楊四軍-基于秸稈全量還田的稻茬麥全程機(jī)械化高效生產(chǎn)技術(shù)

1、江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金項(xiàng)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(jī)械化 高 效 生 產(chǎn) 技 術(shù) 江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所 2011-05-27,研 究 背 景,稻、麥?zhǔn)墙K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(zhǎng)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(duì)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(guān)系。近年來，農(nóng)業(yè)部及本省小麥高產(chǎn)創(chuàng)建驗(yàn)收結(jié)果，蘇北、蘇中均已超過600公斤/畝，蘇南也達(dá)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(gè)單項(xiàng)技術(shù)研究成果的組裝配套、中試熟化與集成，涉及的計(jì)劃項(xiàng)目、名稱及項(xiàng)目編號(hào)分別為： 1、江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金項(xiàng)目---- 鎮(zhèn)域稻麥秸稈全量綜合利用技術(shù)體系研究與示范，項(xiàng)目編號(hào)：CX（09）622； 2、江蘇省農(nóng)業(yè)科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目----淮北地區(qū)稻茬晚播麥輕簡(jiǎn)高效配套栽培技術(shù)研究，項(xiàng)目編號(hào)：BE2010389； 3、江蘇省農(nóng)業(yè)三項(xiàng)工程項(xiàng)目---

4、-小麥機(jī)械均勻擺播技術(shù)，項(xiàng)目編號(hào)：sx（2009）zs07-2； 4、江蘇省農(nóng)業(yè)三項(xiàng)工程項(xiàng)目----晚播強(qiáng)筋小麥優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)技術(shù)，項(xiàng)目編號(hào)：sx（2008）zs05-1； 5、江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科研基金項(xiàng)目-----江蘇淮北地區(qū)小麥超高產(chǎn)栽培關(guān)鍵技術(shù)研究，項(xiàng)目編號(hào)：6110617。,二、應(yīng)用領(lǐng)域和技術(shù)原理,1、應(yīng)用領(lǐng)域：本研究成果的應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)榈钧渻墒斓貐^(qū)的稻茬麥生產(chǎn)； 2、成果目標(biāo)：水稻秸稈全量還田肥料化

5、利用，稻茬麥全程機(jī)械化高效生產(chǎn)； 3、總體思路： 通過農(nóng)機(jī)裝備創(chuàng)新研發(fā)、定向改進(jìn)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(guān)鍵農(nóng)藝配套技術(shù)研究，通過關(guān)鍵農(nóng)藝配套措施的集成應(yīng)用，同步解決秸稈還田后“用的好”的問題； 針對(duì)秸稈還田帶來的新難題，通過農(nóng)機(jī)、農(nóng)藝有機(jī)結(jié)合，解決稻茬麥全程機(jī)械化高效生產(chǎn)問題；,三、主要研究?jī)?nèi)容,弄清秸稈資源數(shù)量，制定機(jī)械作業(yè)預(yù)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(jī)裝備集成，提高還田作業(yè)質(zhì)量；因應(yīng)秸稈全量還田 創(chuàng)新研發(fā)播種機(jī)械；物化裝備研發(fā)成果，促進(jìn)小麥全苗壯苗；幾項(xiàng)關(guān)鍵農(nóng)藝配套，,四、研究工作進(jìn)展與成果,1、弄清秸稈資源數(shù)量，制定機(jī)械作業(yè)預(yù)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(jī)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(jié)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(biāo)準(zhǔn)）,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(jī)（代表機(jī)型：洋馬，久保田，人民號(hào)等）收割水稻，是江蘇省農(nóng)機(jī)推廣部門大力推薦的最佳選擇。這類機(jī)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(diǎn)是切碎后的秸稈

9、長(zhǎng)度比較均勻，缺點(diǎn)是碎草落地后分布仍相對(duì)集中；特別是田頭轉(zhuǎn)彎調(diào)頭處碎草堆集，不僅給后續(xù)機(jī)械還田作業(yè)造成極大困難，而且?guī)硪幌盗胸?fù)面影響，農(nóng)民不接受，技術(shù)難推廣，秸稈還田問題依然難以根本解決。根據(jù)對(duì)存在問題及衍生效應(yīng)的調(diào)研分析，我們認(rèn)為必須首先解決碎草分布相對(duì)集中的問題，目標(biāo)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(fēng)向和風(fēng)力，而非垂直向后,,,經(jīng)脫粒過程的機(jī)械搓揉，秸稈有成團(tuán)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(jī),,,半喂入式收割機(jī)，碎草長(zhǎng)度均勻但分布仍相對(duì)集中,,,創(chuàng)新研制的碎草勻鋪裝置已申請(qǐng)國家專利保護(hù),,,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(biāo)準(zhǔn)差：67.2 變異系數(shù)：0.60,變幅： 84.8-204.6 平均值：145.

11、12標(biāo)準(zhǔn)差：36.5 變異系數(shù)：0.25,,,,,,,,,,,,,平均值: 626.93 標(biāo)準(zhǔn)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(shù)能否迅速推廣。目前，各地示范推廣的滅茬還田機(jī)械類型眾多，特色各異，適應(yīng)區(qū)域各不相同，很難用某個(gè)具體指標(biāo)衡量其優(yōu)劣。根據(jù)江

12、蘇沿江地區(qū)的實(shí)際情況，我們結(jié)合項(xiàng)目實(shí)施，系統(tǒng)比較了三種滅茬還田機(jī)械的作業(yè)效果，量化評(píng)價(jià)了其作業(yè)質(zhì)量的優(yōu)劣，初步明確了適宜本地推廣應(yīng)用的機(jī)械類型。,,,正轉(zhuǎn)式埋茬耕整機(jī),,,反轉(zhuǎn)滅茬旋耕機(jī),,,普通旋耕機(jī),,,反轉(zhuǎn)滅茬還田作業(yè)現(xiàn)場(chǎng),,,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(jī)械作業(yè)效果比較,,,,4、因應(yīng)秸稈全量還田 創(chuàng)新研發(fā)播種機(jī)械,相對(duì)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(xì)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(dāng)前，基于保護(hù)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(tái)了一系列禁燒秸稈的政策法規(guī)，從宏觀角度和長(zhǎng)遠(yuǎn)利益看，這些政策法規(guī)的貫徹實(shí)施無疑是十分必要的，但其進(jìn)一步加大了稻茬麥的種植難度，既是不爭(zhēng)的事實(shí)，同時(shí)也必須引起高度重視并提出切實(shí)可行的應(yīng)對(duì)措施,江蘇稻茬麥的主要播種方式,,,,,免耕機(jī)條播,旋耕機(jī)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(jī)擺播,帶狀機(jī)擺播,山東寬幅精播,創(chuàng)新研制的小麥均勻擺播機(jī),,,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(dòng)態(tài),﹡用種量增加1/3。,不同播種方式的產(chǎn)量結(jié)構(gòu)及產(chǎn)量,田間觀察機(jī)械擺播麥田的出苗情況,,,,,農(nóng)業(yè)部小麥專家顧問組組長(zhǎng)于振文院士考察小麥均勻擺播機(jī),,,,,2010-10-21日南方九省、市小麥秋播現(xiàn)場(chǎng)會(huì)代

15、表現(xiàn)場(chǎng)觀摩小麥均勻擺播機(jī),,,機(jī)械均勻擺播,機(jī)條播,,,寬幅精播,機(jī)械勻播,,,機(jī)條播方式的缺苗斷垅與叢苗,,,機(jī)械勻播苗全、苗勻，無缺苗斷垅現(xiàn)象,,,機(jī)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(jìn)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(jià)，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(yán)重，這是大面積生產(chǎn)普遍反映的共性問題。為此，我們對(duì)造成上述問題的原因進(jìn)行了大面積生產(chǎn)調(diào)查分析和系統(tǒng)試驗(yàn)研究，結(jié)果表

16、明：造成上述問題的主要原因是水稻秸稈全量機(jī)械還田后耕層土壤過于蓬松，透風(fēng)失墑快；小麥根系與土壤不密接，根系在土壤中“懸空”；透風(fēng)干凍則導(dǎo)致冬春凍害加重。據(jù)此我們認(rèn)為，鎮(zhèn)壓是解決上述問題的有效途徑。通過反復(fù)試驗(yàn)，我們創(chuàng)新研制出“一種以手扶拖拉機(jī)為配套動(dòng)力的麥田鎮(zhèn)壓器”，應(yīng)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(jī)檢測(cè)并獲實(shí)用新型專利授權(quán),,,在地塊長(zhǎng)130m，寬28.6m的試驗(yàn)條件下，以18馬力手扶拖拉機(jī)

17、為配套動(dòng)力，鎮(zhèn)壓作業(yè)效率9.2畝/h，油耗113.5g/畝，燃油、人工及機(jī)械成本合計(jì)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(duì)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(duì)水稻秸稈全量還田后小麥幼苗素質(zhì)的影響,上述研究結(jié)果表明：麥田鎮(zhèn)壓技術(shù)操作簡(jiǎn)便，費(fèi)用低廉，措施效應(yīng)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(shù)的推廣應(yīng)用，對(duì)于節(jié)約用種量、減少能源消耗和促進(jìn)秸稈全量還田技術(shù)的推廣都具有重要的推動(dòng)作用。2010年秋播，我們結(jié)合江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新項(xiàng)目實(shí)施，在全省12個(gè)稻麥綜合展示基地進(jìn)行了播后鎮(zhèn)壓技術(shù)示范，深受各地歡迎；可以預(yù)見，該技術(shù)將在全省稻茬麥地區(qū)迅速推廣應(yīng)用。 “麥田鎮(zhèn)壓器”已于2010年通過江蘇省農(nóng)業(yè)機(jī)械檢測(cè)，各項(xiàng)指標(biāo)均符合相關(guān)農(nóng)藝要求；同年申請(qǐng)國家實(shí)用新型專利保護(hù)，2011年獲專利授權(quán)；2011年4

19、月通過江蘇省農(nóng)業(yè)機(jī)械管理局組織的科技成果鑒定。,,,6、幾項(xiàng)關(guān)鍵農(nóng)藝配套,⑴.適當(dāng)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(dòng)需要消耗一定的氮素營養(yǎng)，土壤會(huì)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(dòng)態(tài)變化規(guī)律。以往的研究結(jié)果主要是C/N變化動(dòng)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(yàn)和估算值；對(duì)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(duì)應(yīng)關(guān)系

20、，我們正通過室內(nèi)模擬試驗(yàn)和田間定位試驗(yàn)進(jìn)行量化研究，預(yù)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(biāo)。,⑵.適當(dāng)增加播種量：通過長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，研究不同還田方式對(duì)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(duì)照。研究結(jié)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(diǎn)啟示：一

21、是在使用大、中型機(jī)械旋耕整地，旋耕深度12-15CM的條件下，不必強(qiáng)調(diào)耕翻整地，因?yàn)樾⌒蜋C(jī)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(zhǎng)期間的腐解轉(zhuǎn)化，土壤理化性狀和土壤肥力均有相應(yīng)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(yīng)用基于水稻秸稈全量還田的小麥高產(chǎn)栽培技術(shù)時(shí)，必須增加15-20%的播種量才能獲得預(yù)期的基本苗數(shù)。,表7：秸稈還田方式對(duì)小麥出苗及出苗均勻度的影響,秸稈不同還田方式的