全秸稈覆蓋地免耕播種機(jī)在黑龍江進(jìn)行示范演示。 南京農(nóng)機(jī)化所供圖
堵不住，沒出路，這是我國在應(yīng)對農(nóng)作物秸稈禁燒上面臨的現(xiàn)實(shí)問題。如何處置大量秸稈并使其不影響作物的再播種，是農(nóng)業(yè)科研人員研究的大事。
日前，由農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所（以下簡稱南京農(nóng)機(jī)化所）研究完成的“旱田全量秸稈覆蓋地免耕潔區(qū)播種關(guān)鍵技術(shù)與裝備”項目在北京通過了科技成果評價。評審專家組認(rèn)為該成果整體技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平。
上述項目首席科學(xué)家、南京農(nóng)機(jī)化所副所長胡志超研究員向《中國科學(xué)報》記者介紹，針對傳統(tǒng)免耕播種裝備在旱田全量秸稈覆蓋工況下作業(yè)時存在的順暢性差、架種和晾種嚴(yán)重等問題，項目組發(fā)明了免耕“潔區(qū)播種”技術(shù)，創(chuàng)制了全量秸稈覆蓋地免耕潔區(qū)播種技術(shù)裝備，為秸稈禁燒、實(shí)現(xiàn)就地還田肥料化利用提供了有力技術(shù)與裝備支撐。
秸稈的困惑
每逢秋末冬初，持續(xù)的霧霾天氣籠罩著全國多個省份，給人們的生產(chǎn)生活和身體健康造成了極大的危害。其中，農(nóng)作物秸稈焚燒產(chǎn)生的煙霧不能忽視。記者了解到，農(nóng)民常常把收獲后的農(nóng)作物秸稈堆放在田間，基本無利用價值且不易清理，就地焚燒成了最省事的處理辦法。
在江蘇省徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所副研究員王幸看來，破解秸稈焚燒最有效的解決辦法就是采取保護(hù)性耕作，對農(nóng)田實(shí)行免耕、少耕，讓作物秸稈、殘渣覆蓋地表，這樣既可以提高土壤肥力、抑制沙塵暴，又能避免秸稈焚燒。
“而免耕播種機(jī)又是機(jī)械化保護(hù)性耕作的核心。”胡志超告訴記者，在免耕播種機(jī)作業(yè)播種的過程中，殘茬秸稈的處理是一個非常重要的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，尤其是針對我國人多地少的現(xiàn)狀。
“搶”似乎成為了我國多數(shù)糧食產(chǎn)區(qū)的通常做法。我國大多數(shù)產(chǎn)區(qū)不僅為一年多熟制，而且盡力在搶種搶收上下功夫。傳統(tǒng)夏播時，尤其是對全量秸稈覆蓋地，需先將以前秸稈清理干凈，旋耕整地后再播種，耗工耗資，耽誤農(nóng)時。
事實(shí)上，對全量秸稈覆蓋地，如果不清理秸稈，采用現(xiàn)有免耕播種設(shè)備，由于田間秸稈量大或茬高，極易造成機(jī)具入土部件掛草、壅堵和架種、晾種等問題，不僅作業(yè)質(zhì)量無法保證，作業(yè)順暢性也無法保證。
毋庸置疑，廣大糧食產(chǎn)區(qū)迫切需要不用事先移出秸稈，一次下地在全量秸稈覆蓋地即可完成播種施肥等作業(yè)工序的新型耕種設(shè)備。
記者在采訪中了解到，雖然我國很多科研院所及相關(guān)企業(yè)也研發(fā)了不少免耕播種設(shè)備，但不適宜前茬作物收貨后秸稈未作任何移出收集處理的全量秸稈覆蓋地，相關(guān)免耕播種技術(shù)始終未能在全量秸稈覆蓋地得到大面積實(shí)際推廣應(yīng)用。
在上述背景下，胡志超帶領(lǐng)團(tuán)隊通過深入調(diào)研和多輪方案論證，創(chuàng)造性地提出了解決全量秸稈覆蓋地機(jī)械化免耕播種的“潔區(qū)播種”技術(shù)方案。
胡志超向記者介紹，將地表上的秸稈粉碎并拾起、向上向后輸送、均勻拋撒，通過秸稈空間位置變化形成無秸稈的“潔凈區(qū)域”，在潔區(qū)內(nèi)完成苗床整理、播種施肥和播后覆土，再將碎秸均勻覆蓋于播后地表。
“這顛覆了傳統(tǒng)免耕播種作業(yè)思路，可以徹底破解傳統(tǒng)免耕播種設(shè)備在旱田全量秸稈覆蓋地作業(yè)時存在的入土部件掛草壅堵、架種、晾種技術(shù)難題。”胡志超說。日前，該技術(shù)成果通過了科技成果評價。
據(jù)悉，該研究成果是在國家花生產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、中國農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程、國家科技支撐等項目支持下，持續(xù)攻關(guān)創(chuàng)新，取得的原創(chuàng)性突破。
潔區(qū)作業(yè)效果好
據(jù)胡志超介紹，基于上述技術(shù)方案，結(jié)合傳統(tǒng)黃淮海地區(qū)麥?zhǔn)蘸笙牟セㄉ枨?，項目組首先完成了適用于麥茬全量秸稈覆蓋地作業(yè)的花生免耕播種機(jī)開發(fā)工作。
連續(xù)多年，胡志超團(tuán)隊研制的麥茬全量秸稈覆蓋地花生免耕播種機(jī)在河南駐馬店市花生主產(chǎn)區(qū)進(jìn)行麥茬全量秸稈覆蓋地免耕播種花生試驗，主要考核作業(yè)性能及不同播種方式下測產(chǎn)跟蹤。
“潔區(qū)作業(yè)條件實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵在于秸稈粉碎和收集清理效果，直接決定了免耕播種機(jī)作業(yè)是否可靠、順暢。”胡志超向《中國科學(xué)報》記者介紹，還要考察播后秸稈覆蓋是否均勻等。
胡志超特別指出，由于尚無專門的全量秸稈覆蓋地免耕播種機(jī)作業(yè)相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，所以只能部分參考農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《免耕播種機(jī)質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)范》和《秸稈還田機(jī)作業(yè)質(zhì)量》。
團(tuán)隊成員、南京農(nóng)機(jī)化所副究員顧峰瑋介紹，試驗結(jié)果表明，作業(yè)順暢，無架種、晾種，作業(yè)后麥秸稈平均長度為115 毫米，利于快速腐解；麥秸稈覆蓋均勻率為83%，覆蓋均勻性良好。此外，花生播種和施肥平均深度分別為46毫米和59毫米，合格率分別為98%和89%。
“相同種植密度等條件下每公頃產(chǎn)量約為5749.5 千克，與傳統(tǒng)常規(guī)機(jī)播種植田的每公頃產(chǎn)量5386.5千克相比，產(chǎn)量基本相同，結(jié)果表明基于潔區(qū)播種思路的麥茬全秸稈覆蓋地花生免耕播種方式完全滿足農(nóng)藝要求。”胡志超說。
據(jù)介紹，項目組充分研析東北寒區(qū)黑土特質(zhì)、寒冷氣候下保溫保墑特性及玉米壟作種植模式特點(diǎn)后，因地制宜，針對性地調(diào)整機(jī)具相關(guān)配置與結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)。今年4月，在黑龍江省大慶市肇州縣舉行了全量秸稈覆蓋地玉米免耕播種作業(yè)技術(shù)示范推廣活動，也取得了良好的效果。
據(jù)悉，該研究成果獲授權(quán)專利10件，發(fā)表論文18篇，制訂標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范7項；連續(xù)三年被農(nóng)業(yè)部列為主推技術(shù)，并有償轉(zhuǎn)讓5家農(nóng)機(jī)企業(yè)，實(shí)施中也為相關(guān)產(chǎn)品制造企業(yè)提供了有效技術(shù)指導(dǎo)與服務(wù)；成果產(chǎn)品已在蘇、豫、皖、魯、冀、津、遼、黑等地推廣應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)、社會與生態(tài)效益。
通用是關(guān)鍵
毋庸置疑，免耕播種機(jī)在解決農(nóng)村勞動力不足及人力成本等問題上有較大優(yōu)勢，也有利于擴(kuò)大農(nóng)業(yè)種植面積及提高機(jī)械化水平。
長期以來，農(nóng)作物秸稈需移出用于燃料化和飼料化，田間只留有少量秸稈及根茬，國內(nèi)一些相關(guān)機(jī)構(gòu)和專家在此背景下研究免耕播種技術(shù)，取得了階段性成果。但隨著2007年“西氣東輸”全線貫通和近十年農(nóng)機(jī)化快速發(fā)展后，我國農(nóng)作物秸稈燃料化和飼料化的傳統(tǒng)需求銳減。由于缺乏真正有效適推的秸稈移出資源化利用技術(shù)模式，秸稈收集移出費(fèi)工費(fèi)時效益低下，不收集移出、就地還田成為廣大農(nóng)民普遍的自覺選擇，“全量秸稈覆蓋地”在全國各地漸已成為耕種新常態(tài)。但適宜機(jī)具的缺乏，讓農(nóng)民不得不一燒了之，秸稈焚燒嚴(yán)禁不止。
據(jù)胡志超介紹，基于“潔區(qū)播種”思路創(chuàng)制的免耕播種機(jī)實(shí)現(xiàn)全量秸稈覆蓋地免耕潔區(qū)播種順暢可靠作業(yè)，無架種、晾種，為秸稈禁燒、實(shí)現(xiàn)就地還田肥料化利用提供了有力技術(shù)與裝備支撐。并通過更換不同施肥播種機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)麥茬全量秸稈覆蓋地玉米、大豆、花生免耕播種，玉米茬、棉花茬及水稻茬全量秸稈覆蓋地小麥免耕播種。
研發(fā)團(tuán)隊還在持續(xù)創(chuàng)新、不斷完善成果技術(shù)產(chǎn)品，“后續(xù)將進(jìn)一步優(yōu)化整機(jī)，合理組配、減阻降耗，提升可靠性、適應(yīng)性和作業(yè)質(zhì)量，滿足全量秸稈覆蓋地免耕播種小麥、玉米、花生、大豆等不同旱地播種作物需求，以期為推進(jìn)機(jī)械化秸稈禁燒提供適宜裝備。”胡志超說。
2015年10月12日，遼寧省錦州市農(nóng)機(jī)局在義縣城關(guān)鄉(xiāng)關(guān)家屯村舉辦了全量秸稈覆蓋地免耕播種機(jī)現(xiàn)場演示會。義縣七里河鎮(zhèn)前進(jìn)農(nóng)機(jī)專業(yè)合作社董事長肖鳳海認(rèn)為這種免耕播種技術(shù)又前進(jìn)了一步，“這種全新的覆蓋模式是今后發(fā)展的方向，希望國家農(nóng)機(jī)部門要多重視、多扶持，讓農(nóng)機(jī)新技術(shù)更好地幫助老百姓致富”。而這些也是胡志超及其團(tuán)隊研究旱田全量秸稈覆蓋地免耕潔區(qū)播種關(guān)鍵技術(shù)與裝備的初衷和下一步持續(xù)努力的方向。
