楊四軍-基于秸稈全量還田的稻茬麥全程機械化高效生產(chǎn)技術

1、江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金項目研究成果發(fā)布 ［CX（09）622］,基于秸稈全量還田的稻茬麥全程機械化 高 效 生 產(chǎn) 技 術 江蘇省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所 2011-05-27,研 究 背 景,稻、麥是江蘇省兩大主要糧食作物，其總產(chǎn)占全省糧食總產(chǎn)的85%以上。稻茬是江蘇小麥生產(chǎn)的主體茬口類型，淮北地區(qū)70%左右，蘇中、蘇

2、南地區(qū)80%以上是稻茬麥。長期以來，稻茬麥幾乎是低產(chǎn)田的代名詞，然而目前全省小麥生產(chǎn)水平最高的蘇中地區(qū)就是典型的稻茬麥地區(qū)，無論是旱茬面積相對較大的淮北還是同樣以稻茬麥為主的蘇南地區(qū)，小麥生產(chǎn)水平均明顯偏低，由此可見：小麥產(chǎn)量的高低與茬口類型并無必然關系。近年來，農(nóng)業(yè)部及本省小麥高產(chǎn)創(chuàng)建驗收結果，蘇北、蘇中均已超過600公斤/畝，蘇南也達550公斤/畝以上，其前茬70%以上是水稻。由此可見，稻茬并不是低產(chǎn)田，而是江蘇小麥增產(chǎn)的主要潛力所

3、在。,一、成 果 來 源,本成果來源于多個單項技術研究成果的組裝配套、中試熟化與集成，涉及的計劃項目、名稱及項目編號分別為： 1、江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金項目---- 鎮(zhèn)域稻麥秸稈全量綜合利用技術體系研究與示范，項目編號：CX（09）622； 2、江蘇省農(nóng)業(yè)科技支撐計劃項目----淮北地區(qū)稻茬晚播麥輕簡高效配套栽培技術研究，項目編號：BE2010389； 3、江蘇省農(nóng)業(yè)三項工程項目---

4、-小麥機械均勻擺播技術，項目編號：sx（2009）zs07-2； 4、江蘇省農(nóng)業(yè)三項工程項目----晚播強筋小麥優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)技術，項目編號：sx（2008）zs05-1； 5、江蘇省農(nóng)業(yè)科學院科研基金項目-----江蘇淮北地區(qū)小麥超高產(chǎn)栽培關鍵技術研究，項目編號：6110617。,二、應用領域和技術原理,1、應用領域：本研究成果的應用領域為稻麥兩熟地區(qū)的稻茬麥生產(chǎn)； 2、成果目標：水稻秸稈全量還田肥料化

5、利用，稻茬麥全程機械化高效生產(chǎn)； 3、總體思路： 通過農(nóng)機裝備創(chuàng)新研發(fā)、定向改進和優(yōu)化集成，首先解決把水稻秸稈全量“埋下去”的問題； 深化關鍵農(nóng)藝配套技術研究，通過關鍵農(nóng)藝配套措施的集成應用，同步解決秸稈還田后“用的好”的問題； 針對秸稈還田帶來的新難題，通過農(nóng)機、農(nóng)藝有機結合，解決稻茬麥全程機械化高效生產(chǎn)問題；,三、主要研究內(nèi)容,弄清秸稈資源數(shù)量，制定機械作業(yè)預案；研發(fā)碎草勻鋪裝置，改善

6、還田作業(yè)條件；優(yōu)化農(nóng)機裝備集成，提高還田作業(yè)質(zhì)量；因應秸稈全量還田 創(chuàng)新研發(fā)播種機械；物化裝備研發(fā)成果，促進小麥全苗壯苗；幾項關鍵農(nóng)藝配套，,四、研究工作進展與成果,1、弄清秸稈資源數(shù)量，制定機械作業(yè)預案 2009年以來，我們系統(tǒng)研究了不同條件下（水稻品種類型包括常規(guī)粳稻、雜交粳稻和雜交秈稻；品種發(fā)育類型包括中熟中粳、遲熟中粳和早熟晚粳；種植方式包括人工插秧、機插秧、直播稻、麥套稻和人工拋秧；產(chǎn)量水平變幅為42

7、5.5-647.2公斤/畝）水稻秸稈資源數(shù)量、空間分布特征及變化規(guī)律。研究結果表明：不同品種、不同品種類型、不同產(chǎn)量水平及不同種植方式間秸稈數(shù)量和稻谷產(chǎn)量均存在明顯差異（表1）。以變異系數(shù)大小排序：秸稈數(shù)量表現(xiàn)為不同產(chǎn)量水平＞雜交粳稻＞中熟中粳＞雜交秈稻＞不同種植方式＞早熟晚粳；稻谷產(chǎn)量為不同產(chǎn)量水平＞中熟中粳＞不同種植方式＞雜交粳稻＞早熟晚粳＞雜交秈稻；秸稈數(shù)量和稻谷產(chǎn)量均以不同產(chǎn)量水平間變異系數(shù)最大。,,表1：不同條件下水稻谷、草數(shù)

8、量變化 （公斤/畝）,不同條件下水稻秸稈資源空間分布特征比較,水稻不同類型品種條件下谷草比率變化特征比較,不同條件下秸稈殘留與可收集量 （以留茬高度15CM為標準）,2、研發(fā)碎草勻鋪裝置，改善還田作業(yè)條件 以半喂入式聯(lián)合收割機（代表機型：洋馬，久保田，人民號等）收割水稻，是江蘇省農(nóng)機推廣部門大力推薦的最佳選擇。這類機械均已配備秸稈切碎裝置，可以完成水稻收割與秸稈切碎同步作業(yè)。優(yōu)點是切碎后的秸稈

9、長度比較均勻，缺點是碎草落地后分布仍相對集中；特別是田頭轉彎調(diào)頭處碎草堆集，不僅給后續(xù)機械還田作業(yè)造成極大困難，而且?guī)硪幌盗胸撁嬗绊?，農(nóng)民不接受，技術難推廣，秸稈還田問題依然難以根本解決。根據(jù)對存在問題及衍生效應的調(diào)研分析，我們認為必須首先解決碎草分布相對集中的問題，目標是增加碎草攤鋪寬度，降低碎草厚度，提高碎草分布均勻度。,,,秸稈噴布方向取決于風向和風力，而非垂直向后,,,經(jīng)脫粒過程的機械搓揉，秸稈有成團現(xiàn)象,,,切碎后的稻草比較

10、均勻的平鋪在地面上,,,半喂入式聯(lián)合收割機,,,半喂入式收割機，碎草長度均勻但分布仍相對集中,,,創(chuàng)新研制的碎草勻鋪裝置已申請國家專利保護,,,碎草勻鋪效果,碎草勻鋪前后效果比較,,勻鋪前,勻鋪后,,,碎草勻鋪效果樣方調(diào)查（50cm×50cm）,碎草處理方式間田間碎草分布比較,,,,變幅： 24.2-234.1 平均值：112.5標準差：67.2 變異系數(shù)：0.60,變幅： 84.8-204.6 平均值：145.

11、12標準差：36.5 變異系數(shù)：0.25,,,,,,,,,,,,,平均值: 626.93 標準差: 227.92 變異系: 36.35%,3、優(yōu)化裝備集成，提高還田質(zhì)量,滅茬是稻麥秸稈還田的重要環(huán)節(jié)，滅茬作業(yè)質(zhì)量的優(yōu)劣不僅影響秸稈還田質(zhì)量，而且在很大程度上決定了秸稈還田技術能否迅速推廣。目前，各地示范推廣的滅茬還田機械類型眾多，特色各異，適應區(qū)域各不相同，很難用某個具體指標衡量其優(yōu)劣。根據(jù)江

12、蘇沿江地區(qū)的實際情況，我們結合項目實施，系統(tǒng)比較了三種滅茬還田機械的作業(yè)效果，量化評價了其作業(yè)質(zhì)量的優(yōu)劣，初步明確了適宜本地推廣應用的機械類型。,,,正轉式埋茬耕整機,,,反轉滅茬旋耕機,,,普通旋耕機,,,反轉滅茬還田作業(yè)現(xiàn)場,,,秸稈還田效果分層調(diào)查,,,取樣調(diào)查樣方,,,表2、不同類型還田機械作業(yè)效果比較,,,,4、因應秸稈全量還田 創(chuàng)新研發(fā)播種機械,相對旱作而言，稻茬麥種植難度較大，特別是整地、播種環(huán)節(jié)，即使在氣候條件正常，

13、土壤墑情比較適宜的條件下，稻茬土壤的精細整地和適期播種都難以保障，遇到秋季陰雨連綿的年份，無法播種的現(xiàn)象屢見不鮮。當前，基于保護生態(tài)環(huán)境，充分利用資源和提高耕地可持續(xù)生產(chǎn)能力的需要，各地均出臺了一系列禁燒秸稈的政策法規(guī)，從宏觀角度和長遠利益看，這些政策法規(guī)的貫徹實施無疑是十分必要的，但其進一步加大了稻茬麥的種植難度，既是不爭的事實，同時也必須引起高度重視并提出切實可行的應對措施,江蘇稻茬麥的主要播種方式,,,,,免耕機條播,旋耕機條播,

14、人工撒播,稻稞套播,江蘇稻茬麥的新型播種方式,,旋耕機擺播,帶狀機擺播,山東寬幅精播,創(chuàng)新研制的小麥均勻擺播機,,,不同播種方式出苗數(shù)調(diào)查,,表1：不同播種方式的田間成苗數(shù)、成苗率及出苗均勻度,表4：不同播種方式小麥出苗情況及苗情動態(tài),﹡用種量增加1/3。,不同播種方式的產(chǎn)量結構及產(chǎn)量,田間觀察機械擺播麥田的出苗情況,,,,,農(nóng)業(yè)部小麥專家顧問組組長于振文院士考察小麥均勻擺播機,,,,,2010-10-21日南方九省、市小麥秋播現(xiàn)場會代

15、表現(xiàn)場觀摩小麥均勻擺播機,,,機械均勻擺播,機條播,,,寬幅精播,機械勻播,,,機條播方式的缺苗斷垅與叢苗,,,機械勻播苗全、苗勻，無缺苗斷垅現(xiàn)象,,,機械勻播成穗整齊，較周邊同類型地區(qū)增產(chǎn)15%以上。,5、物化科研成果，促進全苗壯苗,水稻秸稈全量還田后小麥田間出苗率大幅度降價，根系發(fā)育不良，幼苗發(fā)黃和冬春凍害死苗現(xiàn)象比較嚴重，這是大面積生產(chǎn)普遍反映的共性問題。為此，我們對造成上述問題的原因進行了大面積生產(chǎn)調(diào)查分析和系統(tǒng)試驗研究，結果表

16、明：造成上述問題的主要原因是水稻秸稈全量機械還田后耕層土壤過于蓬松，透風失墑快；小麥根系與土壤不密接，根系在土壤中“懸空”；透風干凍則導致冬春凍害加重。據(jù)此我們認為，鎮(zhèn)壓是解決上述問題的有效途徑。通過反復試驗，我們創(chuàng)新研制出“一種以手扶拖拉機為配套動力的麥田鎮(zhèn)壓器”，應用后取得令人十分滿意的效果。,,,創(chuàng)新研制的小麥播后鎮(zhèn)壓器，已通過江蘇省農(nóng)機檢測并獲實用新型專利授權,,,在地塊長130m，寬28.6m的試驗條件下，以18馬力手扶拖拉機

17、為配套動力，鎮(zhèn)壓作業(yè)效率9.2畝/h，油耗113.5g/畝，燃油、人工及機械成本合計不超過4.0元/畝。,,,鎮(zhèn)壓后地面平整，表層土壤含水率和容重提高，有利小麥全苗、勻苗、壯苗。,,,表5：鎮(zhèn)壓與否對水稻秸稈全量還田土壤容重及含水率的影響,表6：鎮(zhèn)壓與否對水稻秸稈全量還田后小麥幼苗素質(zhì)的影響,上述研究結果表明：麥田鎮(zhèn)壓技術操作簡便，費用低廉，措施效應顯著；能夠較好地解決因土壤墑情不足或水稻秸稈全量還田所造成的小麥田間出苗率低、整齊度差和

18、弱苗等問題。該技術的推廣應用，對于節(jié)約用種量、減少能源消耗和促進秸稈全量還田技術的推廣都具有重要的推動作用。2010年秋播，我們結合江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新項目實施，在全省12個稻麥綜合展示基地進行了播后鎮(zhèn)壓技術示范，深受各地歡迎；可以預見，該技術將在全省稻茬麥地區(qū)迅速推廣應用。 “麥田鎮(zhèn)壓器”已于2010年通過江蘇省農(nóng)業(yè)機械檢測，各項指標均符合相關農(nóng)藝要求；同年申請國家實用新型專利保護，2011年獲專利授權；2011年4

19、月通過江蘇省農(nóng)業(yè)機械管理局組織的科技成果鑒定。,,,6、幾項關鍵農(nóng)藝配套,⑴.適當增加基施氮肥用量：水稻秸稈還田后腐解過程初期，由于土壤微生物的旺盛活動需要消耗一定的氮素營養(yǎng)，土壤會出現(xiàn)階段性C/N失調(diào)現(xiàn)象，氮素營養(yǎng)呈現(xiàn)先吸收后釋放的動態(tài)變化規(guī)律。以往的研究結果主要是C/N變化動態(tài)的定性描述，據(jù)此制定的增加10%左右的基施氮肥用量以調(diào)節(jié)土壤C/N的依據(jù)是經(jīng)驗和估算值；對于秸稈還田數(shù)量，秸稈腐解過程中的溫、濕條件及其與C/N變化的對應關系

20、，我們正通過室內(nèi)模擬試驗和田間定位試驗進行量化研究，預期今年秋播前即可制定出基于秸稈還田數(shù)量的C/N調(diào)控量化投入指標。,⑵.適當增加播種量：通過長期定位試驗，研究不同還田方式對小麥出苗的影響；秸稈還田方式分別為水稻秸稈全量還田、小麥秸稈全量還田和稻麥兩季秸稈全量還田，以秸稈不還田為對照。研究結果表明：相同播量條件下田間出苗數(shù)以小麥秸稈還田最高，秸稈不還田（CK）次之，水稻秸稈還田和稻麥秸稈全部還田的均較低（表7）。由此給我們?nèi)c啟示：一

21、是在使用大、中型機械旋耕整地，旋耕深度12-15CM的條件下，不必強調(diào)耕翻整地，因為小型機械的耕翻深度亦大致如此；二是小麥秸稈還田后通過水稻生長期間的腐解轉化，土壤理化性狀和土壤肥力均有相應改善與提高，因而有利于小麥出苗；三是水稻秸稈還田后小麥出苗率明顯降低，大面積生產(chǎn)推廣應用基于水稻秸稈全量還田的小麥高產(chǎn)栽培技術時，必須增加15-20%的播種量才能獲得預期的基本苗數(shù)。,表7：秸稈還田方式對小麥出苗及出苗均勻度的影響,秸稈不同還田方式的