稻茬濕爛地小麥高效豐產(chǎn)機械化裝備研發(fā)與技術體系集成實踐

邢全道 卜永清 朱松 朱亞晨 蔣東峰

0 引言

江蘇是我國小麥主產(chǎn)區(qū)之一。蘇北地區(qū)溫光資源相對緊張，稻麥茬口銜接時間短，加之現(xiàn)有的耕作方式不配套，秸稈處理質(zhì)量不高，難以實現(xiàn)小麥適期、高質(zhì)量播種。為實現(xiàn)小麥豐產(chǎn)豐收，江蘇省農(nóng)墾農(nóng)業(yè)發(fā)展股份有限公司針對江蘇省黏性土壤及砂性土壤地區(qū)小麥高質(zhì)量機械化耕作存在的稻麥兩熟種植茬口銜接時間緊張、土壤濕爛、水稻秸稈全量還田條件下耕作質(zhì)量差、灌溉出苗易受漬害、遇多雨天氣爛耕爛種等問題，組織開展技術攻關，創(chuàng)新研發(fā)適于黏性土壤耕作的原墑精量播種機和適應砂性土壤耕作的雙旋耕寬條帶精量播種機，構建了稻茬小麥生產(chǎn)農(nóng)機農(nóng)藝深度融合的茬口銜接和高效種植模式，集成了適于稻茬濕爛地的“低茬收稻→碎秸勻撒→反旋埋茬→寬帶播種”機械化作業(yè)流程和技術體系，形成集產(chǎn)、學、研、推為一體的“蘇墾模式”，并以江蘇農(nóng)墾基地為推廣橋梁，為江蘇省小麥高效高產(chǎn)機械化生產(chǎn)提供新思路、新路徑。

1 裝備研發(fā)

1.1 研制了原墑精量播種機，實現(xiàn)原墑出苗、播深精準控制、播量精量控制

針對濕爛地稻茬小麥播種質(zhì)量差、機械化耕作模式不配套及作業(yè)成本高、抗災應變能力不足等問題，江蘇省農(nóng)墾農(nóng)業(yè)發(fā)展股份有限公司與相關院校開展聯(lián)合攻關，研制了原墑精量系列播種機，實現(xiàn)了在水稻板茬地塊上進行旋耕、畦面整理、播種、施肥、覆土復式作業(yè)。該播種機采用前置高性能反旋機構，旋耕刀軸直徑140 mm，可提高旋耕深度，滅茬碎土效果好。中置“V”型限深鎮(zhèn)壓輥對種床進行播前鎮(zhèn)壓，為播種提供較為平整的種床，能實現(xiàn)播種深淺一致?！癡”型限深鎮(zhèn)壓輥后安裝鎮(zhèn)壓輥絞龍裝置，利用絞龍的高速轉(zhuǎn)動，將粘在“V”型限深鎮(zhèn)壓輥上的土強制刮下，減少鎮(zhèn)壓輥濕爛土壤附著，提高對濕爛地的適應性。采用硬質(zhì)排種管播種，利用反旋拋出的土壤蓋種，播種深度3～4 cm，播種帶狀寬度5～7 cm?？赏ㄟ^條帶式排種管調(diào)整播種深度（在2～5 cm內(nèi)精量調(diào)整），提高不同土壤濕度下播種的適應性。該播種機能一次性完成反旋碎土、限深整理畦面、條帶播種、施肥、反旋覆土五道工序，工作效率高，可減少拖拉機對土壤的反復碾壓，提高旋耕滅茬碎土質(zhì)量，實現(xiàn)高質(zhì)量一次性反旋播種作業(yè)。

原墑精量播種機的兩大亮點：一是可直接在水稻板茬地塊上實現(xiàn)旋耕、畦面整理、播種、施肥、覆土復式一體化作業(yè)，且為寬條帶播種。二是中置“V”型限深鎮(zhèn)壓輥對種床進行播前鎮(zhèn)壓，為播種提供較為平整的種床，可實現(xiàn)播種深度一致。

1.2 研制了雙旋耕寬條帶精量播種機，實現(xiàn)砂性土壤濕爛地寬條帶、精量播種

傳統(tǒng)雙圓盤開溝器播種機具有開溝播種功能，開溝后采用絞龍分土，播種畦面平整度不足，還會因開溝器跳動造成播種深度不均勻，產(chǎn)生缺苗斷壟、堆子苗現(xiàn)象。同時，開溝器式播種機播種后種子成線型，不利于小麥爭取溫光資源。針對上述問題，研制了適應砂性土壤地區(qū)作業(yè)的雙旋耕寬條帶精量播種機。該播種機采用雙軸旋耕機構。前軸采用變螺距旋耕刀軸，與絞龍式刀軸相比，該刀軸不易粘土，特別適于在濕爛地作業(yè)，可實現(xiàn)快速分土、平整、碎土；后軸采用短密齒反旋刀軸，土壤破碎效果好、拋撒均勻，能做到播種前畦面平整一致、播種后深度一致，且鎮(zhèn)壓土壤密實。采用弧形排種管，播種時種子在畦面形成5～7 cm 寬帶，且均勻分布，出苗一致性好，壯苗效果明顯，解決了濕爛土壤排種開溝器堵塞問題。配套安裝基于同步電機驅(qū)動排種裝置，可將每畝排種量誤差率控制在1%以內(nèi)，將各行播種量一致性變異系數(shù)控制在1.5%以內(nèi)，且作業(yè)速度與排種速度高度協(xié)同，可實現(xiàn)精量化播種。

雙旋耕寬條帶精量播種機的三大亮點：一是前軸采用變螺距旋耕刀軸，開溝后可快速輸送土壤、推平畦面碎土；后軸采用短密齒旋耕刀，碎土、拋土蓋種效果好，播種深度易精準控制。二是播種落籽均勻。三是排種管采用弧形結構設計，不纏草、不堵土。

2 技術創(chuàng)新

2.1 完善秸稈預處理技術

1）優(yōu)化了收割機雙切割裝置。全喂入收割機低茬收割損失大、破損率較高，濕爛秸稈經(jīng)脫粒滾筒搓揉易形成團絮狀，切碎拋撒不均勻，影響耕作質(zhì)量；高茬收割（25 cm 以上）會給稻茬小麥耕種帶來困難，增加秸稈粉碎作業(yè)量，導致生產(chǎn)成本增加、作業(yè)時間延長、土壤壓實次數(shù)增加。為解決高割茬收割難題，提高稻茬小麥耕作質(zhì)量，優(yōu)化升級了耕作前秸稈預處理技術，研制了基于地輪仿形的二層割刀裝置。在收獲作業(yè)時可抬高割臺，未割稻茬由二層割刀裝置切碎，實現(xiàn)收割留茬一致且小于15 cm，滿足秸稈全量還田的要求。

2）優(yōu)化了收割機碎秸拋撒裝置。采用鋸齒刀，增加秸稈切割支撐；增加一組定刀片，實現(xiàn)碎草更細化，可加快秸稈腐解速度；采用鼓式接草板和延長式導流板，使秸稈拋撒橫向分布更均勻，提高整地質(zhì)量。

2.2 優(yōu)化原墑出苗高效耕作模式與作業(yè)流程

建立了不同天氣狀況下小麥機械化播種作業(yè)流程。按照耕作及天氣特點，建立了3 種土壤耕作模式：一是當天氣條件較好、無有效降雨、田間持水量適合時，采用“耕翻→旋耕”式土壤耕作模式，提高耕作層深度，實現(xiàn)3～4 年輪翻一次。二是對田間持水量適中的土壤，采用“履帶全喂入收割機收割→長刀旋→中刀播種”式快速耕作模式。三是創(chuàng)新建立全天候適應型土壤耕作模式，采用“板茬旋耕播種”一體化原墑出苗作業(yè)方式，適應不同田間持水量土壤條件。該模式更適應于搶墑播種，較“耕→正旋→反旋→開溝→播種→套溝”傳統(tǒng)作業(yè)模式每畝節(jié)省機械作業(yè)費65元。動力機械選用73.5～88.2 kW 拖拉機，播種機幅寬2.4～3 m，采用輕簡式農(nóng)機作業(yè)方式，對土壤的壓實破壞小，有利于作物生長，且整地作業(yè)后土壤細碎，平整度高，埋茬效果好，播種深淺一致，苗勻、苗壯，低位分蘗性強。

2.3 完善適應砂性土壤的雙軸精量播種作業(yè)模式

采用“耕→耙→播”作業(yè)流程，通過秸稈前置處理、深翻作業(yè)，解決高茬收割、秸稈全量還田難題；采用聯(lián)合整地機作業(yè)，實現(xiàn)高效碎土晾垡，解決畦面不平整度難題，提高整地作業(yè)效率；采用雙旋耕寬條帶精量播種技術，播后畦面平整細碎，出苗快，播種深度一致性好，苗勻、苗齊、苗壯，解決了濕爛地作業(yè)質(zhì)量不高問題。

3 集成技術體系

3.1 集成黏性土壤地區(qū)濕爛地原墑出苗機械化播種技術體系，實現(xiàn)機藝深度融合

以播量精確調(diào)整、寬帶播種、基于北斗定位的輔助駕駛系統(tǒng)、同步電機驅(qū)動排種裝置等關鍵技術為主體，優(yōu)化集成了黏性土壤地區(qū)稻茬小麥高效高產(chǎn)機械化耕作、播種技術體系，在淮河流域、沿湖黏性土壤地區(qū)廣泛推廣應用，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

3.2 集成砂性土壤地區(qū)濕爛地播種技術體系，形成面上可復制推廣的核心裝備

為提高砂性土壤地區(qū)濕爛地整地、播種質(zhì)量，研發(fā)了前正旋、后反旋的具有整地、播種、施肥、鎮(zhèn)壓等功能的復式播種機，采用雙旋耕整地、播量精確調(diào)整、寬帶播種、基于北斗定位的輔助駕駛系統(tǒng)、同步電機驅(qū)動排種等關鍵技術，優(yōu)化集成了黏性土壤地區(qū)稻茬小麥高效高產(chǎn)機械化耕作、播種技術體系。該技術在沿江、沿海砂性土壤地區(qū)廣泛應用，輻射至上海農(nóng)場、司法農(nóng)場和沿海集團農(nóng)場，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

3.3 集成秸稈預處理技術體系，提升整地前秸稈處理效果

為提高秸稈處理能力，優(yōu)化升級收割機切碎裝置、拋撒裝置、二層割刀裝置，配套全喂入收割機，提升了秸稈處理效果。收割機秸稈處理技術的推廣應用，提高了秸稈全量還田作業(yè)質(zhì)量，解決了秸稈還田質(zhì)量差、成本高的難題。

4 推廣應用措施與成效

4.1 推廣應用措施

1）強化技術引領。堅持“產(chǎn)學研用并進，政企校農(nóng)協(xié)作，點、方、片、區(qū)梯度推進，標桿示范帶動，多媒介多維度穩(wěn)步推進”的技術推廣思路，解決濕爛地小麥高效高產(chǎn)機械化技術瓶頸問題，滿足不同氣候條件下小麥高效生產(chǎn)需求，為小麥生產(chǎn)抗災應變提供裝備支持。

2）加大推廣力度。以“江蘇農(nóng)墾”為平臺，建立面向全省的推廣基地。強化組織領導，建立了公司、分公司、管理區(qū)、大隊四級農(nóng)機、農(nóng)藝融合創(chuàng)新網(wǎng)絡。與高校、推廣機構合作，形成多梯度、多機構、多產(chǎn)業(yè)的技術研發(fā)與推廣團隊，逐步建立健全技術推廣網(wǎng)絡。建立產(chǎn)學研用一體化合作推進機制、多層級遞進多梯度聯(lián)動推廣機制、多媒介多維度宣傳傳播機制，三機制協(xié)同發(fā)力，加快推進技術創(chuàng)新集成、成果轉(zhuǎn)化、示范推廣，實現(xiàn)技術推廣的體系化規(guī)?；?。加強關鍵技術集成創(chuàng)新，創(chuàng)造高產(chǎn)、超高產(chǎn)典型標桿，發(fā)揮引領帶動作用。

4.2 成效

通過建立高效化耕作模式，綜合應用原墑精量播種出苗技術、雙旋耕寬條帶精量播種技術、秸稈預處理技術，既實現(xiàn)了稻茬小麥機械化生產(chǎn)高效豐產(chǎn)，又改善了土壤理化性狀，增加了土壤養(yǎng)分含量，生態(tài)效益顯著。

1）作物性狀表征提升。綜合應用原墑精量播種出苗技術、雙旋耕寬條帶精量播種技術、農(nóng)機高效耕作、秸稈預處理等技術，小麥基本苗數(shù)、有效穗數(shù)、穗粒數(shù)都明顯提高。其中：成穗率、穗粒數(shù)比采用常規(guī)耕作、播種方式分別提高9.8%、9.6%。

2）創(chuàng)造了稻茬小麥高產(chǎn)標桿。2018 年新洋農(nóng)場示范田小麥產(chǎn)量為每畝654 kg。2019 年萬畝示范片小麥產(chǎn)量為每畝733.7 kg，創(chuàng)江蘇省小麥高產(chǎn)新紀錄。2020 年百畝攻關方小麥產(chǎn)量為每畝807.8 kg，刷新歷史記錄。原墑精量播種出苗技術和雙旋耕寬條帶精量播種技術省工節(jié)本效果明顯。項目實施后，示范方、示范區(qū)平均每畝節(jié)省種子2.5～5 kg，平均每畝減少農(nóng)機作業(yè)成本56 元。稻茬濕爛地小麥寬條帶原墑播種技術踐行了高效、節(jié)能、低碳、環(huán)保和保護性耕作等理念，有效地降低了油耗與廢氣排放，保護了土壤耕作層，既提高了稻茬小麥產(chǎn)量，又實現(xiàn)了改善土壤理化性狀、增加土壤養(yǎng)分含量、改善稻麥產(chǎn)品品質(zhì)等目標。