稻茬湿烂地小麦高效丰产机械化装备研发与技术体系集成实践

邢全道 卜永清 朱松 朱亚晨 蒋东峰

0 引言

江苏是我国小麦主产区之一。苏北地区温光资源相对紧张，稻麦茬口衔接时间短，加之现有的耕作方式不配套，秸秆处理质量不高，难以实现小麦适期、高质量播种。为实现小麦丰产丰收，江苏省农垦农业发展股份有限公司针对江苏省黏性土壤及砂性土壤地区小麦高质量机械化耕作存在的稻麦两熟种植茬口衔接时间紧张、土壤湿烂、水稻秸秆全量还田条件下耕作质量差、灌溉出苗易受渍害、遇多雨天气烂耕烂种等问题，组织开展技术攻关，创新研发适于黏性土壤耕作的原墒精量播种机和适应砂性土壤耕作的双旋耕宽条带精量播种机，构建了稻茬小麦生产农机农艺深度融合的茬口衔接和高效种植模式，集成了适于稻茬湿烂地的“低茬收稻→碎秸匀撒→反旋埋茬→宽带播种”机械化作业流程和技术体系，形成集产、学、研、推为一体的“苏垦模式”，并以江苏农垦基地为推广桥梁，为江苏省小麦高效高产机械化生产提供新思路、新路径。

1 装备研发

1.1 研制了原墒精量播种机，实现原墒出苗、播深精准控制、播量精量控制

针对湿烂地稻茬小麦播种质量差、机械化耕作模式不配套及作业成本高、抗灾应变能力不足等问题，江苏省农垦农业发展股份有限公司与相关院校开展联合攻关，研制了原墒精量系列播种机，实现了在水稻板茬地块上进行旋耕、畦面整理、播种、施肥、覆土复式作业。该播种机采用前置高性能反旋机构，旋耕刀轴直径140 mm，可提高旋耕深度，灭茬碎土效果好。中置“V”型限深镇压辊对种床进行播前镇压，为播种提供较为平整的种床，能实现播种深浅一致。“V”型限深镇压辊后安装镇压辊绞龙装置，利用绞龙的高速转动，将粘在“V”型限深镇压辊上的土强制刮下，减少镇压辊湿烂土壤附着，提高对湿烂地的适应性。采用硬质排种管播种，利用反旋抛出的土壤盖种，播种深度3～4 cm，播种带状宽度5～7 cm。可通过条带式排种管调整播种深度（在2～5 cm内精量调整），提高不同土壤湿度下播种的适应性。该播种机能一次性完成反旋碎土、限深整理畦面、条带播种、施肥、反旋覆土五道工序，工作效率高，可减少拖拉机对土壤的反复碾压，提高旋耕灭茬碎土质量，实现高质量一次性反旋播种作业。

原墒精量播种机的两大亮点：一是可直接在水稻板茬地块上实现旋耕、畦面整理、播种、施肥、覆土复式一体化作业，且为宽条带播种。二是中置“V”型限深镇压辊对种床进行播前镇压，为播种提供较为平整的种床，可实现播种深度一致。

1.2 研制了双旋耕宽条带精量播种机，实现砂性土壤湿烂地宽条带、精量播种

传统双圆盘开沟器播种机具有开沟播种功能，开沟后采用绞龙分土，播种畦面平整度不足，还会因开沟器跳动造成播种深度不均匀，产生缺苗断垄、堆子苗现象。同时，开沟器式播种机播种后种子成线型，不利于小麦争取温光资源。针对上述问题，研制了适应砂性土壤地区作业的双旋耕宽条带精量播种机。该播种机采用双轴旋耕机构。前轴采用变螺距旋耕刀轴，与绞龙式刀轴相比，该刀轴不易粘土，特别适于在湿烂地作业，可实现快速分土、平整、碎土；后轴采用短密齿反旋刀轴，土壤破碎效果好、抛撒均匀，能做到播种前畦面平整一致、播种后深度一致，且镇压土壤密实。采用弧形排种管，播种时种子在畦面形成5～7 cm 宽带，且均匀分布，出苗一致性好，壮苗效果明显，解决了湿烂土壤排种开沟器堵塞问题。配套安装基于同步电机驱动排种装置，可将每亩排种量误差率控制在1%以内，将各行播种量一致性变异系数控制在1.5%以内，且作业速度与排种速度高度协同，可实现精量化播种。

双旋耕宽条带精量播种机的三大亮点：一是前轴采用变螺距旋耕刀轴，开沟后可快速输送土壤、推平畦面碎土；后轴采用短密齿旋耕刀，碎土、抛土盖种效果好，播种深度易精准控制。二是播种落籽均匀。三是排种管采用弧形结构设计，不缠草、不堵土。

2 技术创新

2.1 完善秸秆预处理技术

1）优化了收割机双切割装置。全喂入收割机低茬收割损失大、破损率较高，湿烂秸秆经脱粒滚筒搓揉易形成团絮状，切碎抛撒不均匀，影响耕作质量；高茬收割（25 cm 以上）会给稻茬小麦耕种带来困难，增加秸秆粉碎作业量，导致生产成本增加、作业时间延长、土壤压实次数增加。为解决高割茬收割难题，提高稻茬小麦耕作质量，优化升级了耕作前秸秆预处理技术，研制了基于地轮仿形的二层割刀装置。在收获作业时可抬高割台，未割稻茬由二层割刀装置切碎，实现收割留茬一致且小于15 cm，满足秸秆全量还田的要求。

2）优化了收割机碎秸抛撒装置。采用锯齿刀，增加秸秆切割支撑；增加一组定刀片，实现碎草更细化，可加快秸秆腐解速度；采用鼓式接草板和延长式导流板，使秸秆抛撒横向分布更均匀，提高整地质量。

2.2 优化原墒出苗高效耕作模式与作业流程

建立了不同天气状况下小麦机械化播种作业流程。按照耕作及天气特点，建立了3 种土壤耕作模式：一是当天气条件较好、无有效降雨、田间持水量适合时，采用“耕翻→旋耕”式土壤耕作模式，提高耕作层深度，实现3～4 年轮翻一次。二是对田间持水量适中的土壤，采用“履带全喂入收割机收割→长刀旋→中刀播种”式快速耕作模式。三是创新建立全天候适应型土壤耕作模式，采用“板茬旋耕播种”一体化原墒出苗作业方式，适应不同田间持水量土壤条件。该模式更适应于抢墒播种，较“耕→正旋→反旋→开沟→播种→套沟”传统作业模式每亩节省机械作业费65元。动力机械选用73.5～88.2 kW 拖拉机，播种机幅宽2.4～3 m，采用轻简式农机作业方式，对土壤的压实破坏小，有利于作物生长，且整地作业后土壤细碎，平整度高，埋茬效果好，播种深浅一致，苗匀、苗壮，低位分蘖性强。

2.3 完善适应砂性土壤的双轴精量播种作业模式

采用“耕→耙→播”作业流程，通过秸秆前置处理、深翻作业，解决高茬收割、秸秆全量还田难题；采用联合整地机作业，实现高效碎土晾垡，解决畦面不平整度难题，提高整地作业效率；采用双旋耕宽条带精量播种技术，播后畦面平整细碎，出苗快，播种深度一致性好，苗匀、苗齐、苗壮，解决了湿烂地作业质量不高问题。

3 集成技术体系

3.1 集成黏性土壤地区湿烂地原墒出苗机械化播种技术体系，实现机艺深度融合

以播量精确调整、宽带播种、基于北斗定位的辅助驾驶系统、同步电机驱动排种装置等关键技术为主体，优化集成了黏性土壤地区稻茬小麦高效高产机械化耕作、播种技术体系，在淮河流域、沿湖黏性土壤地区广泛推广应用，取得了较好的经济效益和社会效益。

3.2 集成砂性土壤地区湿烂地播种技术体系，形成面上可复制推广的核心装备

为提高砂性土壤地区湿烂地整地、播种质量，研发了前正旋、后反旋的具有整地、播种、施肥、镇压等功能的复式播种机，采用双旋耕整地、播量精确调整、宽带播种、基于北斗定位的辅助驾驶系统、同步电机驱动排种等关键技术，优化集成了黏性土壤地区稻茬小麦高效高产机械化耕作、播种技术体系。该技术在沿江、沿海砂性土壤地区广泛应用，辐射至上海农场、司法农场和沿海集团农场，取得了较好的经济效益和社会效益。

3.3 集成秸秆预处理技术体系，提升整地前秸秆处理效果

为提高秸秆处理能力，优化升级收割机切碎装置、抛撒装置、二层割刀装置，配套全喂入收割机，提升了秸秆处理效果。收割机秸秆处理技术的推广应用，提高了秸秆全量还田作业质量，解决了秸秆还田质量差、成本高的难题。

4 推广应用措施与成效

4.1 推广应用措施

1）强化技术引领。坚持“产学研用并进，政企校农协作，点、方、片、区梯度推进，标杆示范带动，多媒介多维度稳步推进”的技术推广思路，解决湿烂地小麦高效高产机械化技术瓶颈问题，满足不同气候条件下小麦高效生产需求，为小麦生产抗灾应变提供装备支持。

2）加大推广力度。以“江苏农垦”为平台，建立面向全省的推广基地。强化组织领导，建立了公司、分公司、管理区、大队四级农机、农艺融合创新网络。与高校、推广机构合作，形成多梯度、多机构、多产业的技术研发与推广团队，逐步建立健全技术推广网络。建立产学研用一体化合作推进机制、多层级递进多梯度联动推广机制、多媒介多维度宣传传播机制，三机制协同发力，加快推进技术创新集成、成果转化、示范推广，实现技术推广的体系化规模化。加强关键技术集成创新，创造高产、超高产典型标杆，发挥引领带动作用。

4.2 成效

通过建立高效化耕作模式，综合应用原墒精量播种出苗技术、双旋耕宽条带精量播种技术、秸秆预处理技术，既实现了稻茬小麦机械化生产高效丰产，又改善了土壤理化性状，增加了土壤养分含量，生态效益显著。

1）作物性状表征提升。综合应用原墒精量播种出苗技术、双旋耕宽条带精量播种技术、农机高效耕作、秸秆预处理等技术，小麦基本苗数、有效穗数、穗粒数都明显提高。其中：成穗率、穗粒数比采用常规耕作、播种方式分别提高9.8%、9.6%。

2）创造了稻茬小麦高产标杆。2018 年新洋农场示范田小麦产量为每亩654 kg。2019 年万亩示范片小麦产量为每亩733.7 kg，创江苏省小麦高产新纪录。2020 年百亩攻关方小麦产量为每亩807.8 kg，刷新历史记录。原墒精量播种出苗技术和双旋耕宽条带精量播种技术省工节本效果明显。项目实施后，示范方、示范区平均每亩节省种子2.5～5 kg，平均每亩减少农机作业成本56 元。稻茬湿烂地小麦宽条带原墒播种技术践行了高效、节能、低碳、环保和保护性耕作等理念，有效地降低了油耗与废气排放，保护了土壤耕作层，既提高了稻茬小麦产量，又实现了改善土壤理化性状、增加土壤养分含量、改善稻麦产品品质等目标。