水稻全程机械化生产技术及装备研究

牟楠

摘要：介绍水稻全程机械化技术的主要内容，探讨我国发展水稻生产全程机械化技术及装备的重要意义及主要原则，展望其今后的主要发展方向及内容，为促进水稻生产全程机械化均衡发展及提高水稻单产提供参考。

关键词：全程机械化；水稻；工厂化育秧；机械插秧；机械收获

中图分类号：S233.71 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2014）03-0034-03

水稻生产全过程机械化是指水稻从种到收以及稻谷处理全面实现机械化，其关键环节包括整地、育秧、插秧、田间管理（施肥、喷雾）、收割和烘干处理。水稻全程机械化生产技术是水稻生产全过程中机械化科学技术的应用和组织实施。它既包括农机作业的工艺流程，又包括作物生长的农艺要求。只有把机械技术与管理技术有机结合起来，并合理应用于水稻生产，才能产生较好的经济效益与社会效益。

1 水稻全程机械化技术的主要内容

1.1 工厂化育秧技术

水稻工厂化育秧是在人工控制水、肥、土、温、湿、气等条件下，为种子、秧苗提供最适宜的生长条件，使秧苗均匀、健壮、整齐，为农户和种粮大户提供高质量秧苗，减轻“倒春寒”影响的一项新技术。该技术是实现水稻生产种子良种化、育秧工厂化、供秧商品化的重要保证，也是实现水稻生产全程机械化的关键环节。

其主要工艺流程为：晒种→脱芒→选种→浸种→催芽→脱水→播种→覆土→增温出苗→绿化炼苗→机械抛秧。根据其工艺流程研制的育秧机具有碎土机、破胸催芽设备、联合播种设备、秧车、秧架、秧盘、秧盘网托、快速催根立苗设备和炼苗设备等。

1.2 机械化插秧技术

机插秧作业时，应合理密植，一般行距为30 cm左右，穴距12～15 cm。空穴率不超过3%，且秧苗深浅一致，基本做到无深秧，无漂秧。

按照作业行数，插秧机有4行、6行和8行3种类型；按照行走方式，插秧机有手扶式和乘座式2种类型；按照作业速度，插秧机有步进式和高速两种类型。步进式（手扶式，4行）价格便宜、小巧灵活、劳动强度大；乘座式（高速，6行、8行）效率高、劳动强度小。经过不断改进，这些插秧机的作业质量和机械性能都比较可靠，维修服务和配件供应也较便利，且均享受政府补贴。

1.3 机械化耕整地技术

使用水田耕整机、水田驱动耙或旋耕机等机械对水田进行耕整，要求耕透熟土层，覆盖平，无残茬，晒垡2～3 d后水整，地面高度差不得超过3 cm，且土壤柔软无僵垡。水田旋耕可一次性完成水田机翻、机耙，机械作业成本低，作业环节少，省工省时省油，而且节省泡田用水（可节水30%～50%）。其旋耕作业碎土能力强，地表平整，一次旋耕能达到一般犁耕和耙地作业几次的碎土效果，耕层透气、透水性好，有利于根系发育。

1.4 机械化深施肥技术

为提高肥料利用率，通常在进行土壤深耕作业时，使用化肥深施机械装置，将底肥翻到土表下6～15 cm，在农作物追肥时也可使用此项技术。

1.5 机械化植保技术

多年来，水田作业都是水稻生产全程机械化的一大技术难题。水稻田间管理中的化学除草、治虫等作业是水稻生产中的重要环节。受作业条件的限制，常规机械无法下田作业，只能靠人工作业或人机结合作业，消耗大量的人力和物力，劳动强度大、安全隐患多、作业效率低、质量难保证。近年来，主要采用机动远程喷雾防治病虫草害，操作者站在稻田的纵横埂上交错喷雾，无需下到稻田中间，大大减轻了劳动强度，也提高了工作效率和作业效果。

1.6 机械化收获技术

一般情况下，在黄熟期当稻谷的含水量为18%～19%时收割。收获方式有分段收获和联合收获2种，留茬高度一般在30 cm以下。水稻联合收获机一次完成收割、脱粒、茎杆分离、谷粒清选、谷粒装袋（或随车卸粮）等工序。当水稻谷粒90%变成金黄色、穗枝也变为黄色时，就进入收获时期，应在10 d内完成机械收获。有露水或雨后作物潮湿时，不宜立即收割。全喂入式水稻联合收获机的损失率应小于3.5%，破碎率小于2.0%；半喂入式水稻联合收获机的损失率应小于2.5%，破碎率小于0.5%。

1.7 机械化秸秆还田技术

水稻秸秆还田技术是指在水稻收获后，直接将秸秆粉碎抛撤到田中，放水泡田后补施氮肥，然后用反转旋耕灭茬机、水田旋耕埋草机、水田驱动耙等水田埋草耕整机具进行埋草整地作业。该技术适用于双季稻或多季稻产区。

1.8 其他机械化技术

另外，在水稻全程机械化生产过程中，还有利用节水、节能机械排灌和田间运输等机械化技术。

2 发展水稻全程机械化技术的重要意义

粮食安全是全球共同面临的重大发展问题，也是治国安邦的头等大事。水稻生产在我国粮食生产中占有十分重要的地位，我国65%以上人口以稻米为主食，种植面积约占谷物面积的1/3，种植范围遍及30个省（自治区、直辖市），产量约占粮食总产量37%，居世界第一位。

2008年7月2日通过的《国家粮食安全中长期规划纲要》中指出：我国粮食自给率稳定在95%以上，2010年粮食综合生产能力稳定在5 000亿kg以上，2020年达到5 400亿kg以上。实现这一目标的重大举措之一就是强化科技支撑，大力推进农业关键技术研究，着力提高粮食单产，而提高我国粮食单产水平的良法之一就是大力发展生产机械化。目前，在我国三大粮食作物耕种收综合机械化发展中，水平最低的是水稻生产机械化。因此，必须进一步提高对加快发展水稻生产机械化紧迫性的认识，加大发展水稻生产机械化的力度。

水稻生长发育环境和技术措施复杂，耕作栽培工艺细致，生产环节多，季节性强，用工量大，劳动强度大。水稻生产全程机械化不仅可以大幅度减轻劳动强度，提高生产效率，而且可节本增效，比人工作业平均节本增效214.1元/667 m2。推广水稻生产全程机械化，对稳定水稻生产、提高粮食综合生产能力、增加农民收入、促进现代农业具有重要的战略意义。

3 发展水稻全程机械化技术及装备的原则

水稻生产机械化技术路线的选择应贯彻因地制宜、分类指导的原则。根据种植制度，我国大体可分三大类稻区：双季稻主区（7个省）、中稻主区（8个省）、单季中稻区（15个省）。其中，双季稻主区可分为长江流域双季稻区和华南双季稻区；中稻主区可分为稻麦两熟区、西南稻区和其他稻区。各稻区的机械化技术路线和发展程度差异较大。选择生产机械化技术路线时，要从种植制度、自然条件、经济条件等方面综合考虑，从实际情况出发。

东北稻区的耕种收综合机械化水平较高，应在进一步推广水稻机插秧技术的基础上，提高机收和机械烘干水平，实现水稻生产机械化与稻谷产业化协调发展。稻麦两熟区的耕种收综合机械化水平在全国居第二位，机械种植是其薄弱环节，因此应将此作为积极推进的重点，同时因此制宜地推广机插秧与机直播技术。长江流域双季稻区复种指数较高，抢收抢种季节性强，是我国主要的杂交稻种植区，主要采用带水作业方式。目前此区的最薄弱环节也是水稻机械种植，机插秧、机播、机浅栽这3种水稻种植机械化技术还在选择竞争之中，应尽快明确技术路线和主攻方向。中稻为主的西南稻区自然条件复杂，山地丘陵较多，气候变化大，农作物种植较分散，人均GDP、城镇化水平、地区财政收入、农民人均纯收入都较低，农机化发展困难较大，发展思路是重点解决山地和小田块机械化技术装备问题，发展中小型耕整机、手扶式插秧机、割晒机和脱粒机，推广分段收获技术，有条件的地区逐步推广联合收获和烘干技术装备。

4 水稻全程机械化装备的研究发展方向

若想提高我国的水稻全程机械化水平，必须加大自主创新力度、集中攻克制约水稻生产机械化发展的关键技术，研制先进适用的机具与装备。

移栽和直播是我国水稻种植的2种主要形式。在插秧机械化发展中，应重点攻克的难点有：研究低成本育秧技术；研制成本低、性能高、可靠性强的插秧机械；研制具有区域特点的插秧机械；研制杂交稻、超级稻插秧机械。在直播机械化发展中，应重点研制水稻种子处理技术及设备、适用于不同类型稻种的精量排种器和直播机。

在水稻田间管理机械化方面，应将精准农业技术应用于水稻田间生产管理，主要包括稻田-水稻环境系统重要信息的快速获取与解析技术，水、肥、药的精准控制技术及变量作业机械。

在水稻干燥机械化方面，应着重解决能源消耗以及作业成本的问题，其主要研究重点包括：提高对不同稻区不同含水率稻谷的适应性，提高作业效率；采用多种热源，降低作业成本及能耗，减少环境污染；建设集中干燥中心，提高干燥过程的控制自动化程度。

在水稻收获机械化方面，应着重研究及解决的问题包括：全喂入联合收获机收获高湿水稻脱粒和夹带损失严重的问题；降低半喂入联合收获机的价格，并形成系列产品；提高水稻收获机对泥脚深度、高秸秆作物的适应性；提高水稻收获机的大喂入量适应性；提高水稻收获机的自动化程度，例如喂入量与损失自动监测、割台高度自动仿形控制、滚筒转速自动控制、行走速度自动控制、分离清选系统参数监测控制等。

3 发展水稻全程机械化技术及装备的原则

水稻生产机械化技术路线的选择应贯彻因地制宜、分类指导的原则。根据种植制度，我国大体可分三大类稻区：双季稻主区（7个省）、中稻主区（8个省）、单季中稻区（15个省）。其中，双季稻主区可分为长江流域双季稻区和华南双季稻区；中稻主区可分为稻麦两熟区、西南稻区和其他稻区。各稻区的机械化技术路线和发展程度差异较大。选择生产机械化技术路线时，要从种植制度、自然条件、经济条件等方面综合考虑，从实际情况出发。

东北稻区的耕种收综合机械化水平较高，应在进一步推广水稻机插秧技术的基础上，提高机收和机械烘干水平，实现水稻生产机械化与稻谷产业化协调发展。稻麦两熟区的耕种收综合机械化水平在全国居第二位，机械种植是其薄弱环节，因此应将此作为积极推进的重点，同时因此制宜地推广机插秧与机直播技术。长江流域双季稻区复种指数较高，抢收抢种季节性强，是我国主要的杂交稻种植区，主要采用带水作业方式。目前此区的最薄弱环节也是水稻机械种植，机插秧、机播、机浅栽这3种水稻种植机械化技术还在选择竞争之中，应尽快明确技术路线和主攻方向。中稻为主的西南稻区自然条件复杂，山地丘陵较多，气候变化大，农作物种植较分散，人均GDP、城镇化水平、地区财政收入、农民人均纯收入都较低，农机化发展困难较大，发展思路是重点解决山地和小田块机械化技术装备问题，发展中小型耕整机、手扶式插秧机、割晒机和脱粒机，推广分段收获技术，有条件的地区逐步推广联合收获和烘干技术装备。

4 水稻全程机械化装备的研究发展方向

若想提高我国的水稻全程机械化水平，必须加大自主创新力度、集中攻克制约水稻生产机械化发展的关键技术，研制先进适用的机具与装备。

移栽和直播是我国水稻种植的2种主要形式。在插秧机械化发展中，应重点攻克的难点有：研究低成本育秧技术；研制成本低、性能高、可靠性强的插秧机械；研制具有区域特点的插秧机械；研制杂交稻、超级稻插秧机械。在直播机械化发展中，应重点研制水稻种子处理技术及设备、适用于不同类型稻种的精量排种器和直播机。

在水稻田间管理机械化方面，应将精准农业技术应用于水稻田间生产管理，主要包括稻田-水稻环境系统重要信息的快速获取与解析技术，水、肥、药的精准控制技术及变量作业机械。

在水稻干燥机械化方面，应着重解决能源消耗以及作业成本的问题，其主要研究重点包括：提高对不同稻区不同含水率稻谷的适应性，提高作业效率；采用多种热源，降低作业成本及能耗，减少环境污染；建设集中干燥中心，提高干燥过程的控制自动化程度。

在水稻收获机械化方面，应着重研究及解决的问题包括：全喂入联合收获机收获高湿水稻脱粒和夹带损失严重的问题；降低半喂入联合收获机的价格，并形成系列产品；提高水稻收获机对泥脚深度、高秸秆作物的适应性；提高水稻收获机的大喂入量适应性；提高水稻收获机的自动化程度，例如喂入量与损失自动监测、割台高度自动仿形控制、滚筒转速自动控制、行走速度自动控制、分离清选系统参数监测控制等。

3 发展水稻全程机械化技术及装备的原则

水稻生产机械化技术路线的选择应贯彻因地制宜、分类指导的原则。根据种植制度，我国大体可分三大类稻区：双季稻主区（7个省）、中稻主区（8个省）、单季中稻区（15个省）。其中，双季稻主区可分为长江流域双季稻区和华南双季稻区；中稻主区可分为稻麦两熟区、西南稻区和其他稻区。各稻区的机械化技术路线和发展程度差异较大。选择生产机械化技术路线时，要从种植制度、自然条件、经济条件等方面综合考虑，从实际情况出发。

东北稻区的耕种收综合机械化水平较高，应在进一步推广水稻机插秧技术的基础上，提高机收和机械烘干水平，实现水稻生产机械化与稻谷产业化协调发展。稻麦两熟区的耕种收综合机械化水平在全国居第二位，机械种植是其薄弱环节，因此应将此作为积极推进的重点，同时因此制宜地推广机插秧与机直播技术。长江流域双季稻区复种指数较高，抢收抢种季节性强，是我国主要的杂交稻种植区，主要采用带水作业方式。目前此区的最薄弱环节也是水稻机械种植，机插秧、机播、机浅栽这3种水稻种植机械化技术还在选择竞争之中，应尽快明确技术路线和主攻方向。中稻为主的西南稻区自然条件复杂，山地丘陵较多，气候变化大，农作物种植较分散，人均GDP、城镇化水平、地区财政收入、农民人均纯收入都较低，农机化发展困难较大，发展思路是重点解决山地和小田块机械化技术装备问题，发展中小型耕整机、手扶式插秧机、割晒机和脱粒机，推广分段收获技术，有条件的地区逐步推广联合收获和烘干技术装备。

4 水稻全程机械化装备的研究发展方向

若想提高我国的水稻全程机械化水平，必须加大自主创新力度、集中攻克制约水稻生产机械化发展的关键技术，研制先进适用的机具与装备。

移栽和直播是我国水稻种植的2种主要形式。在插秧机械化发展中，应重点攻克的难点有：研究低成本育秧技术；研制成本低、性能高、可靠性强的插秧机械；研制具有区域特点的插秧机械；研制杂交稻、超级稻插秧机械。在直播机械化发展中，应重点研制水稻种子处理技术及设备、适用于不同类型稻种的精量排种器和直播机。

在水稻田间管理机械化方面，应将精准农业技术应用于水稻田间生产管理，主要包括稻田-水稻环境系统重要信息的快速获取与解析技术，水、肥、药的精准控制技术及变量作业机械。

在水稻干燥机械化方面，应着重解决能源消耗以及作业成本的问题，其主要研究重点包括：提高对不同稻区不同含水率稻谷的适应性，提高作业效率；采用多种热源，降低作业成本及能耗，减少环境污染；建设集中干燥中心，提高干燥过程的控制自动化程度。

在水稻收获机械化方面，应着重研究及解决的问题包括：全喂入联合收获机收获高湿水稻脱粒和夹带损失严重的问题；降低半喂入联合收获机的价格，并形成系列产品；提高水稻收获机对泥脚深度、高秸秆作物的适应性；提高水稻收获机的大喂入量适应性；提高水稻收获机的自动化程度，例如喂入量与损失自动监测、割台高度自动仿形控制、滚筒转速自动控制、行走速度自动控制、分离清选系统参数监测控制等。