丘陵山区水稻生产全程机械化关键技术应用研究

贵州省农业机械技术推广总站 陈泫月 郭林杰 袁旭 韩忠禄

前言

2023 年中央一号文件突出提到“全力抓好粮食生产”“加快先进农机研发推广”和“加紧研发大型智能农机装备、丘陵山区适用小型机械”[1]。水稻是我国的重要粮食保障，具有产量高、适应性广、综合利用性高、耐贮运性好以及经济价值高等优势，同时也比较适宜机械化生产。水稻生产全程机械化既可以解放劳动力，提高劳动生产率，还可以增加经济效益，提高农业生产机械化水平。丘陵山区由于地形地貌的限制，如地块形状不规则、田块面积小且分散、还有一定的坡度，机具选择限制，使用的农业机械主要以中小型为主，水稻生产全程机械化发展受到明显制约。而我国丘陵山区的面积占比较大，水稻又是贵州、重庆等丘陵山区的主要粮食作物，因此为了加快农业生产机械化进程以及提高我国粮食保障的能力，加快推进丘陵山区的水稻生产全程机械化显得尤其重要。

1 水稻生产全程机械化基本情况

1.1 水稻机械化种植农艺过程

水稻机械化种植农艺过程主要有耕整地、机械化育秧、机械化种植、田间管理、收获和烘干6 个主要环节。

耕整地主要指水稻种植前对土壤进行翻耕、平整的操作，其目的在于改良土壤条件，调节土壤环境，增加土壤肥力，为水稻的生长发育和高产稳产创造最佳条件。水稻的机械化育秧主要采用播种流水线育秧或工厂化集中育秧，对水稻浸种、拌种、播种、催芽等过程进行集中操作[2]，其中，工厂化育秧是现代水稻生产的重要育秧模式，它可以生产高质量秧苗，控制生育期，提高生产效率，降低成本，满足大规模生产的需要。机械化种植有插秧、移栽、直播和抛秧等方式，为保证稻谷产量和质量，主要采用机械化插秧和移栽。田间管理指在水稻生长过程中进行灌溉管理、除草、追肥、病虫害防治等，可以使用植保无人机等进行病虫草害的防治。丘陵山区水稻的收获主要采用分段收获，因为大型的水稻联合收割机无法满足地形地貌的条件，对于收获后的烘干处理，大多数农户采用自然晾晒，而机械化烘干处理是现在主要的发展趋势。

1.2 水稻机械化种植方式及特点

我国水稻机械化种植方式主要有机械化直播和机械化移栽（插秧）两种方式[3]，机械化直播是将种子通过机械直接播在大田的一种水稻种植方式，与水稻移栽相比，省去了育秧、起秧和移栽等环节，具有作业效率高、劳动强度低、作业机具简单、省去育秧环节生产成本等优点，是一种轻简、高效、可持续发展的栽培方式。机械直播对品种、茬口、除草、适宜生长的地理环境等要求较严格，且存在易倒伏风险，故机械化直播目前在我国普及程度较低。机械化移栽主要包括毯状苗插秧、大钵体毯状苗插秧和钵苗移栽等。机械化移栽的前提是通过塑料育秧盘在温室或者大田中培育出优质的带土状秧苗，然后使用配套的插秧机（移栽机）将秧苗有序的插入大田中。

2 全程机械化关键技术及装备

2.1 机械化育秧技术及装备

机械化育秧技术是实现机械化移栽的前提，机械化育秧多采用播种流水线的形式，其育秧技术流程是选种、晒种、脱芒、种子清选、浸种、药剂拌种、脱水、播种、催芽等。机械化育秧显著特点是小苗移栽、省秧田、出苗整齐，要求毯苗要成毯、钵苗要成钵。

由于机插秧苗种子是播在秧盘里，栽插时对每穴秧苗有要求，因此要求种子籽粒饱满、发芽率高、品种纯、无异种和没有病虫等。晒种可使种子干燥度一致，吸水均匀，发芽整齐，同时能杀死种子表面的病菌。有芒的种子必须进行脱芒处理，以保证播种时种子顺利落入钵穴内，可用种子脱芒机脱芒。采用风选或比重选方式去除秕谷和杂质，提高种子净度。浸种和药物拌种，按当地农艺要求做。对机械化播种建议播种前不催芽，对硬盘或较硬的钵盘可以采用叠盘暗化催芽。水稻播种机有毯状苗播种流水线、钵苗播种流水线、手推式播种器等，要求性能良好，对各种品种都能适用。

2.2 机械化耕整地技术及装备

机械化耕整地需要的农机装备主要是水田耕整机、旋耕机、水田驱动耙等[4]。其耕整地的作业方式主要有两种，普通犁耕作业和水田复式作业。普通犁耕作业就是使用铧式犁或者旋耕机来疏松土壤，然后灌水泡田，之后进行水田耙田，最后进行耙平作业来满足可插秧的水平。水田复式作业的流程是，先对水田进行浸泡，然后利用具有复式作业功能的机具一次性完成旋耕、灭茬、起浆、平整四项工作步骤，使水田直接达到可插秧的水平。机械化耕整地在于达到疏松土壤、扩展耕层、平整土地，以及掩埋杂草和水稻残茬、优化土壤结构、预防病虫害等目的[5]。

机插秧田块要求“浅、平、净、实、中”。浅就是开展机插秧时水要浅，水深≤2cm。平就是指单块田块相对平整，田面高差≤3cm。净就是田块表面干净，不能有秸秆残茬等，特别是对茬口田一定要处理好上茬作物秸秆，埋茬深度在≥4cm。实就是田块必须要沉实，机插秧插的是清水秧，通常情况沙质土沉实1 天以上，沙壤土沉实2～3 天，粘性土或泡冬田要沉实4～5 天。中就是要田块泥脚要适中，通常情况选择泥脚深度≤25cm 的田块，泥土细烂适中，上糊下碎，上烂下实。

2.3 机械化插秧技术及装备

机械化插秧主要靠水稻插秧机来实现，插秧机械装备主要分为手扶式和乘坐式两种，在丘陵山区，由于其地形的限制，多使用手扶式2～4 行水稻插秧机，其具有良好的灵活性与适应性，人在行走的过程中来控制进行机械插秧，但是它是半自动化作业，劳动强度大，作业效率低，稳定性较低。而乘坐式高速插秧机自动化程度高，劳动效率高，但是价格较高，油耗较大，后期的维护成本也较高，所以其在丘陵山区应用较低。各地可根据实际合理选择，大田块建议首选乘坐式4～8行水稻插秧机(钵苗移栽机），其中三轮4 行乘坐式移栽机由于转弯半径小，可实现原地掉头，在丘陵山区有很好的应用前景。在每次作业开始时要试插一段距离，并检查每穴苗数、栽插深浅和栽插密度等，待各项指标正常方可正式插秧。

2.4 机械化植保技术及装备

植保作业是水稻生长过程中必不可少的环节，主要是指防治病虫草害，而在丘陵地区山体阴坡与低洼地带病虫害发生的频率更高，所以这个作业环节是非常重要。我国的水稻植保机械主要有背负式、自走式、植保无人机三种。其中人工背负式劳动强度大，农药存在浪费的情况，不仅损害环境，而且对植保人员的身体健康不利，但是在丘陵地区确使用的最多，一方面是由于地形条件的限制，另一方面是经济条件的限制[6]。自走式水稻植保机械是一种简单方便的植保机械，具有较强的跨越田埂的能力，损苗率低，劳动效率较高，但是需要工作人员操纵杆来控制方向，灵活性较强，不过难以保证喷施的均匀性，在部分丘陵地区比较实用。另外，还有大中型动力植保机械，主要是采用拖拉机牵引式、悬挂式等，但是这种由于机体太大不适用于丘陵地区。植保无人机经济成本高，但具有受地形条件影响小、作业速度快、不会损伤稻苗、不会破坏土壤结构等优点，在丘陵地区具有良好的推广应用前景。

2.5 机械化收获技术及装备

在水稻的全程机械化生产过程中，最后的生产环节就是收割，谷物的质量和产量直接被影响。水稻的机械化收获主要包括收割、脱粒、清选、集粮、秸秆处理等，国内水稻收获机械机型多、品种全，按底盘结构不同分有轮式、履带式，按喂入方式分有全喂入式、半喂入式等[7]，而丘陵山区不适合用大型水稻收割机，一般使用中小型联合收割机、小型水稻收割机或者人工收割的方式。不同形式的收割机适用于不同的丘陵山区，应根据具体的地形特点选择适合的收割机械装备。

2.6 机械化烘干技术及装备

水稻机械化烘干是利用谷物烘干设备自动化地将水稻烘干至最适宜的含水率，以便于贮存和深加工。水稻的干燥一般采用低温循环式谷物干燥设备，能够提高米的质量。在谷物烘干之初，要对谷物进行简单的清选，防止出现干燥不均匀的现象。烘干前还需测定稻谷的原始含水率，不同层次含水率的稻谷应分别干燥，防止出现浪费动力资源，延长作业时间的行为。

3 困难和挑战

3.1 地形条件复杂，装备适应性差

我国丘陵山区的地形地貌具有形状不规则、田块面积小且分散，还有一定的坡度的特点，无法使用大型机械，只能选择小型机械。由于地形不平坦，机械在作业过程中操作困难，工作效率较低，并且增加了操作的难度和强度。在丘陵山区这种地形条件下，出现转弯和颠簸的情况较多，机械容易出现损坏和磨损，需要经常的维护和维修，增加了机械的使用成本。

3.2 基础设施落后，生产成本高

长期以来，我国国内农机的研究重点在大中型农业机械上，而适用于丘陵山区的农机装备的研发，缺乏投入。由于丘陵山区地块零碎、田块狭小以及地形崎岖，交通条件差致使缺乏排灌装备及机器运作条件，灌溉和防洪能力差，可能会影响水稻的田间管理过程。而且，基础设施的落后也会导致信息获取和技术推广难度大，增加各种成本。交通和运输不便，对农产品的收购、运输和销售都比较困难，开发难度大，需要大量的人工和资金投入，生产成本较高。

3.3 社会化服务体系不健全，推广难度大

丘陵山区的社会化服务体系不健全，给农业技术和机械化推广带来较大的难度。技术推广体系的不完善，推广队伍薄弱，推广形式单一，影响推广效果，农机销售和服务体系不健全，无法进行及时全面的咨询、指导和维修。丘陵山区的机械操作技能和生产管理知识培训也不足，难以系统提高操作者和管理者素质，会制约机械化水平的提高。另一方面由于留守在家的农户年龄较大以及相关的水稻机械化的知识较为匮乏，思想较为保守，在推广过程中，难以接受新的事物，致使推广难度大。

4 丘陵山区水稻全程生产机械化发展方向

4.1 加大政策扶持力度

加大政策扶持力度对促进丘陵山区农业技术和机械化推广至关重要。应该加大对丘陵山区水稻机械化生产的基础设施建设、技术推广、适用机具引进以及农机购置补贴等方面的补贴和投入，为其快速发展创造物质条件[8]。可以采用定向扶持和作业补贴等方式，从多角度制定产业扶持政策，加大资金、技术与信息等投入力度，营造有利环境来发展水稻生产全程机械化。

4.2 加快农机与农艺融合

丘陵山区水稻生产全程机械化必须加快农机与农艺的融合，要优化种植模式，根据机械化生产要求，优化育秧、插秧与栽培模式，选择对机械化种植适用的高产优质水稻品种，实现机械化全过程配套。选择与农艺环节相匹配的机械化设备，健全移栽、施肥、除草、防治、收获等机械化作业环节，实现生产工艺流程的机械化。根据地形地况选择适宜的机械，强化机械与其他生产要素之间的配套。在机械化的基础上，逐步向自动化、数字化、智能化转变。

4.3 创建规范农机应用基地

要加快推进丘陵山区水稻生产全程机械化，创建规范的农机应用示范基地尤其重要。这需要选择适宜区域，优化基地规划，引入先进机械，健全管理与服务体系，加强技术培训与经验交流，开展综合评价与示范推广等，不断创新机械化生产模式，提高机械化水平，为机械化生产的广泛开展提供成功案例和指导。

5 结语

丘陵山区水稻生产全程机械化不仅可以提高劳动生产率，减轻农户的劳动强度，增加种植效益以及经济效益，而且可以提高丘陵山区农业生产的机械化水平。但是丘陵山区水稻生产全程机械化也面临较大难度，主要表现在地形条件差、机具选择限制、操作难度大、管理难度大、基础条件薄弱等方面。要推进水稻生产全程机械化，必须根据实际情况选择适宜机械，改善基础条件，加强培训与管理，建立示范基地等。丘陵山区水稻生产全程机械化虽然面临诸多难题，但是其蕴藏着巨大的潜力，各相关方必须密切配合，改善环境，完善体系，加大投入，只有全面系统推进，才能实现丘陵山区的水稻生产全程机械化。