?适宜双季稻稻草还田的多功能联合作业装置?

?廖育林 鲁艳红 高雅洁 王宇 曹卫东 聂军

摘 要：双季稻稻草还田难是南方双季稻区机械化生产过程中遇到的难题之一。双季稻生产具有季节性紧、稻草还田量大、耕作难的特点，尤其早稻收获、晚稻整地和晚稻插秧3大作业环节紧密衔接，环环相扣。采用传统机械作业时，水稻收获和稻草还田需分开进行，费时费力。针对现有技术的不足，对联合收割机进行改进和加装配套装置，改进的联合作业装置具有一次完成水稻收获、稻草粉碎、稻草全田均匀抛散、腐秆剂或根瘤菌喷洒、绿肥种子撒播或肥料撒施的多种功能，通过早晚稻不同的利用方式，有效解决了双季稻稻草还田难的问题。

关键词：双季稻;稻草还田;收割机改型;水稻收获;联合作业装置

中图分类号：S225.4 文献标识码：A文章编号：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

水稻機械化生产收获后的秸秆去向是存在于双

季稻田培肥与耕作过程中农机农艺融合的一个主要问题[1]。稻草还田是一条既快捷又能大批量处理剩余秸秆的有效途径，也是秸秆综合利用各种方式中成本最低、可操作性最强、见效最快的一种方式。稻草还田不需要收集加工，既能节约运输费用，又可机械作业，同时还可以防止秸秆腐解过程中氮、磷、钾等养分的损失。稻草还田能有效地增加土壤有机质含量、改良土壤结构、保墒和调控田间湿度、抑制杂草、防治土传病害、培肥地力、减少化肥用量、增加水稻产量，特别是对促进稻田土壤氮、磷、钾的协同关系及弥补磷、钾肥的不足有显著作用，而且稻草还田能消除焚烧稻草造成的环境污染（如减少雾霾），净化农村环境，对实现农业可持续发展具有十分重要的意义[2-3]。

目前双季稻田稻草还田具有季节紧、还田量大、耕作难、耕层浅等问题。其中早稻稻草还田具有强季节性、适期农时短的特点，早稻收获、晚稻整地和晚稻插秧3大作业环节（机收、机耕、机种）紧密衔接[4-5]，

一个环节延误，都会影响后续生产。不仅如此，稻草直接还田还存在如下问题，例如：收获后秸秆的长度太长导致后面机械作业不方便，秸秆覆盖的均匀度差、秸秆还田量过多和稻草腐解困难造成的下茬作物种植难，为方便农事操作的高割茬收割导致耕翻整地和后续作业难等[6]。然而，目前的水稻联合收割机不能同时解决以上问题。为此，笔者对联合收割机进行改进，加装配套装置，改进的联合作业装置具有一次完成水稻收获、稻草粉碎、稻草全田均匀抛散、腐秆剂或根瘤菌喷洒、绿肥种子撒播或肥料撒施的多种功能，有效解决了双季稻稻草还田难的问题。

1 多功能联合作业装置的构造

针对现有技术的不足，对联合收割机进行改进并加装配套装置，在水稻收割机上安装秸秆腐秆剂（或根瘤菌）喷洒装置、秸秆粉碎和抛散装置、绿肥种子（晚稻季）或肥料撒播（早稻季）装置，改进成集水稻收获、稻草粉碎、稻草全田均匀抛散、腐秆剂喷洒、绿肥种子撒播（晚稻季）或肥料撒施（早稻季）于一体的多功能联合作业装置（下文简称“多功能联合作业装置”），有利于实施秸秆还田，同时减少进地次数、减轻机具对土壤的压实。而且多功能联合作业装置还可提高效率、节约能耗、降低成本等。

改进后的多功能联合作业装置主要包括水稻收割机（图1A-1）、秸秆粉碎机（图1A-6，安装在水稻收割机排料口处）、紫云英种子（肥料）撒播机（图1A-5，安装在秸秆粉碎机上表面）、储腐秆剂（或根瘤菌剂）箱（图1A-3，安装在排料口上表面）、第一连接软管（图1A-2，安装在储腐秆剂箱外表面，一头连接储腐秆剂箱，另一头连接增压泵进水端）、增压泵（图1A-16，进水端连接第一连接软管，出水端连接第二连接软管）、第二连接软管（图1A-7，连接增压泵出水端与喷洒管）、喷洒管（图1A-8，设置在秸秆粉碎機远离排料口的一侧，与第二连接软管另一端连接）、喷嘴（图1A-9，安装在喷洒管外表面下部位置，多个等距安装）、挡风板（图1A-11，安装在喷洒管两侧）、限位框（图1A-13和图1C，安装在挡风板背离喷洒管的一面，多个等距固定在挡风板上）、支板（图1A-14，一端通过第一连接螺栓固定在限位框内，另一端通过第二连接螺栓固定在U型框内）、U型框（图1A-15，2个，均套设在支板远离限位框的一端，与水稻收割机固定连接）等结构。

限位框远离挡风板的一面开设2个第一圆孔（图1B-17），支板远离U型框的一面开设有与第一圆孔相匹配的第一螺纹孔（图1E-20），第一圆孔内设有第一连接螺栓（图1A-10），第一连接螺栓穿过第一圆孔啮合在第一螺纹孔内。

U型框远离水稻收割机的一面开设有第二圆孔（图1D-18），第二圆孔内设有第二连接螺栓（图1D-19），支板远离限位框的一端外表面开设有与第二圆孔相匹配的第二螺纹孔（图1E-21），第二连接螺栓穿过第二圆孔啮合在第二螺纹孔内。挡风板下端设有橡胶片（图1A-12，通过螺丝与挡风板固定连接）。喷洒管外表面固定有至少2个连杆，连杆另一端与秸秆粉碎机固定连接。

2 多功能联合作业装置的使用效果评价

该装置具有灵活调节功能，早稻收获时应用水稻收获、稻草粉碎、稻草全田均匀抛散、腐秆剂喷洒、肥料撒施一体化作业5项功能对水稻进行整株收割、粉碎。稻草切碎长度<2 cm占30%左右、2～5 cm占60%左右、>5 cm占10%左右;抛撒宽幅调节为与收割机的收获宽幅一致，稻草覆盖均匀度达到95%以上;设计在喷洒管两侧的挡风板起到遮挡风流的作用，降低环境中的风流对喷嘴喷出的秸秆腐解剂的影响，防秸秆腐解剂在风流作用下沿着喷洒管长度方向飘散，提高了秸秆腐解剂喷洒的均匀性并增强其与稻草的粘合效果，粘合程度达到90%以上;配合后期的水肥管理，稻草腐解时间能缩短10 d以上;同时进行尿素或复合肥（圆形粒装肥料）的撒施，为秸秆腐解提供合适的C/N。

早稻秸秆还田时，秸秆抛撒田中后应先泡水1～2 d，水深以3～5 cm为宜，补施氮肥后立即旋耕或耙地，使切碎稻秆埋入耕层内。进行深耕翻埋时，深耕应不小于20 cm。作业后不应出现成团残草，残草量应低于100 g/m2。采用旋耕机或驱动耙进行埋草作业时，需用慢速和中速按纵向和横向作业2遍，再进行晚稻种植。针对多功能收割装置，配套开展了晚稻免耕机插秧、抛秧的试验示范，通过后期水肥的合理管理，晚稻产量略高于旋耕和翻耕田，节省机械作业成本150元/667m2。

晚稻收获时应用水稻收获、稻草粉碎、均匀抛散、根瘤菌喷洒、绿肥紫云英种子撒播一体化作业5项功能，操作同早稻收获时基本一致，区别在于：秸秆留高茬（30～50 cm）;喷洒根瘤菌剂和绿肥种子，粘合程度达70%以上;紫云英种子均匀撒播在地，均匀度达到90%以上，粉碎部分稻草均匀覆盖在种子上，为紫云英种子出苗提供了保温、遮荫作用，且厚度不影响出苗;稻草的缓慢腐解为紫云英生长提供养分，紫云英全生育期生长不需要额外施肥，能节省撒播紫云英种子、稻草移出或均匀抛散、撒播肥料和拌种根瘤菌的劳务费用共计90元/667m2。

该改型装置稻草切碎长度、均匀度、抛撒宽幅等技术参数科学合理，同时具有结构简单紧凑、工作稳定可靠、安装维护方便、工作效率高、粉碎效果好、可防止碎料堵塞、节省能耗等特点。该改型装置通过早晚稻不同的利用方式，有效解决了双季稻稻草还田难的问题。与市面上的机器相比，稻草粉碎效果好，覆盖均匀，克服了其他装置粉碎抛撒后稻草容易成堆及产生空隙的缺点;应用于晚稻高茬收割，达到水稻收获、稻草粉碎和均匀抛散、根瘤菌喷洒、绿肥种子撒播五位一体作业，实现冬闲期稻草—绿肥协同利用，减少养分流失。

3 结论和建议

随着现代农业制度发展，农业集约化和机械化是必然趋势，目前传统农业作业正逐渐由单一型向联合作业方向发展。农业联合作业技术就是把农业生产中几种机具多道工序完成的作业任务用一台机具、一次作业来完成，是一种先进的现代化农业生产方法，是农业现代化的必由之路，也是农业增产、降低成本的重要措施之一[7]。联合收割机附带秸秆切碎装置能使作物收获和秸秆还田有机结合，大大降低作业成本，并且灵活方便，是理想的秸秆还田方式之一。

单一作业机械和效率低下的机具将逐步淘汰，对高效率复式作业机具的需求十分迫切。双季稻稻田土壤培肥的机械改型，首先要因地制宜，不断探索，逐渐形成并完善适应当地情况的秸秆机械化还田与机插秧集成技术体系;其次要遵循经济实用性原则，同一种农机具，市场上可供选择的机型多种多样，性价比也有很大差别，在保证使用可靠性和适用性的前提下，尽可能地花较少的钱买到先进实用的农机具，以便在一定时期内保持设备的先进性，减少无形损耗;第三，不要过分追求自动化、多功能化，自动化程序越高，功能越多，结构就越复杂，发生故障的概率也就越大，要把经济实用性与先进性统一起来。水稻收割机配套装置改型的轻便性、简洁性和多功能性仍然是后期研发的重要方向。

参考文獻：

[1] 黄 敞，郑 勇，吴思浩，等. 我国农机农艺融合发展现状与对策分析[J]. 热带农业工程，2017，41（3）：29-33.

[2] 张岩松，栾 峰，康丽梅. 水稻机械化秸秆还田作业模式应用研究[J]. 农业科技与装备，2017，281（11）：27-31.

[3] 周先竹，鲁剑巍，王忠良. 秸秆资源综合利用与还田技术[M]. 北京：中国农业出版社，2014.

[4] 崔思远，曹光乔. 我国水稻主产区农机农艺融合现状研究[J]. 农机化研究，2014，36（5）：248-252.

[5] 龚振平，杨悦乾. 作物秸秆还田技术与机具[M]. 北京：中国农业出版社，2012.

[6] 孙妮娜，王晓燕，李洪文，等. 东北稻区不同秸秆还田模式机具作业效果研究[J]. 农业机械学报，2018，49（S1）：68-74，154.

[7] 鱼轶群，唐晓东，王凌峰. 基于水稻秸秆还田的小麦生产全程机械化模式试验[J]. 现代农机，2018（1）：55-56.

（责任编辑：成 平）