?適宜雙季稻稻草還田的多功能聯(lián)合作業(yè)裝置?

?廖育林 魯艷紅 高雅潔 王宇 曹衛(wèi)東 聶軍

摘 要：雙季稻稻草還田難是南方雙季稻區(qū)機(jī)械化生產(chǎn)過(guò)程中遇到的難題之一。雙季稻生產(chǎn)具有季節(jié)性緊、稻草還田量大、耕作難的特點(diǎn)，尤其早稻收獲、晚稻整地和晚稻插秧3大作業(yè)環(huán)節(jié)緊密銜接，環(huán)環(huán)相扣。采用傳統(tǒng)機(jī)械作業(yè)時(shí)，水稻收獲和稻草還田需分開(kāi)進(jìn)行，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，對(duì)聯(lián)合收割機(jī)進(jìn)行改進(jìn)和加裝配套裝置，改進(jìn)的聯(lián)合作業(yè)裝置具有一次完成水稻收獲、稻草粉碎、稻草全田均勻拋散、腐稈劑或根瘤菌噴灑、綠肥種子撒播或肥料撒施的多種功能，通過(guò)早晚稻不同的利用方式，有效解決了雙季稻稻草還田難的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：雙季稻;稻草還田;收割機(jī)改型;水稻收獲;聯(lián)合作業(yè)裝置

中圖分類(lèi)號(hào)：S225.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-060X（2020）04-0069-03

A New Type of Multi-Functional Combined Operation Device Suitable for Rice Straw Returning into Double Cropping Paddy Field

LIAO Yu-lin1，2，LU Yan-hong1，2，GAO Ya-jie1，2，WANG Yu1，2，CAO Wei-dong3，NIE Jun1，2

（1. Hunan Institute of Soil and Fertilizer， Changsha 410125， PRC; 2. Hunan Scientific Observing and Experimental Station of

Arable Land Conservation， Ministry of Agriculture， Changsha 410125， PRC; 3. Agricultural Resource and Agricultural Division

Institute ， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Beijing 100081， PRC）

Abstract： The difficulty of returning rice straw into the field is one of the important problems in the course of rice mechanical harvest development in double cropping paddy field due to its tight season， large amount of rice straw returning into the field， and difficult cultivation， especially the three major operation links of early rice harvest， late rice land preparation and late rice transplanting have the characteristics of strong seasonality and short-term adaptability. Rice harvesting and straw returning into the field are carried out separately in traditional techniques， which is time-consuming and laborious. In view of the shortcomings of the existing technology， the combined harvester is improved and equipped with supporting devices. The improved combined operation device has a variety of functions such as rice harvest， crushing rice straw， scattering rice straw evenly in the whole field， spraying straw rotting agent or rhizobia， spreading green manure seed and fertilizer at one time. Through different utilization ways in early and late rice fields， the problem of rice straw returning into the field is effectively solved.

Key words： double cropping rice; returning rice straw into field; harvester modification; rice harvest; combined operation device

水稻機(jī)械化生產(chǎn)收獲后的秸稈去向是存在于雙

季稻田培肥與耕作過(guò)程中農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合的一個(gè)主要問(wèn)題[1]。稻草還田是一條既快捷又能大批量處理剩余秸稈的有效途徑，也是秸稈綜合利用各種方式中成本最低、可操作性最強(qiáng)、見(jiàn)效最快的一種方式。稻草還田不需要收集加工，既能節(jié)約運(yùn)輸費(fèi)用，又可機(jī)械作業(yè)，同時(shí)還可以防止秸稈腐解過(guò)程中氮、磷、鉀等養(yǎng)分的損失。稻草還田能有效地增加土壤有機(jī)質(zhì)含量、改良土壤結(jié)構(gòu)、保墑和調(diào)控田間濕度、抑制雜草、防治土傳病害、培肥地力、減少化肥用量、增加水稻產(chǎn)量，特別是對(duì)促進(jìn)稻田土壤氮、磷、鉀的協(xié)同關(guān)系及彌補(bǔ)磷、鉀肥的不足有顯著作用，而且稻草還田能消除焚燒稻草造成的環(huán)境污染（如減少霧霾），凈化農(nóng)村環(huán)境，對(duì)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義[2-3]。

目前雙季稻田稻草還田具有季節(jié)緊、還田量大、耕作難、耕層淺等問(wèn)題。其中早稻稻草還田具有強(qiáng)季節(jié)性、適期農(nóng)時(shí)短的特點(diǎn)，早稻收獲、晚稻整地和晚稻插秧3大作業(yè)環(huán)節(jié)（機(jī)收、機(jī)耕、機(jī)種）緊密銜接[4-5]，

一個(gè)環(huán)節(jié)延誤，都會(huì)影響后續(xù)生產(chǎn)。不僅如此，稻草直接還田還存在如下問(wèn)題，例如：收獲后秸稈的長(zhǎng)度太長(zhǎng)導(dǎo)致后面機(jī)械作業(yè)不方便，秸稈覆蓋的均勻度差、秸稈還田量過(guò)多和稻草腐解困難造成的下茬作物種植難，為方便農(nóng)事操作的高割茬收割導(dǎo)致耕翻整地和后續(xù)作業(yè)難等[6]。然而，目前的水稻聯(lián)合收割機(jī)不能同時(shí)解決以上問(wèn)題。為此，筆者對(duì)聯(lián)合收割機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，加裝配套裝置，改進(jìn)的聯(lián)合作業(yè)裝置具有一次完成水稻收獲、稻草粉碎、稻草全田均勻拋散、腐稈劑或根瘤菌噴灑、綠肥種子撒播或肥料撒施的多種功能，有效解決了雙季稻稻草還田難的問(wèn)題。

1 多功能聯(lián)合作業(yè)裝置的構(gòu)造

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，對(duì)聯(lián)合收割機(jī)進(jìn)行改進(jìn)并加裝配套裝置，在水稻收割機(jī)上安裝秸稈腐稈劑（或根瘤菌）噴灑裝置、秸稈粉碎和拋散裝置、綠肥種子（晚稻季）或肥料撒播（早稻季）裝置，改進(jìn)成集水稻收獲、稻草粉碎、稻草全田均勻拋散、腐稈劑噴灑、綠肥種子撒播（晚稻季）或肥料撒施（早稻季）于一體的多功能聯(lián)合作業(yè)裝置（下文簡(jiǎn)稱(chēng)“多功能聯(lián)合作業(yè)裝置”），有利于實(shí)施秸稈還田，同時(shí)減少進(jìn)地次數(shù)、減輕機(jī)具對(duì)土壤的壓實(shí)。而且多功能聯(lián)合作業(yè)裝置還可提高效率、節(jié)約能耗、降低成本等。

改進(jìn)后的多功能聯(lián)合作業(yè)裝置主要包括水稻收割機(jī)（圖1A-1）、秸稈粉碎機(jī)（圖1A-6，安裝在水稻收割機(jī)排料口處）、紫云英種子（肥料）撒播機(jī)（圖1A-5，安裝在秸稈粉碎機(jī)上表面）、儲(chǔ)腐稈劑（或根瘤菌劑）箱（圖1A-3，安裝在排料口上表面）、第一連接軟管（圖1A-2，安裝在儲(chǔ)腐稈劑箱外表面，一頭連接儲(chǔ)腐稈劑箱，另一頭連接增壓泵進(jìn)水端）、增壓泵（圖1A-16，進(jìn)水端連接第一連接軟管，出水端連接第二連接軟管）、第二連接軟管（圖1A-7，連接增壓泵出水端與噴灑管）、噴灑管（圖1A-8，設(shè)置在秸稈粉碎機(jī)遠(yuǎn)離排料口的一側(cè)，與第二連接軟管另一端連接）、噴嘴（圖1A-9，安裝在噴灑管外表面下部位置，多個(gè)等距安裝）、擋風(fēng)板（圖1A-11，安裝在噴灑管兩側(cè)）、限位框（圖1A-13和圖1C，安裝在擋風(fēng)板背離噴灑管的一面，多個(gè)等距固定在擋風(fēng)板上）、支板（圖1A-14，一端通過(guò)第一連接螺栓固定在限位框內(nèi)，另一端通過(guò)第二連接螺栓固定在U型框內(nèi)）、U型框（圖1A-15，2個(gè)，均套設(shè)在支板遠(yuǎn)離限位框的一端，與水稻收割機(jī)固定連接）等結(jié)構(gòu)。

限位框遠(yuǎn)離擋風(fēng)板的一面開(kāi)設(shè)2個(gè)第一圓孔（圖1B-17），支板遠(yuǎn)離U型框的一面開(kāi)設(shè)有與第一圓孔相匹配的第一螺紋孔（圖1E-20），第一圓孔內(nèi)設(shè)有第一連接螺栓（圖1A-10），第一連接螺栓穿過(guò)第一圓孔嚙合在第一螺紋孔內(nèi)。

U型框遠(yuǎn)離水稻收割機(jī)的一面開(kāi)設(shè)有第二圓孔（圖1D-18），第二圓孔內(nèi)設(shè)有第二連接螺栓（圖1D-19），支板遠(yuǎn)離限位框的一端外表面開(kāi)設(shè)有與第二圓孔相匹配的第二螺紋孔（圖1E-21），第二連接螺栓穿過(guò)第二圓孔嚙合在第二螺紋孔內(nèi)。擋風(fēng)板下端設(shè)有橡膠片（圖1A-12，通過(guò)螺絲與擋風(fēng)板固定連接）。噴灑管外表面固定有至少2個(gè)連桿，連桿另一端與秸稈粉碎機(jī)固定連接。

2 多功能聯(lián)合作業(yè)裝置的使用效果評(píng)價(jià)

該裝置具有靈活調(diào)節(jié)功能，早稻收獲時(shí)應(yīng)用水稻收獲、稻草粉碎、稻草全田均勻拋散、腐稈劑噴灑、肥料撒施一體化作業(yè)5項(xiàng)功能對(duì)水稻進(jìn)行整株收割、粉碎。稻草切碎長(zhǎng)度<2 cm占30%左右、2～5 cm占60%左右、>5 cm占10%左右;拋撒寬幅調(diào)節(jié)為與收割機(jī)的收獲寬幅一致，稻草覆蓋均勻度達(dá)到95%以上;設(shè)計(jì)在噴灑管兩側(cè)的擋風(fēng)板起到遮擋風(fēng)流的作用，降低環(huán)境中的風(fēng)流對(duì)噴嘴噴出的秸稈腐解劑的影響，防秸稈腐解劑在風(fēng)流作用下沿著噴灑管長(zhǎng)度方向飄散，提高了秸稈腐解劑噴灑的均勻性并增強(qiáng)其與稻草的粘合效果，粘合程度達(dá)到90%以上;配合后期的水肥管理，稻草腐解時(shí)間能縮短10 d以上;同時(shí)進(jìn)行尿素或復(fù)合肥（圓形粒裝肥料）的撒施，為秸稈腐解提供合適的C/N。

早稻秸稈還田時(shí)，秸稈拋撒田中后應(yīng)先泡水1～2 d，水深以3～5 cm為宜，補(bǔ)施氮肥后立即旋耕或耙地，使切碎稻稈埋入耕層內(nèi)。進(jìn)行深耕翻埋時(shí)，深耕應(yīng)不小于20 cm。作業(yè)后不應(yīng)出現(xiàn)成團(tuán)殘草，殘草量應(yīng)低于100 g/m2。采用旋耕機(jī)或驅(qū)動(dòng)耙進(jìn)行埋草作業(yè)時(shí)，需用慢速和中速按縱向和橫向作業(yè)2遍，再進(jìn)行晚稻種植。針對(duì)多功能收割裝置，配套開(kāi)展了晚稻免耕機(jī)插秧、拋秧的試驗(yàn)示范，通過(guò)后期水肥的合理管理，晚稻產(chǎn)量略高于旋耕和翻耕田，節(jié)省機(jī)械作業(yè)成本150元/667m2。

晚稻收獲時(shí)應(yīng)用水稻收獲、稻草粉碎、均勻拋散、根瘤菌噴灑、綠肥紫云英種子撒播一體化作業(yè)5項(xiàng)功能，操作同早稻收獲時(shí)基本一致，區(qū)別在于：秸稈留高茬（30～50 cm）;噴灑根瘤菌劑和綠肥種子，粘合程度達(dá)70%以上;紫云英種子均勻撒播在地，均勻度達(dá)到90%以上，粉碎部分稻草均勻覆蓋在種子上，為紫云英種子出苗提供了保溫、遮蔭作用，且厚度不影響出苗;稻草的緩慢腐解為紫云英生長(zhǎng)提供養(yǎng)分，紫云英全生育期生長(zhǎng)不需要額外施肥，能節(jié)省撒播紫云英種子、稻草移出或均勻拋散、撒播肥料和拌種根瘤菌的勞務(wù)費(fèi)用共計(jì)90元/667m2。

該改型裝置稻草切碎長(zhǎng)度、均勻度、拋撒寬幅等技術(shù)參數(shù)科學(xué)合理，同時(shí)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、工作穩(wěn)定可靠、安裝維護(hù)方便、工作效率高、粉碎效果好、可防止碎料堵塞、節(jié)省能耗等特點(diǎn)。該改型裝置通過(guò)早晚稻不同的利用方式，有效解決了雙季稻稻草還田難的問(wèn)題。與市面上的機(jī)器相比，稻草粉碎效果好，覆蓋均勻，克服了其他裝置粉碎拋撒后稻草容易成堆及產(chǎn)生空隙的缺點(diǎn);應(yīng)用于晚稻高茬收割，達(dá)到水稻收獲、稻草粉碎和均勻拋散、根瘤菌噴灑、綠肥種子撒播五位一體作業(yè)，實(shí)現(xiàn)冬閑期稻草—綠肥協(xié)同利用，減少養(yǎng)分流失。

3 結(jié)論和建議

隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)制度發(fā)展，農(nóng)業(yè)集約化和機(jī)械化是必然趨勢(shì)，目前傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)作業(yè)正逐漸由單一型向聯(lián)合作業(yè)方向發(fā)展。農(nóng)業(yè)聯(lián)合作業(yè)技術(shù)就是把農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中幾種機(jī)具多道工序完成的作業(yè)任務(wù)用一臺(tái)機(jī)具、一次作業(yè)來(lái)完成，是一種先進(jìn)的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方法，是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的必由之路，也是農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、降低成本的重要措施之一[7]。聯(lián)合收割機(jī)附帶秸稈切碎裝置能使作物收獲和秸稈還田有機(jī)結(jié)合，大大降低作業(yè)成本，并且靈活方便，是理想的秸稈還田方式之一。

單一作業(yè)機(jī)械和效率低下的機(jī)具將逐步淘汰，對(duì)高效率復(fù)式作業(yè)機(jī)具的需求十分迫切。雙季稻稻田土壤培肥的機(jī)械改型，首先要因地制宜，不斷探索，逐漸形成并完善適應(yīng)當(dāng)?shù)厍闆r的秸稈機(jī)械化還田與機(jī)插秧集成技術(shù)體系;其次要遵循經(jīng)濟(jì)實(shí)用性原則，同一種農(nóng)機(jī)具，市場(chǎng)上可供選擇的機(jī)型多種多樣，性?xún)r(jià)比也有很大差別，在保證使用可靠性和適用性的前提下，盡可能地花較少的錢(qián)買(mǎi)到先進(jìn)實(shí)用的農(nóng)機(jī)具，以便在一定時(shí)期內(nèi)保持設(shè)備的先進(jìn)性，減少無(wú)形損耗;第三，不要過(guò)分追求自動(dòng)化、多功能化，自動(dòng)化程序越高，功能越多，結(jié)構(gòu)就越復(fù)雜，發(fā)生故障的概率也就越大，要把經(jīng)濟(jì)實(shí)用性與先進(jìn)性統(tǒng)一起來(lái)。水稻收割機(jī)配套裝置改型的輕便性、簡(jiǎn)潔性和多功能性仍然是后期研發(fā)的重要方向。

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（責(zé)任編輯：成 平）