有机水稻覆膜栽培技术与机具研究进展

常传义， 吴家安， 高明宇， 刘恩宏， 闫博巍

(1.哈尔滨市农业科学院农业机械研究分院，黑龙江哈尔滨 150029； 2.黑龙江省农业科学院经济作物研究所，黑龙江哈尔滨 150086)

水稻作为世界的主要粮食作物，有约60%的人口将其作为主食。2020年我国水稻种植面积约为 3 007.6万hm2，占全国粮食作物种植面积的 1/4[1]。随着人们生活品质逐步提高，对有机食品的关注越来越多，尤其是有机水稻，因生产过程中不使用化学合成(农药、除草剂)药剂进行灭草、除虫，遵循自然规律生长，受到了人们的关注，同时有机水稻种植面积也逐年提高。有机水稻营养价值高、口感好，具有良好的经济效益[2]。但在有机水稻种植过程中，因不允许使用农药、杀虫剂等物质，导致杂草和病虫害较多，每年因草害、虫害引起的水稻产量损失在15%以上[3]。因此，如何处理有机水稻生产过程中杂草、虫害等问题是有机水稻种植过程的重点和难点。

国内外针对有机水稻种植的除草方式主要有人工除草、机械除草、利用动物取食除草、微生物除草和降解膜覆盖除草等[4]。但因人工除草劳动强度大、成本高，利用动物取食杂草的方式存在前期选种、后期需要人工除草、动物的优质优价不能完全体现等问题[5-6]，导致相关研究主要集中在机械除草、微生物除草和降解膜覆盖除草。机械除草可有效发挥控制草害、利于有害气体排出、增加氧气含量、提高地表温度、促进肥料吸收等重要作用，但株间平均除草率低，仅为40%～50%[7]。微生物除草虽具有对目标杂草专一性强、选择性高、用后对环境无残留等优点，但存在目的菌筛选困难、制剂难度大、寄主单一、受外界环境因素影响大等问题[8]。而水稻降解膜覆盖除草方式操作简单、农民易于接受，在不使用农药、除草剂的情况下控草效果好，同时具有提高地温、减轻病虫害、增产、节水等作用[9-12]。但水稻覆膜栽培技术机械化覆膜水平低，多数采用人工覆膜，劳动强度大、覆膜效果差、效率低，严重制约了水稻覆膜栽培技术的发展。因此，本文在分析国内外水稻覆膜栽培技术的基础上，阐述有机水稻覆膜栽培关键技术与机具研究进展及存在的问题，分析各项技术原理、特点及典型机具，并展望有机水稻覆膜栽培技术的发展趋势，为我国有机水稻覆膜栽培技术进一步发展提供参考。

1 有机水稻覆膜栽培技术概况

1.1 水稻种植面积

据《2020中国统计年鉴》和《2020年中国有机水稻行业分析报告》等统计[13-15]，我国粮食种植面积从2016年的11 303万hm2稳定增加至2018年的11 703万hm2，增加了3.54%，粮食总产量从 61 623.9万t 增长至65 789万t，增幅为6.76%。2019年全国粮食播种面积为11 606万hm2，同比减少97万hm2，下降0.8%。2020年全国粮食播种面积增长至11 677万hm2，同比增加71万hm2，增长0.6%(图1)。

由图1可知，2016至2018年水稻种植面积基本稳定，但2019年水稻种植面积为2 969.4万hm2，同比降低了1.64%，同时产量同比减少了252万t，降低了1.19%，主要是因为东北地区减少了部分井灌稻的面积，且中央财政对东北地区的大豆生产者补贴达170多亿元，导至东北地区“水改旱”增加，同时扩大了休耕面积。2020年水稻种植面积为 3 007.6万hm2，约占全年粮食种植面积的25.8%，同比增加38.2万hm2，增幅1.29%，主要得益于国家支持恢复双季稻生产，总体上水稻种植面积和产量趋于稳定。

随着国民食品安全意识的提高，对优质、营养、无公害稻米的需求持续增加，有机水稻栽培技术逐渐开始推广，其种植面积也逐年递增。由图2可知，2019年我国有机水稻种植面积达到39.2万hm2，比2013年(18.4万hm2)增加了20.8万hm2，增幅高达113%。可见，我国有机水稻有着巨大的发展空间，是当今及未来水稻生产的重要发展方向。

1.2 有机水稻覆膜栽培技术现状

有机水稻覆膜栽培技术建立在机械移栽技术基础之上，由水稻覆膜技术发展而来。水稻覆膜栽培技术在20世纪60年代由日本提出并进行了研究试验，因该技术增温、节水效果显著，且操作简单、易于被农民接受，东北的辽宁等地在70—80年代引入该技术，至1999年累计推广面积达170万亩(1 hm2=15亩)[16-17]，但因当时机械化水平低，水稻覆膜技术推广受到限制。随着21世纪我国经济水平的发展，机械化程度不断提高，有机水稻种植面积逐步扩大，将水稻覆膜技术逐步应用于有机水稻种植中，作业效果得到了有机水稻种植户的认可。总结近年来我国有机水稻覆膜栽培技术的发展趋势：(1)加快研究效率、自动化程度高的适用于有机水稻覆膜栽培技术的覆膜机具，解决人工覆膜劳动强度大、覆膜效率低和覆膜质量差等问题。(2)重视可降解地膜技术研究，如塑料降解膜、生物降解膜等。(3)加快研究适用于有机水稻覆膜栽培技术的长效缓释肥、控释肥，解决水稻生长后期追肥难的问题。(4)根据不同地区、环境及土壤条件，因地制宜地应用有机水稻覆膜栽培技术。

1.3 有机水稻覆膜栽培的实施效应

国内外研究表明，有机水稻覆膜栽培的实施效应主要体现在：

1.3.1 降低草害 水稻覆膜栽培通过在稻田表面覆盖一层不透光地膜，使膜下区域空气稀薄、空气流通缓慢、氧气含量少、膜内温度高，同时不透光地膜阻碍杂草进行光合作用，使杂草在膜下无法生长，从而达到较好的灭草效果[18-19]。Giaccone等对比研究了无杂草防治、施用除草剂和覆盖生物降解膜3种杂草防治方法的效果，结果表明，覆盖生物降解膜除草效果优于施用除草剂的除草效果且杂草在降解膜开始退化后才得以生长[20]。沈阳农业大学的任文涛等对纸膜覆盖水稻栽培技术的节水、控草效果进行了研究，结果表明，纸膜覆盖可减少水稗密度87.5%、稻稗密度83.8%、三棱草密度91.5%[21-22]。中国农业大学的赵欣等对覆膜稻田的杂草多样性进行研究，结果表明，马齿苋、鸭舌草、拟金茅和四叶萍在覆地膜稻田不发生或偶有发生，其杂草密度显著低于常规稻田[23]。赵文清对有机稻田采用稻糠稻作、纸膜覆盖、稻田养鸭3种无公害除草技术进行对比试验，结果表明，纸膜覆盖除草效果最佳，可减少稗草90.5%、三棱草94.6%、阔叶草93.9%，综合防效达93%[24]。牟雪蕾等通过水稻覆膜栽培技术与传统种植方式对比，得出水稻覆膜栽培技术比传统种植提前4～6 d完成分蘖，且对稗草和压舌草的除草率达86%[25]。

1.3.2 降低病、虫害 将地膜覆盖在稻田后，稻田环境从高湿状态变为湿润状态，湿度降低，不利于病、虫害的发生。刘振军等通过水稻纸膜覆盖对病、虫害防治效果进行了初探，结果表明，稻田纸膜覆盖技术对负泥虫、潜叶蝇防控达80%左右[26]。

1.3.3 增加地温、提高作物产量和收益 因地膜覆盖在稻田表面，形成了温室效应，在水稻前期使地温提高3～5 ℃，增加了水稻根部的有效积温，使有效分蘖增多，因而穗数较多，产量得到提高[27-28]。Jabran等通过地膜覆盖对水稻生长和品质的影响进行研究，结果表明，覆膜后可使水稻叶片面积、水稻籽粒质量和生长速度明显增加[29]。宋玉秋等通过降解膜覆盖对水稻生产和产量进行研究，结果表明，覆膜栽培使水稻有效分蘖增多，增产效果明显，增产率达16.18%[30]。胡国辉等通过2018、2019年大田试验，研究生物可降解膜覆盖对机插水稻氮肥利用率和产量的影响，结果表明，与未覆膜对照组相比，覆膜水稻产量均有显著提高，2年分别增产4.1%和6.1%，土壤日平均增温2.76 ℃，且北方水稻种植效果优于南方[31-32]。邢春秋等在浓江农场以龙稻18为试验材料，采用水稻超早育秧与生物降解地膜覆盖对比的方式进行试验，结果表明，覆膜机插稻田提高土壤温度3～5 ℃，减少井灌水用量 2 068.5 m3/hm2，水稻增产9.96%，降低有机水稻除草成本9 750元/hm2，增加效益9 577.5元/hm2，可在北方寒地稻区推广[33]。

1.3.4 降低水分蒸发，节约水资源 水稻覆膜移栽后至有效分蘖末期，因地膜可降低水分蒸发且采用浅水管理，因此降低了稻田灌水量达到节水的目的[34]。Jabran等研究了地膜在改善水稻节水方面的作用，结果表明，覆膜水稻比传统种植水稻节水约为18%～27%[35]。任文涛等进行了纸膜覆盖对水稻棵间蒸发量影响的试验，结果表明，纸膜覆盖对减少水稻棵间蒸发量具有显著作用，颗间节水率为2.1%[36]。黄立华等采用田间试验的方法对盐碱地水稻覆膜栽培技术的节水潜力进行了初探，结果表明，覆膜栽培比常规种植节水17%且可促进水稻抽穗，提高穗粒数、结实率等[37]。中国农业大学的金欣欣等对水稻覆膜栽培技术的节水特性和增产机制进行研究，结果表明，与淹水栽培相比，覆膜栽培技术全生长季总用水量降低了34.6%且覆膜栽培可显著提高水稻的根长密度、根表面积密度和根干质量，这些参数有助于提高水稻籽粒产量、水分利用效率和抗倒伏性及抗病性[38-39]。

2 有机水稻覆膜栽培关键技术与机具现状

在有机水稻覆膜栽培技术的实施过程中，作业效果主要受膜料的物理、化学特性和标准机械化作业3个因素影响，因此提高膜料特性和机械标准化作业，对推广有机水稻覆膜栽培技术具有重大意义。本节首先对有机水稻覆膜栽培所用地膜进行概述，然后对水稻覆膜栽培机具研究进展进行综述。

2.1 水稻栽培地膜的应用及研究进展

我国农用地膜产量居世界首位，是其他所有国家总和的1.6倍，使用地膜覆盖技术累计增产值达800亿元以上[26]。随着农业科技的发展和实际需要，农用地膜向着多功能的方向发展，使其不仅具有保水、增温等作用，还具有除草、防虫、降解等功能。目前，我国农用地膜种类繁多，按功能特点可分为通用地膜和特种地膜。通用地膜指采用聚乙烯或聚氯乙烯制备的具有保水、保温功能的地膜。特种地膜指在通用地膜的基础上还具备一些其他功能，如生物降解地膜(淀粉基地膜、纸状地膜等)、可降解种膜、化学除草地膜、有色地膜、打孔地膜等[40]。其中水稻插秧覆膜时，可用的是普通(PE)地膜、淀粉基生物降解膜和纸状降解膜，但普通地膜无法降解、难以回收且在土壤中残留率高达42%以上，会破坏土壤结构。因此，有机水稻覆膜作业时，主要使用淀粉基生物降解膜和纸状降解膜进行覆膜作业。

纸状降解膜在1991年由日本鸟取大学津野幸人教授提出并研制了再生纸膜，并应用于有机水稻进行除草，且证明了再生纸膜对杂草和纹枯病有抑制作用[41-42]。纸状降解膜的原料主要由废旧纸箱或木浆加入一定的淀粉质糊浆组成，可自然降解、无污染、无残留，纸膜浸水后紧贴在泥浆表面，不易被风刮起，但由于纸地膜的原材料成本过高，阻碍了推广和应用。

随着降解膜技术进一步发展，利用廉价的农业废弃物秸秆作为原料既可以解决秸秆引起的环境问题，同时还可以提高秸秆的资源化利用，用后无需回收，在微生物作用下可完全降解为有机质，利于改善土壤结构。因此，秸秆纤维基地膜成为学者们的研究热点。国外， 日本合田公一以苎麻纤维为原料制备可降解地膜，武川真美以麻和纸浆为基料制备麻地膜，荷兰采用大麻纤维和淀粉合成可降解地膜[43]。国内，刘陶等将棉、秸秆纤维、亚麻与丝纤进行混合，实现了可降解非织造地膜的研究[44]。中国农业科学院研制苎麻、红麻、黄麻纤维地膜，并对降解后的土壤性质和产量进行了研究[45]。2011年韩永俊等对水稻秸秆纤维制取地膜的工艺参数进行了探讨和优化，得到了利用水稻秸秆纤维制取地膜的最优组合参数[46]。袁巧时等对玉米秸秆纤维制造可降解地膜工艺及参数进行探索和优化，得到利用玉米秸秆纤维制取地膜的最优组合参数[47]。2012、2013年李丽霞等对大豆秸秆纤维的制备工艺和参数进行优化，得到了利用大豆秸秆纤维制备地膜的最优组合参数[43，48]。2015年陈海涛等以废旧棉为主，水稻秸秆纤维为填充辅料，对废旧棉与水稻秸秆纤维混合地膜的制造工艺参数进行优化，得到废旧棉与水稻秸秆纤维混合制备地膜的最佳工艺参数组合，随后其研究团队针对水稻秸秆纤维地膜增温效果差等问题，探索了水稻秸秆纤维基绿色地膜制造工艺及参数，得到了制备水稻秸秆纤维基绿色地膜最优参数组合且改善了地膜增温、保温等性能，为水稻秸秆纤维地膜的推广应用奠定了基础[49-50]。2017年刘环宇等对植物纤维地膜抗张强度的预测进行研究，通过PSO-SVR建立了植物纤维地膜抗张强度预测模型，为植物纤维地膜抗张强度预测提供参考依据[51]。与此同时，聂强等采用秸秆纤维地膜覆盖地表进行水稻培育试验，结果表明，抑草效果显著，采用秸秆纤维基地膜栽培的水稻比未覆膜水稻返青期、分蘖期提前3 d，成熟期提前4 d左右，增产9.1%，秸秆纤维基地膜在40～45 d 左右开始自然降解[52-54]。张鸿超探究了秸秆纤维基地膜覆盖对土壤养分变化和作物覆盖栽培性能的影响，结果表明，秸秆纤维基地膜覆盖可缓慢增加土壤温度，降低土壤pH值，与未覆膜地块对比杂草减少92.41%[55]。有机水稻常用可降解地膜对比具体如表1所示。

表1 有机水稻常用可降解地膜参数对比

由表1对比分析可知，淀粉基生物降解膜每卷铺设面积大，减少了田间换膜次数，耕层温度提升明显，价格较秸秆纤维基降解膜略低，机械覆膜效果优于秸秆纤维基地膜，但淀粉基生物降解膜会有少量地膜残留在土壤中，降解时间达3年之久，不利于有机水稻栽培，且除草效果不如秸秆纤维降解膜。因此，利用秸秆纤维基降解膜栽培有机水稻具有显著优势，同时可为农作物秸秆的综合利用提供新的解决途径。

2.2 水稻覆膜机具关键部件及研究进展

水稻覆膜栽培可分为人工覆膜和机械覆膜2种。人工覆膜插秧时需多人先将膜料于田间展开，在铺设的同时戳破膜料将秧苗栽入泥浆中，详见图3。此种方式需在水田中往返穿行，致使水田表面凹凸不平，不利于秧苗生长，且覆膜除草效果不佳、劳动强度大、作业效率低，生产成本高昂，不利于有机水稻覆膜栽培技术的推广与应用。因此，水稻覆膜机械化是实现高质、高效覆膜栽培技术的关键环节。

机械覆膜按动力源可分为人力牵引式与机械牵引式。人力牵引式覆膜机于1998年研制成功，如图4所示，采用滑板型结构，人工牵引拖绳实现覆膜作业，具有弹性镇压辊，作业时使膜料紧贴土壤，铺设效果较好，工作效率为90 min/1 000 m2，其结构简单、成本低，但功能单一、人工牵引机具劳动强度大、效率低，不适用于大面积作业。

机械牵引式水稻覆膜机主要由拖拉机牵引或悬挂于插秧机上，降低了劳动强度，提高了作业效率，标准化作业程度高，易于达到有机水稻覆膜栽培技术的作业要求，且多数覆膜机具可在覆膜作业的同时进行插秧、镇压等复合作业。国外，日本对水稻覆膜机具的研究较多[56]，2000年日本作物研发部机械化研究室龟井正弘、美冈邦彦等研发了自走式覆膜机，其结构与人力牵引式覆膜机相似，将雪橇部分由压膜板及车轮代替，同时采用动力驱动，具备镇压轮、压边轮、地膜支撑杆、地膜导向辊、划线器等装置。自走式覆膜机如图5-a所示，作业幅宽5行，作业效率60～110 min/1 000 m2，但该机具只适用于小规模水田，且覆膜时直线度差，转弯不灵活，陷车的情况时有发生。因此，研究人员将覆膜装置改装后挂接在4行乘坐式水田插秧机上(图5-b)，提高了覆膜时的直线度，进一步降低了劳动强度，但覆膜作业与插秧作业不能同时进行。

我国对水田覆膜机具的研究较晚，但近年研究较多、进展较快。2012年吉林农业大学的张玉良研制了由拖拉机牵引的水稻自动覆膜装置[57-58]，具体结构如图6所示。

可铺设塑料地膜主要由开沟器、覆膜辊、压膜辊、打孔椎体辊和限位板等组成，可实现整地、覆膜、压实、打孔和覆土压膜等功能联合作业，最终达到覆膜平整，膜与地表无较大空隙，预开插秧孔合理等水稻覆膜栽培作业要求。田间试验结果表明，覆膜效果良好，与人工覆膜对比每亩可提高效率约92.89%。但使用此覆膜机进行覆膜作业，后期仍需人工插秧，没有将覆膜与插秧作业相结合，且由于拖拉机牵引，换行作业时畦端处会有一定长度不能覆膜，须人工进行覆膜，整体效率较低。2017年田佳航等根据洋马高速插秧机及秧苗插值运动特点，研制了适用于铺设塑料地膜的水稻机械覆膜装置[59-62]，具体结构如图7所示。

由插秧机提供动力，将其安装在插秧机行走与栽植部之间，具有覆膜、展膜、压膜、打孔、压边、扶泥等功能。作业时挂膜辊旋转提供膜料，在展膜辊的作用下，使膜料完全展开，由压膜辊进行镇压，随后打孔机构与插秧机构同时作业，最后由压边轮将膜料边缘压入泥浆中。试验表明，覆膜作业效果好，作业效率高，打孔机构与分插机构运动轨迹同步，满足水稻覆膜栽培技术要求。

2014年东北农业大学张子浩基于农机与农艺的技术要求，结合水稻种植的农艺要求和京田 RGO-6 乘坐式水稻插秧机结构特点，采用理论分析、仿真分析等方法，研制了一种铺设秸秆纤维基地膜的水田覆膜机[56]。其安装在插秧机行走部分和插秧部分之间，具体结构如图8所示。

作业时可同步完成插秧和覆膜作业，主要由挂膜架、主机架、展膜辊、压膜辊、压边轮、扶土板、挡泥板组成，其关键部件挂膜架应用ANSYS进行有限元静力学分析和模态分析，结果表明，挂膜架承受最大应力小于材料的最大许用应力，满足强度及使用要求。压膜辊采用双排分段式设计，可对膜料起到二次镇压的效果。但所设计的分插机构式同步开孔机构作业时效果较差，因此，陈海涛等设计了一种同步膜上开孔装置，应用ADAMS进行运动仿真，得到了秧针及纵向开孔刀关键点的运动轨迹，采用正交试验方法，得到了开孔刀的最优参数组合，作业时开膜孔合格率达92%以上，满足开孔作业要求，但因纵向和横向开孔刀集中在秧针和推秧器上，取秧时伤秧率较高[63]。

针对机械水稻覆膜插秧作业时，分插机构易造成秧苗根系损伤、开孔与插秧不同步等问题。许春林等根据结构特点和工作原理，设计了一体式的水稻膜上插秧的栽植臂机构[64-65]，具体如图9所示。建立了分插机构的运动模型，基于Visual Basic6.0软件开发了分析优化软件，通过三维仿真与高速摄像对比得出，分插机构可完成膜上开孔与栽植动作，作业中开孔与栽植位置偏差均小于4 mm，符合设计与使用要求。

2015年黑龙江省农业机械工程科学研究院于磊等针对利用秸秆纤维基地膜和生物降解膜覆盖作业，设计了水稻覆膜高速插秧机[66-67]，结构示意如图10所示。同样将覆膜机构挂接在插秧机后轮与栽植部件之间，主要由覆膜辊、压膜辊、托膜架、切膜刀和压膜边辊等部件组成，具有放膜、铺膜、压膜、封边等功能。覆膜机长×宽×高为1 165 mm×2 160 mm×660 mm，作业幅宽1.8 m，经田间试验验证，作业效果较好，能够基本完成覆膜作业。高静华等针对压膜辊压膜不平整、覆膜不均匀等问题，研制了适用于水稻覆膜插秧机的分段式压膜辊装置，由悬挂系统、覆膜装置、膜箱、托膜架、分段覆膜组、压实轮、调节控制杆等组成，试验结果表明该装置提高了覆膜效率，降低了故障率，解决了覆膜不均匀的问题[68]。

2018年哈尔滨市农业科学院农业机械研究所吴家安等为配套有机水稻覆膜栽培机械化作业，根据其农艺要求、秸秆纤维基地膜和淀粉基生物降解膜物理特性，再综合多种水田覆膜机械特点的基础上研制了2ZM-6型有机水稻高速覆膜插秧联合作业机具[69]，具体如图11所示。

该机具挂接在插秧机行走系统和栽植部之间，可铺设淀粉基生物降解膜和秸秆纤维基地膜2种地膜，覆膜作业与插秧作业同步进行，可连续完成覆膜、压膜、插秧、封边、断膜等功能，且为了防止秧针堵塞，设计了秧针防堵装置，以保证取秧顺畅，实现了有机水稻覆膜栽培技术的机械化联合作业。田间试验结果表明，漂秧率≤10%、覆膜平整度≥98%、切膜刀断膜率≥95%、漏插率≤8%、作业效率 0.2 hm2/h，试验效果见图12-a、图12-b。

此外，该团队为了提高覆膜机具的通用性和田间适应能力，研究并设计了通用机架和水田地面被动仿形系统，可与久保田、洋马等高速插秧机挂接并保证插秧深度均匀一致。同时，针对有机水稻覆膜栽培技术的作业需求，开发了全覆盖地膜版 2ZM-6Ⅰ 型覆膜机，作业后行间不空膜，地表全部覆盖地膜，除草效果更佳，但后期补秧较困难。

总体上，我国在有机水稻覆膜栽培技术中对覆膜机具的研究较少，亟需加强相关机具研究，提高覆膜质量和工作效率，降低对人工的依赖，解决人工覆膜耗时长、劳动强度大、生产成本高等问题，是实现有机水稻覆膜栽培技术大面积推广与应用的重要因素。

3 展望

结合多年有机水稻覆膜栽培技术研究基础，提出未来研究重点，以充分发挥水稻覆膜栽培技术优势，弥补当前的技术及装备不足。基于现有技术以及未来发展需求，我国水稻覆膜栽培技术及机具将主要向以下方向发展。

3.1 农艺与农机紧密结合，形成因地适宜的有机水稻覆膜栽培技术体系

我国耕作制度与农艺要求复杂多变，种植习惯、生产条件的多样性，决定了水稻覆膜栽培技术模式的复杂与多样。因此，应结合地域条件因地适宜确立各区域的水稻覆膜栽培技术体系，充分发挥保水、除草、增产、节本增收的优势。但覆膜栽培技术对水稻增产和增温的效果，目前尚无统一结论，有的研究结果显示，水稻覆膜栽培技术提高了地温，增加了结实穗数，增产效果明显，而有的研究结果表明，水稻覆膜后籽粒产量明显或略低于常规水淹栽培，增温效果不明显。这可能与试验地点地膜种类、土壤环境、气候环境以及灌溉水层时间有关，需重点进行研究验证。因此，必须结合不同地区情况，对有机水稻覆膜栽培农艺要求进行适当调整，紧密联系实际需求，进一步加强水田覆膜机具的设计与优化。综上所述，进一步推进水稻覆膜栽培模式下农机与农艺协调发展、相互适应，是提高水稻覆膜栽培技术综合效益的基础。

3.2 深入研究植物纤维基地膜物理、化学特性与制备工艺优化

国内虽然在植物纤维地膜的制备工艺和装置研发方面展开了相关研究，但是对膜料特性和制备工艺优化等方面的研究有待于进一步系统完善。(1)优化植物纤维基降解膜制备工艺。在植物纤维降解膜抄造过程中，会产生废水、废渣等，直接排放会对生态环境造成二次污染，应对废弃物进行回收再利用、制肥等，后续还有待于研究。(2)降低植物纤维膜生产成本。由于制备植物纤维降解膜的材料和制备成本较高，导致植物纤维降解膜普遍高于其他降解地膜。因此，需改进植物纤维基降解材料的合成技术或政府给予一定补贴，降低农户使用成本。(3)改善植物纤维基降解膜物理、化学特性。植物纤维基降解膜在使用过程中存在韧性较低、厚度较大、耐水性能差、缺口撕裂强度差、回潮率高、降解速度过快、增温效果不明显等问题，须改善其物理、化学特性。(4)根据不同地域，因地适宜地调整植物纤维降解膜性能。我国地域辽阔，植物纤维基降解膜需根据不同地域气候、土壤环境，满足不同季水稻的保温、保墒期要求，调整植物纤维基降解膜的性能，如降解天数、膜料厚度等。

3.3 提高水稻覆膜机具的通用性并加强关键部件的理论研究

利用水稻覆膜机具实施水稻覆膜栽培作业的过程中，涉及多个作业环节。为保证插秧覆膜质量、提高机具联合作业能力及通用化程度，应加强关键部件的理论研究并提升覆膜机具适用范围。(1)加强覆膜机具浮动装置和同步预开孔装置的理论研究。水稻覆膜机具作业时浮动仿形装置可使覆膜机具随地表进行仿形，提高覆膜机具作业能力，但鲜有报道相关研究且浮动仿形机制、本构特征、运动轨迹等理论还需进一步研究。覆膜机具的同步预开孔装置，可在插秧作业前在地膜上开孔，使秧苗顺利栽入泥浆中，降低了伤苗率和漏插率，国内对地膜预开孔装置虽有一定的理论基础，但应用实际作业的较少。(2)重视秧针防堵装置的研究。在水稻覆膜机具作业时，因水稻覆膜栽培技术在覆膜时须保持田间为寸水状态，导致秧针易被泥土堵塞，取秧不畅。因此，应重视秧针防堵装置的研究。(3)加快研究适用于水稻钵体苗插秧机的覆膜机具。因钵体苗插秧机不伤根、不伤苗、无返青期、秧龄弹性大、增产效果显著，是未来水稻栽植机械化技术研究的重点，而与其配套的覆膜机具却鲜有相关研究和报道。因此，应加快对钵体苗覆膜插秧机的研制。(4)研制可配套侧深施肥插秧机的水稻覆膜机具。侧深施肥插秧机可降低肥料使用量，同时提高肥料利用率，且在黑龙江等地区也在加大侧深施肥插秧机的推广。因此，应研制与其配套的覆膜机具，提高机具适用性。目前，水稻高速覆膜插秧联合作业机具的标准化、系列化、通用化程度较低，机具的适应性有待提高。应针对不同区域土壤特性、品种类别以及技术需求的差异，进一步完善水稻覆膜作业相关基础理论，优化改进机具关键部件与结构，集成先进技术，提高覆膜机具的适应性和可靠性，逐步研制与区域多样性相适应的核心部件与机具将是下一步研究的重点。

3.4 提高水稻覆膜机具自动化、智能化水平

为适应现代化农业的发展和不同有机稻区的需求，水稻覆膜机具向着多功能、自动化、智能化的方向发展，如自动抻膜、自动断膜、自动导航、作业信息采集、集成侧身施肥功能等。

4 结束语

以水稻覆膜插秧机械化为基础的水稻覆膜栽培技术，在提升大米品质的同时，能够降低化学农药的使用，降低用水量，提高农户收入；发展农业生产的同时，可保护生态环境，促进农业生态文明建设；保证当前优质大米有效供给的同时，提高土壤有机质含量，实现农业可持续发展。

提升对水稻覆膜机具的创新能力，是水稻覆膜栽培技术发展的支撑。加强水稻覆膜栽培技术基础研究和技术储备水平是水稻覆膜栽培技术发展的保障。推进水稻覆膜栽培模式下农机与农艺深度融合，重点探索与各地区种植方式、土壤性状相结合的水稻覆膜栽培技术及机具。逐步形成科学合理的覆膜栽培技术体系，是实现有机水稻覆膜栽培优质、高效生产、增产增收的必然选择。