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      3. 中國農業機械化科技發展報告2015-2016年(一)
        來源:ewewe
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        一、土壤耕作機械化

        (一)專業組工作開展情況

        2015-2016年,土壤耕作機械化專業組在農業部農機化司的領導下,專業組各專家圍繞土壤耕作機械領域的科學問題、技術需求和科研重點共同努力,積極開展土壤耕作技術和機械方面的學術交流活動與技術培訓,深入基層對土壤耕作機械現狀進行調研,跟蹤國內外土壤耕作技術和機械的研究進展,加強土壤耕作關鍵技術及其配套裝備的研究與示范,取得了一定的進展和成效。具體開展工作情況如下:

        1.學術交流活動

        圍繞土壤耕作機械發展需要,結合國內土壤耕作機械的總體發展現狀和區域性需求,積極同國內外同行專家進行深入的交流胩教幀?

        (1) 國內學術交流

        2015年1月24至25日,專業組在南京鐘山參加了“農業部農機化懇園其他相關專家的科技報告,討論了農機化科技發展和創新問題。同時,總結了土壤耕作機械化專業??2014年的工作,討論確定了專業組下一年度的工作計劃和安排。

        2015年6月11日,專業組成員參加了由中國農業科學院作物科學研究所和安徽省宿州市人民政府聯合主辦的“麥茬夏大豆免耕覆秸精量播種技術”現場觀摩活動,同時邀請了多家免耕播種機廠商參加,重點進行了免耕覆秸精量播種機在小麥高茬田地上播種大豆的演示,交流了麥秸稈地直接播種技術。

        2015年7月,專業組成員與吉林省農業機械化管理中心在長春聯合舉辦了“2015中國•吉林保護性耕作發展論壇”。農業部農機化司、科技教育司、吉林省農業委員會、吉林省農科院、中國農業大學、華南農業大學、吉林大學、吉林農業大學、新疆農墾科學院等單位代表圍繞吉林省玉米生產全程機械化和保護性耕作發展情況,以及秸稈炭化技術與秸稈利用等問題,開展保護性耕作技術專題學術交流、技術研討,研究探索東北黑土地保護綜合治理途徑,建議加快推進以秸稈還田、免耕播種為核心的機械化保護性耕作技術普及應用。

        2015年7月31至8月2日,組織土壤耕作研究團隊赴沈陽農業大學考察交流,參觀了沈陽農業大學秸稈還田試驗基地及法庫縣大孤家鎮試驗基地,并就東北高寒地區保護性耕作、秸稈還田、施用有機肥等問題進行了研討。

        2015年8月,多位專業組成員參加了中國農業工程學會2015學術年會,并做了相關專題匯報。其中,專業組成員主持了“農業機械化與裝備工程”分會場學術交流活動,該會場主要針對作物收獲與秸稈處理,土壤耕整地機械發展,農機具節能減阻,土壤破壞等問題進行交流與探討。

        2015年8月,在鄆城組織召開了第七屆“農業部保護性耕作新產品研討會”。專業組成員與參會專家共同探討了目前保護性耕作推廣現狀、政策及存在的問題以及保護性耕作先進技術在實際應用中呈現出的優勢及影響因素,并在會后觀摩了玉米秸稈還田類、深松整地類、小麥免耕施肥播種類、玉米免耕精播類等保護性耕作新機具的現場作業演示。

        2015年9月,專業組成員參加了在宿州召開的“大豆綠色增產增效技術模式示范現場會”,與來自科研院所、政府部門、生產企業的科研、生產及推廣應用人員就大豆麥秸免耕覆蓋精量播種等關鍵技術的研究與示范工作進行了研討交流,并在會議期間作了“我國大豆機械化生產技術現狀與趨勢”的技術報告。

        2015年10月,專業組成員在山東青島組織參與了“2015中國農機發展論壇——機械化深松論壇”,來自農業部、國家農業智能裝備工程技術研究中心、中國農業大學、河北省農業廳、西安亞澳農機股份有限公司的相關代表從機械化深松的政策研究、機具研發、電子監管、地力培育、耕地改良途徑等方面進行了深入討論。此次交流對于改善我國耕地質量、提高糧食綜合生產能力起到了積極的促進作用。

        專業組成員于2015年10月23日在如皋參加2015年全省“三秋”機械化生產暨秸稈機械化還田現場會,并與江蘇省農機推廣站共同對全省2015年秸稈還田技術方案進行了修改、討論,提出了指導意見。

        2016年4月29日,專業組成員參與了浙江湖州舉辦的水稻生產全程機械化技術研討會,會議圍繞水田耕整、田間管理、水稻播種和收獲干燥等幾個方面進行了匯報與探討。

        2016年5月,專業組成員先后參加了在云南昆明舉辦的“云南高原特色現代農機裝備發展研究”座談會、在深圳舉辦的農業航空技術應用與配套產業發展論壇,并就高原特色現代農機裝備與水稻施藥技術與同行進行了交流。

        2016年8月21至22日,專業組成員參加了在長春召開的“我國農業全程全面機械化發展面臨的新挑戰和應對策略”項目階段交流會。

        2016年9月21至23日,專業組成員參加了在西安舉辦的中國土壤科學大會,并以“基于稀土元素示蹤團聚體周轉:方法與模型的探討”為主題作口頭報告。

        2016年10月24至27日,以“踐行五大發展理念,促進農機科技創新”為主題的“2016中國農業機械學會國際學術年會”在武漢舉行。多位專業組成員參加會議并做了相關專題匯報。其中,“耕種與植保高端裝備科技創新”分會場主要針對免耕播種、旱地深松、植保等問題進行交流與探討,專業組成員進行了主題為“秸稈全量還田免耕播種防堵技術探討”的匯報。同期參加了“2016中國農機發展論壇——農機具論壇”,并就缽苗移栽設備、保護性耕作現狀、機具研發、甘蔗生產全程機械化、中藥材機械裝備研發等方面進行深入討論。

        2016年11月14至16日,在青島組織召開了第七屆“農業部小麥機械化專業組座談會”,會后專業組成員對保護性耕作示范基地進行了調研考察。參會專家共同探討了目前小麥播前耕整地、機械化播種、機械化植保和機械化收獲中存在的問題,并提出五點建議:一是堅持農機與農藝相結合的理念,從根本上解決小麥生產全程機械化問題;二是迫切需要提高小麥播種機質量,增強防堵性能,精確控制播深,減小秸稈對小麥發芽的影響;三是根據目前情況,保護性耕作應該走創新之路,例如條帶旋耕播種、淺旋播種等;四是擴大保護性輪耕技術示范面積;五是提高農機手專業技術意識。

        2016年11月28日至12月1日,專業組成員赴廣州參加水稻機械化直播技術國際研討會,并觀看了機具田間作業現場演示,并于12月7-8日參加在廣州召開的“我國農業全程全面機械化發展面臨的新挑戰和應對策略”項目階段交流會。

        2016年12月9日,在??谡匍_了“2016年作物秸稈還田技術總結年會”,專業組成員主持會議并進行了主題為“黃淮海麥玉及長江流域雙季稻秸稈還田技術集成示范”的報告。整個會議圍繞秸稈還田正負效應、炭化秸稈還田技術、秸稈還田裝備展開了匯報與討論。

        (2)國際學術交流

        ① 2015年4月,專業組成員邀請國際玉米及小麥改良中心(CIMMYT)的Dr. Jack McHugh到農業部南京農業機械化研究所開展學術交流。Dr. Jack McHugh從機械耕作的現狀、保護性耕作的重要性和保護性耕作的3個主要原則3個方面進行了報告,詳細介紹了國際玉米及小麥改良中心在我國寧夏、四川、甘肅等地免耕播種機具的選型與研發情況。

        ② 2015年7月,專業組成員邀請國際玉米及小麥改良中心(CIMMYT)的Tim Krupnik博士等6位專家到南京農業大學進行學術訪問,雙方共同舉辦了主題為“Mechanized Conservation Agriculture for Smallholder Farming Systems”的國際學術會議。

        ③ 2015年7月,專業組成員參加美國農業與生物系統工程師學會(ASABE)2015年學術年會,并在此期間與康奈爾大學Norman R. Scott和Kifle 教授、美國農業部農業研究局朱和平研究員進行了學術交流。

        ④ 2015年7月,參加了在甘肅蘭州召開的“現代保護性農作制建設學術研討會”,專業組成員與參會專家討論了農作制設計模型在保護性農作制建設中的應用以及未來我國保護性農業發展模式構建。

        ⑤ 2015年9月,專業組成員在南京組織了第20屆國際土壤與耕作研究組織會議(The 20th International Soil Tillage Research Organization (ISTRO) Conference)。其中Tillage & Seeding Equipment Design and Modeling分會場的部分國外專家——澳大利亞南澳大學John Fielke教授、波蘭生命科學大學Zbigniew Blaszkiewicz教授等一行7人訪問南京農業大學,并舉辦主題為“Precision Agriculture and Precision Agricultural Equipments”的學術報告和研討。

        ⑥ 2015年9月,專業組成員前往朝鮮參加在平壤舉辦的保護性農業國際研討會。本次會議通過探討保護性耕作技術對可持續發展農業和環境恢復的貢獻,分享中國發展保護性耕作技術的相關經驗,旨在提高朝鮮保護性耕作技術與機具的水平,促進朝鮮農業進一步發展。

        ⑦ 2015年11月,專業組成員在內蒙古赤峰市組織召開了“2015年中加免耕播種機研討會”。在主題學術報告的基礎上,針對一年一熟地區免耕播種機具存在問題及發展趨勢,與來自赤峰市農機局、寧城縣農機局、寧城縣科技局和內蒙古農牧機械制造產業技術創新戰略聯盟的參會代表進行了熱烈的交流和討論。

        ⑧2015年12月,專業組成員前往日本洋馬農機株式會社、久保田株式會社總部,圍繞耕作播種機械相關技術開展學術交流,并參觀考察了洋馬琵琶工廠、久保田宇都宮工廠。

        ⑨ 2016年8月11至24日,專業組成員赴美國訪問了加州大學戴維斯分校、俄亥俄州立大學、美國農業部農業研究署農業工程應用技術研究所(Wooster),并考察了俄亥俄州的農場,與農場主展開深入交流,同期參加了美國農業與生物系統工程2016年學術年會。

        ⑩ 2016年10月17日,聯合國世界糧食及農業組織(FAO)在古巴首都哈瓦那組織召開了保護性農業國際專家研討會。會議為期5天,并以“Making Sustainable Agriculture a Reality in Cuba”為主題進行了切實深入的探討。與會期間,專業組成員與各國專家就如何將保護性農業引入古巴并進一步發展推進,保護性農業能為古巴帶來的效益等展開了積極的討論。2016年12月2至8日,專業組成員參加了法國巴黎舉行的Global Soil Security會議和國際土壤與耕作研究組織(ISTRO)委員會會議。

        2.調研培訓

        (1)土壤耕作機械化技術及裝備調研

        ① 2015年4月20至22日,專業組成員進行了重慶市梁平縣、墊江縣機械化耕整地與保護性耕作項目田間調研,通過與當地農戶進行深入交流,對當前土壤耕作機械化存在的問題進行了匯總。

        ② 2015年5至7月,專業組成員在重慶壁山、潼南蔬菜基地進行了多次調研,發現傳統內燃機驅動的微耕機存在啟動困難、耕作震動大,工作時操作勞動強度大的問題;且溫室大棚等設施農業的耕作空間有限且比較封閉,內燃機驅動的微耕機難以滿足作業要求。

        ③ 2015年5至10月期間,專業組成員多次前往四川蒼溪縣和安徽蕪湖縣考察指導當地保護性耕作技術創新與集成示范項目實施情況,就南方水旱輪作區“水稻-油菜”輪作、“油菜-水稻”輪作和“小麥-水稻”輪作三種模式開展專題調研。同期參加了“2015年蕪湖市油菜機收暨秸稈還田現場會”、“蕪湖縣油菜種植現場會”等活動,與農機主管部門、技術人員和農機手進行座談交流。

        ④ 2015年6至9月,專業組以問卷和實地訪談的方式,先后在河北、河南、山東、天津、北京五個省市,針對一年兩熟區域小麥、玉米兩大糧食作物的主要種植模式、農藝流程、生產技術路線、機械化生產技術與裝備使用情況以及作業投入與成本展開調研。調研對象包括當地農機管理部門相關工作人員、農機專業合作社社長或社員、農機大戶、普通農戶和農機生產公司等。

        ⑤ 2015年9至10月,專業組成員調研重慶涪陵區以及四川蒼溪縣保護性耕作及果園開溝裝備(,并與當地農機服務人員及農業合作社社員交流分析了該地區保護性耕作技術推廣應用過程中存在的問題,共同探討了解決方案。

        ⑥ 2015年12月,專業組成員結合農業部公益性行業科研項目(作物秸稈還田技術)在安徽省開展秸稈還田調研與研討。實地考察了宿州市埇橋區麥玉輪作下秸稈還田示范區、淮南市毛集區稻麥輪作下秸稈還田示范區和合肥市肥東縣稻油輪作下秸稈還田示范區的秸稈還田效果,與當地農機推廣部門、種糧大戶及合作社等人員就秸稈還田的正負效應、技術規程以及存在問題等進行了交流,并提出了相應的解決方案。

        ⑦ 2016年3月,根據土壤耕作機械化專業組的要求,特別是在2015年江蘇、安徽、四川保護性耕作技術創新與集成研究的基礎上,對江蘇、安徽深松和深翻作業進行了調研,撰寫了關于深松、深翻作業的調研報告。

        ⑧ 2016年4月26至27日,專業組成員赴江蘇鹽城黃海農場考察中德作物生產與農業技術示范園,調研中方當地和德方不同的土壤耕作技術和裝備,并與德方專家進行了交流。

        ⑨ 2016年4月28至30日,專業組成員赴銀川調研寧夏水稻生產機械化及土壤耕作技術,與自治區農牧廳、農機推廣站相關人員進行了座談。

        ⑩ 2016年5月19至22日,專業組成員赴黑龍江農墾慶陽農場調研水稻生產機械化、土壤耕作技術以及秸稈處理情況。

        ⑪ 2016年7月和10月,專業組成員在安徽懷遠、蒙城、渦陽、濉溪等地調研砂姜黑土耕作、培肥與秸稈還田等情況。

        ⑫ 2016年8月,專業組成員調研了建設農場、長水河農場、八五四農場、黑龍江省農墾總局九三分局,聽取了當地農場負責人、機手關于耕種機械化生產的匯報,實地調研北方耕種機械化生產技術模式。

        ⑬ 2016年10月6至16日,專業組成員抵達黑龍江建三江七星農場,并對河北雙鷹1L-530懸掛五鏵犁、德州寶豐1L530懸掛五鏵犁、德邦大為30五鏵犁、1GHJ-160型水稻秸稈整株深埋還田機等機具進行了試驗調研。

        ⑭ 2016年10月9至12日,專業組成員參加江蘇省糧食生產全程機械化技術巡診,并赴南通如皋、泰州泰興、揚州江都、淮安洪澤、南京浦口等蘇中5縣(市、區)考察調研。

        ⑮ 2016年10月,專業組成員到黃淮海流域調研濉溪縣、固鎮縣耕種機械化生產情況,聽取當地農機推廣部門有關耕種機械化的匯報,了解耕種機械化的技術需求。

        ⑯ 2016年11月14至16日,專業組成員深入到膠州、平度、萊西、黃島市典型保護性耕作示范區和專業合作社,進行小麥生產機械化調研,了解農民小麥生產過程中的好做法、好經驗及面臨的困難和問題,特別是針對小麥播前耕整地、機械化播種、機械化植保和機械化收獲等問題,提出推進小麥生產全程機械化工作的意見和建議。

        ⑰ 專業組成員調研洛陽市鑫樂機械設備有限公司和安徽江淮重工機械有限公司,現場觀摩了“全還田防纏繞免耕施肥播種”系列和“實時智能監控免耕播種”系列播種機具演示,與機具研發人員進行了技術交流與指導。由于現有免耕設備在全秸稈覆蓋條件下作業時多存在入土部件掛草、壅堵、晾種等問題,因此還重點調研了市場上免耕播種機具作業時主要采用的防堵技術及應用效果。

        ⑱ 專業組成員對青島保護性耕作開展調研及指導,重點對膠州市保護性耕作補助政策的實施方式和實施效果、秸稈還田技術和深松整地技術等保護性耕作核心技術的推廣應用情況,以及農機合作經營主體等農機化服務體系的建立情況開展調研,并及時總結推廣經驗,撰寫完成“膠州市推廣保護性耕作向綠色農機化轉型升級的做法與啟示”調研報告。

        ⑲ 專業組成員調研山東省水稻直播機械化作業成本和節約情況,比較分析了機械化直播與育秧機插成本,形成了《山東省水稻機械化直播可行性及其與育苗機插秧成本比較報告》。

        (2)技術指導與科技培訓

        ① 2015年4月,在陜西寶雞參加農業部2015年“全國春耕生產農機化技術暨保護性耕作技術培訓班”,編寫了適宜南方水田稻麥輪作地區的保護性耕作技術培訓資料,圍繞“西南丘陵山區土壤耕作現狀與亟需研究的問題”向培訓人員進行了介紹。專業組成員通過和江蘇金壇的農機工作人員多次座談研討,幫助制定金壇地區保護性耕作實施方案和試驗大綱;并根據該地區土壤類型、水熱條件以及種植模式,編寫適宜于當地的保護性耕作技術手冊。

        ② 2015年夏、秋兩季(6月10日、10月27日),分別在江蘇金壇、姜堰試驗基地對犁耕旋耕一體機進行試驗,制定了試驗大綱,并與當地農機推廣站協商、討論了試驗、培訓方案,取得了良好的試驗效果。其中,金壇基地夏季試驗示范面積近1000畝。

        ③ 專業組成員指導青島膠州保護性耕作技術發展,并與當地兩個典型農業合作社建立聯系,針對農場現行耕作模式以及機械化作業方式提供相關的技術咨詢。

        ④ 2015年11月,在山東理工大學組織“青島膠州市農機合作社理事長培訓班”,通過開展“機械化生態沃土種植工程”等專題講座對農機從業者進行技能升級培訓,提高農機人員專業水平。

        ⑤ 2015年11月,前往河南洛陽考察保護性耕作技術實施情況,與偃師長發農機專業合作社建立合作關系,為其提供保護性耕作技術咨詢并將該合作社確定為保護性耕作示范點。

        ⑥ 2015至2016年間,專業組成員多次為山東鄆城工力有限公司、河南豪豐機械制造有限公司提供保護性耕作技術、保護性耕作系列機具的研發改進等方面的咨詢和建議,為洛陽市鑫樂機械設備有限公司提供秸稈粉碎系列機具的設計指導。

        3.取得成效

        專業組成員通過參加國內外學術交流、開展全國范圍的實地調研與技術培訓,基本摸清了我國土壤耕作技術發展現狀及存在的問題,特別對機械化秸稈還田補貼政策及技術裝備中存在的問題進行了總結報告,對我國土壤耕作技術與國外耕作中存在差異進行分析,具體如下:

        (1)機械化秸稈還田補貼政策

        ① 四川地區機械化秸稈還田作業成本在地區間存在差異,應因地制宜提高部分地區的補貼力度;并且相對于作業補貼,農戶們更青睞于機具補貼,如購置秸稈還田機、在聯合收割機后面加裝秸稈切碎拋撒裝置等,地方強烈呼吁適當提高秸稈還田機具的購機補貼。如四川蒼溪今年是把補貼轉化到機具補貼上,例如購置聯合收割機加裝秸稈切碎裝置需6000元,政府補貼4000元。雖然這種形式在機具作業收費要高一些,但農戶更傾向這種機具(帶秸稈切碎裝置)作業。

        ② 江蘇金壇夏季省里補貼10元/畝,金壇市補貼10元/畝,有些條件好的鄉鎮補貼10元/畝,共計20~30元/畝,但秋季沒有補貼。補貼數額他們認為:根據當地情況,至少應補30元/畝。其中,直接成本約10元/畝,加上維修保養、人工等費用共計約需29元多/畝。補貼方式,金壇認為還是要通過村一級組織去做。

        ③ 安徽蕪湖補貼數額是30元/畝,其中省里補貼20元/畝、市縣(主要是縣)補貼10元/畝。但蕪湖認為,補貼30元/畝不夠,在當地油菜秸稈還田約需40元/畝(一遍作業),水稻秸稈還田需兩遍作業,應補80元/畝。他們認為,只要不焚燒秸稈,秸稈還田可以補助,秸稈離田也可以補助(40元/畝),補貼就給秸稈還田或離田作業的人。此外蕪湖還認為,應大大提高秸稈還田機具的購機補貼(包括利于秸稈還田作業的大中型拖拉機)。

        (2)秸稈還田技術與裝備

        ① 黃淮海流域是我國大豆主產區之一,該地區大豆一般在冬小麥收獲后播種,下茬小麥播種前收獲。由于小麥機械收獲后留茬高,秸稈拋撒在田間,嚴重影響大豆的播種質量。許多農民無奈之下只好將麥秸一燒了之,造成嚴重的空氣污染和火災隱患。為此,各地政府采取了多種禁燒措施,增加了大量的人力、物力和財力,但效果并不盡如人意。國內科研人員也進行了麥茬播種的多種嘗試,但其技術措施因費時費力或作業成本高而難以被農民所接受。

        ② 江蘇、安徽等稻麥(稻油)兩熟水旱輪作地區,目前的秸稈機械化還田技術基本可行,如當前推廣的江蘇稻秸稈機械化還田集成小麥機械化種植技術,安徽蕪湖稻秸稈機械化還田后種油菜等。但在安徽稻油種植區域,因油菜播種時土壤濕粘、沒有合適的機具(作業質量差),相當一部分還是人工撒播,油菜機械化播種的問題還有待解決。

        ③ 四川地區山高地勢不平、田塊小,大中型機具尚不適合作業,因此秸稈機械化還田條件相對差一些。尤其是秋季,須在水稻生長后期就及時清溝理墑,控水降漬,以便后續機具作業,適宜的技術路線和裝備也還需要進一步探索、完善,對此專業組成員提出了“西南地區保護性耕作技術創新與集成示范”、“開發小型電動微耕機需求建議”科研項目需求建議。

        ④ 在河北、河南、山東等麥玉兩熟區的調研顯示,麥秸稈覆蓋地玉米免耕施肥播種技術已普遍應用,而玉米秸稈覆蓋地小麥免耕施肥播種技術應用面積相對較小。一是配套的小麥免耕播種機少,二是因玉米秸稈覆蓋量大,粉碎之后難以與土壤充分混合,導致播種之后種子“懸空”,嚴重影響作物出苗率,因此農民更傾向于在播種小麥時進行一次翻耕,將秸稈埋入土壤,然后進行整地、播種等。此外,該區缺乏專門的秸稈還田機械,農民主要依賴于聯合收割機自帶的粉碎機,而聯合收割機粉碎質量普遍不合格,農民需再經過額外粉碎裝置或者旋耕多次粉碎秸稈,導致作業成本升高。因此,亟需開展高性能秸稈還田裝備的研究,以及秸稈還田條件下小麥免耕播種技術與裝備的研究,以促進提升我國機械化秸稈還田技術水平。

        ⑤ 由于東北稻區秸稈量大,利用鏵氏犁進行秸稈翻埋還田時,容易造成秸稈在犁體表面形成堆積,使鏵式犁無法下地,影響耕深穩定性;堆積的秸稈翻埋進田后,不容易腐爛,給第二年泡田整地機插秧造成不便。

        ⑥ 安徽砂姜黑土是我國主要的中低產田,面臨難耕難耙,有機質低下,秸稈還田難等問題,需要大力研究砂姜黑土障礙因子的形成機制與耕作、培肥和秸稈還田技術,為推動第二糧倉建設提供理論與技術支撐。

        3.土壤耕作技術

        專業組成員在江蘇鹽城黃海農場考察中德作物生產與農業技術示范園調研交流后,認為在土地耕作時主要考慮以下幾點:(1)土壤的準備應當考慮到地理位置與當地天氣等因素;(2)土地耕作的目的是保護或者改善土壤結構;(3)要盡量避免土壤的壓實,這里可以考慮調整拖拉機輪胎的胎壓;(4)要避免水土、有機質的流失。特別是進行秸稈還田的土地里,應盡量避免下圖所示的情況出現,秸稈與土壤應均勻分布。同時,翻耕作業應建立最優的土壤結構,對環境、空氣產生良好的影響,土壤水分適宜,足夠的有機質、微生物,機械化除草,最優種床的準備。

        國外的耕作裝備作業效果良好、效率高,也很注重下地時間、機收操作水平等。同時德國專家提出“在耕作方面,保護性耕作是首選,將秸稈適量適時的埋入土地,并使秸稈在土層里均勻分布,可有效提高土壤肥力、作物產量。德國在作物收獲的同時進行秸稈的粉碎,其中80%的秸稈留茬在5-10cm,而粉碎的長度要合適以保證土壤、莖干的充分混合。用滅茬機進行滅茬后及時使用帶有翼型鏟的聯合整地機進行5-8cm的滅茬管理,再用旋轉犁進行25cm左右的土地翻耕作業,并保證輪胎胎壓0.98bar左右以減少土壤板結。整地的時候機具在地塊上沿對角線作業,偏離角度為15°~20°。

        (二) 專業領域科技發展情況

        1.專業領域科技發展動態

        通過文獻檢索、國內外學術交流等,跟蹤國內外土壤耕作技術研究進展,對各技術的發展動態、主要科研成果等情況進行總結,報告如下:

        (1) 表層土壤處理

        ① 秸稈還田技術

        秸稈還田可增加土壤有機質,改良土壤結構,提升土壤肥力,促進微生物活性和作物生長,同時可減少因焚燒造成的大氣污染,被列為重要的地力提升技術與環境友好型技術。

        發達國家秸稈利用比較充分,將機械化秸稈直接還田與肥料應用相結合,以培肥地力,秸稈還田技術模式與配套機具已基本成熟,基本杜絕了秸稈廢棄與露天焚燒的問題。美國、英國秸稈直接還田量分別占秸稈總量的68%、73%。日本的稻草2/3以上用于直接還田,韓國的稻麥秸稈近20%用于還田。國內整體從農藝角度開展了秸稈還田方式、還田量及免少耕條件下秸稈覆蓋及生態效應研究,初步提出了小麥、玉米、水稻等作物秸稈還田模式。在農機方面,研制了一批用于小麥、玉米和水稻等作物秸稈還田機具,如秸稈掩埋還田機、水田秸稈還田機、反轉滅茬機等;棉花、油菜、甘蔗、香蕉等經濟作物秸稈(葉)還田技術已展開研究。另外,國內在秸稈催腐、炭化還田方面開展了相關研究。

        ② 激光平地技術

        激光平地技術是目前最先進、最有效的土地精平技術,該技術利用激光控制安裝在拖拉機上的鏟運設備的升降,實現農田精細平整。農田表面平整狀況對灌溉質量和效率有著重要影響。世界范圍內的大量研究表明,土地被平整后可提高作物產量20%~30%,可節水30%~50%,水田土地利用率提高7%,并可減少農藥、化肥和除草劑的使用量,對于農業增產增收及節能降耗具有重要意義。經過多年的研究,激光平地技術已得到一定面積的推廣應用。當前對農田激光平地技術的研究主要集中在激光控制系統上。美國首先將激光技術應用于旱地的土地平整,取得了巨大的經濟效益和社會效益,德國、日本等發達國家也將此項技術應用在農業生產中,并且制訂了相應的技術規范。

        當前,經過引進國外激光平地裝備,特別是對國外先進的激光平地系統進行研究,國內已涌現自主研發生產的激光平地機,并創造性的將激光平地技術應用于水稻生產中。但一些關鍵部件仍然采用進口的方式,激光平地機生產成本依然很高。

        ③ 殘膜回收技術

        2015年,國內地膜使用量為145.5萬t,約占全球地膜使用總量近90%,地膜覆蓋面積為1833萬hm2以上,但農田地膜回收率不足60%。

        殘膜回收機具根據農藝作業時間的不同,可分為苗期地膜回收機、秋后殘膜回收機和播前殘膜回收;按工作部件入土深度不同,可以分為表層殘膜和耕層殘膜回收機;按關鍵收膜部件的不同,可分為滾筒式、彈齒式、齒鏈式、滾筒纏繞式等。

        在殘膜綜合治理及效應研究方面,國外一般采用高強度地膜、可降解地膜,從源頭上杜絕了地膜殘留污染的發生;國內對殘膜在不同土壤條件下的水分運移和蒸發的影響規律進行了探討與研究。在殘膜回收機具研究方面,國外多采用卷收原理或采用起膜與卷收相結合的方式。國內研究集中在機理分析、整機及部件設計試驗、機具智能化等方面,結合殘膜特點研制了一批殘膜回收機具與裝置,包括彈齒鏈耙式播前殘膜回收機、智能彈齒式殘膜回收裝置、秸稈粉碎與殘膜集條聯合作業機和夾持輸送式殘膜回收裝置。另外,國內還嘗試了氣力式、抖動鏈式、火焰式等殘膜回收技術,相關技術還在研究摸索中。

        ④ 炭化還田技術

        生物炭是在無氧或缺氧條件下,將生物質在相對較低的溫度(一般低于700℃) 下,通過熱解的方式得到的一種含碳率高、孔隙結構豐富、比表面積大、理化性質穩定、可溶性低、熔沸點高、吸附和抗氧化能力強的炭質材料。先后經歷干燥、預炭化、炭化和燃燒4 個階段,最終生成生物炭。生物炭不易被微生物分解,可以做成土壤改良劑,具有巨大的碳封存潛力。Lehmann的研究指出,炭化還田是一個凈的“負碳”過程;Woolf 等研究表明,生物炭每年減排溫室氣體數量達到目前人類溫室氣體排放總量的12 %;Marris提出生物質炭化還田是人類解決全球氣候變化問題的一條重要途徑,可以改良土壤性質,提高土壤肥力;修復土壤污染,改善農業環境;作為新能源,降低對化石能源或原料的依賴。

        (2)中層土壤處理技術

        ① 旋耕

        根據旋耕機工作部件的配置和作業方式,將旋耕機分為正轉臥式旋耕機、反轉臥式旋耕機以及立式旋耕機。正轉臥式旋耕機采用順銑方式作業,有利于機組在松軟、潮濕的土壤上通過,該類型機具使用最為普遍;反轉臥式旋耕機采用逆銑方式作業,旋耕刀由已耕地面入土,從耕層底部開始往上切土拋土。國內外研究表明,反轉臥式旋耕機作業阻力小于正轉臥式旋耕機。當耕深小于刀輥半徑時,有較多的土壤被拋擲機具前方,形成壅土造成旋耕刀重復切土增加功耗;耕深大于刀輥半徑時,功耗小于同等作業深度的正轉臥式旋耕機。立式旋耕機采用旋耕刀與地面垂直或傾斜旋轉切土的方式,具有碎土能力強、耕后不亂土層等優點,但也存在著秸稈埋覆率差、能耗高等問題。

        ② 圓盤耙

        圓盤耙主要用于犁耕后的碎土和平地,也可用于攪土、除草、混肥,收獲后的淺耕、滅茬,播種前的松土,飛機撒播后的蓋種,有時為了搶農時、保墑也可以耙代耕,是土壤耕作機械中應用最廣泛的一種機具。目前圓盤耙在國外主要用于大型聯合整地機上,并向機、電、液、儀等自動化、智能化方向發展。如歐洲一些整地機械,將電子、液壓與自動控制技術有效結合,可根據各地土壤條件的不同,將相關信息通過傳感器傳輸到控制電腦上,由控制電腦來調整液壓系統進而改變圓盤耙的偏轉角度。

        與國外生產方式不同,我國目前仍主要采用小規模自主經營型農業生產方式,國內圓盤耙以小型化為主,主要用于農田耕前滅茬,破除地表板結,秸稈切碎還田、耕后碎土、平整保墑等工作。隨著大馬力動力機械的研制及推廣,以圓盤耙為單一整地作業的機械將向中小型聯合整地機作業方向發展。

        (3) 深層土壤處理技術

        ① 翻耕

        翻耕是使用犁等農具將土垡鏟起、松碎并翻轉的一種應用最廣泛的土壤耕作技術,具有改善耕層理化、生物狀況,翻埋肥料,提高地力,接納和包蓄水分,清除雜草,殺滅蟲卵等作用,為作物生長提供適宜的土壤環境。目前常用的翻耕機具主要有鏵式犁及圓盤犁等,其中鏵式犁是世界農業生產中歷史悠久、應用最廣泛的耕地機械。

        隨著現代耕作機械的研究、生產和實踐,尤其是大功率拖拉機被廣泛應用,國外發達國家的翻耕機械向多品種、系列化、人機和諧等方向快速發展,很多機械化產品也逐步向寬幅、高速和高效低耗方向發展,并已開始向電子監控、液壓及模塊化設計等高新技術方向發展。目前在國外,基于土垡運動學的研究方法逐漸成為研究犁體曲面的主流,而且多采用自動掛結、安全裝置、液壓折疊、機組鉸聯組合等先進技術和現代化結構。

        當前,我國鏵式犁的開發和生產基本趨于穩定,已發展成為與國產拖拉機配套的系列化犁,從地域上分為南方型和北方型,南方型逐步改進發展成為水旱兩用型。目前國內學者對鏵式犁的設計重心放在犁體曲面上,隨著計算機技術的迅速發展,用解析法設計犁體曲面逐漸成為犁體曲面設計的新亮點,同時脫附減阻仿生技術為犁體設計提供一個新方向。

        ② 深松

        深松是指使用專用深松機在不打亂原有土壤耕層結構的前提下,進行深層松土的一種機械化耕作方式,也是保護性耕作的重要組成部分。近幾年國內外應用較為廣泛的深松機械主要有鑿式深松機和全方位深松機。在國外,深松減阻機理的研究已經成為深松技術研究的重點,并取得顯著的成果。目前對深松機具減阻機理研究熱點主要集中在以下幾個方面:深松機具上增加充注氣體或液體裝置,用氣體或液體分隔土壤和機具表面從而降低阻力;在深松機具中加裝額外的直流電裝置和電極,通過電場作用改善土壤狀態使其更易于疏松;直接改變深松部件。

        ③ 聯合整地

        隨著大馬力動力機械的研制、傳統單一整地機械的逐漸淘汰,聯合整地作業機成為整地機械發展的重要方向,機具能在土壤適宜的條件下只需進行一次下地作業便可達到種子播前整地的要求。目前,有多種形式的聯合整地方式,如深松旋耕聯合作業,秸稈粉碎旋耕聯合作業,深松深翻耙地聯合作業,滅茬旋耕起壟聯合作業等,可提高勞動生產率、搶農時、降低成本、又可減少農機具進地次數,降低拖拉機對土壤的破壞,保護土壤中的團粒結構,避免土壤壓實,已成為農業機械化耕作的發展方向之一,在國外得到了廣泛的應用。

        美國、加拿大、英國、法國等發達國家的聯合作業機已具有耕深和水平自控調節、快速換刀、快速掛接等功能,并逐漸將微電腦技術、導航技術、遙控技術等現代技術應用于聯合整地作業機具上,逐步向自動化、智能化方向發展,現已擁有性能結構較成熟的大型聯合整地機械,如約翰•迪爾公司研制的1SL系列深松整地聯合作業機、庫恩公司生產的DC301型聯合整地機、貝松公司生產的COMBIMIX聯合整地機。

        2.主要科研成果

        近兩年來,在國家“十三五”重點研發項目、國家科技支撐計劃、公益性行業科技、農業部財政項目與農業技術試驗示范、重慶市科委的應用開發計劃與重點產業共性關鍵技術創新專項等項目的支持下,強調農機農藝結合,在土壤耕作機械化技術模式、部件與裝備等方面有了較大進展,部分技術與裝備已進入示范推廣階段。

        (1)項目進展情況

        ①結合公益性行業(農業)科研專項“黃淮海麥玉及長江流域雙季稻秸稈還田技術集成示范”,針對黃淮海麥玉區的秸稈處理方式、秸稈還田技術模式、現有的機械化秸稈還田工藝流程、使用的耕整地及秸稈還田機具以及存在的問題進行調研,調研地區覆蓋河北、河南、山東、天津等地。根據項目任務及調研情況,2015年,項目組優化3臺機具,包括雙軸條帶滅茬全幅旋耕作業機、淺耙機、少免耕播種機;研制5種部件,包括秸稈短粉碎、開溝掩埋、秸稈順行鋪蓋、秸稈均勻拋撒、催腐劑噴灑部件。2016年,研制4種秸稈覆蓋還田機具,包括秸稈短粉碎掩埋機、催腐劑噴灑機、秸稈粉碎均撒機與玉米秸稈粉碎順行鋪放播種機;優化2種土壤復式耕整機具,包括反旋深松聯合作業耕整機、秸稈翻埋旋耕機。項目在涿州、膠州各建設了50畝的試驗田,形成了涿州試驗區、山東膠州示范推廣區、山東萊西示范推廣區、河南偃師示范推廣區、河南南陽示范推廣區。

        ②結合“華北一年兩熟區作物秸稈均撒還田技術試驗示范”項目,調研了華北一年兩熟區現有秸稈還田技術裝備的基本情況,發現當前秸稈粉碎還田機作業多存在秸稈粉碎長短不一、碎稈覆蓋不均勻等問題,設計了一種秸稈粉碎質量好、拋撒均勻的秸稈粉碎拋撒還田機。于2016年9月進行了機具試驗,各項性能指標均滿足要求且秸稈拋撒均勻度有明顯的提高。與現有的秸稈粉碎還田機相比,秸稈粉碎拋撒還田機能在一定程度上提高秸稈拋撒幅寬和均勻度。2016年,在青島膠州市建立了30畝示范區,進行秸稈粉碎拋撒還田機的示范。

        ③結合農業技術試驗示范專項經費項目“我國北方主要類型區玉米秸稈還田模式”,針對秸稈處理方式、秸稈還田技術模式、現有機械化秸稈還田工藝流程、耕整地及秸稈還田機具等問題,在河北省、河南省、山東省、天津市4個?。ㄖ陛犑校┑?個縣(區、市)進行了實地調研?;趩柧碚{研,結合文獻綜述,分析了秸稈還田正負效應產生原因,為相關機具與協同增產技術的研究提供基礎。在河北涿州市進行秸稈還田正負效應試驗,采用秸稈細碎淺埋模式,結果表明秸稈拋撒均勻使得后續淺旋整地工作效果優于傳統作業模式。在山東省膠州市示范推廣秸稈旋耕混埋深松與秸稈粉碎翻埋2種耕作模式,前者能夠更好實現土壤深層耕作,打破犁底層,提高整機作業質量;后者作業后表層土壤細碎、疏松、平整,為播種作業、種子發芽和生長創造良好條件。

        ④結合國家“十三五”重點研發項目“北方一熟田培肥與耕作關鍵機具選改型及配套”,調研了東北地區水稻秸稈還田的基本情況,發現存在秸稈量大、粉碎和拋撒不均、還田后整地困難、漂浮插秧困難和機具不配套等問題。對此,研制一種秸稈粉碎拋撒裝置,通過在刀軸上增加扇葉來增加秸稈拋撒的風速,秸稈拋撒效果較傳統秸稈粉碎拋撒裝置好;研制一種秸稈拋撒翻埋聯合作業機,解決在秸稈拋撒不均情況下的秸稈翻埋問題。同時,針對東北稻區缺乏科學的、有效的秸稈還田機械化技術模式問題,提出該區秸稈還田技術模式研究并完成一年對比試驗。

        ⑤結合國家“十三五”重點研發計劃項目“大型機械耕整播種作業對土壤質構和玉米生長影響機理研究”,專業組進行了大型機械耕整播種作業對東北黑土地土壤結構及理化性狀的改良效應研究,探討了對玉米生長的影響規律,并監測大型機械耕整播種作業阻力、能耗、作業效率等參數。

        ⑥結合農業部農業技術試驗示范項目“長江中下游保護性耕作技術創新與集成研究”,針對江蘇金壇、安徽蕪湖、四川蒼溪稻麥(稻油)兩熟水旱輪作地區秸稈還田技術推廣可行性、配套農藝及裝備、補貼現狀進行了調研。通過調研與試點試驗發現,深松在水旱輪作區并不具有普遍適應性,而翻耕可作為土壤耕作、秸稈還田的有效途徑之一。

        ⑦結合國家科技支撐計劃課題“土壤肥力培育機械化關鍵技術研究與示范”,在江蘇多地進行了試驗研究及示范。一是使用犁旋一體機進行秸稈機械化還田,作為土壤肥力培育技術措施;二是進行水稻機插秧同步側深施肥技術與裝備的試驗研究,得出水稻機插秧同步側深施肥技術具有增產、減量、省工的效果,總體可達到37.96元/畝的收益。

        ⑧結合重慶市科委的應用開發計劃重點項目“高性能輕小型果園開溝器及施肥裝置的研制”和 重點產業共性關鍵技術創新專項項目“新電動微耕機關鍵技術研究及產品開發”,研制出果園開溝器及施肥裝置,并在重慶市涪陵區、四川省蒼溪縣等地試驗示范推廣;研制一款新型電動微耕機,具有振動低、易于操控、節能降耗等優點。

        (2)土壤耕作機械化技術模式研究

        ① 稻麥輪作區水稻直播試驗研究

        免耕直播技術作為一種新型的稻田耕作方法,目前已在我國水稻種植區域得到一定范圍的應用和推廣。為進一步明確山東省發展水稻機械化直播技術的可行性,在已有的水稻直播試驗基礎上,于2015年進行了直播試驗(耕地旱直播,水稻免耕旱直播,水稻水直播)。結果表明三種水稻機械化直播技術節本增效效果明顯,與育苗插秧相比,產量高、成本低。其中,水直播技術規范較成熟,適用于山東省所有地區,已具備推廣條件;而兩種旱直播技術基本具備推廣條件,但由于受土質影響明顯,需要根據地域和土質分別制定技術規范。

        ② 深松技術試驗研究

        為研究深松深度及作業速度對深松阻力、能耗和土壤擾動量的影響,2014、2015、2016連續3年在遼寧彰武、河北涿州進行了不同作業條件的田間深松試驗。設置不同作業深度不同速度的試驗條件,在玉米播種前用鑿形鏟、箭形鏟和翼形鏟三種鏟進行深松作業,測試作業時的牽引阻力和油耗。并在后期持續觀測土壤水分等土壤物理特性變化以及作物根系生長和玉米產量。試驗結果表明:①除在0-10 cm表土層,深松較對照組能降低土壤容重3.7%-9.7%(P<0.05),能降低土壤緊實度31.3%-67.6%(P<0.05);提高土壤體積含水率達2.5%-22.1%(P<0.05)。②在降水量相對較少的年份(2014年、2015年),深松有較高的蓄水保墑能力。隨著時間的增長,土壤容重、緊實度逐年增大,深松作業第三年(2016年),30-40 cm土層的土壤容重較對照組的小1%-4%,因此對于試驗地條件的土壤,每隔1年深松一次為宜,35-40 cm是較適宜的深松深度。③鏟形的變化對土壤容重、含水率等指標及玉米根系及產量的變化沒有顯著性影響。鏟形的變化對油耗、功耗及產量增量和油耗、功耗的比值有顯著性影響。鑿形鏟的產量增量與油耗比值相對箭形鏟和翼形鏟分別高97.42%、235.60%,產量增量與功耗比值分別高111.81%、238.46%。因此,綜合產量增量和油耗、功耗的比值和深松溝形面積比阻等指標,對于試驗地所在區,鑿形鏟是相對較適宜的深松鏟形。

        ② 交錯式圓盤開溝器

        免耕播種作業地表秸稈覆蓋量大,機具的通過性、播種質量穩定性及土壤擾動是免耕播種機具的重要指標,對此設計了切草圓盤及缺口圓盤組合式施肥開溝器,通過大缺口圓盤限制秸稈的滑移量并保證機具的通過性,使切草圓盤切斷作物秸稈及根茬進行施肥作業;通過大小交錯式雙圓盤開溝器進行開溝播種作業,對作業溝型、開溝寬度及土壤擾動的分析,優化大小交錯式雙圓盤開溝器間的夾角及接觸點。在不同秸稈覆蓋量(0.536kg/m2, 0.893kg/m2, 1.574kg/m2)的田間作業時,機具通過性高,無堵塞現象;開溝寬度小于2cm,土壤擾動小,符合預期作業效果。

        ③ 果園開溝器及施肥裝置

        果園開溝施肥一般是先用開溝機在果園內順著果樹行向,每行開一條深、寬均為300-500mm的長形溝,然后人工進行施肥、覆土。國內開溝機大多是單側開溝,作業效率較低,與中大型拖拉機配套的開溝機較少。大多數的雙側懸掛式開溝機存在溝底殘留土帶的缺點,為此設計開溝器及施肥裝置,一次性完成開溝、施肥、覆土的全程機械化新型開溝深施肥機,并與大中功率輪式拖拉機配套使用,實現雙側開溝、溝型規范、拋土均勻、回土平整、開溝深淺可調等功能。

        ④ 翻轉犁犁耕深度實時監測系統

        為了解決翻轉犁作業過程中犁耕深度檢測要求,采用MPU-6050三軸陀螺儀模塊結合工控機構建翻轉犁實時監測系統,實現翻轉犁犁耕深度實時監測。

        ⑤ 節能型反轉滅茬刀

        優化設計了節能型反轉滅茬刀,并對滅茬刀進行了靜力學分析,分析了反轉滅茬刀在受到不同方向不同大小的力時刀具的變形情況以及各個部分的應力、應變分布,計算了危險截面區域。對滅茬刀軸總成進行了abaqus運動仿真以分析滅茬刀的功耗以及拋土情況,并確定了切茬刀的尺寸和厚度、切茬刀軸的結構和安裝位置等參數。

        ⑥ 漿式葉片刀

        為增大粉碎后的秸稈拋撒幅寬,創新設計一種漿式葉片,漿式葉片能夠產生更強負壓效果和風力,有利于秸稈的喂入和排出,秸稈排出速度變大,同時優化拋撒導流板曲面和排列方式,使秸稈拋撒均勻、幅寬加大。并通過數值模擬分析和實際試驗,研究了不同形式刀片(光刃、鋸齒、漿式葉片)及其結構參數(開刃角度,鋸齒傾角)對水稻秸稈粉碎效果和拋撒幅寬影響,明確刀片支撐切割水稻秸稈機理和受力分析,為刀片結構參數的優化和下一步水稻秸稈還田培肥地力相關研究提供依據。

        ⑦ 玉米滅茬兼種帶清理裝置

        為降低玉米播種機作業阻力和解決秸稈殘茬堵塞問題,創新設計了一種滅茬兼彈式種帶清理裝置,使滅茬刀與種帶清理刀彈性連接,滅茬刀入土后在秸稈殘茬和表面碎秸稈的阻力下將秸稈切斷并且種帶清理刀將秸稈撥向玉米行間,降低了作業阻力,提高了種帶清理程度。結合離散元分析和田間試驗,研究滅茬裝置及其關鍵結構參數(如滅茬刀長度、種帶清理刀弧度、滅茬刀入土深度等)對土壤特性和種帶清潔度的影響,明確了滅茬兼種帶清理裝置的滅茬特性和作業阻力變化規律,為滅茬刀及種帶清理刀的結構參數優化提供依據。配套該套裝置與4行玉米免耕播種機作業,可一次完成滅茬、開溝、播種、鎮壓聯合作業。

        (4)土壤耕作裝備研究

        ① 驅動式直立淺耙機

        現有整地機械因受自身結構限制,動力輸出軸處易出現漏耕現象,加上采用的傳動方式易導致機具受力不均勻、剛性差,不能滿足高質量整地作業要求。針對上述不足,研制了一種驅動式直立淺耙機,該機作業后可達到全面淺層耙地效果,垂直耙地深度為5-6cm;刀片對土層結構破壞微小,利于土層蓄水保墑;減震機構減少了齒輪磨損,可延長機具壽命;相鄰刀軸旋轉方向相反,機具受力均勻、剛性可靠。

        ② 被動防堵式淺松機

        為解決現有淺松機存在的大秸稈覆蓋量條件下淺松鏟柄易堵塞、作業后雜草成活率高等問題,研究開發了一種被動防堵式淺松機。通過在淺松鏟后安裝碎土耙,提高雜草根系與土壤分離率;在鏟柄兩側安裝撥草輪,提高機具的防堵性能;增加幅寬,提高作業效率。

        ③ 帶驅動直刀小麥少耕播種機

        主動式免耕播種機在秸稈覆蓋量大的地塊作業時,多存在土壤擾動量大,功耗高等問題,研制了一種條帶驅動直刀小麥少耕播種機。該播種機通過使用直刀代替旋耕刀,在播種行上旋切土壤,切破根茬和土壤,同時將地表秸稈拋向后方防止堵塞,入土深度8~10cm,開溝寬度為5.5cm。由于采用切茬直刀土壤擾動量較小,與帶狀旋耕免耕播種機相比,土壤擾動量減少37.5%。與此同時,拋土現象減少,并可以降低入土阻力和動力消耗。但播種深度穩定性有待提高,應進一步對仿形機構和刀軸排列優化設計。

        ④ 秸稈粉碎均勻拋撒機

        現有秸稈還田地因秸稈粉碎效果與拋撒均勻度較差,造成播種機作業時易出現種管堵塞、秸稈纏繞耕地機具等問題,設計了一種秸稈粉碎拋撒還田機。該機主要由粉碎裝置、導向葉片、導流板和導向葉片調節裝置等部分組成。通過導向葉片調節裝置調節導向葉片在導流板上的位置,能夠較好的調節秸稈拋撒的均勻性、幅寬和速度。樣機田間試驗表明,在拖拉機前進速度為1.8 m.s-1,秸稈含水率為78.4%,拖拉機動力輸出軸轉速為540 r.min-1的未收獲玉米地里,樣機的秸稈粉碎長度平均合格率達89.01%,平均拋撒幅寬達2223.3 mm,平均留茬高度為62.0 mm,拋撒不均勻度為22.95%,各項性能指標均滿足要求。并通過Fluent軟件中的多參考系模型(MRF)和Realizable k–ε湍流模型對秸稈粉碎還田機粉碎室內流場進行了三維數值模擬,分析了粉碎室內流體流線和渦核區域,粉碎室流域截面上的流體流線、流速和壓力,以及粉碎刀輥表面和入口處壓力,初步揭示了粉碎室內流體流動特性和壓力分布規律。

        ⑤ 玉米秸稈順行鋪放機

        現有秸稈粉碎還田機采用甩刀刀片,但甩刀式粉碎機粉碎秸稈較長,多需二次粉碎,粉碎絲壤不斷。研制開發了一種玉米秸稈順行鋪放機,將玉米秸稈沿著一定方向順行鋪放在地表,秸稈覆蓋帶與后續播種帶相間分布,條理分明,不影響后續的播種和施肥。

        ⑥ 后懸掛隨動式打孔機

        針對現有鹽堿土改良措施工程量大,農業生產成本高的問題,設計了一種后懸掛隨動式打孔通氣機,用于疏松土壤,提高土壤通透性,改善土壤環境。通過建立五桿打孔機構運動學模型,研究了打孔軌跡形成的機理,在確立關鍵部件約束條件的基礎上,結合工作原理和運動特性,獲得了打孔部件和隨動裝置的結構參數,及不同打孔深度下的最佳機組前進速度。試驗表明:打孔機作業速度為3~5 km/h時,成孔與水平方向的夾角均值在86.4°~88.5°之間,變異系數小于1.6%,垂直性較好,同時打孔密度為51~128孔/m2,工作效率為3 600~6 000 m2/h。

        ⑦ 玉米免耕播種機

        玉米免耕播種機經過近些年的發展,雖取得一系列進展并研發了相應配套機具,但在我國一年兩熟秸稈覆蓋量大的地區,普遍存在機具通過性較差、播種質量不穩定、土壤擾動大等問題;針對以上不足,設計了一種圓盤切草式玉米免耕播種機,該機通過前方切草圓盤及缺口圓盤組合進行開溝側施肥作業,并經后方大小交錯式雙圓盤實現切斷秸稈并開溝,開溝深度3-5cm,開溝寬度2cm,配合后方種子引流板,能將種子引流至預定位置,播種質量穩定性高,土壤擾動小,機具通過性強,作業效率高。

        ⑧ 秸稈翻埋旋耕機

        秸稈翻埋旋耕機是將翻耕與旋耕功能有機有效的結合,可一次完成機械翻耕、埋茬、覆蓋、平整等多道作業工序,提高了秸稈覆蓋地土壤耕作的工作效率,減少機具因多次作業造成的土壤壓實。通過分析鏵式犁翻埋工作過程,建立鏵式犁犁體曲面翻埋運動的數學模型,確定鏵式犁犁體曲面翻埋效果與運動阻力之間的關系規律,并對鏵式犁犁體曲面進行優化,增強秸稈翻埋效果。同時旋耕作業可進一步細碎土壤、平整地表,為播種作業提供良好環境。田間試驗結果表明:經秸稈翻埋旋耕作業后,表層土壤容重減小,地表平整度系數高。

        ⑨ 電動微耕機

        電動微耕機,采用新電動技術取代內燃機驅動微耕機工作,滿足田間、大棚等作業工況技術指標,其振動低,操控性優于采用傳統熱動力微耕機,噪音及排放低,作業且成本大大低于傳統熱動力微耕機:如4kW汽油機動力其理論油耗395g/kW·h,理論油耗1.58kg/h,約2.2L汽油,按目前燃油價格6.2元/L計算,燃油費為13.64元;而電動微耕機1h電費僅1元左右。

        ⑩ 秸稈翻埋覆蓋機

        為實現秸稈部分覆蓋還田和部分翻埋還田,且比例可根據農藝要求進行調整,主要從以下4個方面提出設計方案:a.秸稈粉碎裝置:采用一種Y型甩刀改進刀具,能夠較好的撿拾、粉碎,拋灑秸稈。b.秸稈粉碎拋撒裝置:設計一種可調節的秸稈拋撒裝置,在粉碎裝置、左右側板和秸稈量調節裝置配合下,將粉碎后的部分秸稈拋至拋撒板后落到指定區域,部分秸稈掉落至調節裝置后進行翻埋還田。c.旋耕裝置:為便于粉碎后未拋出秸稈的喂入、實現秸稈與土壤混埋均勻,對旋耕方向、刀具排列進行了優化設計。d.輸送裝置:用于輸送拋落在旋耕機上方的秸稈,防止堵塞。該機具能夠一次性完成秸稈粉碎、拋撒、輸送、混埋等多項作業,并實現秸稈拋出量的調節。經測量秸稈拋撒均勻度、地表平整度、秸稈粉碎合格率等參數,作業效果滿足設計要求。

        ⑪ 深松機及其耕深檢測系統

        設計了帶有自動檢測控制耕作深度系統的深松機,結合田間試驗和數值模擬分析,在應用自動檢測控制耕作深度系統的條件下,研究了不同類型深松鏟(如鑿形、雙翼型、箭型等)及其關鍵結構參數(如寬度、起土角、翼張角等)對深松阻力的影響規律,在此基礎上進行深松鏟結構參數優化。其自動檢測控制耕深系統能夠實時反映作業耕深,具備數據存儲和歷史數據查看的功能,并且可根據耕作深度變化自動調整耕整地機械,保證同一地塊耕作深度一致,提高耕整地的作業質量,同時也減少了因過度深松而造成的不必要的燃油浪費。

        3.專業領域科技發展趨勢(本領域國內外科技進展及趨勢)

        耕種機械化技術向保護性耕作、精確播種施肥、聯合作業方向發展。具體表現為:少耕免耕、植被覆蓋和合理輪作是國外保護性耕作技術的主要措施;精細(準)農作技術已成為合理利用農業資源、提高農作物產量、降低生產成本、改善生態環境的前沿性研究領域之一;用“組配”方式,將各自獨立的機具,按照作業需要組成聯合作業機具是近年來“一機多用” 的發展特點。隨著國家對農業、農機的重視,耕作機械化水平穩步提升,但田間作業裝備還需向大中型、高速、復式作業、低能耗、自動化、智能化、可持續方向發展。主要表現如下:

        (1)耕作與作物秸稈還田相結合

        在國外,小麥、玉米、水稻、棉花等作物秸稈還田機械化技術已普遍應用,許多發達國家將機械化秸稈直接還田與肥料應用相結合,作為培肥地力的重要措施,秸稈還田技術模式與配套機具已基本成熟。一些國家將秸稈覆蓋還田列為保護性耕作的主要內容,如美國、加拿大、澳大利亞、巴西、阿根廷等國家秸稈直接還田面積均超過60%。世界上農業發達的國家都很注重施肥結構,基本形成了秸稈直接還田+廄肥+化肥的“三合制”施肥制度。實現秸稈還田與土壤耕作的有機結合,整備利于提高播栽質量和根系發育的立體種床(表層、中層、深層);對已有技術進行提升,對秸稈還田新問題或新需求進行攻關,加強農機、農藝技術集成,提煉不同區域、不同作物、適合農民采用的秸稈還田技術“處方”,提升秸稈還田技術的整體水平;研發棉花、甘蔗、香蕉等作物秸稈(葉)處理機具;用養結合,采用適宜的方法和手段,多種形式地增加有機肥、生物碳,以培肥地力。另外,秸稈翻埋處理與順行鋪放技術與裝備成為秸稈還田與土壤耕作的有機結合的研究方向之一。

        (2)耕作與土壤障礙因子相結合

        消除或減少土壤障礙層、降漬排鹽、農田殘膜等,對大幅度提高耕地質量和生產能力、保障國家糧食安全、促進農民增收意義重大。農民迫切需要高效的機械化土壤改良裝備,減輕勞動強度,提高土壤生產力;企業也需要得到機具的“標桿”性技術引領,明確研制與改進目標。目前相應配套機具缺乏、性能單一、機具改良效率低且效果差,利用機械化手段消減土壤障礙因子將成為熱點,如廄肥、覆蓋作物、改良試劑機械化施用裝備,機械化障礙層消減裝備等。

        (3)耕作與復式作業相結合

        國外的聯合耕整地技術研究起步較早,耕整地的相關配套裝備較為成熟,但由于種植模式、農藝要求存在著一定的差異性,國外引入的耕整地裝備與國內耕作模式與制度并不能很好的適應。隨著大馬力動力機械的研制、傳統單一整地機械的逐漸淘汰,聯合整地作業機成為整地機械發展的重要方向。當前我國通過引進吸收和自主研發的聯合整地機械,與國外相比尚有一定差距。目前,有多種形式的聯合整地方式逐漸被研究與應用,如深松旋耕聯合作業,秸稈粉碎旋耕聯合作業,滅茬旋耕起壟聯合作業等,已成為農業機械化耕作的發展方向之一。目前,國內聯合整地作業技術發展和應用的速度較慢,耕整地機械中仍以中小型為主,聯合作業機具使用較少。研發高速、高效的智能化聯合整地作業機具將成為發展趨勢,并逐步解決產品技術水平低、作業性能差的問題,如耕深和水平自控調節、快速換刀結構和快速掛接裝置、高效深松聯合作業機等。在綜合考慮田間農藝要求、土壤特性及氣候等因素的基礎上,吸收國外成功的經驗研制適用于我國農業生產基本國情的聯合耕整地機械。

        (4)耕作與可持續相結合

        土壤耕作技術及其裝備不僅要解決日益突出的糧食安全問題,也需要更加注重生態和環境效益,緩解溫室效應、白色污染等農業環境問題,從而促進農業的可持續性發展。隨著農業資源供需矛盾和環境問題的日益突出,農業節能減排,提高資源利用率已成為重要課題。

        土壤耕作是農業能源消耗的重要環節,加強土壤耕作節能降耗研究將有廣闊發展前景。耕作機械在作業過程中的阻力、功耗始終是一個重要問題,可通過研發新型材料,優化結構工作參數等方法來減少土壤附著、減小作業阻力、降低作業功耗,從而改善工作性能,提升經濟效益,延長土

        (5)耕作機械研發與新技術相結合

        隨著電子計算機技術的發展,土壤耕作機械的研發越來越多地依靠計算機模擬仿真技術,可以降低試驗成本,加快研發速率,并且分析田間試驗中不便測試的一些數值,深入分析土壤耕作部件及機具與土壤相互作用的過程,為機具優化設計提供依據。隨著現代農業裝備朝著大型化、智能化、復合化方向發展,對耕作機械入土部件的各項性能要求越來越高,入土部件的硬度和韌性等方面技術正是國內外當前的研究熱點和難點,與之緊密聯系的優化設計方法也是該領域研究的重要前沿。

        利用仿生技術,通過逆向工程,人們開始以土壤動物為研究對象,研究其結構和外殼等,并將其應用在仿生土壤耕作部件的結構上,用以減少仿生犁所受土壤的阻力,并能在一定程度上改善碎土的效果。不僅能夠達到減粘脫附的效果,還能夠降低阻力,從而提高工作效率,減少耕種成本。但是仿生不單單是研究其結構,還可以對生物體表的分泌物、表面電位變化等進行深入研究。

        (三)專業領域研究重點建議

        1.專業領域研究重點內容

        (1)現代可持續機械化耕作體系研究

        糧食安全始終是關系我國國民經濟發展、社會穩定和國家安全的全局性重大戰略問題。未來10-15年,我國龐大的人口基數和新增人口會令糧食消費量一直維持在較高水平。與此同時,隨著工業化和城鎮化進程的加快,耕地資源日趨減少;農藥、化肥的過量使用致使耕地貧瘠,低生產力農田的比例進一步增加;再加上水資源短缺、氣候變化等生態因素對糧食的制約日益突出,保障糧食安全將一直面臨著嚴峻挑戰。土壤耕作是糧食生產的一項重要環節。農田土壤的高效機械化耕整,是作物高產的重要前提條件。面對未來10-15年資源約束趨緊、農田土壤質量惡化的嚴峻形勢,迫切需要在現有成熟技術、裝備和技術模式的基礎上,開展可持續機械化耕作技術體系的研究,提升我國糧食的綜合生產能力,實現生態環境保護和經濟社會發展的協調統一。

        重點研究內容:①裝備研發方面:以自動化、精量化和智能化為方向發展,吸收和應用電子信息科技發展的成果,采用先進制造方法和手段,提高土壤耕作裝備的多功能性和可靠性;在現代土壤耕作農藝技術指導下,實現農田土壤的高效、高質、低耗耕作;②可持續耕作技術研究方面:以提升農田土壤地力為目標,綜合土壤改良、水肥管理、栽培等最新的研究成果,以機械化耕作為手段,培肥地力,形成土壤合理耕層,加強污染土壤的生態修復,增強農田土壤產能;③可持續機械化耕作技術體系:在技術與裝備研究基礎上,加強農機農藝融合,集成保護性耕作、高效輪耕、深松等技術成果,建立以高效節能的現代耕作技術與裝備、土壤改良技術與裝備、高產栽培技術等為核心的可持續機械化耕作技術體系,支撐我國農業可持續發展。④相關技術示范:建立核心示范區開展試驗示范,基于初步形成的現代機械化耕作技術體系實施效果監測,根據監測結果完善和定型適合我國不同類型區域的高效現代耕作技術模式、機具系統和綜合技術體系;形成耕作技術規范、制訂技術操作標準,用于指導此項技術體系的應用與推廣。

        (2)智能化旋耕技術與機具研究

        我國由于受農業經濟整體發展水平較低的影響,耕整地機械發展速度較慢,產品品質低端,同質化競爭現象嚴重;就采用的技術而言,美國、加拿大、日本等國家已將導航技術、遙控技術、微電腦技術等現代技術應用于耕整地作業機具上,逐步實現了控制操作的智能化和自動化,而我國的旋耕機具等耕整地機械目前智能化程度不同,且仍主要以手動半自動操作方式為主,勞動強度大,相較于這些發達國家還存在很大的差距。因此,根據我國的實際耕地狀況,以旋耕機具為研究對象,擬通過控制技術、信息技術,對現有旋耕機進行改造,大力研發寬幅、高速、高效的智能化耕整地作業機具,逐步解決產品技術水平低、制造質量差、機型雜亂的問題。

        重點研究內容:①采用試驗與數值模擬相結合的方法,明確旋耕刀攪動土壤時土壤動態行為的變化規律,建立旋耕部件對土壤破壞過程的模擬模型;②探討結構優化和新材料涂層對旋耕部件耐磨性、能耗的影響,闡明耕整地部件耐磨減阻機理;③形成旋耕部件系列化、標準化的設計方法;④圍繞不同區域,發展適宜當地土壤條件、滿足當地農藝要求的聯合整地作業模式,篩選、改進相應的配套裝備,最終形成標準化和集成化的技術體系,實現高效、低耗的農田土壤旋耕作業。

        (3)智能化土壤聯合整地技術與裝備

        聯合整地技術因其功能多樣、經濟效益明顯、有效減少壓實等優勢,被認為是農業機械化耕作的發展方向之一。目前,歐美等國多采用聯合整地作業,機具作業效率高、質量好、經濟效益明顯。我國目前耕整地機械以中小型為主,機具自動化水平低且功能單一,聯合整地機具較少。因此,根據我國不同類型農業區土壤耕作的農藝需求,開展智能化土壤聯合整地技術與裝備研究,實現農田土壤的高效、低耗耕整,可有效促進我國現代農業土壤耕作模式的發展。

        重點研究內容:①土壤機械化耕作基礎理論研究:采用試驗與數值模擬相結合的方法,明確深松鏟、圓盤、旋耕刀、驅動耙齒等關鍵耕整地部件攪動土壤時土壤動態行為的變化規律,建立耕整地部件對土壤破壞過程的模擬模型;探討結構優化和新材料涂層對土壤工作部件耐磨性、能耗的影響,闡明耕整地部件耐磨減阻機理;基于所建立的土壤機械化耕作基礎理論,設計、優化耕整地關鍵部件并形成系列化、標準化的設計方法;②土壤耕作關鍵部件研究:基于土壤機械化耕作基礎理論研究,明確結構、材料等對土壤工作部件耐磨性、能耗的影響,闡明耕整地部件耐磨減阻機理;提出土壤耕作部件系列化、標準化的設計方法;開發新型深松、旋耕、圓盤耙等土壤耕作部件;③智能化土壤聯合整地裝備研發:根據優化的不同類型聯合整地作業形式和新型土壤耕作關鍵部件,融合通信、傳感、電子控制、現代制造等高新技術,研發智能化土壤聯合整地裝備,實現農田土壤高效、低耗聯合耕整地。重點研究土壤耕作過程監測和控制系統、耕整地機具間的配套方式、作業幅寬與拖拉機功率及農藝要求的匹配等。

        (4)西南地區保護性耕作技術創新與集成示范

        我國西南云貴川渝四省市為典型的丘陵山區,田地狹小而零碎,生態環境脆弱,農業機械化基礎設施普遍缺乏。微耕機的廣泛推廣,在很大程度上緩解了由于勞動力大量外出打工而出現的耕作缺人的問題。然而,從合理耕層構建、地力提升、資源高效利用、高產高效、輕簡化栽培模式的要求來看,目前土壤耕作還存在很多問題,突出地表現在以下方面:①西南諸省市存在大量的深泥腳田、下濕田、冷浸田、冬閑田,急需合適的耕作技術,以提升其產出率及地力。②多年來的淺耕導致旱地土壤板結,耕作質量差,土壤有機質下降,化肥利用率不高,急需改善目前的耕作技術,構建合理耕層,為土地資源的永續利用奠定好基礎。③西南地區大面積的喀斯特地區,雨季大多與耕作季節重疊,耕作和流水均運移土壤,造成坡耕地水土流失,石漠化面積增大。為此,急需農機與農藝措施良好匹配的耕作制度。④間套作勞動強度大,耕作質量及效率均不高,農機農藝矛盾突出,改善現有的耕作技術是當務之急。⑤大量的水稻、玉米及小麥的秸稈需處理還田,以增加土壤的有機質,改善土壤結構,構建合理耕層。⑥隨著土地流轉的進行,規?;N植已成趨勢,與之相適應,急需相應的耕作技術及相應的中、大型拖拉機和配套農具。

        重點研究內容:①選擇西南丘陵山區最有代表性的土壤類型、耕作模式及耕作機器系統開展試驗和總結,分析耕作機具的現狀、進行機具的選型和改進研究;②研究西南云貴川渝4省市現代土壤耕作技術;③完善西南云貴川渝4省市土壤耕作機器系統。

        (5)機械化保護性輪耕技術

        我國的耕作技術主要包括兩大類型,一類是以不動土或少動土為特征的保護性耕作(包括免耕、深松、耙地等),另一類是以土壤上下翻轉為特征的翻耕(包括鏵式犁翻耕、旋耕等)。保護性耕作能夠有效保護土壤,改善土壤結構,增加土壤肥力,但是播種環境惡劣,播種質量難以保證,而且雜草控制難,有機肥利用效率低;翻耕可以營造平整、干凈的種床,有利于提高播種質量,而且有利于控制雜草,但是翻耕破壞了土壤結構,加大了土壤侵蝕和有機質損失。因此,開展土壤表層少耕、中層旋整、深層深翻技術研究,將保護性耕作與翻耕技術融合,形成現代保護性輪耕技術體系,發揮多種耕作技術優勢,對改善小麥生長土壤質量,構建優質耕層結構具有重要意義。

        重點研究內容:①機械化輪耕機理研究:研究保護性耕作(免耕、深松等)與翻耕技術的優缺點、不同典型麥區小麥適應性、不同耕作措施的地表狀況對小麥播種質量和生長的影響、翻耕對土壤結構的破壞與再建過程等。在此基礎上,研究建立主要典型麥區適宜的輪耕技術體系與模式。②高效低耗耕作技術與裝備研究:針對旋耕、深松、深翻等裝備作業阻力大、油耗高等問題,利用仿生、新材料、新工藝,研究高效低耗土壤耕整地技術與裝備,降低作業成本,提高作業質量。③機械化保護性輪耕技術體系研究:集成免松翻輪耕技術、秸稈還田技術等,形成機械化保護性輪耕技術體系,開展集成示范。

        (6)土壤障礙性因子消減技術與裝備

        自“十一五”以來,我國開展了多項針對低生產力農田土壤改良的技術研究,研發了多種性能可靠的土壤改良試劑,提出了一些改良方法及作物栽培技術體系。但土壤障礙性因子消減裝備研究不足,缺乏核心裝備,機具性能單一、改良效率低且集成度差,整體機械化水平低,技術應用效果參差不齊,嚴重制約了土壤障礙性因子的防治和農田肥力的提高。因此,迫切需要在我國農田土壤低地力地區開展土壤主要障礙因子機械化消減技術與裝備研發,實現中、低產農田的高效機械化改良,全面恢復和提升耕地地力水平。

        重點研究內容:①土壤改良物質施用技術研究與裝備研發:篩選并改進適合機械化施用的土壤改良物質(廄肥、秸稈、生物炭、覆蓋作物等農用有機物料和改良劑),結合開溝、鎮壓、掩埋及定量施用等關鍵機械化技術,創新、優化土壤改良物質施用裝備,實現中低產農田土壤改良物質機械化施用的技術性突破;②土壤障礙層消減技術研究與裝備研發:針對固定行走道減壓技術等一系列機械化土壤障礙層消減技術開展研究,明確障礙層形成機理;根據土壤障礙層結構特點,充分利用機械破土、碎土等綜合功能,創新、優化表層土壤障礙層消減裝備和深層土壤障礙層消減裝備;根據不同區域的土壤障礙因素構成,適當組合土壤改良物質深施技術和土壤障礙層破除技術,研發障礙層破除與改良物質深施復式作業裝備,實現對土壤多項障礙性因子的聯合防治。③土壤主要障礙性因子機械化綜合消減技術的集成與推廣:調研分析我國低地力地區的土壤主要障礙因素,建立適宜當地自然條件的土壤主要障礙性因子機械化消減技術模式,并配備相應的消減裝備;建立典型示范區,制定作業技術規范和相關操作標準,指導開展土壤主要障礙性因子機械化綜合消減技術示范與推廣。

        (7)秸稈精細粉碎覆蓋(掩埋)還田技術

        秸稈還田可以增加土壤有機質,改良土壤結構,提升土壤肥力,促進微生物活性和作物生長,常被列為重要的地力提升技術。目前秸稈處理存在機具作業效果不理想,特別是麥玉、稻麥(油)的前茬作物秸稈越來越密、殘茬愈留愈高,且地表覆蓋有大量雜草,給下茬作物的土地耕整和播栽造成了極大困難。秸稈粉碎長短不一、拋灑覆蓋(掩埋)不均等問題,影響后續播種機通過性能,進而影響播種質量;大量的秸稈直接還田,秸稈腐解速率慢,造成秸稈利用率低。因此,開展秸稈精細粉碎覆蓋(掩埋)還田技術研究,可提高秸稈還田機具作業質量,加快秸稈腐解速率,保證后續播種質量。

        重點研究內容:①不同前茬作物播栽前的耕整地關鍵技術與部件研究及前茬作物秸稈殘茬處理技術與裝備研究;②秸稈精細粉碎與均勻拋灑技術研究:基于有支撐切割的秸稈精細粉碎技術,優化直型、Y型、L改進型等甩刀結構與參數;明確秸稈拋撒機理,開發秸稈精細粉碎拋撒還田機,實現秸稈均勻覆蓋還田,保證后續播種質量,提高出苗率。③秸稈細粉碎掩埋技術研究:結合秸稈精細粉碎技術和旋耕、耙茬等土壤耕作技術,開發秸稈細粉碎掩埋機,保證碎稈與土壤的均勻混合,實現部分(全部)碎稈掩埋還田。斯秸稈機械化催腐技術研究:研究秸稈催腐還田技術,優化噴霧、噴粉等部件結構與參數,開發新型催腐劑噴灑部件,研制秸稈催腐還田機,提高覆蓋(掩埋)還田秸稈的腐解效率。

        2.專業組重點建議

        耕作技術是在一定歷史時期、社會經濟條件下形成的,受自然條件、生產條件和生產力水平所決定,反映著農業綜合生產力發展方向和水平,對實現農業持續增產、發揮周期效益具有決定性的意義。我國目前土壤耕作技術與裝備存在的一些問題,并對此提出建議。

        (1)土壤耕作技術存在的問題

        過分依賴旋耕。通過走訪調研了解到,部分地區完全采用旋耕,而且一季作物中至少旋耕兩次。實踐證明,完全采用旋耕的耕作方式耕層淺,犁底層加厚;旋耕次數過多,對土壤的過分細碎,容易造成水土流失和風蝕等不良后果,破壞生態環境。

        耕作模式不完善。由于近年來土壤過度耕作引起的種植經濟性下降、生態環境破壞等現象,大部分地區開始探索旋耕、深松、免耕等結合的耕作模式,但出現了一系列的問題。不同區域的自然條件和生產水平不同,具有不同的耕作模式是很有必要的,但在同一區域不同地方的耕作模式也存在著很大差別,沒有形成統一的標準;對于不同作物采取什么樣的耕作模式,目前的研究和實踐還沒有形成統一的意見。

        (2)土壤耕作裝備存在的問題

        裝備動力結構不合理。我國絕大部分地區還是采用家庭聯產承包的土地經營方式,限制了大型土壤耕作機械的應用,較多采用的是中小型耕作機具,機具自動化水平低且功能單一,聯合整地機具較少。由于拖拉機數量較少且老化拖拉機數量大,一臺拖拉機往往要配套多種工作機具,導致動力結構不合理,出現動力過大或動力不足等問題。

        耕作機具科技含量偏低。相對于動力機械和收獲機械來說,耕作機械科技含量整體偏低,主要以手動半自動操作方式為主,勞動強度大。耕作機械的作業對象為土壤和作物秸稈等,受力大、磨損快,耕作部件容易損壞,因此特別注意耕作機具的質量。如旋耕機作業過程中旋耕刀易折斷,使用壽命短,耕作質量難以得到保證;深松機入土困難,深松深度不穩定,影響深松質量。

        (3)惡劣天氣對秋季收獲及后續耕種作業的影響

        2015和2016年連續兩年秋季,南方遭受罕見的連陰雨,土壤積水潮濕,機具難以下田作業,嚴重影響水稻收獲、后續小麥油菜播種,及相應的土壤保護性耕作與秸稈還田。2015年秋季,江蘇全省50%的水稻比常年推遲半個月至一個月收獲,影響到后續小麥播種,許多機械化技術措施和機具不能運用。2016年秋季,到11月3日,江蘇全省水稻收獲進度僅有32.3%。更有甚者,11月22-23日,全省大部地區普降中雪,這是近幾十年最早的降雪,而相當一部分水稻還沒收割,出現了罕見的雪壓稻現象。到12月3日,早播的小麥已經現綠,低洼田塊仍有積水,大面積田地正耕翻搶播,仍然還有部分水稻尚未收獲,騰茬越來越晚。在這種惡劣天氣情況下,采取何種耕作機械、選取何種耕作技術以及耕作制度,保證稻麥周年持續生產是需要認真研究和解決的問題。

        (4)建議

        整合區域土壤耕作方法,健全區域土壤耕作模式。根據不同區域、不同作物建立土壤耕作模型,是實現規?;?、集約化種植的前提條件。明確耕作方法、配套動力和輪耕方式,才能達到資源的最大利用,保護農業生態環境,實現農業生產的可持續發展。

        推進產學研結合,提高耕作裝備質量。企業、學校和科研單位是耕作裝備研發制造的承擔者,對土壤耕作機具的質量和科技含量起著決定性地作用。只有結合產學研三個方面,才能促進理論與實踐的有機結合,實現信息互通、技術共享,共同促進土壤耕作機具研發制造能力和研發水平,提高耕作裝備的整體質量。

        加大土壤耕作新技術推廣力度,促進農業現代化發展。新技術從孕育到成熟是一個漫長的過程,是生產力發展的標志,新技術的推廣過程是生產關系適應生產力的反映過程。政府和相關管理部門在技術推廣方面起到不可替代的作用,只有政府及相關的管理部門加大推廣力度,對相關科研項目給予立項資助,積極鼓勵對外合作,新技術才能第一時間得到應用。

         

        發布日期:2018-01-31 09:38:13 提交人:管理員 責任編輯:管理員

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