水稻種植機械化研究3篇

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水稻種植機械化篇1

1水稻種植的背景及趨勢

目前在我國種植面積、總產(chǎn)量、單產(chǎn)量均占據(jù)首要地位的糧食作物就是水稻，因此水稻能否穩(wěn)定生產(chǎn)對我國糧食安全大局具有重要的影響。推動水稻生產(chǎn)實現(xiàn)機械化，可高效生產(chǎn)水稻、降低人員勞動強度、減少生產(chǎn)成本、大幅增加水稻產(chǎn)量、提高生產(chǎn)能力，這對我國糧食安全保障工作具有關(guān)鍵作用[1]。近年來，我國很多地區(qū)已經(jīng)實現(xiàn)在水稻生產(chǎn)中進行機械化耕作和收獲，但水稻種植環(huán)節(jié)整體上機械化應(yīng)用程度不高，仍然以古老的人工栽插為主，機械化程度較低已成為我國發(fā)展水稻高效生產(chǎn)的瓶頸。

2我國水稻種植方式的發(fā)展

在很長一段時間，我國主要的水稻種植方式是移栽種植。改革開放后，我國社會經(jīng)濟迅速發(fā)展，農(nóng)村人口進入城市，人們越來越傾向于輕型栽培技術(shù)，比如直播、拋秧等。直到1990年，拋秧栽培方式成為南方雙季稻區(qū)域的主要栽培技術(shù)。近些年，發(fā)展了諸多拋秧栽培技術(shù)以適應(yīng)各地的水稻種植環(huán)境，也因此極大促進了拋秧栽培技術(shù)的發(fā)展[2]。

3種植技術(shù)的發(fā)展需求

3.1社會經(jīng)濟發(fā)展的需求

我國水稻種植的方式以手工插秧為主，其占水稻種植總面積的1/2。手工插秧存在諸多局限性，比如插秧成本大、耗費體力大、耗時量多。因此對于經(jīng)濟發(fā)達區(qū)域，勞動人員不足且成本較高，很有可能導(dǎo)致錯過最佳插秧季節(jié)，嚴(yán)重影響水稻生產(chǎn)。伴隨我國社會經(jīng)濟的不斷進步，農(nóng)村勞力向第二、第三產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，從事稻作生產(chǎn)的勞力越發(fā)趨近老齡化，很多區(qū)域已經(jīng)出現(xiàn)農(nóng)業(yè)勞動力明顯不足的現(xiàn)象。因此迫切需要水稻生產(chǎn)向機械化種植技術(shù)發(fā)展，以達到省時、省力、高效、高產(chǎn)的目的[3]。近幾年，我國農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷進行調(diào)整，水稻種植模式進行了根本性改革，減少了雙季稻種植面積，提高了單季稻面積，以及水稻生產(chǎn)向大規(guī)模、集成化方向發(fā)展，化學(xué)除草方式趨于多樣化、成熟化。優(yōu)良水稻品種的選育，比如高產(chǎn)、抗倒伏、矮壯的品種均成功培育出來，這都為機械直播、插秧的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

3.2提高稻作效益

我國水稻種植的方式以手工插秧方式為主，機械化程度低，耗時、耗力、成本大，產(chǎn)生的經(jīng)濟效益也低，導(dǎo)致農(nóng)民的種稻積極性普遍很低。但機械種植水稻可使勞動用工量減少40%，極大帶動經(jīng)濟效益。實踐證明，采用機械栽插進行水稻種植，1h比手工插秧可降低450元/m2左右[4]；機械直播也省去了育秧和移栽過程，經(jīng)濟效益更加明顯。因此，機械種植水稻將是我國水稻種植的主要發(fā)展方向，在我國糧食安全保障工作中將發(fā)揮重要的作用。

3.3提升稻作技術(shù)水平

發(fā)展機械化種植水稻有助于推動我國水稻生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展。較發(fā)達國家而言，目前我國水稻生產(chǎn)方式以手工種植為主，耗時、耗力、成本高且缺乏市場競爭力。我國水稻稻作過程中，雖然基本實現(xiàn)耕田和收獲的機械化，但種植機械化尚未普及，因此水稻能否進行大規(guī)模機械化種植，是水稻能否快速生產(chǎn)、我國水稻能否實現(xiàn)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵。伴隨社會經(jīng)濟的發(fā)展，進行稻作生產(chǎn)的年輕人越來越少，導(dǎo)致勞力成本增加，水稻種植的成本也隨之增加，因此水稻生產(chǎn)的主要成本聚焦于勞動力，這也促使我國必須加快水稻種植機械化進程[5]。

4種植技術(shù)存在的問題

在我國生長季節(jié)較短的稻麥多熟制區(qū)域或者雙季稻區(qū)域，現(xiàn)有稻秧品種均需一定秧齡時間。因為機械插秧水稻能在一定程度上解決水稻種植季節(jié)與秧齡期的矛盾，抗倒性好，因此水稻機械化插秧技術(shù)廣為水稻種植者所接受[6]。我國有多樣化的水稻類型和種植制度，水稻種植制度包括單季、雙季及其多熟制；品種類型包括粳稻和秈稻，秈稻又包括常規(guī)稻和雜交稻。雜交稻種植面積占總水稻種植面積的1/2以上，要想廣泛推廣雜交稻機插秧技術(shù)，應(yīng)先解決掉育秧用種量偏多的難題。

5機械化的發(fā)展目標(biāo)與展望

5.1機械化的發(fā)展目標(biāo)

為了推動我國水稻綜合生產(chǎn)效能，水稻生產(chǎn)機械化必須快速提上日程，這也是我國現(xiàn)代化水稻種植方式的必由之路，對保障我國糧食安全意義重大。我國農(nóng)業(yè)部門就水稻種植機械化技術(shù)的發(fā)展制定了1個10年規(guī)劃（2006—2015年），爭取通過幾年的發(fā)展，我國主要水稻產(chǎn)區(qū)機械化水平可達70%以上，基本實現(xiàn)種植與收獲環(huán)節(jié)的2個機械化，在某些先進區(qū)域完成水稻生產(chǎn)全程機械化[7]。

5.2機械化插秧

發(fā)展機械化插秧，選擇合適的水稻品種是關(guān)鍵，這就對優(yōu)質(zhì)毯狀機插秧苗的培育提出了要求，包括成秧率和出苗率。具體措施包括：首先挑選達標(biāo)的種子，提高出苗率；然后準(zhǔn)備肥沃、無草、無石塊的床土；最后芽谷要求催芽整齊，提高發(fā)芽率。播種期間要均勻，播種后要以覆土看不見種子為準(zhǔn)，而且秧盤必須保證濕度和溫度，以致均勻一致地出苗。機插秧的田間育秧，育秧技術(shù)上需降低播種量，化學(xué)控苗和肥水管理結(jié)合，控制苗高，培育機插秧的壯秧要求。

作者:塔娜 單位:通遼市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院

水稻種植機械化篇2

中國是水稻種植和生產(chǎn)大國，2018年水稻種植面積3019萬hm2，產(chǎn)量21213萬t，約占糧食總產(chǎn)量的32.2%。水稻生產(chǎn)全程機械化包括從耕整地到收獲多個環(huán)節(jié)，其中水稻種植機械化由于基礎(chǔ)薄弱、農(nóng)藝復(fù)雜等原因用工較多，是水稻生產(chǎn)全程機械化的短板。因此，提高水稻種植機械化水平至關(guān)重要［1-5］。水稻機械種植方式分為機械直播和機械移栽，本研究基于對國內(nèi)外大量相關(guān)文獻的綜合分析，從機械直播和機械移栽2個方面綜述國內(nèi)外水稻種植機械化現(xiàn)狀、技術(shù)及裝備研究進展，探討中國水稻種植機械化存在的不足，提出水稻移栽機械化是水稻種植機械化的主要發(fā)展方向，以期為進一步提高中國水稻種植機械化水平提供理論參考。

1國外水稻種植現(xiàn)狀

世界水稻種植區(qū)絕大部分集中在亞洲，亞洲水稻種植面積占全球水稻種植總面積的90.0%，美洲和歐洲的水稻種植面積分別占全球水稻種植總面積的4.3%和0.4%，以澳大利亞為主要種植地的大洋洲水稻種植面積最小。全球水稻種植面積15000萬hm2，總產(chǎn)量約60000萬t，其中種植面積較大的印度和中國分別占全球水稻種植總面積的28.1%和20.1%。2016年印度水稻種植面積4300萬hm2，是中國的1.3倍，但總產(chǎn)量（1.6億t）大約是中國的3/4，居世界第二位［6］。日本和韓國均以水稻為主要糧食作物，2018年日本水稻種植面積138.6萬hm2，每公頃產(chǎn)量5.3t，其種植面積占糧食作物總種植面積的80%以上［5，7］。韓國近年來水稻種植面積有所減少，2016年減少到77.9萬hm2，但總產(chǎn)量一直穩(wěn)定在560萬t。美國是歐洲和美洲最大的水稻種植區(qū)，2016年水稻種植面積125.3萬hm2，每公頃產(chǎn)量8.0t。在歐洲意大利水稻種植面積最大，為23.4萬hm2，每公頃產(chǎn)量6.7t。近年來澳大利亞水稻種植面積明顯減少，從2013年的11.3萬hm2減少到2016年的2.7萬hm2，但澳大利亞水稻每公頃產(chǎn)量達10.0t，為世界之最。因世界各國水稻品種、氣候條件、地形土壤、經(jīng)濟發(fā)展等不同，水稻種植模式也不相同，已實現(xiàn)種植機械化的國家有美國、意大利、澳大利亞、日本和韓國等［8］。

1.1國外水稻機械化直播現(xiàn)狀

以美國為代表的歐美發(fā)達國家的水稻種植以機械直播為主。其中，空中播種（飛機撒播）占20%，機械穴播占80%，目前已實現(xiàn)全機械化直播。意大利自1960年開始水稻種植方式逐步從移栽轉(zhuǎn)為機械直播。澳大利亞地廣人疏，水稻種植區(qū)主要位于新南威爾士州的平原，主要采用飛機撒播種植。這些國家的水稻品種較單一，土壤氣候適合直播，所以以機械直播方式為主要種植方式［9］。日本于20世紀(jì)60~70年代曾集中研究直播技術(shù)，直播面積達5.5萬hm2，但隨著水稻移栽技術(shù)的不斷成熟，直播面積銳減。日本和韓國以機械移栽為主，也有直播種植［10］。高精度的水稻直播技術(shù)是發(fā)達國家水稻高產(chǎn)的原因之一，大部分亞洲國家的水稻種植機械化水平遠(yuǎn)落后于發(fā)達國家。

1.2國外水稻機械化移栽現(xiàn)狀

歐洲和美洲國家對水稻移栽鮮有研究。意大利于100年前研究過插秧機并開發(fā)出插秧機具，但由于機器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、需人工輔助等原因而未能推廣。亞洲國家對機械化移栽技術(shù)研究較深入，其中日本和韓國水稻移栽技術(shù)趨于成熟，成為亞洲較早實現(xiàn)水稻全面機械化種植的2個國家；中國水稻移栽技術(shù)受日本影響深遠(yuǎn)。日本于20世紀(jì)60年代末出現(xiàn)了毯狀苗育秧技術(shù)，促使插秧機技術(shù)飛速發(fā)展；20世紀(jì)70年代末，90%以上的水稻種植區(qū)域采用機械化插秧作業(yè)；20世紀(jì)80年代，水稻機械化插秧面積提高到98%。1975年推出施液狀肥料的插秧機，1978年試制施粒狀肥料的插秧機，目前日本插秧機普遍裝有側(cè)行施肥裝置。缽苗移栽適用于寒冷和復(fù)種地區(qū)，缽苗移栽機在北海道占有率為50%。目前日本99%的稻田采用機械移栽，以乘坐式和高速插秧機為主。韓國于20世紀(jì)70年代引進日本的機械移栽技術(shù)且發(fā)展較為成功，目前其移栽技術(shù)僅次于日本。位于亞洲西南部的伊朗以及馬來西亞、印度等東南亞國家，水稻種植一直以移栽為主，兼有直播。近年來都有研制移栽機，均采用的是連桿機構(gòu)。作為水稻種植大國的印度70%采用移栽技術(shù)，但機械化程度不高，其余亞洲國家如菲律賓、泰國和越南等水稻移栽機械化程度較為落后。

2中國水稻種植現(xiàn)狀

中國水稻播種面積居世界第二，各省均有水稻種植，機械化水平差距較大。近20年，中國水稻種植機械化發(fā)展較快，2005年水稻機械化種植率為7.14%，2012年提高至31.77%，2016年為44.5%，2018年為50.86%，2005—2018年水稻機械化種植率增長了43.72個百分點，但中國水稻種植機械化水平仍有很大提升空間。近幾十年來中國一直采用移栽為主、直播為輔的水稻種植模式。2017年中國水稻機械化種植面積1456萬hm2，其中機械插秧面積1275萬hm2，占水稻種植面積的87.6%。缽苗移栽為主的機淺栽44.7萬hm2，占3%；直播占7.6%。

2.1中國水稻機械化直播技術(shù)及裝備現(xiàn)狀

中國水稻種植最初采用的是直播方式，距今已有幾千年歷史。水稻直播按耕整地不同可分為旱直播和水（濕）直播。中國水稻機械直播研究從20世紀(jì)60年代開始，河北省農(nóng)業(yè)機械化研究所和吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院分別研制出BDH-14旱直播機和2BS-13旱直播機，但由于工作效率低未被應(yīng)用。1998年楊堅等［16］研制了電磁振動播種機，結(jié)構(gòu)簡單且播種量可調(diào)節(jié)。2003年夏萍等［17］研制的振動式包衣排種器可一次完成稻種的包衣和直播作業(yè)。2008年羅錫文等研制的水稻精量穴播機可同時開溝、起壟和播種，通過改變型孔調(diào)節(jié)播量可減少種子用量，提高產(chǎn)量。張國忠［19］、程建平等［20］試驗證明，相比人工撒播和人工手插種植方式，精量穴播技術(shù)更有利于加快水稻的生長發(fā)育進程，提高其分蘗和產(chǎn)量。2011年張國忠等［21］針對雜交稻芽種進行了精量穴播技術(shù)機理研究。近年來有關(guān)水稻機械直播較熱門的技術(shù)主要有以下幾種。

1）穴直播監(jiān)測技術(shù)。該技術(shù)可以實時精準(zhǔn)監(jiān)測水稻播種狀態(tài)，提高作業(yè)質(zhì)量。基于壓電沖擊法設(shè)計了水稻穴直播監(jiān)測系統(tǒng)，得到重播、漏播及有效的監(jiān)測精度分別為81.79%、80.42%和97.67%，基本可滿足監(jiān)測要求。

2）自動導(dǎo)航技術(shù)。水稻直播機作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，地面不平整且泥濘易滑，實現(xiàn)作業(yè)精度是關(guān)鍵。以洋馬VP6型水稻直播機為平臺提出的自動駕駛控制方法，路徑跟蹤平均橫向絕對偏差為0.027m。

3）深施肥技術(shù)。為了提高肥料利用率、減輕肥料對環(huán)境污染的影響，基于直播機開發(fā)的同步深施肥技術(shù)相比手工施肥可以節(jié)省尿素、N、P和K等肥料30%以上，提高產(chǎn)量約10%［25，26］。中國近年來農(nóng)村勞動力短缺，水稻機械直播是一種經(jīng)濟有效的種植方法，其中精量穴直播有利于提高水稻產(chǎn)量，是未來機械直播發(fā)展的重要方向。

2.2中國水稻機械化移栽技術(shù)及裝備現(xiàn)狀

中國水稻機械種植主要采用移栽方式，移栽面積約占機械化種植面積的90%。機械移栽要提前育秧，育秧方式分缽體秧苗和毯狀苗，后者的根系連接緊密，移栽時要撕開毯狀根系，移栽后有7d左右的緩苗期，目前插秧機普遍使用毯狀苗。從育秧、機械栽插（毯狀苗）、機械移栽（缽苗）3個方面對中國水稻移栽技術(shù)進展情況進行綜述。

2.2.1水稻機械化育秧技術(shù)及其裝備

育秧是移栽的前期環(huán)節(jié)，既要培育高質(zhì)量秧苗，又要考慮與移栽機對接配套，國內(nèi)很多學(xué)者在育秧農(nóng)藝和育秧機械2個方面進行了研究與創(chuàng)新。

1）育秧農(nóng)藝技術(shù)。水稻育秧環(huán)節(jié)對水稻種植質(zhì)量的影響較大，育秧農(nóng)藝中育秧盤以及秧盤基質(zhì)成分對秧苗移栽影響較大。有研究者開發(fā)出以水稻秸稈為原料的植質(zhì)缽苗盤，較普通毯苗機插增速5%~10%。研究了上毯下缽的稀播育秧盤，該秧盤可生物降解，機插時帶盤。研究了缽形毯狀苗盤的缽深對秧苗質(zhì)量和取秧的影響，結(jié)果表明缽深為8mm或12mm時取秧順利且成毯質(zhì)量高。進行了缽苗播種量試驗，結(jié)果表明隨播量增加育秧質(zhì)量降低，但播量過低則不利于移栽機工作。對比了水育秧、旱育秧和淤泥育秧3種方式，發(fā)現(xiàn)旱育秧的秧苗質(zhì)量高且更有利于機插，淤泥育秧可行但成秧率較低。對育秧基質(zhì)、播種量與播種密度、插秧秧齡作了統(tǒng)計與分析。近年來，智能化育秧工廠在中國成為熱點，用替代基質(zhì)取代土壤基質(zhì)育秧可能是未來育秧的發(fā)展方向。

2）育秧機械技術(shù)。育秧模式分為工廠化和田間式，育秧機械可以細(xì)分為很多種，其中播種機是育秧中較值得深入研究的機械之一。工廠化育秧主要為播種流水線作業(yè)，莆田市富昌農(nóng)機有限公司與南京農(nóng)業(yè)機械化研究所合作研發(fā)了2BLY-280B型高速螺旋播種育秧流水線，實現(xiàn)了自動化播種和育秧。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的2SJB-500型育秧精密播種流水線適用性強，通過更換振盤可實現(xiàn)多種播種方式。田間育秧播種早期的裝備有南京農(nóng)業(yè)機械化研究所研制的2BTP-56型、2BTP-84型和2BTP-120型系列化田間育秧播種機，均采用窩眼輪滾播方式播種。近期有華南農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的田間育秧播種機，根據(jù)不同育秧工藝要求可采用凸棒式、槽式勺輪和螺旋勺輪3種排種方式播種。工廠化育秧是未來發(fā)展方向。育秧播種最大特點是播種、鋪土排土和秧盤移動要同步，通過現(xiàn)代化的監(jiān)測反饋裝置可實時自動調(diào)整，提高同步性和智能化。在秧盤和基質(zhì)上可進行農(nóng)藝創(chuàng)新，例如在可降解秧盤中可以添加肥料和微量元素，培育高質(zhì)量的秧苗。此外，中國雜交稻占水稻品種的60%，根據(jù)其種植要求降低播種量，可充分發(fā)揮雜交稻機移栽增產(chǎn)優(yōu)勢［44］。精量育秧播種技術(shù)是關(guān)鍵，應(yīng)用機、電、氣等技術(shù)融合實現(xiàn)種子的精量提取和在秧盤上有序分布將成為今后的研究熱點。

2.2.2水稻機械化栽插技術(shù)及其裝備（插秧機）

1967年中國首次研制出自走式插秧機，1982年延吉廠開發(fā)出2ZT-9356型和2ZT7358型乘坐式插秧機，參考日本井關(guān)技術(shù)，采用的是獨輪驅(qū)動和分置式曲柄連桿裝置。1996年中國第一次研制出水稻全自動移栽機，采用氣吸方式，由單片機控制，步進電機驅(qū)動，精度較高［45］。近年來，插秧機的研究方向主要有以下幾個方面。

1）插秧機性能改進研究。2012年對高速水稻插秧機車架進行了優(yōu)化及結(jié)構(gòu)改進，使其車架質(zhì)量降幅達16.77%。對手扶插秧機手傳振動評價及振動傳遞特性進行了研究。

2）自動導(dǎo)航技術(shù)。對井關(guān)插秧機（PZ60）進行改裝，開發(fā)了導(dǎo)航控制算法，編寫了導(dǎo)航控制軟件。有研究將自動導(dǎo)航應(yīng)用于水稻移栽開發(fā)出無人駕駛插秧機，并設(shè)計出秧苗自動計數(shù)裝置［49-51］。基于北斗/GNSS對洋馬VP6E型插秧機進行自動導(dǎo)航系統(tǒng)研究。

3）側(cè)深施肥技術(shù)。插秧時在秧苗一側(cè)土壤中施入肥料稱為側(cè)深施肥［53］，其用肥量相比傳統(tǒng)施肥可減少約20%。水稻的水田環(huán)境與種植施肥技術(shù)應(yīng)相融合，張國忠等［54，55］發(fā)明的水田船型深施肥開溝器可應(yīng)用于水稻移栽和播種機。近年來，一些學(xué)者創(chuàng)新性地設(shè)計出側(cè)深施肥裝置植入插秧機，有螺旋絞龍結(jié)構(gòu)和風(fēng)送式，并進行了氣固兩相流仿真分析［56-58］。目前國產(chǎn)插秧機存在的主要問題有插秧不均勻、漂秧、漏插、勾傷秧苗等，還需進行改進。在插秧機上增加施肥、鋪紙和施藥裝置，實現(xiàn)邊插秧邊精確可靠側(cè)深施肥、邊鋪再生紙或者覆膜以及邊施藥等復(fù)合功能。

2.2.3水稻缽苗移栽技術(shù)及其裝備

缽苗移栽的概念最早于20世紀(jì)80年代由日本提出，目的是為了水稻秧苗期能抗寒。此后日本率先將單片機、機械手、電磁閥等機電一體化技術(shù)整合在一起，完成取秧、輸送和栽植工作，發(fā)明了缽苗移栽機并推廣。缽苗移栽技術(shù)比毯狀苗平均增產(chǎn)增效6.0%~12.6%，且特別適用于單株成缽的超級稻以及北方種植地區(qū)［59-62］。缽苗移栽對象的秧苗特性和力學(xué)分析是移栽機設(shè)計的理論基礎(chǔ)，宋建農(nóng)等［63］對不同的秧苗高度、秧齡及苗缽體濕度進行了力學(xué)試驗分析，證明拔取方式可行，水稻單穴內(nèi)秧苗拉拔力小于抗拉斷力但播量必須控制。目前國內(nèi)主要有幾個科研機構(gòu)從事水稻缽苗移栽機開發(fā)。①東北農(nóng)業(yè)大學(xué)與吉林鑫華裕農(nóng)業(yè)裝備有限公司共同研制出第一代樣機［64］，該樣機采用雙曲柄五桿機構(gòu)，用1個機構(gòu)完成3個動作，結(jié)構(gòu)簡單且成本低，但振動大、效率不高，是國內(nèi)少有的進入市場的機型。基于第一代樣機，第二代樣機由桿機構(gòu)升級到回轉(zhuǎn)式機構(gòu)，采用頂出式貝塞爾齒輪行星輪系雙臂移栽機構(gòu)；第三代樣機是水稻寬窄行缽苗移栽機構(gòu)，采用行星架斜置式雙臂取秧方式；第四代樣機為水稻寬窄行缽苗拐子苗移栽機構(gòu)。為提高效率該團隊設(shè)計了三移栽臂非圓齒輪行星系水稻缽苗移栽機并針對移栽臂存在甩泥現(xiàn)象進行了改進［65-70］。②以汪春為主導(dǎo)的團隊在20世紀(jì)90年代研制出2SP-6型缽苗有序拋秧機和齒板式缽秧擺栽機，選取秸稈植質(zhì)為缽苗的基質(zhì)，配套的栽植機械通過改裝插秧機2ZT-9356型完成，效果較好。③中國農(nóng)業(yè)大學(xué)有20多年缽苗移栽科研基礎(chǔ)，1994年研制出2ZPY系列水稻拋秧機，采用旋轉(zhuǎn)錐盤式，為無序移栽，而后研制出采用對輥式拔秧的2ZPY-H530型缽苗移栽機［71，72］。④南京農(nóng)業(yè)機械化研究所1997年研制出2ZU-6和2ZB-79型播秧機，為頂桿推出式結(jié)構(gòu)有序化取秧，靠秧苗自重入土而淺栽。⑤華南農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的缽苗有序拋秧機為氣力式，2003年又研制出夾子式機械手式缽苗移栽機，此后又設(shè)計出非圓齒輪行星輪系分插機構(gòu)，采用3個移栽臂提高移栽效率［73］。中國缽苗移栽技術(shù)水平與發(fā)達國家仍存在較大差距，缽苗移栽技術(shù)的難點在于移栽機縱向的移送精度很難達到要求，移栽機缺乏創(chuàng)新，機構(gòu)可靠性不夠，市場化尚未形成。

3中國水稻種植機械化問題探討及展望

3.1水稻機械移栽與機械直播對比與選擇

水稻機直播、機插秧和缽苗移栽各有特點，學(xué)者們對這3種種植方式做了大量對比試驗［74-78］，結(jié)果表明應(yīng)因地制宜地選擇機械移栽與機械直播，實現(xiàn)水稻增產(chǎn)。機直播、機插秧和缽苗移栽3種種植方式并存發(fā)展的同時，水稻缽苗移栽為未來發(fā)展重點［79］。

3.2加快作業(yè)可靠、性能優(yōu)化的新型機具的自主研制

在水稻直播方面，應(yīng)優(yōu)化種子加工環(huán)節(jié)，節(jié)省稻種用量，根據(jù)不同品種的種子選取不同直播方式，精確播種。配套的整地機具應(yīng)朝著大型高質(zhì)量方向發(fā)展，進一步發(fā)展精量直播技術(shù)，實現(xiàn)種子的株距和行距有序精確分布。在水稻移栽方面，既要解決國產(chǎn)插秧機插秧不均等問題，又要加快國產(chǎn)新型缽苗移栽機的研發(fā)。目前市場上使用的性能較穩(wěn)定的插秧機和缽苗移栽機均引進了日本核心技術(shù)，應(yīng)加快自主研發(fā)尤其是缽苗移栽技術(shù)需要創(chuàng)新與優(yōu)化，從而解決水稻秧苗移栽結(jié)構(gòu)上的難題。

3.3農(nóng)藝知識和先進技術(shù)應(yīng)與種植機械技術(shù)融合創(chuàng)新

在提高水稻移栽機可靠性的基礎(chǔ)上，需發(fā)展配套育秧播種技術(shù)，從而實現(xiàn)精準(zhǔn)育秧。育秧技術(shù)與移栽技術(shù)配套同步發(fā)展，如毯狀苗的播種量、適栽期、苗盤深度、一缽幾株等綜合試驗分析尚欠缺，要加快育秧技術(shù)研究，為水稻種植農(nóng)藝與農(nóng)機配合提供參考。水稻移栽對象的力學(xué)物理特性研究可為移栽機研究提供理論依據(jù)，例如分析不同夾取秧苗方式的拔取力、最佳拔取角度和移栽軌跡等，還應(yīng)對不同育秧工藝下的秧苗力學(xué)特性做對比分析試驗。

3.4加快水田環(huán)境下自走底盤研發(fā)，側(cè)深施肥施藥等復(fù)合作業(yè)

目前水稻種植機具的自走底盤主要由外資企業(yè)生產(chǎn)，其大多采用液壓傳動和無級變速，但是水稻種植機具一般為勻速且低速前進，這些多余的功能導(dǎo)致成本提高，所以中國應(yīng)加快研發(fā)適合本國國情且符合水稻種植機具動力需求的底盤。推進水田自走底盤研發(fā)對促進多種水田操作機具的發(fā)展具有重大意義。水稻種植機具技術(shù)趨勢有復(fù)合作業(yè)技術(shù)、特殊形式種植機和無人駕駛種植機等，其中側(cè)深施肥和施藥等復(fù)合作業(yè)技術(shù)應(yīng)與種植機械同步發(fā)展，以實現(xiàn)精準(zhǔn)按需供給。

3.5提高水稻種植機械智能化水平是未來發(fā)展趨勢

自動移栽機器人是未來的發(fā)展方向，一些發(fā)達國家已開始應(yīng)用，旱地移栽機器人技術(shù)可以借鑒并應(yīng)用于水田。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、自動導(dǎo)航技術(shù)在直播機以及移栽機上均可應(yīng)用，無人操縱高精度水稻種植機是水稻種植機械化技術(shù)的發(fā)展方向之一。針對移栽機高效、可靠和智能化發(fā)展趨勢，充分利用機器視覺等信息化控制技術(shù)，精準(zhǔn)采集機具的作業(yè)信息（移栽間距、秧苗移植深度等）與移栽質(zhì)量指標(biāo)（栽直率、漏栽率等），實時反饋給移栽機進行調(diào)整，以提高作業(yè)的總體質(zhì)量。

作者:張妮 張國忠 單位:華中農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院 武昌首義學(xué)院

水稻種植機械化篇3

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展及國家大力支持下，安徽省在水稻機械化種植方面得到了較好的提升，不過仍存在一些問題需要加以解決。為促進該地區(qū)水稻機械化種植技術(shù)的良好發(fā)展，需要創(chuàng)新水稻機插秧技術(shù)、加大水稻種植機具研制力度、提高農(nóng)機技術(shù)人員素質(zhì)、優(yōu)化公共及社會化服務(wù)、提高地方財政能力，通過以上措施，真正凸顯出水稻機械化種植的技術(shù)優(yōu)勢,在后期對水稻機械化種植研究中，還應(yīng)加大研究力度，不斷探究促進安徽水稻機械化種植發(fā)展的有效措施。

1機械化水稻種植的意義

1.1促進社會經(jīng)濟發(fā)展

以往基本上都是通過手工插秧的方式進行水稻種植，存在較大的勞動強度，并且種植效率較低，對水稻行業(yè)發(fā)展產(chǎn)生了嚴(yán)重影響，無法滿足我國在食品方面的需求。此外，老齡化問題的出現(xiàn)，也大大減少了農(nóng)業(yè)勞動力，這種情況下，通過機械化水稻種植，可有效提升水稻種植效率，促進社會經(jīng)濟發(fā)展[1]。

1.2提高稻作技術(shù)水平

機械化水稻種植技術(shù)的應(yīng)用可以促進水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，并且代替了人工種植方式，更會使工作種植效率得以大幅度提升。通過應(yīng)用相應(yīng)的種植技術(shù)以及機械設(shè)備，能夠有效提升水稻種植技術(shù)水平。不過，與其他發(fā)達國家相比，我國技術(shù)水平還存在較大的發(fā)展空間，機械化水平較低，因此，還需要進一步提升水稻作業(yè)技術(shù)水平。

2安徽水稻機械化種植工作中存在的問題

對于水稻生產(chǎn)機械化的發(fā)展，安徽省在耕作及收獲機械化上發(fā)展較早。當(dāng)前，這兩方面的機械化水平較高。相比而言，該省在種植機械化發(fā)展上相對較晚，在2006年才開始大規(guī)模推廣，發(fā)展至今水稻機械化種植面積已超過66.7萬hm2。水稻種植機械化得以快速發(fā)展的主要原因為機械化種植起點較低，獲得了政府高度重視，將其納入了重點發(fā)展項目中，特別是機械插秧技術(shù)在近年來不斷完善，該地區(qū)購買農(nóng)機能力也逐漸提升，使得安徽水稻種植機械化得以快速發(fā)展。

2.1機械化種植水平不高

水稻生產(chǎn)主要包括三個環(huán)節(jié)，首先是耕整地，其次是栽插，最后是收獲。雖然在近年來機械化種植得以不斷發(fā)展，但相較于其他兩個環(huán)節(jié)，水稻機械化栽插水平相對較低，影響了水稻全程機械化發(fā)展。

2.2栽植機具無法滿足多種種植模式需求

安徽地區(qū)水稻種植區(qū)域較為廣泛，水稻的種植品種也較為多樣，在生育期、栽植密度、栽插條件以及栽植時間不同的情況下，也會對株距行距存在不同的要求。現(xiàn)階段，缽體機械擺栽、機直播以及有機插秧等，是較為常見的水稻機械化栽植方式，不過面對多種種植模式的需求，現(xiàn)存插秧機機型仍無法全部滿足。

2.3農(nóng)機技術(shù)人員素質(zhì)有待提高

一些水稻農(nóng)機技術(shù)人員結(jié)構(gòu)不合理，存在新老技術(shù)人員交替斷層等問題，不具備較強的水稻農(nóng)機推廣力量；隨著“農(nóng)口”改革的不斷推進，農(nóng)機技術(shù)人員數(shù)量逐漸減少，一些人員還會在本職工作之外承擔(dān)其他工作，使得人員專業(yè)性不強、素質(zhì)較低，對水稻機械化技術(shù)發(fā)展及推廣產(chǎn)生了嚴(yán)重影響[2]。

2.4社會化服務(wù)功能不健全

現(xiàn)階段，安徽地區(qū)農(nóng)機大戶及服務(wù)組織發(fā)展相對較快，不過可以進行規(guī)范化經(jīng)營的較少，更無法提供全程的作業(yè)服務(wù)，所以無法良好滿足農(nóng)民多樣化服務(wù)需求。

2.5地方財政能力有限

地方財政能力在一定程度上影響著水稻機械化種植技術(shù)的推廣效果，一部分水稻種植區(qū)并不具備較高的經(jīng)濟發(fā)展水平，由于地方政府財政能力不強，對于水稻機械化種植無法提供充足的支持資金。同時，一些水稻種植機械設(shè)備價格較高，超出了財政支付范圍，也在一定程度上影響了水稻種植機械設(shè)備的推廣。

3促進安徽水稻機械化種植技術(shù)發(fā)展的策略分析

3.1創(chuàng)新水稻機插秧技術(shù)

由于水稻機插秧技術(shù)存在一定的操作難度以及復(fù)雜性，因此，水稻栽插環(huán)節(jié)是水稻生產(chǎn)的薄弱環(huán)節(jié)。在育秧環(huán)節(jié)會涉及到較多的步驟，比如，準(zhǔn)備環(huán)節(jié)需要進行取土、過篩、集中堆悶以及培肥等工作；秧床準(zhǔn)備環(huán)節(jié)需要進行整地以及開溝等工作；秧苗管理環(huán)節(jié)還需要做好水、肥管理工作。與以往人工栽插相比，利用機械化的方式進行水稻秧苗栽插及田間管理會存在一定的技術(shù)要求，操作起來難度也會更大，所以對機械插秧技術(shù)大力推廣的同時，還應(yīng)注意加大對于輕簡化栽培技術(shù)的研究，可以從育秧以及栽插環(huán)節(jié)入手，研究新型的育秧模式，如無紡布育秧、基質(zhì)育秧以及淤泥育秧等，用新的育秧方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)營養(yǎng)土育秧方式，使取土更為簡便，同時也大大簡化了操作工序。對于栽插環(huán)節(jié)，可以研究水稻缽體擺插等新型栽插方式，能夠有效解決返青時間長、秧苗受傷、穴株控制不精準(zhǔn)、秧齡短等問題，通過以上方式，為水稻機械化提供新型的栽植手段。

3.2加大水稻種植機具研制力度

對于安徽省而言，其稻區(qū)覆蓋廣，由于具備復(fù)雜多樣的地形，因此存在多樣化的種植模式，長江流域及以南區(qū)域，地形多為山地或丘陵，地塊往往較小，并且地勢不平坦，針對這種地形，在水稻種植機具研制方面，更為適合研發(fā)輕簡型水稻聯(lián)合收獲機或步進式插秧機、小動力多功能耕作機具，更便于水稻種植工作的開展；淮河流域由于其地形較為平坦廣闊，因此可以研發(fā)大型聯(lián)合收割機、乘坐式插秧機或者大馬力拖拉機帶復(fù)式作業(yè)機具。現(xiàn)階段，針對于耕整地及收獲的各類機械較多，例如以插秧機為主的栽插機具，還有缽體擺插機具、拋秧機以及直播機等。與其他機械相比，直播機相對品種較少、質(zhì)量參差不齊。雖然存在較多的插秧機機具，但仍無法良好滿足不同種植制度、品種、地域的要求。市場中存在的插秧機，只有兩種行距標(biāo)準(zhǔn)，一種為25cm，另一種為30cm，因此，在插秧機的研發(fā)上，應(yīng)將重點放在可調(diào)行距以及窄行距插秧機方面，進而研發(fā)出應(yīng)用范圍更廣的插秧機機型。在水稻直播機的研發(fā)上，可以將重點放在機具深耕及作業(yè)質(zhì)量的提升上，研制出具備環(huán)保性及高效性特點的水稻直播機。除此之外，還應(yīng)加大對于栽插新機具的研究力度，如精量穴直播機以及缽體擺栽機具等，以滿足多樣的水稻栽插需求。

3.3提高農(nóng)機技術(shù)人員素質(zhì)

只有農(nóng)機技術(shù)人員具備較高的素質(zhì)，才能為農(nóng)民使用水稻種植機械設(shè)備提供專業(yè)化的知識指導(dǎo)及服務(wù)，對促進水稻種植機械化發(fā)展意義重大。可通過以下幾種方法，提升農(nóng)機技術(shù)人員的素質(zhì)：首先，水稻種植機械設(shè)備應(yīng)用過程中，應(yīng)通過定期或不定期的培訓(xùn)，提升農(nóng)機技術(shù)人員的操作技能以及專業(yè)知識，使其對水稻種植機械設(shè)備相關(guān)知識及技術(shù)了如指掌；其次，開展水稻種植機械設(shè)備推廣工作時，可以組織開展座談會或者講座，邀請專家講解與水稻種植機械設(shè)備相關(guān)的知識以及相應(yīng)事項等，從而有效提升農(nóng)機技術(shù)人員的綜合素質(zhì)。

3.4優(yōu)化公共及社會化服務(wù)

基于基層農(nóng)機組織機構(gòu)發(fā)展情況進行分析，能夠發(fā)現(xiàn)較多組織機構(gòu)提供的公共及社會化服務(wù)，不具備網(wǎng)絡(luò)農(nóng)機系統(tǒng)建設(shè)、農(nóng)機技術(shù)創(chuàng)新以及農(nóng)機推廣隊伍建設(shè)等方面的內(nèi)容，這種情況的存在，對水稻機械化種植水平提升產(chǎn)生了較大的不良影響[3]。

3.4.1強化水稻機械化信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)，結(jié)合區(qū)域水稻機械化種植實際情況，進行農(nóng)機信息子網(wǎng)的分批建設(shè)，并且還應(yīng)配置相應(yīng)設(shè)備；建設(shè)完善的信息平臺，強化與各子網(wǎng)間的合作，設(shè)立專題以及財政信息等重點欄目，使網(wǎng)站具備較好的應(yīng)用功能，以便為廣大群眾提供網(wǎng)上服務(wù)，最終推進水稻機械化種植工作的良好發(fā)展。

3.4.2強化與第三方的合作，如科學(xué)研究院及高校等，通過在基層農(nóng)機組織機構(gòu)中設(shè)置相應(yīng)部門，強化栽植機械化技術(shù)的研究，從而對改良創(chuàng)新栽植機械。最后，做好農(nóng)機推廣隊伍建設(shè)工作，組織人員參加各種農(nóng)機技術(shù)培訓(xùn)、座談會以及交流會等，積極引進綜合素質(zhì)強的推廣人員，從整體上強化農(nóng)機推廣隊伍建設(shè)。

3.5提高地方財政能力

新時期下為促進水稻種植機械化發(fā)展，我國出臺了幫農(nóng)政策。這些政策的提出一方面提升了農(nóng)民的生活水平，另一方面也促進農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)。不過，這些政策對于農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展方面的實施力度不足。因此，相關(guān)政府部門應(yīng)提高地方財政能力，保證各項惠農(nóng)政策的良好實施，助力水稻種植機械化水平的進一步提升。此外，為確保地方財政更多用于水稻種植機械化方面，地方政府需要結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展水平、種植規(guī)模以及機械化情況等，制定出科學(xué)、合理的財政支持策略，將財政支持資金用到實處。

參考文獻

 [1]湯明余.皖江水稻機械化種植存在問題及對策[J].農(nóng)民致富之  友，2018（4）：53-53.

 [2]潘正鵬，李清.蕪湖市水稻機械化插秧技術(shù)應(yīng)用SWOT分析及對  策建議[J].基層農(nóng)技推廣，2019（12）：73-74.

 [3]楊福坤.水稻機械化收割中存在的問題及解決對策分析[J].南方  農(nóng)業(yè)，2018，12（33）：157-158. 

作者:宋恩明 單位:安徽省淮南市壽縣豐莊鎮(zhèn)農(nóng)機站