水稻生产全程机械化技术研究

牟雪雷

(黑龙江省农业机械工程科学研究院,哈尔滨 150081)

0 引言

我国水稻常年种植总面积在3 000万hm2左右,占世界水稻种植总面积的20%[1-3],因此,水稻生产在我国粮食生产和结构组成中占据不可替代的地位。实现水稻生产全程机械化是实现我国现代化农业发展的重要组成部分,同时也是全面提升我国农业机械化水平的重要保障条件之一[4-5]。

改革开放以来,我国水稻全程机械化生产在耕种、插秧和收获环节已经取得了快速发展,但是与基本实现水稻机械化生产的国家相比,在水稻机械化发展水平中还存在较大的差距。实现水稻全程生产机械化发展是一项系统工程,集农机技术、农艺技术、电子信息技术、计算机技术和管理工程技术为一体[6]。

本研究针对水稻生产机械化生产环节中常见的水稻耕整地机械化技术、水稻种植机械化技术、水稻施肥机械化技术和水稻机械化收获技术进行相关阐述与分析,研究结果以期为水稻机械化生产提供技术参考与借鉴。

1 水田耕整地机械化技术

水田耕整地机械化技术是指为了满足水稻插秧和直播等种植技术生产需求,选择适合的水田耕整地机械,按照农艺要求和作业规范完成水田耕整地技术。

1.1 工艺路线

水稻耕整地机械是实现水稻高产栽培的重要技术环节,主要工艺技术包括耕翻、灭茬、晒垡、施肥、碎土、耙地和平整地等作业环节。目前,常见的工艺路线主要有水耕水整(灌水泡田-耕翻灭茬-施肥-平整-沉淀)、旱耕水整(旱田翻耕灭茬-晒垡-灌水泡田-施肥-平整地-沉淀)。

1.2 耕整地质量要求

1)耕作深度适宜,无重耕、漏耕。农艺要求水田旋耕深度10～15 cm,犁耕深度一般小于20 cm,经过翻耕和平整地后,高低差小于3 cm,泥脚深度小于30 cm,泥浆深度为5～8 cm,水深1～3 cm。采用犁耕的方式,水稻留茬与秸秆应深埋在犁底层,采用旋耕机将秸秆切碎,与土层搅和均匀。

2)机插秧大田田面要求地表平整,无杂草和秸秆残茬等,有利于机插秧进行田间作业。田间高低有度,在3 cm水层条件下,高不露墩,低不淹苗,有利于秧苗返青,表土软硬适中。

1.3 水田耕整地机械

水田耕整地机械形式多样,型号较多,一般与配套拖拉机进行田间作业[7-8]。在水田耕整作业时,拖拉机驱动轮一般更换为水田轮或者高花纹轮胎,提高拖拉机田间行走通过性与牵引性能[9]。目前,水田耕整地机械主要包括水田系列铧式犁、水田埋茬耕整机、旋耕机和水田耙等[10]。其中,以水田旋耕机应用最为广泛。

1.3.1 大中型水田埋茬耕整机

水田埋茬耕整机结构示意图如图1所示。主要包括传动装置、工作装置和辅助系统等。传动装置主要包括万向轴和传动箱等,工作装置主要包括刀辊总成和犁体等;辅助系统主要包括悬挂架总成、机罩、挡土板、后拉杆和平地板等。

1.万向轴;2.悬挂架总成;3.机罩;4.传动箱;5.刀辊总成;6.犁体;7.挡土板;8.后拉杆;9.平地板图1 水田埋茬耕整机结构示意图

常见的几种水田埋茬耕翻机的主要技术参数如表1所示。

表1 水田埋茬耕翻机主要技术参数

1.3.2 小型多用途水旱两用型耕整机

水旱两用型耕整机与东风-12型手扶拖拉机配套使用,实现旱田反旋灭茬、水田埋茬耕整地等,是近几年发展较快的耕整地机型之一,代表机型主要为1GSH-110型,具有耕整质量高、埋茬效果好等应用优势。

2 水稻种植机械化技术

水稻机械化种植方式主要包括机械化移栽技术和机械化直播技术。机械化移栽技术包括机械化插秧技术和抛秧技术,机械化直播技术包括旱直播和水直播。

2.1 机插秧技术

目前,国内外应用最为广泛的水稻插秧机基本工作原理较为一致[11-13],主要是发动机将动力传递给插秧机构和送秧机构,在两个机构的互相配合下,插秧机的秧针插入秧块抓取秧苗,当移动到设定的插秧深度时,由插秧机中的插植叉将秧苗从秧针上压下,完成一个插秧过程。按照水稻插秧机的操作方式分类,插秧机可以分为步进式和乘坐式插秧机;按照插秧机栽插机构分类,水稻插秧机可以分为曲柄连杆机构与双排回转式机构;按照水稻插秧机栽插行数分类,可以分为2行、4行、6行,乘坐式水稻插秧机分为4行、5行、6行、8行、10行;按照水稻栽植秧苗分类,水稻插秧机可以分为毯状苗和钵体苗两种,钵体苗插秧机结构较为复杂,需要专用秧盘,投入成本较高,目前应用较为广泛的为毯状苗插秧机。

2.2 直播技术

水稻机械化直播技术主要是采用水稻播种机直接在大田中进行水稻播种,节省了水稻育秧、拔秧和栽植等作业环节,简化水稻生产工序[14]。目前,水稻直播机有机械化水直播方式、机械化旱直播方式、机械干整湿播技术和弥雾机撒播法。水稻机械化直播工艺流程具体如下。

1)水稻机械化水直播稻栽培技术工艺流程:收获前茬-施肥-旋耕-种子处理-机械调整-水稻播种-清理沟系-三天后第一次化除-保持田面湿润-水稻三叶期建立水层-进行第二次化除-施分蘖肥-病虫害防治-烤田-施穗肥-水浆管理-适时收获。

2)水稻机械化旱直播稻栽培技术工艺流程:收获前茬-施肥-种子处理-装机播种-清理“三沟”-三天后第一次化除-三叶期建立水层-第二次化除-施分蘖肥-病虫害防治-适时烤田-病虫害中期防治-施穗肥-病虫害后期管理-水浆管理-适时收获。

3 水稻施肥机械化技术

水稻施肥机械种类较多,按照施肥方法可以分为旋耕施肥机、种植施肥机和水田追肥机[15-16]。旋耕施肥机是在水田旋耕同时将肥料施入土壤中,在播种前完成水田施肥[17]。目前,常见的水稻旋耕施肥机为1GH-6,基本结构如图2所示,技术参数如表2所示。

表2 1GH-6型水田旋耕施肥机技术参数

1.动力传递链条;2.肥箱;3.加肥口;4.带轮;5.支架;6.旋耕机;7.排肥器;8.肥料分配器;9.螺杆泵图2 1GH-6型水田旋耕施肥机结构示意图

4 水稻机械化收获技术

水稻收获机械主要包括收割、脱粒、清选等生产作业中使用的机械[18-19]。水稻收获机械根据不同的用途可分为割晒机、脱粒机、联合收割机3大类。

收割机可分为条放式收割机、堆放式收割机、割晒机、割捆机;脱粒机可分为半喂入式脱粒机和全喂入式脱粒机;联合收获机可分为全喂入式联合收获机、半喂入式联合收获机和割前脱粒式联合收获机。目前,水稻机械化收获技术主要推广的机具为全喂入式和半喂入式联合收获机。联合收割机可将切割、脱粒、清粮等项作业在田间一次完成,机械化程度高,作业质量好,劳动生产率高,在农时紧迫的季节可以及时收获,确保增产增收。

半喂入联合收割机是将割下的水稻用夹持链夹持着茎秆基部,仅使穗部进入脱粒装置脱粒。因此,脱粒时消耗的功率少,还能保持茎秆的完整。但是这种机型生产率不够高。

全喂入联合收割机是将割下的水稻穗部连同茎秆全部喂入脱粒装置中,该机型生产率较高,对作物的适应性强。先进行试割,试割目的在于检查试运转中未发现的问题,并将机具检查和调整到最佳工作状态。行走方法一般采用反时针向心回转法。要熟练掌握机组入田、开割、过障碍(田埂、沟等)、转弯收割、行走卸粮、出田、转移等操作要领。

收割倒伏作物时应将割台降到最低位置,并要正确选择收割方向,最好是逆倒伏方向,其次是垂直倒伏方向。在作业中要定期检查机车运转情况和作业质量,发现问题及时调整。作业质量检查包括割茬高度、收获损失、脱粒质量、清选损失、清洁度、破碎率等内容。

5 结论

水稻是我国重要的粮食作物,在我国粮食生产中具有不可替代的作用。实现水稻全程机械化生产是实现农业现代化重要内容之一,但目前我国水稻机械化种植、插秧和收获技术与发达国家相比具有一定的差异性。本研究系统论述了水稻耕整地机械化技术、水稻种植机械化技术、水稻施肥机械化技术和水稻机械化收获技术的基本技术特征与常见的机械类型,对相关核心技术进行相关阐述与分析,以期为水稻机械化生产提供技术参考与借鉴。