与研制适用于不同生态区域
逄焕成，男，博士，博士生导师，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所研究员，土壤耕作与种植制度创新团队首席科学家、土壤耕作与种植制度研究室主任,中国农业科学院节水灌溉与施肥学科杰出人才，中国土壤学会盐渍土专业委员会副主任委员，中国农学会耕作制度研究会常务理事，北京市土壤学会理事，《土壤学报》编委。
第一章 概 述…………………………………………………… 1一、全方位松旋耕耕作机械研制与应用 ………………… 3二、深松灭茬及旋耕整地复式作业机具研制与应用 …… 4三、新型秸秆深埋复合耙耱整地机械研制与应用 ……… 4四、新型播种分层施肥机械研制与应用 ………………… 4五、新型全膜覆盖播种施肥机研制与应用 ……………… 4六、荒漠绿洲农地保水保肥机械研制与应用 …………… 4第二章 全方位松旋耕耕作机械研制与应用…………………… 6一、目的意义 ……………………………………………… 6二、现状趋势 ……………………………………………… 6三、研究内容 ……………………………………………… 7第三章 深松灭茬及旋耕整地复式作业机具研制与应用……… 15一、目的意义 ……………………………………………… 15二、现状趋势 ……………………………………………… 16三、研究内容 ……………………………………………… 18第四章 新型秸秆深埋复合耙耱整地机械研制与应用………… 29一、目的意义 ……………………………………………… 29
二、现状趋势 ……………………………………………… 30三、研究内容 ……………………………………………… 30第五章 新型播种分层施肥机械研制与应用…………………… 53一、目的意义 ……………………………………………… 53二、现状趋势 ……………………………………………… 53三、研究内容 ……………………………………………… 54第六章 荒漠绿洲农地保水保肥机械研制与应用……………… 65一、目的意义 ……………………………………………… 65二、现状趋势 ……………………………………………… 66三、研究内容 ……………………………………………… 66第七章 新型全膜覆盖播种施肥机研制与应用………………… 75一、目的意义 ……………………………………………… 75二、现状趋势 ……………………………………………… 75三、研究内容 ……………………………………………… 76第八章 旱地合理耕层构建其他配套机具研究………………… 81一、1JS1600型农田拣石机 ……………………………… 81二、1GK210型可调速秸秆还田联合整地机 …………… 87三、2MP12型液态地膜喷施机 …………………………… 92四、9K200型秸秆颗粒机 ………………………………… 98五、G＆W15Y2N01型农机深松整地作业质量远程 监测系统 ……………………………………………… 104参考文献…………………………………………………………… 125
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