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1、江苏省农业科技自主创新资金项目研究成果发布 CX（09）622,基于秸秆全量还田的稻茬麦全程机械化 高 效 生 产 技 术 江苏省农业科学院农业资源与环境研究所 2011-05-27,研 究 背 景,稻、麦是江苏省两大主要粮食作物，其总产占全省粮食总产的85%以上。稻茬是江苏小麦生产的主体茬口类型，淮北地区70%左右，苏中、苏南地区80%以上是稻茬麦。长期以来，稻茬麦几乎是低产田的代名词，然而目前全省小麦生产水平最高的苏中地区就是典型的稻茬麦地区，无论是旱茬面积相对较大的淮北还是同样以稻茬麦为主的苏南地区，小麦生产水平均明显偏低，由此可见：小麦产量的高低与茬口类型并无必然关系。近年来，农业部及
2、本省小麦高产创建验收结果，苏北、苏中均已超过600公斤/亩，苏南也达550公斤/亩以上，其前茬70%以上是水稻。由此可见，稻茬并不是低产田，而是江苏小麦增产的主要潜力所在。,一、成 果 来 源,本成果来源于多个单项技术研究成果的组装配套、中试熟化与集成，涉及的计划项目、名称及项目编号分别为：1、江苏省农业科技自主创新资金项目-镇域稻麦秸秆全量综合利用技术体系研究与示范，项目编号：CX（09）622；2、江苏省农业科技支撑计划项目-淮北地区稻茬晚播麦轻简高效配套栽培技术研究，项目编号：BE2010389；3、江苏省农业三项工程项目-小麦机械均匀摆播技术，项目编号：sx（2009）zs07-2；4
3、、江苏省农业三项工程项目-晚播强筋小麦优质高产技术，项目编号：sx（2008）zs05-1；5、江苏省农业科学院科研基金项目-江苏淮北地区小麦超高产栽培关键技术研究，项目编号：6110617。,二、应用领域和技术原理,1、应用领域：本研究成果的应用领域为稻麦两熟地区的稻茬麦生产；2、成果目标：水稻秸秆全量还田肥料化利用，稻茬麦全程机械化高效生产；3、总体思路：通过农机装备创新研发、定向改进和优化集成，首先解决把水稻秸秆全量“埋下去”的问题；深化关键农艺配套技术研究，通过关键农艺配套措施的集成应用，同步解决秸秆还田后“用的好”的问题；针对秸秆还田带来的新难题，通过农机、农艺有机结合，解决稻茬麦全
4、程机械化高效生产问题；,三、主要研究内容,弄清秸秆资源数量，制定机械作业预案；研发碎草匀铺装置，改善还田作业条件；优化农机装备集成，提高还田作业质量；因应秸秆全量还田 创新研发播种机械；物化装备研发成果，促进小麦全苗壮苗；几项关键农艺配套，,四、研究工作进展与成果,1、弄清秸秆资源数量，制定机械作业预案 2009年以来，我们系统研究了不同条件下（水稻品种类型包括常规粳稻、杂交粳稻和杂交籼稻；品种发育类型包括中熟中粳、迟熟中粳和早熟晚粳；种植方式包括人工插秧、机插秧、直播稻、麦套稻和人工抛秧；产量水平变幅为425.5-647.2公斤/亩）水稻秸秆资源数量、空间分布特征及变化规律。研究结果表明：不
5、同品种、不同品种类型、不同产量水平及不同种植方式间秸秆数量和稻谷产量均存在明显差异（表1）。以变异系数大小排序：秸秆数量表现为不同产量水平杂交粳稻中熟中粳杂交籼稻不同种植方式早熟晚粳；稻谷产量为不同产量水平中熟中粳不同种植方式杂交粳稻早熟晚粳杂交籼稻；秸秆数量和稻谷产量均以不同产量水平间变异系数最大。,表1：不同条件下水稻谷、草数量变化（公斤/亩）,不同条件下水稻秸秆资源空间分布特征比较,水稻不同类型品种条件下谷草比率变化特征比较,不同条件下秸秆残留与可收集量（以留茬高度15CM为标准）,2、研发碎草匀铺装置，改善还田作业条件 以半喂入式联合收割机（代表机型：洋马，久保田，人民号等）收割水稻，
6、是江苏省农机推广部门大力推荐的最佳选择。这类机械均已配备秸秆切碎装置，可以完成水稻收割与秸秆切碎同步作业。优点是切碎后的秸秆长度比较均匀，缺点是碎草落地后分布仍相对集中；特别是田头转弯调头处碎草堆集，不仅给后续机械还田作业造成极大困难，而且带来一系列负面影响，农民不接受，技术难推广，秸秆还田问题依然难以根本解决。根据对存在问题及衍生效应的调研分析，我们认为必须首先解决碎草分布相对集中的问题，目标是增加碎草摊铺宽度，降低碎草厚度，提高碎草分布均匀度。,秸秆喷布方向取决于风向和风力，而非垂直向后,经脱粒过程的机械搓揉，秸秆有成团现象,切碎后的稻草比较均匀的平铺在地面上,半喂入式联合收割机,半喂入式
7、收割机，碎草长度均匀但分布仍相对集中,创新研制的碎草匀铺装置已申请国家专利保护,碎草匀铺效果,碎草匀铺前后效果比较,匀铺前,匀铺后,碎草匀铺效果样方调查（50cm50cm）,碎草处理方式间田间碎草分布比较,变幅：24.2-234.1 平均值：112.5标准差：67.2 变异系数：0.60,变幅：84.8-204.6 平均值：145.12标准差：36.5 变异系数：0.25,平均值:626.93 标准差:227.92 变异系:36.35%,3、优化装备集成，提高还田质量,灭茬是稻麦秸秆还田的重要环节，灭茬作业质量的优劣不仅影响秸秆还田质量，而且在很大程度上决定了秸秆还田技术能否迅速推广。目前，各
8、地示范推广的灭茬还田机械类型众多，特色各异，适应区域各不相同，很难用某个具体指标衡量其优劣。根据江苏沿江地区的实际情况，我们结合项目实施，系统比较了三种灭茬还田机械的作业效果，量化评价了其作业质量的优劣，初步明确了适宜本地推广应用的机械类型。,正转式埋茬耕整机,反转灭茬旋耕机,普通旋耕机,反转灭茬还田作业现场,秸秆还田效果分层调查,取样调查样方,表2、不同类型还田机械作业效果比较,4、因应秸秆全量还田 创新研发播种机械,相对旱作而言，稻茬麦种植难度较大，特别是整地、播种环节，即使在气候条件正常，土壤墒情比较适宜的条件下，稻茬土壤的精细整地和适期播种都难以保障，遇到秋季阴雨连绵的年份，无法播种的
9、现象屡见不鲜。当前，基于保护生态环境，充分利用资源和提高耕地可持续生产能力的需要，各地均出台了一系列禁烧秸秆的政策法规，从宏观角度和长远利益看，这些政策法规的贯彻实施无疑是十分必要的，但其进一步加大了稻茬麦的种植难度，既是不争的事实，同时也必须引起高度重视并提出切实可行的应对措施,江苏稻茬麦的主要播种方式,免耕机条播,旋耕机条播,人工撒播,稻稞套播,江苏稻茬麦的新型播种方式,旋耕机摆播,带状机摆播,山东宽幅精播,创新研制的小麦均匀摆播机,不同播种方式出苗数调查,表1：不同播种方式的田间成苗数、成苗率及出苗均匀度,表4：不同播种方式小麦出苗情况及苗情动态,用种量增加1/3。,不同播种方式的产量结
10、构及产量,田间观察机械摆播麦田的出苗情况,农业部小麦专家顾问组组长于振文院士考察小麦均匀摆播机,2010-10-21日南方九省、市小麦秋播现场会代表现场观摩小麦均匀摆播机,机械均匀摆播,机条播,宽幅精播,机械匀播,机条播方式的缺苗断垅与丛苗,机械匀播苗全、苗匀，无缺苗断垅现象,机械匀播成穗整齐，较周边同类型地区增产15%以上。,5、物化科研成果，促进全苗壮苗,水稻秸秆全量还田后小麦田间出苗率大幅度降价，根系发育不良，幼苗发黄和冬春冻害死苗现象比较严重，这是大面积生产普遍反映的共性问题。为此，我们对造成上述问题的原因进行了大面积生产调查分析和系统试验研究，结果表明：造成上述问题的主要原因是水稻秸
11、秆全量机械还田后耕层土壤过于蓬松，透风失墒快；小麦根系与土壤不密接，根系在土壤中“悬空”；透风干冻则导致冬春冻害加重。据此我们认为，镇压是解决上述问题的有效途径。通过反复试验，我们创新研制出“一种以手扶拖拉机为配套动力的麦田镇压器”，应用后取得令人十分满意的效果。,创新研制的小麦播后镇压器，已通过江苏省农机检测并获实用新型专利授权,在地块长130m，宽28.6m的试验条件下，以18马力手扶拖拉机为配套动力，镇压作业效率9.2亩/h，油耗113.5g/亩，燃油、人工及机械成本合计不超过4.0元/亩。,镇压后地面平整，表层土壤含水率和容重提高，有利小麦全苗、匀苗、壮苗。,表5：镇压与否对水稻秸秆全
12、量还田土壤容重及含水率的影响,表6：镇压与否对水稻秸秆全量还田后小麦幼苗素质的影响,上述研究结果表明：麦田镇压技术操作简便，费用低廉，措施效应显著；能够较好地解决因土壤墒情不足或水稻秸秆全量还田所造成的小麦田间出苗率低、整齐度差和弱苗等问题。该技术的推广应用，对于节约用种量、减少能源消耗和促进秸秆全量还田技术的推广都具有重要的推动作用。2010年秋播，我们结合江苏省农业科技自主创新项目实施，在全省12个稻麦综合展示基地进行了播后镇压技术示范，深受各地欢迎；可以预见，该技术将在全省稻茬麦地区迅速推广应用。“麦田镇压器”已于2010年通过江苏省农业机械检测，各项指标均符合相关农艺要求；同年申请国家
13、实用新型专利保护，2011年获专利授权；2011年4月通过江苏省农业机械管理局组织的科技成果鉴定。,6、几项关键农艺配套,.适当增加基施氮肥用量：水稻秸秆还田后腐解过程初期，由于土壤微生物的旺盛活动需要消耗一定的氮素营养，土壤会出现阶段性C/N失调现象，氮素营养呈现先吸收后释放的动态变化规律。以往的研究结果主要是C/N变化动态的定性描述，据此制定的增加10%左右的基施氮肥用量以调节土壤C/N的依据是经验和估算值；对于秸秆还田数量，秸秆腐解过程中的温、湿条件及其与C/N变化的对应关系，我们正通过室内模拟试验和田间定位试验进行量化研究，预期今年秋播前即可制定出基于秸秆还田数量的C/N调控量化投入指
14、标。,.适当增加播种量：通过长期定位试验，研究不同还田方式对小麦出苗的影响；秸秆还田方式分别为水稻秸秆全量还田、小麦秸秆全量还田和稻麦两季秸秆全量还田，以秸秆不还田为对照。研究结果表明：相同播量条件下田间出苗数以小麦秸秆还田最高，秸秆不还田（CK）次之，水稻秸秆还田和稻麦秸秆全部还田的均较低（表7）。由此给我们三点启示：一是在使用大、中型机械旋耕整地，旋耕深度12-15CM的条件下，不必强调耕翻整地，因为小型机械的耕翻深度亦大致如此；二是小麦秸秆还田后通过水稻生长期间的腐解转化，土壤理化性状和土壤肥力均有相应改善与提高，因而有利于小麦出苗；三是水稻秸秆还田后小麦出苗率明显降低，大面积生产推广应用基于水稻秸秆全量还田的小麦高产栽培技术时，必须增加15-20%的播种量才能获得预期的基本苗数。,表7：秸秆还田方式对小麦出苗及出苗均匀度的影响,秸秆不同还田方式的产量结构与产量,不同产量水平条件下的产量结构演变,
