北方寒地是中国最主要商品粮生产基地,玉米是其主要粮食作物之一,黑龙江省每年约产生3700万吨玉米秸秆。在玉米秸秆覆盖量大的原茬地上,一般播种机无法正常作业,废弃的秸秆多数被焚烧,为了解决高质高效量播和秸秆科学还田等难题,实现农业可持续发展,根据国家标准NYT 1768-2009《免耕播种机质量评价技术规范》,对2BMFJ-DL6型多功能玉米原茬地免耕覆秸精量播种机(下文简称DL6免耕机)进行田间试验,应用秸秆残余应力法与多重比较法相结合,探寻北方寒地地表覆盖秸秆的腐解周期;并在克山县进行播种大豆及玉米的试验示范。主要研究内容和取得的成果如下:(1)在北方寒地机械收获玉米后,地表秸秆残茬覆盖量为1.23 kg/m~2条件下,DL6免耕机以9 km/h的速度作业,机具无秸秆堵塞现象,秸秆清秸率达97%以上,作业效果良好;播种深度、均匀性及排肥一致性等性能指标均符合国家一等品的要求,机具的总排肥量稳定,达到了优等品的要求;该机施肥深度、种肥水平间距、种肥垂直间距合格率均符合北方大垄种植模式及相关农艺要求,做到了农机与农艺的结合。(2)北方寒地应用原茬地免耕覆秸精量播种机械化技术,玉米秸秆覆盖还田168天后,经机械剪切未被撕裂秸秆降解率56.3%,撕裂后秸秆降解率62.4%;玉米秸秆翻埋还田168天后,秸秆降解率60.0%。秸秆腐解具有明显阶段性,表现为“前期快、中期稳、后期慢”。(3)不同部位玉米秸秆降解率差异显著,秸秆自顶部至底部降解率呈线性降低。秸秆覆盖还田168天后,玉米秸秆降解率由快至慢排序:秸秆上(顶部)、秸秆中上、秸秆中、秸秆中下、秸秆下(根部),秸秆顶部降解率达72.3%,底部仅49.1%。(4)克山县大垄玉米原茬地应用原茬地免耕覆秸精量播种机械化技术播种玉米试验示范效果良好,在机具作业速度9 km/h的条件下,播种后地表秸秆覆盖均匀,田间出苗率达91.1%,出苗率高,苗齐、苗全、苗匀、苗壮。相较于传统播种与翻埋还田两种模式,穗长分别长17 mm和10 mm、穗粒数多22粒和19粒、穗重多34 g和25 g、穗粒重多39 g和21 g,差异显著,其他性状不显著;三种作业方式下,免耕覆秸精量播种方式的倒伏率为1.54%,传统播种与翻埋还田方式的倒伏率分别为9.92%和11.52%,显著低于其他两个处理,株数、穗数差异显著,其他性状差异不显著;其中,播种量、施肥量相同的条件下,免耕覆秸作业方式较传统作业方式亩增产72.7 kg,增幅12.7%,差异显著;相较翻埋还田作业方式亩增产43.3 kg,增幅7.2%,差异显著。免耕覆秸机械化作业方式,较传统播种和翻埋还田方式亩节本113.0元和163.0元,增效231.5元和233.56元(不计国家补贴)元,增幅29.2%和29.5%,经济效益显著。(5)在克山县大垄玉米原茬地应用原茬地免耕覆秸精量播种机械化技术播种大豆试验示范效果良好,在机具作业速度9 km/h的条件下,播种后地表秸秆覆盖均匀,田间出苗率达90.1%,较传统播种低0.8%,较翻埋还田模式低1.3%。出苗率高,苗齐、苗全、苗匀、苗壮。在开花期测定四种模式的株高,免耕覆秸模式较传统播种低0.7 cm,较翻埋还田作业方式低3.1 cm。在成熟期测定免耕覆秸模式较传统播种模式株高降低1.5 cm,主茎节数少2个,1粒豆荚数多0.4个,2粒豆荚数少3.4个,3粒豆荚数多4.7个,4粒豆荚数多0.5个,瘪粒豆荚数多2.2个;较翻埋还田模式株高低3.1 cm,主茎节数少1个,1粒豆荚数多1.4个,2粒豆荚数少0.6个,3粒豆荚数多8.0个,4粒豆荚数多7.5个,瘪粒豆荚数多1.2个。在播种量、施肥量一致的条件下,免耕覆秸方式的亩产量较传统播种与翻埋还田方式分别高20.6 kg和15.8 kg,增幅11.7%和8.7%,差异显著;免耕覆秸方式较传统作业与翻埋还田方式分别亩均节本40.0元和65.0元,增效109.1元和118.0元(不计国家补贴),增幅21.0%和23.1%,经济效益显著。