丘陵山區(qū)水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用研究

貴州省農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)推廣總站 陳泫月 郭林杰 袁旭 韓忠祿

前言

2023 年中央一號(hào)文件突出提到“全力抓好糧食生產(chǎn)”“加快先進(jìn)農(nóng)機(jī)研發(fā)推廣”和“加緊研發(fā)大型智能農(nóng)機(jī)裝備、丘陵山區(qū)適用小型機(jī)械”[1]。水稻是我國的重要糧食保障，具有產(chǎn)量高、適應(yīng)性廣、綜合利用性高、耐貯運(yùn)性好以及經(jīng)濟(jì)價(jià)值高等優(yōu)勢，同時(shí)也比較適宜機(jī)械化生產(chǎn)。水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化既可以解放勞動(dòng)力，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，還可以增加經(jīng)濟(jì)效益，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化水平。丘陵山區(qū)由于地形地貌的限制，如地塊形狀不規(guī)則、田塊面積小且分散、還有一定的坡度，機(jī)具選擇限制，使用的農(nóng)業(yè)機(jī)械主要以中小型為主，水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化發(fā)展受到明顯制約。而我國丘陵山區(qū)的面積占比較大，水稻又是貴州、重慶等丘陵山區(qū)的主要糧食作物，因此為了加快農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化進(jìn)程以及提高我國糧食保障的能力，加快推進(jìn)丘陵山區(qū)的水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化顯得尤其重要。

1 水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化基本情況

1.1 水稻機(jī)械化種植農(nóng)藝過程

水稻機(jī)械化種植農(nóng)藝過程主要有耕整地、機(jī)械化育秧、機(jī)械化種植、田間管理、收獲和烘干6 個(gè)主要環(huán)節(jié)。

耕整地主要指水稻種植前對(duì)土壤進(jìn)行翻耕、平整的操作，其目的在于改良土壤條件，調(diào)節(jié)土壤環(huán)境，增加土壤肥力，為水稻的生長發(fā)育和高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)創(chuàng)造最佳條件。水稻的機(jī)械化育秧主要采用播種流水線育秧或工廠化集中育秧，對(duì)水稻浸種、拌種、播種、催芽等過程進(jìn)行集中操作[2]，其中，工廠化育秧是現(xiàn)代水稻生產(chǎn)的重要育秧模式，它可以生產(chǎn)高質(zhì)量秧苗，控制生育期，提高生產(chǎn)效率，降低成本，滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需要。機(jī)械化種植有插秧、移栽、直播和拋秧等方式，為保證稻谷產(chǎn)量和質(zhì)量，主要采用機(jī)械化插秧和移栽。田間管理指在水稻生長過程中進(jìn)行灌溉管理、除草、追肥、病蟲害防治等，可以使用植保無人機(jī)等進(jìn)行病蟲草害的防治。丘陵山區(qū)水稻的收獲主要采用分段收獲，因?yàn)榇笮偷乃韭?lián)合收割機(jī)無法滿足地形地貌的條件，對(duì)于收獲后的烘干處理，大多數(shù)農(nóng)戶采用自然晾曬，而機(jī)械化烘干處理是現(xiàn)在主要的發(fā)展趨勢。

1.2 水稻機(jī)械化種植方式及特點(diǎn)

我國水稻機(jī)械化種植方式主要有機(jī)械化直播和機(jī)械化移栽（插秧）兩種方式[3]，機(jī)械化直播是將種子通過機(jī)械直接播在大田的一種水稻種植方式，與水稻移栽相比，省去了育秧、起秧和移栽等環(huán)節(jié)，具有作業(yè)效率高、勞動(dòng)強(qiáng)度低、作業(yè)機(jī)具簡單、省去育秧環(huán)節(jié)生產(chǎn)成本等優(yōu)點(diǎn)，是一種輕簡、高效、可持續(xù)發(fā)展的栽培方式。機(jī)械直播對(duì)品種、茬口、除草、適宜生長的地理環(huán)境等要求較嚴(yán)格，且存在易倒伏風(fēng)險(xiǎn)，故機(jī)械化直播目前在我國普及程度較低。機(jī)械化移栽主要包括毯狀苗插秧、大缽體毯狀苗插秧和缽苗移栽等。機(jī)械化移栽的前提是通過塑料育秧盤在溫室或者大田中培育出優(yōu)質(zhì)的帶土狀秧苗，然后使用配套的插秧機(jī)（移栽機(jī)）將秧苗有序的插入大田中。

2 全程機(jī)械化關(guān)鍵技術(shù)及裝備

2.1 機(jī)械化育秧技術(shù)及裝備

機(jī)械化育秧技術(shù)是實(shí)現(xiàn)機(jī)械化移栽的前提，機(jī)械化育秧多采用播種流水線的形式，其育秧技術(shù)流程是選種、曬種、脫芒、種子清選、浸種、藥劑拌種、脫水、播種、催芽等。機(jī)械化育秧顯著特點(diǎn)是小苗移栽、省秧田、出苗整齊，要求毯苗要成毯、缽苗要成缽。

由于機(jī)插秧苗種子是播在秧盤里，栽插時(shí)對(duì)每穴秧苗有要求，因此要求種子籽粒飽滿、發(fā)芽率高、品種純、無異種和沒有病蟲等。曬種可使種子干燥度一致，吸水均勻，發(fā)芽整齊，同時(shí)能殺死種子表面的病菌。有芒的種子必須進(jìn)行脫芒處理，以保證播種時(shí)種子順利落入缽穴內(nèi)，可用種子脫芒機(jī)脫芒。采用風(fēng)選或比重選方式去除秕谷和雜質(zhì)，提高種子凈度。浸種和藥物拌種，按當(dāng)?shù)剞r(nóng)藝要求做。對(duì)機(jī)械化播種建議播種前不催芽，對(duì)硬盤或較硬的缽盤可以采用疊盤暗化催芽。水稻播種機(jī)有毯狀苗播種流水線、缽苗播種流水線、手推式播種器等，要求性能良好，對(duì)各種品種都能適用。

2.2 機(jī)械化耕整地技術(shù)及裝備

機(jī)械化耕整地需要的農(nóng)機(jī)裝備主要是水田耕整機(jī)、旋耕機(jī)、水田驅(qū)動(dòng)耙等[4]。其耕整地的作業(yè)方式主要有兩種，普通犁耕作業(yè)和水田復(fù)式作業(yè)。普通犁耕作業(yè)就是使用鏵式犁或者旋耕機(jī)來疏松土壤，然后灌水泡田，之后進(jìn)行水田耙田，最后進(jìn)行耙平作業(yè)來滿足可插秧的水平。水田復(fù)式作業(yè)的流程是，先對(duì)水田進(jìn)行浸泡，然后利用具有復(fù)式作業(yè)功能的機(jī)具一次性完成旋耕、滅茬、起漿、平整四項(xiàng)工作步驟，使水田直接達(dá)到可插秧的水平。機(jī)械化耕整地在于達(dá)到疏松土壤、擴(kuò)展耕層、平整土地，以及掩埋雜草和水稻殘茬、優(yōu)化土壤結(jié)構(gòu)、預(yù)防病蟲害等目的[5]。

機(jī)插秧田塊要求“淺、平、凈、實(shí)、中”。淺就是開展機(jī)插秧時(shí)水要淺，水深≤2cm。平就是指單塊田塊相對(duì)平整，田面高差≤3cm。凈就是田塊表面干凈，不能有秸稈殘茬等，特別是對(duì)茬口田一定要處理好上茬作物秸稈，埋茬深度在≥4cm。實(shí)就是田塊必須要沉實(shí)，機(jī)插秧插的是清水秧，通常情況沙質(zhì)土沉實(shí)1 天以上，沙壤土沉實(shí)2～3 天，粘性土或泡冬田要沉實(shí)4～5 天。中就是要田塊泥腳要適中，通常情況選擇泥腳深度≤25cm 的田塊，泥土細(xì)爛適中，上糊下碎，上爛下實(shí)。

2.3 機(jī)械化插秧技術(shù)及裝備

機(jī)械化插秧主要靠水稻插秧機(jī)來實(shí)現(xiàn)，插秧機(jī)械裝備主要分為手扶式和乘坐式兩種，在丘陵山區(qū)，由于其地形的限制，多使用手扶式2～4 行水稻插秧機(jī)，其具有良好的靈活性與適應(yīng)性，人在行走的過程中來控制進(jìn)行機(jī)械插秧，但是它是半自動(dòng)化作業(yè)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，作業(yè)效率低，穩(wěn)定性較低。而乘坐式高速插秧機(jī)自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)效率高，但是價(jià)格較高，油耗較大，后期的維護(hù)成本也較高，所以其在丘陵山區(qū)應(yīng)用較低。各地可根據(jù)實(shí)際合理選擇，大田塊建議首選乘坐式4～8行水稻插秧機(jī)(缽苗移栽機(jī)），其中三輪4 行乘坐式移栽機(jī)由于轉(zhuǎn)彎半徑小，可實(shí)現(xiàn)原地掉頭，在丘陵山區(qū)有很好的應(yīng)用前景。在每次作業(yè)開始時(shí)要試插一段距離，并檢查每穴苗數(shù)、栽插深淺和栽插密度等，待各項(xiàng)指標(biāo)正常方可正式插秧。

2.4 機(jī)械化植保技術(shù)及裝備

植保作業(yè)是水稻生長過程中必不可少的環(huán)節(jié)，主要是指防治病蟲草害，而在丘陵地區(qū)山體陰坡與低洼地帶病蟲害發(fā)生的頻率更高，所以這個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)是非常重要。我國的水稻植保機(jī)械主要有背負(fù)式、自走式、植保無人機(jī)三種。其中人工背負(fù)式勞動(dòng)強(qiáng)度大，農(nóng)藥存在浪費(fèi)的情況，不僅損害環(huán)境，而且對(duì)植保人員的身體健康不利，但是在丘陵地區(qū)確使用的最多，一方面是由于地形條件的限制，另一方面是經(jīng)濟(jì)條件的限制[6]。自走式水稻植保機(jī)械是一種簡單方便的植保機(jī)械，具有較強(qiáng)的跨越田埂的能力，損苗率低，勞動(dòng)效率較高，但是需要工作人員操縱桿來控制方向，靈活性較強(qiáng)，不過難以保證噴施的均勻性，在部分丘陵地區(qū)比較實(shí)用。另外，還有大中型動(dòng)力植保機(jī)械，主要是采用拖拉機(jī)牽引式、懸掛式等，但是這種由于機(jī)體太大不適用于丘陵地區(qū)。植保無人機(jī)經(jīng)濟(jì)成本高，但具有受地形條件影響小、作業(yè)速度快、不會(huì)損傷稻苗、不會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，在丘陵地區(qū)具有良好的推廣應(yīng)用前景。

2.5 機(jī)械化收獲技術(shù)及裝備

在水稻的全程機(jī)械化生產(chǎn)過程中，最后的生產(chǎn)環(huán)節(jié)就是收割，谷物的質(zhì)量和產(chǎn)量直接被影響。水稻的機(jī)械化收獲主要包括收割、脫粒、清選、集糧、秸稈處理等，國內(nèi)水稻收獲機(jī)械機(jī)型多、品種全，按底盤結(jié)構(gòu)不同分有輪式、履帶式，按喂入方式分有全喂入式、半喂入式等[7]，而丘陵山區(qū)不適合用大型水稻收割機(jī)，一般使用中小型聯(lián)合收割機(jī)、小型水稻收割機(jī)或者人工收割的方式。不同形式的收割機(jī)適用于不同的丘陵山區(qū)，應(yīng)根據(jù)具體的地形特點(diǎn)選擇適合的收割機(jī)械裝備。

2.6 機(jī)械化烘干技術(shù)及裝備

水稻機(jī)械化烘干是利用谷物烘干設(shè)備自動(dòng)化地將水稻烘干至最適宜的含水率，以便于貯存和深加工。水稻的干燥一般采用低溫循環(huán)式谷物干燥設(shè)備，能夠提高米的質(zhì)量。在谷物烘干之初，要對(duì)谷物進(jìn)行簡單的清選，防止出現(xiàn)干燥不均勻的現(xiàn)象。烘干前還需測定稻谷的原始含水率，不同層次含水率的稻谷應(yīng)分別干燥，防止出現(xiàn)浪費(fèi)動(dòng)力資源，延長作業(yè)時(shí)間的行為。

3 困難和挑戰(zhàn)

3.1 地形條件復(fù)雜，裝備適應(yīng)性差

我國丘陵山區(qū)的地形地貌具有形狀不規(guī)則、田塊面積小且分散，還有一定的坡度的特點(diǎn)，無法使用大型機(jī)械，只能選擇小型機(jī)械。由于地形不平坦，機(jī)械在作業(yè)過程中操作困難，工作效率較低，并且增加了操作的難度和強(qiáng)度。在丘陵山區(qū)這種地形條件下，出現(xiàn)轉(zhuǎn)彎和顛簸的情況較多，機(jī)械容易出現(xiàn)損壞和磨損，需要經(jīng)常的維護(hù)和維修，增加了機(jī)械的使用成本。

3.2 基礎(chǔ)設(shè)施落后，生產(chǎn)成本高

長期以來，我國國內(nèi)農(nóng)機(jī)的研究重點(diǎn)在大中型農(nóng)業(yè)機(jī)械上，而適用于丘陵山區(qū)的農(nóng)機(jī)裝備的研發(fā)，缺乏投入。由于丘陵山區(qū)地塊零碎、田塊狹小以及地形崎嶇，交通條件差致使缺乏排灌裝備及機(jī)器運(yùn)作條件，灌溉和防洪能力差，可能會(huì)影響水稻的田間管理過程。而且，基礎(chǔ)設(shè)施的落后也會(huì)導(dǎo)致信息獲取和技術(shù)推廣難度大，增加各種成本。交通和運(yùn)輸不便，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的收購、運(yùn)輸和銷售都比較困難，開發(fā)難度大，需要大量的人工和資金投入，生產(chǎn)成本較高。

3.3 社會(huì)化服務(wù)體系不健全，推廣難度大

丘陵山區(qū)的社會(huì)化服務(wù)體系不健全，給農(nóng)業(yè)技術(shù)和機(jī)械化推廣帶來較大的難度。技術(shù)推廣體系的不完善，推廣隊(duì)伍薄弱，推廣形式單一，影響推廣效果，農(nóng)機(jī)銷售和服務(wù)體系不健全，無法進(jìn)行及時(shí)全面的咨詢、指導(dǎo)和維修。丘陵山區(qū)的機(jī)械操作技能和生產(chǎn)管理知識(shí)培訓(xùn)也不足，難以系統(tǒng)提高操作者和管理者素質(zhì)，會(huì)制約機(jī)械化水平的提高。另一方面由于留守在家的農(nóng)戶年齡較大以及相關(guān)的水稻機(jī)械化的知識(shí)較為匱乏，思想較為保守，在推廣過程中，難以接受新的事物，致使推廣難度大。

4 丘陵山區(qū)水稻全程生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展方向

4.1 加大政策扶持力度

加大政策扶持力度對(duì)促進(jìn)丘陵山區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)和機(jī)械化推廣至關(guān)重要。應(yīng)該加大對(duì)丘陵山區(qū)水稻機(jī)械化生產(chǎn)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、技術(shù)推廣、適用機(jī)具引進(jìn)以及農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼等方面的補(bǔ)貼和投入，為其快速發(fā)展創(chuàng)造物質(zhì)條件[8]?？梢圆捎枚ㄏ蚍龀趾妥鳂I(yè)補(bǔ)貼等方式，從多角度制定產(chǎn)業(yè)扶持政策，加大資金、技術(shù)與信息等投入力度，營造有利環(huán)境來發(fā)展水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化。

4.2 加快農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝融合

丘陵山區(qū)水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化必須加快農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝的融合，要優(yōu)化種植模式，根據(jù)機(jī)械化生產(chǎn)要求，優(yōu)化育秧、插秧與栽培模式，選擇對(duì)機(jī)械化種植適用的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水稻品種，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化全過程配套。選擇與農(nóng)藝環(huán)節(jié)相匹配的機(jī)械化設(shè)備，健全移栽、施肥、除草、防治、收獲等機(jī)械化作業(yè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝流程的機(jī)械化。根據(jù)地形地況選擇適宜的機(jī)械，強(qiáng)化機(jī)械與其他生產(chǎn)要素之間的配套。在機(jī)械化的基礎(chǔ)上，逐步向自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)變。

4.3 創(chuàng)建規(guī)范農(nóng)機(jī)應(yīng)用基地

要加快推進(jìn)丘陵山區(qū)水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化，創(chuàng)建規(guī)范的農(nóng)機(jī)應(yīng)用示范基地尤其重要。這需要選擇適宜區(qū)域，優(yōu)化基地規(guī)劃，引入先進(jìn)機(jī)械，健全管理與服務(wù)體系，加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)與經(jīng)驗(yàn)交流，開展綜合評(píng)價(jià)與示范推廣等，不斷創(chuàng)新機(jī)械化生產(chǎn)模式，提高機(jī)械化水平，為機(jī)械化生產(chǎn)的廣泛開展提供成功案例和指導(dǎo)。

5 結(jié)語

丘陵山區(qū)水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化不僅可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕農(nóng)戶的勞動(dòng)強(qiáng)度，增加種植效益以及經(jīng)濟(jì)效益，而且可以提高丘陵山區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械化水平。但是丘陵山區(qū)水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化也面臨較大難度，主要表現(xiàn)在地形條件差、機(jī)具選擇限制、操作難度大、管理難度大、基礎(chǔ)條件薄弱等方面。要推進(jìn)水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化，必須根據(jù)實(shí)際情況選擇適宜機(jī)械，改善基礎(chǔ)條件，加強(qiáng)培訓(xùn)與管理，建立示范基地等。丘陵山區(qū)水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化雖然面臨諸多難題，但是其蘊(yùn)藏著巨大的潛力，各相關(guān)方必須密切配合，改善環(huán)境，完善體系，加大投入，只有全面系統(tǒng)推進(jìn)，才能實(shí)現(xiàn)丘陵山區(qū)的水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化。