?適宜雙季稻稻草還田的多功能聯合作業裝置?

?廖育林 魯艷紅 高雅潔 王宇 曹衛東 聶軍

摘 要：雙季稻稻草還田難是南方雙季稻區機械化生產過程中遇到的難題之一。雙季稻生產具有季節性緊、稻草還田量大、耕作難的特點，尤其早稻收獲、晚稻整地和晚稻插秧3大作業環節緊密銜接，環環相扣。采用傳統機械作業時，水稻收獲和稻草還田需分開進行，費時費力。針對現有技術的不足，對聯合收割機進行改進和加裝配套裝置，改進的聯合作業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題。

關鍵詞：雙季稻;稻草還田;收割機改型;水稻收獲;聯合作業裝置

中圖分類號：S225.4 文獻標識碼：A文章編號：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

水稻機械化生產收獲后的秸稈去向是存在于雙

季稻田培肥與耕作過程中農機農藝融合的一個主要問題[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、見效最快的一種方式。稻草還田不需要收集加工，既能節約運輸費用，又可機械作業，同時還可以防止秸稈腐解過程中氮、磷、鉀等養分的損失。稻草還田能有效地增加土壤有機質含量、改良土壤結構、保墑和調控田間濕度、抑制雜草、防治土傳病害、培肥地力、減少化肥用量、增加水稻產量，特別是對促進稻田土壤氮、磷、鉀的協同關系及彌補磷、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境污染（如減少霧霾），凈化農村環境，對實現農業可持續發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緊、還田量大、耕作難、耕層淺等問題。其中早稻稻草還田具有強季節性、適期農時短的特點，早稻收獲、晚稻整地和晚稻插秧3大作業環節（機收、機耕、機種）緊密銜接[4-5]，

一個環節延誤，都會影響后續生產。不僅如此，稻草直接還田還存在如下問題，例如：收獲后秸稈的長度太長導致后面機械作業不方便，秸稈覆蓋的均勻度差、秸稈還田量過多和稻草腐解困難造成的下茬作物種植難，為方便農事操作的高割茬收割導致耕翻整地和后續作業難等[6]。然而，目前的水稻聯合收割機不能同時解決以上問題。為此，筆者對聯合收割機進行改進，加裝配套裝置，改進的聯合作業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題。

1 多功能聯合作業裝置的構造

針對現有技術的不足，對聯合收割機進行改進并加裝配套裝置，在水稻收割機上安裝秸稈腐稈劑（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）于一體的多功能聯合作業裝置（下文簡稱“多功能聯合作業裝置”），有利于實施秸稈還田，同時減少進地次數、減輕機具對土壤的壓實。而且多功能聯合作業裝置還可提高效率、節約能耗、降低成本等。

改進后的多功能聯合作業裝置主要包括水稻收割機（圖1A-1）、秸稈粉碎機（圖1A-6，安裝在水稻收割機排料口處）、紫云英種子（肥料）撒播機（圖1A-5，安裝在秸稈粉碎機上表面）、儲腐稈劑（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，安裝在儲腐稈劑箱外表面，一頭連接儲腐稈劑箱，另一頭連接增壓泵進水端）、增壓泵（圖1A-16，進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，設置在秸稈粉碎機遠離排料口的一側，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，多個等距安裝）、擋風板（圖1A-11，安裝在噴灑管兩側）、限位框（圖1A-13和圖1C，安裝在擋風板背離噴灑管的一面，多個等距固定在擋風板上）、支板（圖1A-14，一端通過第一連接螺栓固定在限位框內，另一端通過第二連接螺栓固定在U型框內）、U型框（圖1A-15，2個，均套設在支板遠離限位框的一端，與水稻收割機固定連接）等結構。

限位框遠離擋風板的一面開設2個第一圓孔（圖1B-17），支板遠離U型框的一面開設有與第一圓孔相匹配的第一螺紋孔（圖1E-20），第一圓孔內設有第一連接螺栓（圖1A-10），第一連接螺栓穿過第一圓孔嚙合在第一螺紋孔內。

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

2 多功能聯合作業裝置的使用效果評價

該裝置具有靈活調節功能，早稻收獲時應用水稻收獲、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5項功能對水稻進行整株收割、粉碎。稻草切碎長度<2 cm占30%左右、2～5 cm占60%左右、>5 cm占10%左右;拋撒寬幅調節為與收割機的收獲寬幅一致，稻草覆蓋均勻度達到95%以上;設計在噴灑管兩側的擋風板起到遮擋風流的作用，降低環境中的風流對噴嘴噴出的秸稈腐解劑的影響，防秸稈腐解劑在風流作用下沿著噴灑管長度方向飄散，提高了秸稈腐解劑噴灑的均勻性并增強其與稻草的粘合效果，粘合程度達到90%以上;配合后期的水肥管理，稻草腐解時間能縮短10 d以上;同時進行尿素或復合肥（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，秸稈拋撒田中后應先泡水1～2 d，水深以3～5 cm為宜，補施氮肥后立即旋耕或耙地，使切碎稻稈埋入耕層內。進行深耕翻埋時，深耕應不小于20 cm。作業后不應出現成團殘草，殘草量應低于100 g/m2。采用旋耕機或驅動耙進行埋草作業時，需用慢速和中速按縱向和橫向作業2遍，再進行晚稻種植。針對多功能收割裝置，配套開展了晚稻免耕機插秧、拋秧的試驗示范，通過后期水肥的合理管理，晚稻產量略高于旋耕和翻耕田，節省機械作業成本150元/667m2。

晚稻收獲時應用水稻收獲、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5項功能，操作同早稻收獲時基本一致，區別在于：秸稈留高茬（30～50 cm）;噴灑根瘤菌劑和綠肥種子，粘合程度達70%以上;紫云英種子均勻撒播在地，均勻度達到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提供養分，紫云英全生育期生長不需要額外施肥，能節省撒播紫云英種子、稻草移出或均勻拋散、撒播肥料和拌種根瘤菌的勞務費用共計90元/667m2。

該改型裝置稻草切碎長度、均勻度、拋撒寬幅等技術參數科學合理，同時具有結構簡單緊湊、工作穩定可靠、安裝維護方便、工作效率高、粉碎效果好、可防止碎料堵塞、節省能耗等特點。該改型裝置通過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題。與市面上的機器相比，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生空隙的缺點;應用于晚稻高茬收割，達到水稻收獲、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，實現冬閑期稻草—綠肥協同利用，減少養分流失。

3 結論和建議

隨著現代農業制度發展，農業集約化和機械化是必然趨勢，目前傳統農業作業正逐漸由單一型向聯合作業方向發展。農業聯合作業技術就是把農業生產中幾種機具多道工序完成的作業任務用一臺機具、一次作業來完成，是一種先進的現代化農業生產方法，是農業現代化的必由之路，也是農業增產、降低成本的重要措施之一[7]。聯合收割機附帶秸稈切碎裝置能使作物收獲和秸稈還田有機結合，大大降低作業成本，并且靈活方便，是理想的秸稈還田方式之一。

單一作業機械和效率低下的機具將逐步淘汰，對高效率復式作業機具的需求十分迫切。雙季稻稻田土壤培肥的機械改型，首先要因地制宜，不斷探索，逐漸形成并完善適應當地情況的秸稈機械化還田與機插秧集成技術體系;其次要遵循經濟實用性原則，同一種農機具，市場上可供選擇的機型多種多樣，性價比也有很大差別，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買到先進實用的農機具，以便在一定時期內保持設備的先進性，減少無形損耗;第三，不要過分追求自動化、多功能化，自動化程序越高，功能越多，結構就越復雜，發生故障的概率也就越大，要把經濟實用性與先進性統一起來。水稻收割機配套裝置改型的輕便性、簡潔性和多功能性仍然是后期研發的重要方向。

參考文獻：

[1] 黃 敞，鄭 勇，吳思浩，等. 我國農機農藝融合發展現狀與對策分析[J]. 熱帶農業工程，2017，41（3）：29-33.

[2] 張巖松，欒 峰，康麗梅. 水稻機械化秸稈還田作業模式應用研究[J]. 農業科技與裝備，2017，281（11）：27-31.

[3] 周先竹，魯劍巍，王忠良. 秸稈資源綜合利用與還田技術[M]. 北京：中國農業出版社，2014.

[4] 崔思遠，曹光喬. 我國水稻主產區農機農藝融合現狀研究[J]. 農機化研究，2014，36（5）：248-252.

[5] 龔振平，楊悅乾. 作物秸稈還田技術與機具[M]. 北京：中國農業出版社，2012.

[6] 孫妮娜，王曉燕，李洪文，等. 東北稻區不同秸稈還田模式機具作業效果研究[J]. 農業機械學報，2018，49（S1）：68-74，154.

[7] 魚軼群，唐曉東，王凌峰. 基于水稻秸稈還田的小麥生產全程機械化模式試驗[J]. 現代農機，2018（1）：55-56.

（責任編輯：成 平）