水稻生產全程機械化技術研究

牟雪雷

(黑龍江省農業機械工程科學研究院,哈爾濱 150081)

0 引言

我國水稻常年種植總面積在3 000萬hm2左右,占世界水稻種植總面積的20%[1-3],因此,水稻生產在我國糧食生產和結構組成中占據不可替代的地位。實現水稻生產全程機械化是實現我國現代化農業發展的重要組成部分,同時也是全面提升我國農業機械化水平的重要保障條件之一[4-5]。

改革開放以來,我國水稻全程機械化生產在耕種、插秧和收獲環節已經取得了快速發展,但是與基本實現水稻機械化生產的國家相比,在水稻機械化發展水平中還存在較大的差距。實現水稻全程生產機械化發展是一項系統工程,集農機技術、農藝技術、電子信息技術、計算機技術和管理工程技術為一體[6]。

本研究針對水稻生產機械化生產環節中常見的水稻耕整地機械化技術、水稻種植機械化技術、水稻施肥機械化技術和水稻機械化收獲技術進行相關闡述與分析,研究結果以期為水稻機械化生產提供技術參考與借鑒。

1 水田耕整地機械化技術

水田耕整地機械化技術是指為了滿足水稻插秧和直播等種植技術生產需求,選擇適合的水田耕整地機械,按照農藝要求和作業規范完成水田耕整地技術。

1.1 工藝路線

水稻耕整地機械是實現水稻高產栽培的重要技術環節,主要工藝技術包括耕翻、滅茬、曬垡、施肥、碎土、耙地和平整地等作業環節。目前,常見的工藝路線主要有水耕水整(灌水泡田-耕翻滅茬-施肥-平整-沉淀)、旱耕水整(旱田翻耕滅茬-曬垡-灌水泡田-施肥-平整地-沉淀)。

1.2 耕整地質量要求

1)耕作深度適宜,無重耕、漏耕。農藝要求水田旋耕深度10～15 cm,犁耕深度一般小于20 cm,經過翻耕和平整地后,高低差小于3 cm,泥腳深度小于30 cm,泥漿深度為5～8 cm,水深1～3 cm。采用犁耕的方式,水稻留茬與秸稈應深埋在犁底層,采用旋耕機將秸稈切碎,與土層攪和均勻。

2)機插秧大田田面要求地表平整,無雜草和秸稈殘茬等,有利于機插秧進行田間作業。田間高低有度,在3 cm水層條件下,高不露墩,低不淹苗,有利于秧苗返青,表土軟硬適中。

1.3 水田耕整地機械

水田耕整地機械形式多樣,型號較多,一般與配套拖拉機進行田間作業[7-8]。在水田耕整作業時,拖拉機驅動輪一般更換為水田輪或者高花紋輪胎,提高拖拉機田間行走通過性與牽引性能[9]。目前,水田耕整地機械主要包括水田系列鏵式犁、水田埋茬耕整機、旋耕機和水田耙等[10]。其中,以水田旋耕機應用最為廣泛。

1.3.1 大中型水田埋茬耕整機

水田埋茬耕整機結構示意圖如圖1所示。主要包括傳動裝置、工作裝置和輔助系統等。傳動裝置主要包括萬向軸和傳動箱等,工作裝置主要包括刀輥總成和犁體等;輔助系統主要包括懸掛架總成、機罩、擋土板、后拉桿和平地板等。

1.萬向軸;2.懸掛架總成;3.機罩;4.傳動箱;5.刀輥總成;6.犁體;7.擋土板;8.后拉桿;9.平地板圖1 水田埋茬耕整機結構示意圖

常見的幾種水田埋茬耕翻機的主要技術參數如表1所示。

表1 水田埋茬耕翻機主要技術參數

1.3.2 小型多用途水旱兩用型耕整機

水旱兩用型耕整機與東風-12型手扶拖拉機配套使用,實現旱田反旋滅茬、水田埋茬耕整地等,是近幾年發展較快的耕整地機型之一,代表機型主要為1GSH-110型,具有耕整質量高、埋茬效果好等應用優勢。

2 水稻種植機械化技術

水稻機械化種植方式主要包括機械化移栽技術和機械化直播技術。機械化移栽技術包括機械化插秧技術和拋秧技術,機械化直播技術包括旱直播和水直播。

2.1 機插秧技術

目前,國內外應用最為廣泛的水稻插秧機基本工作原理較為一致[11-13],主要是發動機將動力傳遞給插秧機構和送秧機構,在兩個機構的互相配合下,插秧機的秧針插入秧塊抓取秧苗,當移動到設定的插秧深度時,由插秧機中的插植叉將秧苗從秧針上壓下,完成一個插秧過程。按照水稻插秧機的操作方式分類,插秧機可以分為步進式和乘坐式插秧機;按照插秧機栽插機構分類,水稻插秧機可以分為曲柄連桿機構與雙排回轉式機構;按照水稻插秧機栽插行數分類,可以分為2行、4行、6行,乘坐式水稻插秧機分為4行、5行、6行、8行、10行;按照水稻栽植秧苗分類,水稻插秧機可以分為毯狀苗和缽體苗兩種,缽體苗插秧機結構較為復雜,需要專用秧盤,投入成本較高,目前應用較為廣泛的為毯狀苗插秧機。

2.2 直播技術

水稻機械化直播技術主要是采用水稻播種機直接在大田中進行水稻播種,節省了水稻育秧、拔秧和栽植等作業環節,簡化水稻生產工序[14]。目前,水稻直播機有機械化水直播方式、機械化旱直播方式、機械干整濕播技術和彌霧機撒播法。水稻機械化直播工藝流程具體如下。

1)水稻機械化水直播稻栽培技術工藝流程:收獲前茬-施肥-旋耕-種子處理-機械調整-水稻播種-清理溝系-三天后第一次化除-保持田面濕潤-水稻三葉期建立水層-進行第二次化除-施分蘗肥-病蟲害防治-烤田-施穗肥-水漿管理-適時收獲。

2)水稻機械化旱直播稻栽培技術工藝流程:收獲前茬-施肥-種子處理-裝機播種-清理“三溝”-三天后第一次化除-三葉期建立水層-第二次化除-施分蘗肥-病蟲害防治-適時烤田-病蟲害中期防治-施穗肥-病蟲害后期管理-水漿管理-適時收獲。

3 水稻施肥機械化技術

水稻施肥機械種類較多,按照施肥方法可以分為旋耕施肥機、種植施肥機和水田追肥機[15-16]。旋耕施肥機是在水田旋耕同時將肥料施入土壤中,在播種前完成水田施肥[17]。目前,常見的水稻旋耕施肥機為1GH-6,基本結構如圖2所示,技術參數如表2所示。

表2 1GH-6型水田旋耕施肥機技術參數

1.動力傳遞鏈條;2.肥箱;3.加肥口;4.帶輪;5.支架;6.旋耕機;7.排肥器;8.肥料分配器;9.螺桿泵圖2 1GH-6型水田旋耕施肥機結構示意圖

4 水稻機械化收獲技術

水稻收獲機械主要包括收割、脫粒、清選等生產作業中使用的機械[18-19]。水稻收獲機械根據不同的用途可分為割曬機、脫粒機、聯合收割機3大類。

收割機可分為條放式收割機、堆放式收割機、割曬機、割捆機;脫粒機可分為半喂入式脫粒機和全喂入式脫粒機;聯合收獲機可分為全喂入式聯合收獲機、半喂入式聯合收獲機和割前脫粒式聯合收獲機。目前,水稻機械化收獲技術主要推廣的機具為全喂入式和半喂入式聯合收獲機。聯合收割機可將切割、脫粒、清糧等項作業在田間一次完成,機械化程度高,作業質量好,勞動生產率高,在農時緊迫的季節可以及時收獲,確保增產增收。

半喂入聯合收割機是將割下的水稻用夾持鏈夾持著莖稈基部,僅使穗部進入脫粒裝置脫粒。因此,脫粒時消耗的功率少,還能保持莖稈的完整。但是這種機型生產率不夠高。

全喂入聯合收割機是將割下的水稻穗部連同莖稈全部喂入脫粒裝置中,該機型生產率較高,對作物的適應性強。先進行試割,試割目的在于檢查試運轉中未發現的問題,并將機具檢查和調整到最佳工作狀態。行走方法一般采用反時針向心回轉法。要熟練掌握機組入田、開割、過障礙(田埂、溝等)、轉彎收割、行走卸糧、出田、轉移等操作要領。

收割倒伏作物時應將割臺降到最低位置,并要正確選擇收割方向,最好是逆倒伏方向,其次是垂直倒伏方向。在作業中要定期檢查機車運轉情況和作業質量,發現問題及時調整。作業質量檢查包括割茬高度、收獲損失、脫粒質量、清選損失、清潔度、破碎率等內容。

5 結論

水稻是我國重要的糧食作物,在我國糧食生產中具有不可替代的作用。實現水稻全程機械化生產是實現農業現代化重要內容之一,但目前我國水稻機械化種植、插秧和收獲技術與發達國家相比具有一定的差異性。本研究系統論述了水稻耕整地機械化技術、水稻種植機械化技術、水稻施肥機械化技術和水稻機械化收獲技術的基本技術特征與常見的機械類型,對相關核心技術進行相關闡述與分析,以期為水稻機械化生產提供技術參考與借鑒。