农田土壤深松整理工程方案

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第一章 项目概述与需求解析

第一节 深入剖析项目背景与关键需求

一、深入探讨深松技术的现状与发展趋势

机械化深松整地技术，即通过拖拉机配备深松机或整合深松功能的联合整地设备，实施行间或全面的深层土壤处理作业。该技术的核心在于打破犁底层的固化，增加土壤的松厚度，优化土壤结构，提升储水保湿度，带动地表温度上升，促进土壤的熟化过程，进而增强土壤肥力，加速有效养分的积累。此外，深层松土有助于防止水土流失，为作物根系的充分生长创造条件，同时也有利于作物茎叶的健壮发育，强化作物对风害和倒伏的抵抗力，从而为实现农作物高产稳产打下坚实的基础。

深松整地技术起源于旱作农业耕作法的持续创新与进步，尤其在保护性耕作技术的普及过程中逐渐发展，它是一种适用于各类区域、耕作模式及土壤类型的机械化农业生产作业方式。该技术对于优化土壤结构、打破犁底层，增强土壤水分保持和肥力，从而推动粮食产量提升具有显著的效益。

(一)旱作农业

农业实践中的旱作，本质上是全球性挑战与资源利用策略的体现，特指在年降雨量低于500毫米的匮乏水分条件下，不依赖人工灌溉而进行的农作物种植活动。作为全球干旱大国之一，中国拥有显著的旱作农业分布，其耕地面积占比高达52.5%。这些区域主要集中在北方的16个省份、直辖市和自治区，如吉林省，堪称典型的雨养农业区域，其农业生产依赖于天然降水的充分利用。

我国旱作耕作的悠久传统可追溯至公元前1000年左右的西周时期。历经数千载的实践与探索，我们积淀了丰富的抗旱耕作策略，积累了宝贵的经验。自新中国成立以来，国家倾注了大量资源，致力于实验研究和技术创新，并融合传统抗旱智慧与现代科学原理与工程技术，逐步构建了多元化的抗旱耕作体系。如今，针对不同区域特点，正逐步形成一系列适应机械化作业的耕作模式。

以下是几种常见的抗旱耕作策略： 1. **垄作法**：在东北地区尤为奏效且历史悠久，作为一项双重效益的耕作技术，旨在提升抗旱和防涝能力。标准的垄作规格通常设定为垄高约**厘米**，宽度维持在**45-70厘米**，并保持稳定的垄形。播种方式包括在垄顶开沟进行**原垄播种**，即清除作物残茬后再播种，以及**换垄播种**，更换至新垄进行种植。 2. **沟播法**：通过在土壤表面挖沟进行种子播撒，有助于水分管理和作物生长环境的优化。 3. **沙田法**：利用砂粒覆盖增强土壤保水性，降低水分蒸发，适合干旱条件。 4. **蓄水聚肥改土耕作法**：通过改良土壤结构，增强其保水保肥功能，以适应干旱条件下的农业生产。 5. **深松耕法**：针对常规垄作或平翻耕作可能带来的问题，深松技术旨在改善土壤结构，促进水分渗透和根系发展，进一步提高农作物的抗旱性能。 这些方法不仅提升了作物的生存率，还减少了风蚀和水蚀，显著提高了农田的整体生产力。

(二)深松耕法

多年来由于运用平翻耕法或垄作耕法后，在耕作层与心土层之间形成了一层坚硬、封闭的犁底层，其厚度可达10CM,它的总孔隙度比耕作层或心土层减少，阻碍了耕作层与心土层之间水、肥、气与热量的连通性。作物根系难以穿透犁底层，因此，作物根系分布浅，吸收土壤养分的范围小，抗灾力弱，并易倒伏等。

深度松土作业，通常称为深松，是一种在维持土壤原有结构的前提下进行的精细操作，其深度超越了犁底层及土壤自然形成的黏土层面。在耕作过程中，深松机广泛采用多种铲形设计，包括凿形深松铲、鸭掌铲、双翼铲以及一种类似双翼且全面松土的宽箭形铲，以及全方位深松铲。区别在于，除全方位深松铲能确保整个土层松散外，其他铲型如凿形、鸭掌和双翼铲在工作后会在耕层内留下三角形未被松动的区域，其大小取决于铲子间距和作业深度。然而，靠近地表的部分土壤经深松后呈现出全松（或称全虚）的构造特性。

深松有多种方式，它们的共同效果是破除犁底层或黏盘层，使耕层由翻地的20CM左右加深到30CM左右；提高了土壤生物活力，扩大了根系生活领域；作物产量普遍提高。如配合施用肥料，使水肥充足，则可更好地发挥增产作用，并延长其效果。深松代替翻耕可减少作业费用、作业次数。当然，深松只是一项作业，除联合整地机带深松作业外，不能形成良好的种床，一般还需要进行灭茬、旋耕、起垄等表土作业。

当前我国农业装备多样，深松机主要分为行间凿式和全方位式两大类别。凿式深松机专为沟垄种植设计，倾向于实施间隔性土壤松散；而全方位深松机则聚焦于大面积平播作物如小麦的全面深松处理，以及对农田基础建设中耕层结构的改良。在部分地区，我们广泛采用配备深松功能的联合整地机，它在执行灭茬、旋耕、起垄和镇压任务时，能同步进行深松作业。此类操作通常要求拖拉机的功率至少达到100马力，以确保能够达到所需的深度松土效果。

深松垄作的特点是在垄作中分层深松、土层不乱、间隔深松、虚实并存、耕种结合、耕管结合。带翼的凿型松土铲，可做到表层全松，底层间隔松。黑龙江省农业现代化所实验测定应用局部深松，耕层有效水分增加，渗透率提高，根系发育好，粮豆增产10%。

(三)深松整地的机理

1.旱田土壤的耕层构造

0至5厘米的表土层，作为覆盖层，其核心功能在于全面保护土壤，同时在播种后也用于对种子的覆盖呵护。

作物种子的萌发基础——位于覆盖层下方的5至10厘米厚的种植床层提供适宜的土壤环境。

在土壤结构的层次划分中，深度介于10至30厘米的底土层作为耕作层的深层区域，对于植物根系的繁茂与生理活动至关重要。尽管它相对较少受到气候的直接影响，却在调节气候影响和增强抵御灾害的能力方面发挥核心作用。针对这一特性，深耕技术旨在优化耕层的构造，以利于根系扩展，储存水分并提供养分。底土层的厚度因土壤类型的不同而异，有些可达50厘米。其下紧接着是心土层，作为未受耕作干预的自然紧密层，富含较低的有机质，其密度较耕作层更高。尽管作物根系的大部分重量集中在较浅的耕作层，但心土层与耕作层的协同作用如同一个土壤水库，即使是深层（2到3米）的水分也能参与到耕层水分的动态循环中。

(4)犁底层。由于多年连续采用同一深度的翻地作业或多年只用小四轮起垄或旋耕作业，这样耕层和心土层之间人为地形成6—10厘米厚的紧实层—称为犁底层。犁底层的形成显然成为耕作层和非耕作层之间的隔离层。使耕作层中过多的水分不能及时向心土层渗透；耕作层干旱时，心土层不能及时向耕作层提墙，削弱了耕作层抗旱、防涝能力。同时，也影响了耕作层和心土层之间的气体交换。犁底层不仅通透性差，还阻碍根系向心土层分布，如犁底层干硬，作物根系就难以穿透，只能在犁底层界面上横向生长，不能利用心土层的肥力，而且使作物易于倒伏。因此，通过深松加深耕作层打破犁底层就显得十分重要。

2.深松的概念和意义

松耕是一种特殊的耕作方法，不翻转土层，保持原有的土壤结构，仅对耕层土壤进行局部松动，分为浅松（深度约15至20厘米）和深松（深度突破犁底层）。犁底层的存在妨碍了耕作层与下层土壤间的水、肥、气、热交换，削弱了土壤的抗逆性能。作物根系难以穿透犁底层，导致根系浅层分布，吸收养分范围受限，从而影响作物的抗逆性和产量。深松技术旨在消除犁底层，优化土壤结构。然而，深松的局限在于无法深埋肥料、杂草和秸秆，也无法有效防治病虫害。浅翻深松机的应用有助于缓解这些问题。理想的土壤紧实度为每立方厘米1.37克以下，当土壤容重大于此值，如吉林省黑土因冻融作用，深松效果可持续2至3年，期间土壤容重通常保持在1.2至1.3克/立方厘米的适宜耕作区间。

3.深松耕法的效果

(1)提高了土壤蓄水能力。深松打破了犁底层，使土壤透水性增强。据长春市农机技术推广总站在2009年测查土壤耕层含水量春季初春时提高了5.6%，播种前提高6%，秋收前提高7.8%。底土层蓄水明显增多，利于次年雨季前的抗旱，即变伏、秋降雨为春墙，使土壤水分分布较平稳。深松后的土壤能迅速地接纳降水，在降暴雨、急雨时，减少了水的径流和表土流失。据有关资料介绍，在12小时内70毫米降雨强度时，不产生径流。

优化土壤结构：深松耕作技术促使深厚的耕层形成，这有利于作物根系的密集扩展与增厚。根系能根据土壤湿度动态适应，既能在松软区域延伸，也能向下深入至底层。相较于未实施深松的土壤，根系数量显著增长，形成丰富的须根网络。由于土壤中保留了更多根系，有机质的降解过程得以更为平缓。深松还促进了底层土的原位熟化，有效利用土壤肥力，减少不必要的养分损耗。这种做法保持了肥沃土壤层次的完整性，使之集中在适宜作物根系繁茂的地带。同时，种子播于已熟化的土壤表层，有利于种子萌发和幼苗早期发育。

(3)提高农作物产量。经多年农业田间耕作试验。对深松增产效果的测查，深松同连年灭茬浅层垄种和连年平翻(形成了犁底层)相比，作物产量在深松当年可增加，而次年可增加，并可提前成熟。深松可以改良土壤，增加土壤有机质含量，使中低产田改良成中高产田。

(四)机械深松技术的意义

在2008年起，我省正式启动了百万吨商品粮生产能力提升规划。其中，土壤质量被视为限制粮食产量增长的关键因素。根据过去的三十年数据，农田耕作模式发生了显著变化，由大型机械化翻地转为了小型拖拉机配合灭茬耕整的方式。连续的灭茬耕作导致土壤耕层厚度仅为12至15厘米，土壤紧实度增加，阻力上升。犁底层土壤硬化，易在犁耕时产生大块裂缝，且阻碍了水分和气体的自然流通以及雨水的储存。长期的小型农机操作使土壤中的蚯蚓等生物锐减，破坏了土壤毛细管结构，削弱了土壤养分输送功能，难以满足作物对水、肥、气、热的基本需求。此外，传统的种植习惯过度翻土、耙地和压实，引发了土壤风蚀等问题。频繁的机车进出又加重了土壤的压实，使得土壤的蓄水保肥能力明显下降。

据我省测定，小四轮机械灭茬，耕深,多功能复式整地机也只有。由此导致了土壤干旱现象逐年加剧，恶性循环，农作物只能在夹层陕小的空间中生长，根系发展没有空间，养分吸收不上来，造成农作物生长不良，抗风、抗旱、抗病能力不足。2008年发生在吉林省长春市双阳区的风灾，几千公顷玉米减产、绝收，原因就是土壤板结，玉米根系不能深扎造成的，可见目前我省土地板结是相当严重的，应该说耕地质量下降已成为我省提高农业综合生产能力的基础性障碍因素。鉴于上述问题，在农业种植技术上，就必须进行改革，大力推广以机械化深松为主导的种植模式，这是在目前现有农业和机械化技术综合技术条件下，使玉米增产的最为有效的方法，实行以机械化深松为主的保护性耕作技术，已是迫在眉睫。

在我省，鉴于土壤现状的考量，我们果断推进大型农机深松整地作业，此举措被视为一项具有前瞻性的战略。这一决策获得了农业部的高度赞同。历史记录显示，2010年中央一号文件明确倡导了机械深松整地的广泛运用，这一政策导向为我省深松技术的推广普及奠定了坚实基础。

春季风干少雨的气候条件普遍笼罩我省，特别是中西部区域，其年降水量相对匮乏，常年春旱频发，导致作物出苗困难、保苗不易，这对粮食产量提升和农业进步构成了主要瓶颈。深松蓄水技术的应用被视为提升土壤储水保湿度的关键策略，它能够有效地增强土壤对天然降水的接纳能力，形成立体化的土壤水库，从而突破干旱地带农业发展的限制，积极推动农业生产的发展进程。

1.可有效地打破长期以来犁耕或灭茬所形成的坚硬犁底层，有效地提高土壤的透水、透气性能，深松后的土壤体积密度为,恰好适宜作物生长发育，有利于作物根系深扎。机械深松深度可达35~50厘米，这是用其他耕作方法所根本达不到的深度。

2.机械深松作业可极大地提高土壤蓄积雨水和雪水能力，在干旱季节又能自心土层提墙，提高耕作层的蓄水量。一般来讲，深松作业地块较未深松地块可多蓄水亩，且土壤渗水速率提高倍，可在1小时内接纳600毫米的降水而不形成径流。通俗地说，就是我省大部分地区一年的降水量如果在1小时内降下来，也不会在垄沟积水而全部渗入地下。正是由于大量降水存入地下，因此，大大地降低了土壤水分的蒸发散失和流淌损失，为农作物生长提供了丰富的天然降水资源。

机械深松技术因其卓越的排水与盐碱排除效果，尤为适用于西部半干旱地区的盐碱草场。其特点在于仅进行松土操作，而非翻土，这使得它在黑土层较浅、不适合常规翻耕的土地上展现出优势。对于耕作层浅的区域和亟待改良的草场，深松提供了一种理想的解决方案。其作业方式能保持原有草场植被完整，不会干扰当年度的放牧活动。

相较于其他农业作业，机械深松作业表现出明显的优越性。其优势在于低阻力、高效能与低成本。得益于深松机特有的工作部件构造，其工作阻力明显小于传统的铧式犁翻耕，降幅可达到三分之一。这种优势直接转化为更高的工作效率，据统计，2008年秋季我们的计算显示，一般农田每亩的油耗仅为升，作业成本大约在6至8元/亩之间。根据不同机型，日作业面积可达到公顷，显示出强大的经济效益。

5.机械深松可使雨水和雪水下渗，并保存在土层中，形成巨大土壤水库，使伏雨、冬雪春用、旱用，确保播种墒情。一般来说，深松比不深松的地块在土层中可多蓄的水分，土壤平均含水量比传统耕作条件一般增加，可有效实现天旱地不旱，一次播种拿全苗。

通过实施深松技术而不翻动土壤，得以维持地表植被的完整性，从而有效抵御风蚀与水土流失，有利于生态系统的维护。这有助于减少因频繁翻耕导致的土壤暴露引发的扬尘和悬浮颗粒物，进而降低空气污染水平。

7.机械化深松适应各种土质，对中低产田作业效果更为明显。中国农机院在中低产田试验数据表明：机械化深松的增产效果（与未深松的对照田比较）如下：玉米平均增产80kg/亩，增产率约20%；大豆增产亩，增产率178%;籽棉增产236kg/亩，增产率167%；甜菜增产104吨/亩，增产率358%；红薯增产269kg/亩，增产率262%；深松可使灌溉水的利用率至少提高30%。

(五)机械深松的背景及必要性

在农业生产实践中，我们认识到土壤质量是限制粮食产量提升的关键因素之一。据统计，在过去的三十年间，我省的农田主要采用传统的耕作方法，如犁耕、旋耕、深度耙地与灭茬整理等。然而，随着连续的耕作，农家肥料的施用量逐年下降，而化肥使用量则持续上升。这导致土壤的可耕层仅限于12-15厘米，最深也不超过25厘米，土壤结构紧实，阻力增加显著。犁底层变得坚硬，易形成大块裂缝，且阻碍了土壤内部水分和气体的流动，减少了蚯蚓等有益生物的数量，破坏了土壤的毛细管系统，从而削弱了土壤供应养分、调节水热的能力，不利于植物正常生长所需的水分、养分、空气和温度条件。此外，长期沿袭的翻土、耙地和压地的传统耕作方式，对土壤的扰动过大，不符合作物生长的理想状态。同时，频繁的机械化作业使得土壤压实，加剧了降雨径流问题，土壤的蓄水保肥功能明显减弱。

据测定，小四轮机械灭茬，耕深6—10cm,多功能复式整地机只有12—16cm,铧式犁翻耕也只有25cm,播种作业深度一般为4—6cm。由此导致了土壤犁底层的出现，农作物只能在夹层陕小的空间中生长，根系发展没有空间，养分吸收不上来，造成农作物生长不良，抗风、抗旱、抗病能力不足。土壤板结，玉米根系不能深扎，应该说耕地质量下降，已成为提高农业综合生产能力的基础性障碍因素。鉴于上述问题，在农业种植技术上，就必须进行改革，大力推广以机械化深松为主导的整地模式，这是现有综合技术条件下，使玉米增产的最为有效的方法，实行以机械化深松、免耕播种、化学控制杂草、病虫害、机械收获的保护性耕作技术，已是迫在眉睫。

机械灭茬、旋耕作业示意图

铧式犁耕作作业示意图

土壤结构示意图

深松作业示意图

土壤结构示意图

二、深松机械的功能与经济效益分析

(一)作用

在长期的实践中积累了丰富的经验，我们认识到机械深松具有如下的功能与影响

1.有抗旱作用。

在辽西地区，农业生产的命运深受自然降雨制约，机械深松技术在此刻展现出显著的抗旱价值。其实现抗旱机制在于，深松作业通过对土壤进行深度翻耕，打破常规的犁底层结构。这种情况下，雨量充沛时，水分能经由犁底层渗透至深层土壤，储备起来；而在干旱时期，深层的水源则可通过犁底层上升至表层，为作物提供关键的水分补给，从而达成节水抗旱的效果。相比之下，未实施深松处理的地块，在大雨来临时，地表往往积存不住水分，雨水要么形成积水流失，要么迅速径流，导致宝贵的水资源流失无余。

2.耐涝

深松技术的功效体现在无论旱季还是雨量充沛的年份，都能有效应对。其原理在于犁底层的破碎促使土壤变得松散。当降雨量增大时，土壤能够迅速接纳并渗透多余的水分，防止地表积水或径流的发生。这样，作物根系得以避免长时间处于水浸状态，从而确保作物的正常生长过程得以顺利进行。

3.抗倒伏

没有深松的地块生长的玉米根系入土浅，一般情况下只有十几到二十厘米，这是因为土壤犁底层限制了作物根系深扎，只能向侧面生长，当遇到大风时，一般夏季大雨都是随着大风而致，作物易倒伏。而深松地块的作物根系可穿过犁底层吸收深层土壤水分，这样根系扎得深、抓得牢，此时遇到大风作物也不易倒伏。还有下雨时水能及时下渗，这种土壤坚实度比有犁底层的土壤结实，作物抗倒伏的能力比没有深松地块强。比如我们在日常生活中都会注意到电力工人在布设线杆时，入土都比较深，一般12米长的线杆进入地下2米，因为埋的深站得就稳。经过深松地块生长的玉米由于根扎得深、抓得牢、土壤密度大，抗倒伏性能就强。

4.抗早衰

(1)干旱是引起早衰的一个主要原因。

去年，我市遭遇了历史上罕见的夏季干旱，其后果是显著的粮食减产，对农业生产带来了相当的困扰，主要源于干旱引发的作物早衰现象。相比之下，实施了深松作业的田地相较于未采取此项措施的地块，展现出更强的抗旱能力，从而减轻了早衰的影响。

(2)因涝早衰。

对于未实施深松处理的土地，土壤表层积聚过多降雨，导致植物根系长时间（通常为6-7天）浸泡于水中，这会妨碍其正常呼吸过程。长期如此，根系易发生腐烂，丧失功能，进而引发作物的枯萎与死亡，即所谓的涝害早衰现象。

(3)因风早衰。

玉米的早衰源于一个直接的原因：大风导致作物倾覆，从而中断了水分和养分向穗部的有效输送。

5.能够增强土壤活性，提高肥力

此乃农学土壤化学专业领域的深入认识。简而言之，深松作业促使土壤展现出卓越的通透性，既便于空气流通又利于水分渗透。由此，土壤中的微生物活动显著增强，植物残茬分解加速，有助于提升土壤腐殖质的累积，同时改善土壤团粒结构，最终提升土壤肥力潜能。

6.可有效提高农作物单产

机械深松的作用在于优化农业生产环境，对作物生长具有显著的推动效果。土壤条件对农作物生长至关重要，而深松整地作为创建适宜土壤环境的关键步骤，不可或缺。其优势表现在：增强抗旱保湿能力，确保苗全苗壮，防止作物倒伏；同时，它能显著提升土地的积温，有效预防病虫害，从而为作物的健康成长奠定坚实的基础。

7.有利于实现农业生产的可持续发展

采用深松技术而不翻动土壤，旨在维持地表植被覆盖，有效抵御风蚀与水土流失，有利于保育耕层土壤中的有机质，守护耕地资源。此外，它能减少因翻地导致的土壤裸露引发的扬尘和悬浮颗粒污染，降低环境负担，对于生态环境的维护具有积极作用，从而推动农业生产的可持续发展进程。

(二)社会效益

1.实现了变水害为水利。

在经历连续降雨的时期，深松处理的农田展现出显著优势。土壤因疏松得以优化，使得雨水能够迅速渗透至土壤深层转化为地下水。相比之下，未经过深松的区域，雨水往往滞留在地表，形成积水或径流，导致宝贵的水资源浪费并伴随着土壤肥力的流失。据统计，阜新地区的典型年份里，实施深松的田地其地下水位可提升大约10厘米，每亩额外存储约67立方米的水。假设我市今年深松作业覆盖面积达到50万亩，总计可额外储存3350万立方米的水资源，这无疑是一笔宝贵的自然资源。这种水资源管理方式简便易行，无需额外投资建设水库及其维护成本，且避免了因水位过高而需进行的泄洪问题。因此，深松作业所带来的社会经济效益不容忽视。

2.显著提高作物产量。

以玉米种植为例，经过严谨的试验评估，常规年份每亩平均增产约150公斤，而在极端气候条件下，如夏涝或干旱年份，增产潜力可提升至300公斤。保守估计每亩增产200公斤，以每公斤玉米售价1元计，扣除相应的作业成本40元，每亩可直接增加收益160元。阜新地区在2014年秋季至2015年春季实施了50万亩深松作业，由此带来的总增收额达到8000万元。若阜新的400万亩耕地全面采用深松技术，预计总增收将达到惊人的64亿元，显示出明显的经济效益提升效应。

三、详述的机械设备种类及其构造详解

(一)国内外深松机具发展情况

1.国外深松机械的发展

早在20世纪30年代，发达的西方国家已对深层松土法进行了深入研究并广泛采用，成效显著。得益于丰富的实践经验及科技进步，美国、西欧等地在深松农业设备的研发上趋于成熟，诸如瓶三万系列，针对多样化需求，他们开发并生产了一系列多款深松机具。这些设备主要采用挤压松土和振动松土两种操作模式。目前，国际上普遍的深松装置通常与高功率拖拉机集成，其特性表现为松土深度深、作业效率高、品质优良，适用于全面的深层松土作业。主要类别包括机械式深松犁和振动式深松机。  机械式深松犁种类繁多，如约翰迪尔公司的900V型松土机和西德劳公司生产的悬挂式深松机。悬挂式深松机的铲柄设计为弧线形，中心线接近直线，铲尖至铲柄内侧距离较迪尔深松铲更为优越，这使得其具有出色的切割性能，且不易挂草。  相比之下，振动式深松机则旨在解决深松犁工作中遇到的阻力大、能耗高的问题。其工作原理是通过拖拉机的动力输出轴驱动偏心振子，促使犁产生振动，从而降低牵引阻力，提升功率利用效率。

随着深松技术的持续提升与配套机具的不断创新，为满足联合作业的需求，国际上已研发出一系列集深松功能于一体的复合作业设备。

2.我国深松机械地研究动态

我国对于深松技术的研究起步相对较晚，始于20世纪60年代初期，那时我们逐渐认识到这项技术的价值并启动了相关研究。高等教育机构、科研院所与农场等单位在深松铲的设计与制造上投入了大量精力，成功开发出实用的深松工具。通过实验验证与实际生产应用，这些努力带来了显著的成效。值得一提的是，吉林省大学、长春长拖集团以及长春市农机推广总站在深松部件的减阻和仿生设计领域也取得了显著进展，并进行了规模化的试验作业，进一步推动了技术的应用与优化。

1991年10月，北京农业工程大学成功研发出一款全方位深松机样机。经试验验证，该机展现出卓越的土壤松碎性能，然而牵引力需求相对较高。后续，我们进行了深入的试验分析，并最终确定了一套合理的深松部件结构参数，这为深松机械的未来发展奠定了坚实的基础。

1992年，吉林市农机研究所研发了多功能的1SZL-210型深松、起垄及灭茬耕作机。此设备集深松、起垄和灭茬于一体，若配合相应的农具，甚至能够实现播种、施肥与镇压等工序的一次性完成，提高了农业生产效率。

1993年，黑龙江省农垦科学院农业工作研究所成功研发出一款专为水田设计的旋耕深松机。

1994年，中国农业大学创新研发了一款可调翼式深松机。其独特的翼铲设计拓宽了深松作业对表土的松土覆盖区域，实现了土壤表层的全面疏松与底层的有序深度松动，从而提升了单柱凿铲的松土效果，且无需依赖大型拖拉机的高功率支持。

在1994年6月，中国农业大学历经四年的精心研发，成功推出了1SQ-250型全方位深松机，并顺利通过了由耕作领域权威专家组成的部级科研鉴定机构的严格评审。鉴定委员会的高度评价确认该机型在技术性能方面已达到国际领先水准。

在二零零零年，黑龙江省水利科学研究院成功研发了一款创新的多功能振动深松机，专为提升低产田土壤生产力而设计。这款深松机凭借其独特的振动技术，相较于传统的深松手段，在相同作业深度下，显著降低了大约三分之一的牵引力需求，表现出卓越的能效与经济效益。

2005年，新疆农业职业技术学院工程学院研制出1LSX-6曲轴式深松耕作机，一次性完成耕整地作业，耕深可在400厘米之间调节。铲削土壤的切削力大，适用于各种土壤的耕整地作业。调整沈松土铲与连杆之间的角度，可调整深松土铲的入土角，改变耕深。

在2005年，黑龙江省成功研发了1SND-175型独特设计的浅翻深松机。其核心深松装置是创新的双翼铲，它被划分为上下两部分。上层铲片旨在高效松土，同时确保土层位置的稳定性；而下层则专长于打破犁底层，从而实现深层次的土壤松动效果。

在2006年，北京延庆农机研究所成功研发了1SZ-230型号的深松整地机。这款设备由前端的深松装置与后端的旋耕机组成，二者协同作业时，能一次性实现对土壤及表层土壤的破碎和平整，确保表层10厘米内的土壤质量达到播种的理想标准。

在2008年，黑龙江省农业机械工程科学研究院研发并成功制造了1FFSL-5型号的多功能浅翻深松翻转犁，该犁具有一次入地即能实现对工作区域土壤的深度松土、翼铲碎土、除草、犁铧翻耕表层及埋压根茬等一体化作业的能力。

在2009年，云南农业大学与曲靖市烟草公司携手合作，历经两年多的研发创新，成功推出了我国首款具有多项功能的农业机械——1GQQSN-200旋耕深松起垄一体化作业机。这一成果在中国农业烟草机械化生产领域实现了关键技术的突破，填补了一项重要的空白期。

(二)深松机具的种类和特点

农业机械中的深松设备种类繁多，主要包括深松犁、层耕犁、全方位深松装置以及深松联合作业机。按照作业方式的划分，主要分为两种类型：全面深松与局部深松。全面深松作业由深松犁完成，适用于配合农田基础设施的建设，旨在改善耕层过薄的土壤结构。相比之下，局部深松采用凿形铲、双翼铲或铧，执行松土与留有部分未松动的土壤相结合的方式。由于间隔深松能形成虚实相间的耕层特性，实践经验显示，它在某些特定地块表现出优于全面深松的优势，应用范围广泛。

按作业机具结构原理可分为：凿式深松、翼铲式深松、振动深松、鹅掌式深松等。不同深松机具因结构特点不一，作业性能也有一定差异，适用土壤及耕地类型也有一定变化。一般来讲，以松土、打破犁底层为目的的常采用全面深松法，以打破犁底层、蓄水为主要目的常采用局部深松法。有些各类的机具兼有深松全面深松的特点，如全方位深松机、振动深松机等。

当前生产实践中广泛应用的土壤深度管理技术包括间隔式深松、垄沟深松、中耕深松、浅层深耕、全垄翻耕以及全面深松等多种手段。

(三)深松机和深松铲主要构造

1.深松机基本结构

深松机一般采用悬挂式，如图所示：

深松机由深松机架

机架构造：深松机的主体构架由前横梁、后横梁，以及左斜梁和右斜梁互相连接并支撑，构成了整个设备的基础架构。所有组件均被安置于该机架之上。

深松铲构成为主体的淡化松铲柄与可调节的活动侧翼，作为该设备的核心工作组件。

4. 限深装置功能：限深轮的主要职责在于精细调节和管控深松机的作业深度。部分小型深松机未配备限深轮，而是依赖拖拉机的液压悬挂系统调控耕作深度。深松铲与限深轮均通过适配连接件牢固地安装在机体框架上。

上悬挂杆与上悬挂支杆：它们的主要功能是与拖拉机的上悬挂系统实现连接。

深松作业主要依赖于各类深松机，这些设备依据配置的深松铲数量有所区分，常见型号包括3行、5行或7行，其核心功能在于打破犁底层，从而重塑土壤结构。通过这种操作，可以调节土壤的理化性质，提升耕层土壤的通透性和保水抗旱性能。部分深松机配备可调双侧翼铲，旨在根据土壤特性优化松土效率；另外，一些机型设计有深松铲下方的松土通道，形成便于作物根系穿透的鼠道，进一步增强土壤活力。

2.单一深松机

单一深松机以其单一的功能，主要负责深层土壤的松土作业，其结构简洁，普遍采用三点悬挂连接方式。根据作业范围的差异，单一深松机可分为局部深松机和全方位深松机两个类别。局部深松机按操作方式又细分为机械式和振动式，机械式通过拖拉机牵引带动设备前行，通过挤压和切割土壤实现松土，具体包括凿式、带翼凿型杆齿深松机、翼型杆齿深松机等多种形式。其中，配备尾翼的深铲能有效扩大土壤扰动范围，减少阻力，提升耕作深度并提高松土质量。相比之下，振动式深松机利用振动原理，通过设定特定频率的振动使土壤松散，旨在降低阻力，这一技术已得到广泛研究并证实，例如黑龙江水利科学研究院研发的多功能振动式土壤改良机，凭借自激往复式惯性振动源，引领了我国耕整地机械振动作业的新纪元，据研究，其振动深松相较于其他类型节省了超过20%的能源。

3.全方位深松机

农田深松作业的高效工具——深松机，专为旱作和稻麦轮作区域设计。其显著特点在于广泛的全地形松动性能，表现出卓越的松土能力。目前市场上的深松机型式多样，主要包括以下三种：      - 由中国农业大学研发的“V”型全方位深松机，其独特的设计采用了“V”字形深松组件，通过切割土壤形成类似梯形框架中的V型垄条，经过剪切、弯曲和拉伸过程，实现土壤的精细破碎。      - 黑龙江省生产的1SQ-340型号全方位深松机，则以“L”形工作部件见长，其工作原理与“V”型机相近，同样致力于提升土壤的松动效果。      - 凿齿式全方位深松机作为中小型农田的创新解决方案，巧妙地融合了全方位深松技术和传统凿形犁的优点，一次行程即可实现全面深松与松整相结合，显著节省能源。

新型全方位深松机：革新土壤处理设备 这种独特的深松装置区别于传统的凿式深松机，其工作原理独具匠心。它能够高效地破碎50厘米深处的土壤，显著提升粘性土壤的渗透性能，并在底层创造有利于作物生长的通道——鼠道。尽管其深松阻力略低于犁耕，但全方位深松机在应对我国干旱、半干旱地区的土壤储水保肥、渍涝排水、盐碱地改良以及黏土质地的优化，乃至草原生态恢复方面展现出广阔的应用潜力。

凿式深松机

(四)深松联合作业机

深松联合作业机是一种多功能农具，能够在进行深松作业的同时，实现施肥、播种、中耕（起垄）、灭茬以及喷洒农药或除草剂等多种农业操作。根据不同地区的实际生产需求，此类机器在深松基础上扩展了多样化功能。它们有的具备一次性完成播种前整地的能力，从而减少了劳动力投入，降低了压地频率，节省了时间，并提高了大功率拖拉机的使用效率，进而降低了整体作业成本。市场上常见的机型包括1FFSL-5型深松施肥机、浅翻深松翻转犁、SGTN-180/200型双轴灭茬旋耕起垄机、深松联合整地机、框架式深松旋耕联合作业机、深松整地联合作业机，如3GZ-6型悬挂式联合播种机和2LBZ-5A型垄下播种中耕机。此外，河南农业大学机电工程学院研发的SQS-2型深松、起垄、施肥联合作业机，以及云南学院农业大学与曲靖市烟草公司共同研发的1GQQSN-200旋耕深松丰收垄联合作业机等也备受瞩目。

一次作业，深松联合作业机展现出多功能性，涵盖多种作业模式。根据联合作业策略，它包括深松与耕作一体化机、深松旋耕起垄复合作业机以及多用途组合犁等形式。这种设计初衷是为了顺应机械深松少耕法的推广和大功率轮式拖拉机技术的发展，特别适合我国北方干旱与半干旱地带的需求。其作业范围广泛，既能执行隔年犁底层的深度破碎，以提升土壤的保水能力，又能创造上松下实的耕作条件，适用于熟地全面深松。此外，深松联合作业机还可用于草原牧草的更新维护和荒地的开垦等多元化应用场景。

四、深松整地的好处、存在问题及建议

(一)作用与好处

长期实施旋耕可能导致土壤形成坚固的犁底层，进而导致土壤硬化，不利水分渗透及植物根系深入。然而，机械深松技术能够有效地破解这种状况，通过加深耕作层次来优化土壤结构。

提升土壤深度松散作业的效果，有助于促进水分的有效渗透。经过深松处理后，土壤表面的粗糙性增强，能够有效减缓雨水的表面流速，延长雨水向下渗透的时间，从而显著提高土壤的储水性能。

经过土地深松处理，能够优化土壤构造，增强其气体交换性能，激活土壤微生物并促进矿物质的分解，从而显著提升土壤的肥沃度。

采用深度松土而不翻动土层的技术，使得秸秆碎屑与杂草主要滞留在地表，此举有助于保持土壤湿度，降低风力侵蚀，同时增强雨水的吸收能力，延缓地表径流的发生，并减轻径流的冲刷力度，从而有效抑制水土流失，切实保护土壤的稳定性。

当前，农作物的机械化管理已全面展开，然而在作业过程中，机械设备不可避免地会对土壤产生一定程度的压实。针对这一问题，深松作业应运而生，旨在缓解作物管理机械化作业对土壤压实状况的影响。

当害虫处于越冬状态时，它们通常寄生于土壤内。对此，实施深度翻耕与整地作业能够有效破坏害虫的生存条件，干扰其正常繁殖进程。此外，深松土地的过程中，还有助于移除当年的病害植物，从而削减病原微生物的数量，从长远看，这将有助于降低次年病虫害的发生风险。

深松作业能够优化土壤生态，提升地表温度，刺激好氧微生物的活力，激活土壤储存的养分，增强土壤肥力，促使作物根系深入生长，从而增强作物的耐旱与抗倒伏性能，提升作物对病虫害的抵抗力。这一系列效益不仅有利于产量的提升，而且能够减少化学肥料和农药的使用，进而保证作物质量的优良性。

(二)深松整地技术

对于深松作业，对拖拉机的动力性能和附着力提出了较高的标准，推荐选用功率不低于90马力的拖拉机，并优先考虑采用四轮驱动以增强牵引效能。

2.连年旋耕的地块，土地深松周期一般年进行1次，也可根据土壤条件和作物管理机具进地次数，掌握深松间隔周期。

在执行深松工序时，建议土壤含水量控制在15%至22%之间，且土壤密度应维持在14克每立方米。对于土壤持水量过高、质地粘重的区域，应谨慎考虑进行深松作业。

通常情况下，松土的适宜深度为厘米。对于深松处理的麦田，建议的播种行距为厘米；而在玉米种植区域，间距设置为厘米。

5.深松作业时间可在夏季前茬小麦收获后或秋季玉米刚收完小麦播种之前进行。全方位深松必须在秋后进行。间隔深松在夏季或秋季都行。

6.深松作业时深度要保持一致，不得漏松。

(三)存在的问题

商水县的农业土地分配相对有限，个体农户经营模式仍然广泛存在，部分农民对于现代农业技术，特别是深松作业的认知尚显不足。

尽管部分农民已经认识到了土地深松的益处，然而，由于农村主要的动力设备以小型四轮拖拉机为主，这在很大程度上未能满足深度松土所需的强劲动力需求。

由于深松整地机械设备的配套成本较高，导致农民购置设备面临一定的经济压力。此外，深松作业的费用也相对昂贵，从而抑制了农民对购机和使用此类机械的积极性。

当前粮价相对低迷，使得农业生产承受着较高的综合成本，这对农民的耕作积极性产生了负面影响，进而降低了他们进行土地深松作业的积极性。

(四)建议

在农闲时期，实施农技人员深松整地的专业知识培训，旨在提升他们的服务质量，从而强化服务的实际效益。

在深松作业的重要时间节点，农业技术顾问需亲临田间地头，针对农户开展技术指导与实操培训。他们将深松作业、作物品种种植与精准施肥策略有效整合，推动农机与农艺的深度融合，从而加速机械化深松技术的广泛传播与应用。

引进并示范具有先进性、实用性和经济性的深松机具，该设备专为本地作业设计，我们通过组织观摩培训和现场教学，激发周边群众的接受与应用，促使其在农业生产中广泛应用推广。

致力于新型职业农民的能力建设，深化对土地深松技术的理解与掌握，旨在提升更多农业经营主体的实践能力，从而推广和扩大土地深松的覆盖范围。

通过组建以农机大户、农机专业合作社、农机作业服务公司及农机行业协会等新型农业组织为核心的专业农机服务团队，提升此类组织的服务质量和推广效能。

借助国家实施的农机惠农优惠政策，我们积极推动农机与土地深松作业的补贴到位，此举旨在提升深松作业服务提供者与接受者的积极性。

五、农业机械化深松整地策略的当前进展与应对措施

(一)农机深松整地技术推广现状

当前我国农机深松整地技术推广面临一些挑战，具体表现为：  1. 经济因素制约：农机设备价格相对高昂，而农民的收入水平有限，导致农机购置需求不高。 2. 技术认知局限：农民对于农机深松整地技术的了解和接受度有待提升。 3. 使用不当问题：农民在农机操作上可能存在误区，未能充分利用其潜力。 4. 推广与教育短板：推广活动力度不够，宣传手段单一，且缺乏必要的专业知识培训，阻碍了技术的广泛应用。  这些因素共同限制了农机深松整地技术在农业生产中的实际效能。

(二)农机深松整地技术推广意义

农机深松整地技术在优化我国农业产业结构中扮演着至关重要的角色。其核心优势在于，通过非破坏性的土壤处理方式，重塑土壤内部结构，创造出有利于农作物生长的良好生态环境，从而显著提升农作物的产量。农业作为国民经济的重要支柱，我国政府对农业发展状况尤为关切。深松整地技术在农业生产中的应用，显著提升了土壤的透气性和肥力，增强了土地抵御干旱的能力，进而提高了农业生产效率。这一技术对我国农业产业发展具有战略性意义。鉴于其带来的显著效益，我们应当持续推动农机深松整地技术的普及和深化，以驱动我国农业的迅猛发展。

(三)农机深松整地技术推广对策

1.加大宣传力度

深松整地技术的应用能够显著提升农业生产效率，增强农作物种植的科学性，对农业产业发展具有推动作用。然而，我国部分农户对此技术的认知尚显不足，限制了其在农业生产中的实际应用。因此，亟需强化农机深松整地技术的普及与推广。首先，实施全面系统的调查，详尽理解技术的适用细节、适用领域及优势，以便于后续推广。接着，通过农业网站和电视媒体广泛传播，扩大技术的知晓范围。其次，编纂农机深松整地技术的宣传手册，组织专业人员深入农村进行讲解并分发手册，增进农民对技术的理解。此外，组织技术交流会和讲座，邀请专家现场解答疑问，帮助农民掌握技术。同时，构建专门的在线宣传平台，定期更新内容，以提升技术的可见度和采用率。这样，将有力推动我国农业产业的深化发展。

2.合理选择深松整地时间

农机深松整地技术对于增强田地的抗旱与储水性能具有显著效益，这成为推广该技术的重要考量因素。为了充分发挥其功能，关键在于合理安排农机深松整地的时间。具体策略是，应在了解当地气候特性后，选择适宜的深松整地时机，如在辽农地区，推荐在秋季农作物收获后进行，此时进行的深松整理能有效保持土壤水分，维持土壤肥力，有利于农作物的优质生长。一般来说，农机深松整地作业主要集中在秋季作物时段，但也可根据各地区的具体农作物种植情况灵活调整，例如在夏季或春季作物生长期进行，以提升土壤通透性，促进农作物的健康成长，从而提高农作物种植的经济效益。因此，在推广农机深松整地技术时，明确作业时间至关重要，以确保用户能有效利用这项技术的优势。

3.合理选择深松整地方式

农机深松整地技术可对整体土地进行深松处理，也可对局部土地进行深松处理，前者主要是利用大型机械设备对土地进行深松整地作业，后者则是主要借助铧、凿型铲等工具进行完成的。在对整体土地开展深松整地作业时，处理的深度应控制在25~30cm,并保证土地处于上虚下实、平整、无硬块状态，以此为农作物生长提供一个良好的环境。在对局部土地进行深松整地时，应确保土地具备一定的虚实特点，即虚的部门应保证具有一定的储水功能，实的部分应保证可提高土地肥力。目前我国较为常用的深松整地方式主要分别工具辅助深松整地与大型机械设备辅助深松整地。在实际开展深松整地作业时，还应根据当地土质特征，选择相应的深松整地方式，以确保该项技术可充分发挥出自身功能。

4.加强体制管理

当前我国农机深松整地推广工作中，其管理体系尚存若干亟待改进之处。首要问题在于管理体制中缺乏对技术推广目标的明确阐述，导致部分推广人员积极性不高，阻碍了该技术的广泛传播。为此，强化深松整地推广工作的管理体系刻不容缓，以提升技术推广的效能。首先，应持续优化管理制度，通过借鉴并结合现有国情与农机深松整地推广现状，不断完善相关政策，为推广活动提供有力的指导。其次，亟需建立明确的推广工作标准，确保质量可控。农机深松整地技术旨在推动农业生产科学化，增加农民收益，推动农业产业进步。推广人员在实施过程中，应明确这一目标，向农民详尽讲解技术优势及操作关键，促使农民能熟练掌握。在制定评价标准时，应将农民对技术的理解与应用能力作为核心指标，激励推广人员提高工作效率，推动农机深松整地技术的有效应用。最后，引入奖惩机制，激发推广人员的工作热情。

六、农机深松作业的优势与标准化操作指南

(一)农机深松整地作业的优势

农机深松整地是指使用拖拉机来牵引专用的深松机或者深耕机，在保证不翻动土壤的情况下，对地下土壤进行有效的疏松处理，打破犁底层，对土壤层结构做出有效的改良，使得地下温度显著提高，增加土壤的蓄水保墒能力和抗旱排涝能力的一种现代化机械耕作技术，同时也是现代化保护性耕作技术的重要组成。农机深耕种的技术在农业生产领域的有效应用具有多方面的优势，主要包括了以下几个方面：

1.促进农机装备的显著提升

实施农机深松整地作业的策略，旨在激励农机合作社购置高端农机设备，推进农机操作向智能化与自动化转型，从而助力农业现代化进程。作为保护性耕作技术的关键组成部分，农机深松整地技术的有效推广至基层，能显著提升地区的装备技术水平，确保农业生产质量。此外，它还能有效减轻农业生产成本，提高工作效率与作业品质，从而缓解农民繁重的农事负担，释放他们的时间与精力。

2.提高耕地质量

农机深松整地技术是指在不对土壤层进行过度侵扰的情况下开展深松整地能够切实增强土壤的蓄水保墒能力和抗旱排涝能力，同时通过深松整地也能够有效打破犁地层