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  2015-2016年,土壤耕作机械化专业组在农业部农机化司的领导下,专业组各专家围绕土壤耕作机械领域的科学问题、技术需求和科研重点共同努力,积极开展土壤耕作技术和机械方面的学术交流活动与技术培训,深入基层对土壤耕作机械现状进行调研,跟踪国内外土壤耕作技术和机械的研究进展,加强土壤耕作关键技术及其配套装备的研究与示范,取得了一定的进展和成效。具体开展工作情况如下:

  围绕土壤耕作机械发展需要,结合国内土壤耕作机械的总体发展现状和区域性需求,积极同国内外同行专家进行深入的交流与探讨。

  2015年1月24至25日,专业组在南京钟山参加了“农业部农机化科技创新专业组工作会议”,听取了汪懋华、傅廷栋、陈学庚等院士以及其他相关专家的科技报告,讨论了农机化科技发展和创新问题。同时,总结了土壤耕作机械化专业组2014年的工作,讨论确定了专业组下一年度的工作计划和安排。

  2015年6月11日,专业组成员参加了由中国农业科学院作物科学研究所和安徽省宿州市人民政府联合主办的“麦茬夏大豆免耕覆秸精量播种技术”现场观摩活动,同时邀请了多家免耕播种机厂商参加,重点进行了免耕覆秸精量播种机在小麦高茬田地上播种大豆的演示,交流了麦秸秆地直接播种技术。

  2015年7月,专业组成员与吉林省农业机械化管理中心在长春联合举办了“2015中国吉林保护性耕作发展论坛”。农业部农机化司、科技教育司、吉林省农业委员会、吉林省农科院、中国农业大学、华南农业大学、吉林大学、吉林农业大学、新疆农垦科学院等单位代表围绕吉林省玉米生产全程机械化和保护性耕作发展情况,以及秸秆炭化技术与秸秆利用等问题,开展保护性耕作技术专题学术交流、技术研讨,研究探索东北黑土地保护综合治理途径,建议加快推进以秸秆还田、免耕播种为核心的机械化保护性耕作技术普及应用。

  2015年7月31至8月2日,组织土壤耕作研究团队赴沈阳农业大学考察交流,参观了沈阳农业大学秸秆还田试验基地及法库县大孤家镇试验基地,并就东北高寒地区保护性耕作、秸秆还田、施用有机肥等问题进行了研讨。

  2015年8月,多位专业组成员参加了中国农业工程学会2015学术年会,并做了相关专题汇报。其中,专业组成员主持了“农业机械化与装备工程”分会场学术交流活动,该会场主要针对作物收获与秸秆处理,土壤耕整地机械发展,农机具节能减阻,土壤破坏等问题进行交流与探讨。

  2015年8月,在郓城组织召开了第七届“农业部保护性耕作新产品研讨会”。专业组成员与参会专家共同探讨了目前保护性耕作推广现状、政策及存在的问题以及保护性耕作先进技术在实际应用中呈现出的优势及影响因素,并在会后观摩了玉米秸秆还田类、深松整地类、小麦免耕施肥播种类、玉米免耕精播类等保护性耕作新机具的现场作业演示。

  2015年9月,专业组成员参加了在宿州召开的“大豆绿色增产增效技术模式示范现场会”,与来自科研院所、政府部门、生产企业的科研、生产及推广应用人员就大豆麦秸免耕覆盖精量播种等关键技术的研究与示范工作进行了研讨交流,并在会议期间作了“我国大豆机械化生产技术现状与趋势”的技术报告。

  2015年10月,专业组成员在山东青岛组织参与了“2015中国农机发展论坛——机械化深松论坛”,来自农业部、国家农业智能装备工程技术研究中心、中国农业大学、河北省农业厅、西安亚澳农机股份有限公司的相关代表从机械化深松的政策研究、机具研发、电子监管、地力培育、耕地改良途径等方面进行了深入讨论。此次交流对于改善我国耕地质量、提高粮食综合生产能力起到了积极的促进作用。

  专业组成员于2015年10月23日在如皋参加2015年全省“三秋”机械化生产暨秸秆机械化还田现场会,并与江苏省农机推广站共同对全省2015年秸秆还田技术方案进行了修改、讨论,提出了指导意见。

  2016年4月29日,专业组成员参与了浙江湖州举办的水稻生产全程机械化技术研讨会,会议围绕水田耕整、田间管理、水稻播种和收获干燥等几个方面进行了汇报与探讨。

  2016年5月,专业组成员先后参加了在云南昆明举办的“云南高原特色现代农机装备发展研究”座谈会、在深圳举办的农业航空技术应用与配套产业发展论坛,并就高原特色现代农机装备与水稻施药技术与同行进行了交流。

  2016年8月21至22日,专业组成员参加了在长春召开的“我国农业全程全面机械化发展面临的新挑战和应对策略”项目阶段交流会。

  2016年9月21至23日,专业组成员参加了在西安举办的中国土壤科学大会,并以“基于稀土元素示踪团聚体周转:方法与模型的探讨”为主题作口头报告。

  2016年10月24至27日,以“践行五大发展理念,促进农机科技创新”为主题的“2016中国农业机械学会国际学术年会”在武汉举行。多位专业组成员参加会议并做了相关专题汇报。其中,“耕种与植保高端装备科技创新”分会场主要针对免耕播种、旱地深松、植保等问题进行交流与探讨,专业组成员进行了主题为“秸秆全量还田免耕播种防堵技术探讨”的汇报。同期参加了“2016中国农机发展论坛——农机具论坛”,并就钵苗移栽设备、保护性耕作现状、机具研发、甘蔗生产全程机械化、中药材机械装备研发等方面进行深入讨论。

  2016年11月14至16日,在青岛组织召开了第七届“农业部小麦机械化专业组座谈会”,会后专业组成员对保护性耕作示范基地进行了调研考察。参会专家共同探讨了目前小麦播前耕整地、机械化播种、机械化植保和机械化收获中存在的问题,并提出五点建议:一是坚持农机与农艺相结合的理念,从根本上解决小麦生产全程机械化问题;二是迫切需要提高小麦播种机质量,增强防堵性能,精确控制播深,减小秸秆对小麦发芽的影响;三是根据目前情况,保护性耕作应该走创新之路,例如条带旋耕播种、浅旋播种等;四是扩大保护性轮耕技术示范面积;五是提高农机手专业技术意识。

  2016年11月28日至12月1日,专业组成员赴广州参加水稻机械化直播技术国际研讨会,并观看了机具田间作业现场演示,并于12月7-8日参加在广州召开的“我国农业全程全面机械化发展面临的新挑战和应对策略”项目阶段交流会。

  2016年12月9日,在海口召开了“2016年作物秸秆还田技术总结年会”,专业组成员主持会议并进行了主题为“黄淮海麦玉及长江流域双季稻秸秆还田技术集成示范”的报告。整个会议围绕秸秆还田正负效应、炭化秸秆还田技术、秸秆还田装备展开了汇报与讨论。

  ①2015年4月,专业组成员邀请国际玉米及小麦改良中心(CIMMYT)的Dr. Jack McHugh到农业部南京农业机械化研究所开展学术交流。Dr. Jack McHugh从机械耕作的现状、保护性耕作的重要性和保护性耕作的3个主要原则3个方面进行了报告,详细介绍了国际玉米及小麦改良中心在我国宁夏、四川、甘肃等地免耕播种机具的选型与研发情况。

  ③2015年7月,专业组成员参加美国农业与生物系统工程师学会(ASABE)2015年学术年会,并在此期间与康奈尔大学Norman R. Scott和Kifle教授、美国农业部农业研究局朱和平研究员进行了学术交流。

  ④2015年7月,参加了在甘肃兰州召开的“现代保护性农作制建设学术研讨会”,专业组成员与参会专家讨论了农作制设计模型在保护性农作制建设中的应用以及未来我国保护性农业发展模式构建。

  ⑥2015年9月,专业组成员前往朝鲜参加在平壤举办的保护性农业国际研讨会。本次会议通过探讨保护性耕作技术对可持续发展农业和环境恢复的贡献,分享中国发展保护性耕作技术的相关经验,旨在提高朝鲜保护性耕作技术与机具的水平,促进朝鲜农业进一步发展。

  ⑦2015年11月,专业组成员在内蒙古赤峰市组织召开了“2015年中加免耕播种机研讨会”。在主题学术报告的基础上,针对一年一熟地区免耕播种机具存在问题及发展趋势,与来自赤峰市农机局、宁城县农机局、宁城县科技局和内蒙古农牧机械制造产业技术创新战略联盟的参会代表进行了热烈的交流和讨论。

  ⑧2015年12月,专业组成员前往日本洋马农机株式会社、久保田株式会社总部,围绕耕作播种机械相关技术开展学术交流,并参观考察了洋马琵琶工厂、久保田宇都宫工厂。

  ⑨2016年8月11至24日,专业组成员赴美国访问了加州大学戴维斯分校、俄亥俄州立大学、美国农业部农业研究署农业工程应用技术研究所(Wooster),并考察了俄亥俄州的农场,与农场主展开深入交流,同期参加了美国农业与生物系统工程2016年学术年会。

  ⑩2016年10月17日,联合国世界粮食及农业组织(FAO)在古巴首都哈瓦那组织召开了保护性农业国际专家研讨会。会议为期5天,并以“Making Sustainable Agriculture a Reality in Cuba”为主题进行了切实深入的探讨。与会期间,专业组成员与各国专家就如何将保护性农业引入古巴并进一步发展推进,保护性农业能为古巴带来的效益等展开了积极的讨论。2016年12月2至8日,专业组成员参加了法国巴黎举行的Global Soil Security会议和国际土壤与耕作研究组织(ISTRO)委员会会议。

  ① 2015年4月20至22日,专业组成员进行了重庆市梁平县、垫江县机械化耕整地与保护性耕作项目田间调研,通过与当地农户进行深入交流,对当前土壤耕作机械化存在的问题进行了汇总。

  ②2015年5至7月,专业组成员在重庆壁山、潼南蔬菜基地进行了多次调研,发现传统内燃机驱动的微耕机存在启动困难、耕作震动大,工作时操作劳动强度大的问题;且温室大棚等设施农业的耕作空间有限且比较封闭,内燃机驱动的微耕机难以满足作业要求。

  ③2015年5至10月期间,专业组成员多次前往四川苍溪县和安徽芜湖县考察指导当地保护性耕作技术创新与集成示范项目实施情况,就南方水旱轮作区“水稻-油菜”轮作、“油菜-水稻”轮作和“小麦-水稻”轮作三种模式开展专题调研。同期参加了“2015年芜湖市油菜机收暨秸秆还田现场会”、“芜湖县油菜种植现场会”等活动,与农机主管部门、技术人员和农机手进行座谈交流。

  ④2015年6至9月,专业组以问卷和实地访谈的方式,先后在河北、河南、山东、天津、北京五个省市,针对一年两熟区域小麦、玉米两大粮食作物的主要种植模式、农艺流程、生产技术路线、机械化生产技术与装备使用情况以及作业投入与成本展开调研。调研对象包括当地农机管理部门相关工作人员、农机专业合作社社长或社员、农机大户、普通农户和农机生产公司等。

  ⑤2015年9至10月,专业组成员调研重庆涪陵区以及四川苍溪县保护性耕作及果园开沟装备(,并与当地农机服务人员及农业合作社社员交流分析了该地区保护性耕作技术推广应用过程中存在的问题,共同探讨了解决方案。

  ⑥2015年12月,专业组成员结合农业部公益性行业科研项目(作物秸秆还田技术)在安徽省开展秸秆还田调研与研讨。实地考察了宿州市埇桥区麦玉轮作下秸秆还田示范区、淮南市毛集区稻麦轮作下秸秆还田示范区和合肥市肥东县稻油轮作下秸秆还田示范区的秸秆还田效果,与当地农机推广部门、种粮大户及合作社等人员就秸秆还田的正负效应、技术规程以及存在问题等进行了交流,并提出了相应的解决方案。

  ⑦2016年3月,根据土壤耕作机械化专业组的要求,特别是在2015年江苏、安徽、四川保护性耕作技术创新与集成研究的基础上,对江苏、安徽深松和深翻作业进行了调研,撰写了关于深松、深翻作业的调研报告。

  ⑧2016年4月26至27日,专业组成员赴江苏盐城黄海农场考察中德作物生产与农业技术示范园,调研中方当地和德方不同的土壤耕作技术和装备,并与德方专家进行了交流。

  ⑨2016年4月28至30日,专业组成员赴银川调研宁夏水稻生产机械化及土壤耕作技术,与自治区农牧厅、农机推广站相关人员进行了座谈。

  ⑩2016年5月19至22日,专业组成员赴黑龙江农垦庆阳农场调研水稻生产机械化、土壤耕作技术以及秸秆处理情况。

  2016年7月和10月,专业组成员在安徽怀远、蒙城、涡阳、濉溪等地调研砂姜黑土耕作、培肥与秸秆还田等情况。

  2016年8月,专业组成员调研了建设农场、长水河农场、八五四农场、黑龙江省农垦总局九三分局,听取了当地农场负责人、机手关于耕种机械化生产的汇报,实地调研北方耕种机械化生产技术模式。

  2016年10月6至16日,专业组成员抵达黑龙江建三江七星农场,并对河北双鹰1L-530悬挂五铧犁、德州宝丰1L530悬挂五铧犁、德邦大为30五铧犁、1GHJ-160型水稻秸秆整株深埋还田机等机具进行了试验调研。

  2016年10月9至12日,专业组成员参加江苏省粮食生产全程机械化技术巡诊,并赴南通如皋、泰州泰兴、扬州江都、淮安洪泽、南京浦口等苏中5县(市、区)考察调研。

  2016年10月,专业组成员到黄淮海流域调研濉溪县、固镇县耕种机械化生产情况,听取当地农机推广部门有关耕种机械化的汇报,了解耕种机械化的技术需求。

  2016年11月14至16日,专业组成员深入到胶州、平度、莱西、黄岛市典型保护性耕作示范区和专业合作社,进行小麦生产机械化调研,了解农民小麦生产过程中的好做法、好经验及面临的困难和问题,特别是针对小麦播前耕整地、机械化播种、机械化植保和机械化收获等问题,提出推进小麦生产全程机械化工作的意见和建议。

  专业组成员调研洛阳市鑫乐机械设备有限公司和安徽江淮重工机械有限公司,现场观摩了“全还田防缠绕免耕施肥播种”系列和“实时智能监控免耕播种”系列播种机具演示,与机具研发人员进行了技术交流与指导。由于现有免耕设备在全秸秆覆盖条件下作业时多存在入土部件挂草、壅堵、晾种等问题,因此还重点调研了市场上免耕播种机具作业时主要采用的防堵技术及应用效果。

  专业组成员对青岛保护性耕作开展调研及指导,重点对胶州市保护性耕作补助政策的实施方式和实施效果、秸秆还田技术和深松整地技术等保护性耕作核心技术的推广应用情况,以及农机合作经营主体等农机化服务体系的建立情况开展调研,并及时总结推广经验,撰写完成“胶州市推广保护性耕作向绿色农机化转型升级的做法与启示”调研报告。

  专业组成员调研山东省水稻直播机械化作业成本和节约情况,比较分析了机械化直播与育秧机插成本,形成了《山东省水稻机械化直播可行性及其与育苗机插秧成本比较报告》。

  ①2015年4月,在陕西宝鸡参加农业部2015年“全国春耕生产农机化技术暨保护性耕作技术培训班”,编写了适宜南方水田稻麦轮作地区的保护性耕作技术培训资料,围绕“西南丘陵山区土壤耕作现状与亟需研究的问题”向培训人员进行了介绍。专业组成员通过和江苏金坛的农机工作人员多次座谈研讨,帮助制定金坛地区保护性耕作实施方案和试验大纲;并根据该地区土壤类型、水热条件以及种植模式,编写适宜于当地的保护性耕作技术手册。

  ②2015年夏、秋两季(6月10日、10月27日),分别在江苏金坛、姜堰试验基地对犁耕旋耕一体机进行试验,制定了试验大纲,并与当地农机推广站协商、讨论了试验、培训方案,取得了良好的试验效果。其中,金坛基地夏季试验示范面积近1000亩。

  ③专业组成员指导青岛胶州保护性耕作技术发展,并与当地两个典型农业合作社建立联系,针对农场现行耕作模式以及机械化作业方式提供相关的技术咨询。

  ④2015年11月,在山东理工大学组织“青岛胶州市农机合作社理事长培训班”,通过开展“机械化生态沃土种植工程”等专题讲座对农机从业者进行技能升级培训,提高农机人员专业水平。

  ⑤2015年11月,前往河南洛阳考察保护性耕作技术实施情况,与偃师长发农机专业合作社建立合作关系,为其提供保护性耕作技术咨询并将该合作社确定为保护性耕作示范点。

  ⑥2015至2016年间,专业组成员多次为山东郓城工力有限公司、河南豪丰机械制造有限公司提供保护性耕作技术、保护性耕作系列机具的研发改进等方面的咨询和建议,为洛阳市鑫乐机械设备有限公司提供秸秆粉碎系列机具的设计指导。

  专业组成员通过参加国内外学术交流、开展全国范围的实地调研与技术培训,基本摸清了我国土壤耕作技术发展现状及存在的问题,特别对机械化秸秆还田补贴政策及技术装备中存在的问题进行了总结报告,对我国土壤耕作技术与国外耕作中存在差异进行分析,具体如下:

  ①四川地区机械化秸秆还田作业成本在地区间存在差异,应因地制宜提高部分地区的补贴力度;并且相对于作业补贴,农户们更青睐于机具补贴,如购置秸秆还田机、在联合收割机后面加装秸秆切碎抛撒装置等,地方强烈呼吁适当提高秸秆还田机具的购机补贴。如四川苍溪今年是把补贴转化到机具补贴上,例如购置联合收割机加装秸秆切碎装置需6000元,政府补贴4000元。虽然这种形式在机具作业收费要高一些,但农户更倾向这种机具(带秸秆切碎装置)作业。

  ② 江苏金坛夏季省里补贴10元/亩,金坛市补贴10元/亩,有些条件好的乡镇补贴10元/亩,共计20~30元/亩,但秋季没有补贴。补贴数额他们认为:根据当地情况,至少应补30元/亩。其中,直接成本约10元/亩,加上维修保养、人工等费用共计约需29元多/亩。补贴方式,金坛认为还是要通过村一级组织去做。

  ③安徽芜湖补贴数额是30元/亩,其中省里补贴20元/亩、市县(主要是县)补贴10元/亩。但芜湖认为,补贴30元/亩不够,在当地油菜秸秆还田约需40元/亩(一遍作业),水稻秸秆还田需两遍作业,应补80元/亩。他们认为,只要不焚烧秸秆,秸秆还田可以补助,秸秆离田也可以补助(40元/亩),补贴就给秸秆还田或离田作业的人。此外芜湖还认为,应大大提高秸秆还田机具的购机补贴(包括利于秸秆还田作业的大中型拖拉机)。

  ①黄淮海流域是我国大豆主产区之一,该地区大豆一般在冬小麦收获后播种,下茬小麦播种前收获。由于小麦机械收获后留茬高,秸秆抛撒在田间,严重影响大豆的播种质量。许多农民无奈之下只好将麦秸一烧了之,造成严重的空气污染和火灾隐患。为此,各地政府采取了多种禁烧措施,增加了大量的人力、物力和财力,但效果并不尽如人意。国内科研人员也进行了麦茬播种的多种尝试,但其技术措施因费时费力或作业成本高而难以被农民所接受。

  ②江苏、安徽等稻麦(稻油)两熟水旱轮作地区,目前的秸秆机械化还田技术基本可行,如当前推广的江苏稻秸秆机械化还田集成小麦机械化种植技术,安徽芜湖稻秸秆机械化还田后种油菜等。但在安徽稻油种植区域,因油菜播种时土壤湿粘、没有合适的机具(作业质量差),相当一部分还是人工撒播,油菜机械化播种的问题还有待解决。

  ③四川地区山高地势不平、田块小,大中型机具尚不适合作业,因此秸秆机械化还田条件相对差一些。尤其是秋季,须在水稻生长后期就及时清沟理墒,控水降渍,以便后续机具作业,适宜的技术路线和装备也还需要进一步探索、完善,对此专业组成员提出了“西南地区保护性耕作技术创新与集成示范”、“开发小型电动微耕机需求建议”科研项目需求建议。

  ④在河北、河南、山东等麦玉两熟区的调研显示,麦秸秆覆盖地玉米免耕施肥播种技术已普遍应用,而玉米秸秆覆盖地小麦免耕施肥播种技术应用面积相对较小。一是配套的小麦免耕播种机少,二是因玉米秸秆覆盖量大,粉碎之后难以与土壤充分混合,导致播种之后种子“悬空”,严重影响作物出苗率,因此农民更倾向于在播种小麦时进行一次翻耕,将秸秆埋入土壤,然后进行整地、播种等。此外,该区缺乏专门的秸秆还田机械,农民主要依赖于联合收割机自带的粉碎机,而联合收割机粉碎质量普遍不合格,农民需再经过额外粉碎装置或者旋耕多次粉碎秸秆,导致作业成本升高。因此,亟需开展高性能秸秆还田装备的研究,富到99 标签 生肖 财运 运势 大富大,以及秸秆还田条件下小麦免耕播种技术与装备的研究,以促进提升我国机械化秸秆还田技术水平。

  ⑤由于东北稻区秸秆量大,利用铧氏犁进行秸秆翻埋还田时,容易造成秸秆在犁体表面形成堆积,使铧式犁无法下地,影响耕深稳定性;堆积的秸秆翻埋进田后,不容易腐烂,给第二年泡田整地机插秧造成不便。

  ⑥安徽砂姜黑土是我国主要的中低产田,面临难耕难耙,有机质低下,秸秆还田难等问题,需要大力研究砂姜黑土障碍因子的形成机制与耕作、培肥和秸秆还田技术,为推动第二粮仓建设提供理论与技术支撑。

  专业组成员在江苏盐城黄海农场考察中德作物生产与农业技术示范园调研交流后,认为在土地耕作时主要考虑以下几点:(1)土壤的准备应当考虑到地理位置与当地天气等因素;(2)土地耕作的目的是保护或者改善土壤结构;(3)要尽量避免土壤的压实,这里可以考虑调整拖拉机轮胎的胎压;(4)要避免水土、有机质的流失。特别是进行秸秆还田的土地里,应尽量避免下图所示的情况出现,秸秆与土壤应均匀分布。同时,翻耕作业应建立最优的土壤结构,对环境、空气产生良好的影响,土壤水分适宜,足够的有机质、微生物,机械化除草,最优种床的准备。

  国外的耕作装备作业效果良好、效率高,也很注重下地时间、机收操作水平等。同时德国专家提出“在耕作方面,保护性耕作是首选,将秸秆适量适时的埋入土地,并使秸秆在土层里均匀分布,可有效提高土壤肥力、作物产量。德国在作物收获的同时进行秸秆的粉碎,其中80%的秸秆留茬在5-10cm,而粉碎的长度要合适以保证土壤、茎干的充分混合。用灭茬机进行灭茬后及时使用带有翼型铲的联合整地机进行5-8cm的灭茬管理,再用旋转犁进行25cm左右的土地翻耕作业,并保证轮胎胎压0.98bar左右以减少土壤板结。整地的时候机具在地块上沿对角线°。

  通过文献检索、国内外学术交流等,跟踪国内外土壤耕作技术研究进展,对各技术的发展动态、主要科研成果等情况进行总结,报告如下:

  秸秆还田可增加土壤有机质,改良土壤结构,提升土壤肥力,促进微生物活性和作物生长,同时可减少因焚烧造成的大气污染,被列为重要的地力提升技术与环境友好型技术。

  发达国家秸秆利用比较充分,将机械化秸秆直接还田与肥料应用相结合,以培肥地力,秸秆还田技术模式与配套机具已基本成熟,基本杜绝了秸秆废弃与露天焚烧的问题。美国、英国秸秆直接还田量分别占秸秆总量的68%、73%。日本的稻草2/3以上用于直接还田,韩国的稻麦秸秆近20%用于还田。国内整体从农艺角度开展了秸秆还田方式、还田量及免少耕条件下秸秆覆盖及生态效应研究,初步提出了小麦、玉米、水稻等作物秸秆还田模式。在农机方面,研制了一批用于小麦、玉米和水稻等作物秸秆还田机具,如秸秆掩埋还田机、水田秸秆还田机、反转灭茬机等;棉花、油菜、甘蔗、香蕉等经济作物秸秆(叶)还田技术已展开研究。另外,国内在秸秆催腐、炭化还田方面开展了相关研究。

  激光平地技术是目前最先进、最有效的土地精平技术,该技术利用激光控制安装在拖拉机上的铲运设备的升降,实现农田精细平整。农田表面平整状况对灌溉质量和效率有着重要影响。世界范围内的大量研究表明,土地被平整后可提高作物产量20%~30%,可节水30%~50%,水田土地利用率提高7%,并可减少农药、化肥和除草剂的使用量,对于农业增产增收及节能降耗具有重要意义。经过多年的研究,激光平地技术已得到一定面积的推广应用。当前对农田激光平地技术的研究主要集中在激光控制系统上。美国首先将激光技术应用于旱地的土地平整,取得了巨大的经济效益和社会效益,德国、日本等发达国家也将此项技术应用在农业生产中,并且制订了相应的技术规范。

  当前,经过引进国外激光平地装备,特别是对国外先进的激光平地系统进行研究,国内已涌现自主研发生产的激光平地机,并创造性的将激光平地技术应用于水稻生产中。但一些关键部件仍然采用进口的方式,激光平地机生产成本依然很高。

  2015年,国内地膜使用量为145.5万t,约占全球地膜使用总量近90%,地膜覆盖面积为1833万hm2以上,但农田地膜回收率不足60%。

  残膜回收机具根据农艺作业时间的不同,可分为苗期地膜回收机、秋后残膜回收机和播前残膜回收;按工作部件入土深度不同,可以分为表层残膜和耕层残膜回收机;按关键收膜部件的不同,可分为滚筒式、弹齿式、齿链式、滚筒缠绕式等。

  在残膜综合治理及效应研究方面,国外一般采用高强度地膜、可降解地膜,从源头上杜绝了地膜残留污染的发生;国内对残膜在不同土壤条件下的水分运移和蒸发的影响规律进行了探讨与研究。在残膜回收机具研究方面,国外多采用卷收原理或采用起膜与卷收相结合的方式。国内研究集中在机理分析、整机及部件设计试验、机具智能化等方面,结合残膜特点研制了一批残膜回收机具与装置,包括弹齿链耙式播前残膜回收机、智能弹齿式残膜回收装置、秸秆粉碎与残膜集条联合作业机和夹持输送式残膜回收装置。另外,国内还尝试了气力式、抖动链式、火焰式等残膜回收技术,相关技术还在研究摸索中。

  生物炭是在无氧或缺氧条件下,将生物质在相对较低的温度(一般低于700℃)下,通过热解的方式得到的一种含碳率高、孔隙结构丰富、比表面积大、理化性质稳定、可溶性低、熔沸点高、吸附和抗氧化能力强的炭质材料。先后经历干燥、预炭化、炭化和燃烧4个阶段,最终生成生物炭。生物炭不易被微生物分解,可以做成土壤改良剂,具有巨大的碳封存潜力。Lehmann的研究指出,炭化还田是一个净的“负碳”过程;Woolf等研究表明,生物炭每年减排温室气体数量达到目前人类温室气体排放总量的12 %;Marris提出生物质炭化还田是人类解决全球气候变化问题的一条重要途径,可以改良土壤性质,提高土壤肥力;修复土壤污染,改善农业环境;作为新能源,降低对化石能源或原料的依赖。

  根据旋耕机工作部件的配置和作业方式,将旋耕机分为正转卧式旋耕机、反转卧式旋耕机以及立式旋耕机。正转卧式旋耕机采用顺铣方式作业,有利于机组在松软、潮湿的土壤上通过,该类型机具使用最为普遍;反转卧式旋耕机采用逆铣方式作业,旋耕刀由已耕地面入土,从耕层底部开始往上切土抛土。国内外研究表明,反转卧式旋耕机作业阻力小于正转卧式旋耕机。当耕深小于刀辊半径时,有较多的土壤被抛掷机具前方,形成壅土造成旋耕刀重复切土增加功耗;耕深大于刀辊半径时,功耗小于同等作业深度的正转卧式旋耕机。立式旋耕机采用旋耕刀与地面垂直或倾斜旋转切土的方式,具有碎土能力强、耕后不乱土层等优点,但也存在着秸秆埋覆率差、能耗高等问题。

  圆盘耙主要用于犁耕后的碎土和平地,也可用于搅土、除草、混肥,收获后的浅耕、灭茬,播种前的松土,飞机撒播后的盖种,有时为了抢农时、保墒也可以耙代耕,是土壤耕作机械中应用最广泛的一种机具。目前圆盘耙在国外主要用于大型联合整地机上,并向机、电、液、仪等自动化、智能化方向发展。如欧洲一些整地机械,将电子、液压与自动控制技术有效结合,可根据各地土壤条件的不同,将相关信息通过传感器传输到控制电脑上,由控制电脑来调整液压系统进而改变圆盘耙的偏转角度。

  与国外生产方式不同,我国目前仍主要采用小规模自主经营型农业生产方式,国内圆盘耙以小型化为主,主要用于农田耕前灭茬,破除地表板结,秸秆切碎还田、耕后碎土、平整保墒等工作。随着大马力动力机械的研制及推广,以圆盘耙为单一整地作业的机械将向中小型联合整地机作业方向发展。

  翻耕是使用犁等农具将土垡铲起、松碎并翻转的一种应用最广泛的土壤耕作技术,具有改善耕层理化、生物状况,翻埋肥料,提高地力,接纳和包蓄水分,清除杂草,杀灭虫卵等作用,为作物生长提供适宜的土壤环境。目前常用的翻耕机具主要有铧式犁及圆盘犁等,其中铧式犁是世界农业生产中历史悠久、应用最广泛的耕地机械。

  随着现代耕作机械的研究、生产和实践,尤其是大功率拖拉机被广泛应用,国外发达国家的翻耕机械向多品种、系列化、人机和谐等方向快速发展,很多机械化产品也逐步向宽幅、高速和高效低耗方向发展,并已开始向电子监控、液压及模块化设计等高新技术方向发展。目前在国外,基于土垡运动学的研究方法逐渐成为研究犁体曲面的主流,而且多采用自动挂结、安全装置、液压折叠、机组铰联组合等先进技术和现代化结构。

  当前,我国铧式犁的开发和生产基本趋于稳定,已发展成为与国产拖拉机配套的系列化犁,从地域上分为南方型和北方型,南方型逐步改进发展成为水旱两用型。目前国内学者对铧式犁的设计重心放在犁体曲面上,随着计算机技术的迅速发展,用解析法设计犁体曲面逐渐成为犁体曲面设计的新亮点,同时脱附减阻仿生技术为犁体设计提供一个新方向。

  深松是指使用专用深松机在不打乱原有土壤耕层结构的前提下,进行深层松土的一种机械化耕作方式,也是保护性耕作的重要组成部分。近几年国内外应用较为广泛的深松机械主要有凿式深松机和全方位深松机。在国外,深松减阻机理的研究已经成为深松技术研究的重点,并取得显著的成果。目前对深松机具减阻机理研究热点主要集中在以下几个方面:深松机具上增加充注气体或液体装置,用气体或液体分隔土壤和机具表面从而降低阻力;在深松机具中加装额外的直流电装置和电极,通过电场作用改善土壤状态使其更易于疏松;直接改变深松部件。

  随着大马力动力机械的研制、传统单一整地机械的逐渐淘汰,联合整地作业机成为整地机械发展的重要方向,机具能在土壤适宜的条件下只需进行一次下地作业便可达到种子播前整地的要求。目前,有多种形式的联合整地方式,如深松旋耕联合作业,秸秆粉碎旋耕联合作业,深松深翻耙地联合作业,灭茬旋耕起垄联合作业等,可提高劳动生产率、抢农时、降低成本、又可减少农机具进地次数,降低拖拉机对土壤的破坏,保护土壤中的团粒结构,避免土壤压实,已成为农业机械化耕作的发展方向之一,在国外得到了广泛的应用。

  美国、加拿大、英国、法国等发达国家的联合作业机已具有耕深和水平自控调节、快速换刀、快速挂接等功能,并逐渐将微电脑技术、导航技术、遥控技术等现代技术应用于联合整地作业机具上,逐步向自动化、智能化方向发展,现已拥有性能结构较成熟的大型联合整地机械,如约翰迪尔公司研制的1SL系列深松整地联合作业机、库恩公司生产的DC301型联合整地机、贝松公司生产的COMBIMIX联合整地机。

  近两年来,在国家“十三五”重点研发项目、国家科技支撑计划、公益性行业科技、农业部财政项目与农业技术试验示范、重庆市科委的应用开发计划与重点产业共性关键技术创新专项等项目的支持下,强调农机农艺结合,在土壤耕作机械化技术模式、部件与装备等方面有了较大进展,部分技术与装备已进入示范推广阶段。

  ①结合公益性行业(农业)科研专项“黄淮海麦玉及长江流域双季稻秸秆还田技术集成示范”,针对黄淮海麦玉区的秸秆处理方式、秸秆还田技术模式、现有的机械化秸秆还田工艺流程、使用的耕整地及秸秆还田机具以及存在的问题进行调研,调研地区覆盖河北、河南、山东、天津等地。根据项目任务及调研情况,2015年,项目组优化3台机具,包括双轴条带灭茬全幅旋耕作业机、浅耙机、少免耕播种机;研制5种部件,包括秸秆短粉碎、开沟掩埋、秸秆顺行铺盖、秸秆均匀抛撒、催腐剂喷洒部件。2016年,研制4种秸秆覆盖还田机具,包括秸秆短粉碎掩埋机、催腐剂喷洒机、秸秆粉碎均撒机与玉米秸秆粉碎顺行铺放播种机;优化2种土壤复式耕整机具,包括反旋深松联合作业耕整机、秸秆翻埋旋耕机。项目在涿州、胶州各建设了50亩的试验田,形成了涿州试验区、山东胶州示范推广区、山东莱西示范推广区、河南偃师示范推广区、河南南阳示范推广区。

  ②结合“华北一年两熟区作物秸秆均撒还田技术试验示范”项目,调研了华北一年两熟区现有秸秆还田技术装备的基本情况,发现当前秸秆粉碎还田机作业多存在秸秆粉碎长短不一、碎秆覆盖不均匀等问题,设计了一种秸秆粉碎质量好、抛撒均匀的秸秆粉碎抛撒还田机。于2016年9月进行了机具试验,各项性能指标均满足要求且秸秆抛撒均匀度有明显的提高。与现有的秸秆粉碎还田机相比,秸秆粉碎抛撒还田机能在一定程度上提高秸秆抛撒幅宽和均匀度。2016年,在青岛胶州市建立了30亩示范区,进行秸秆粉碎抛撒还田机的示范。

  ③结合农业技术试验示范专项经费项目“我国北方主要类型区玉米秸秆还田模式”,针对秸秆处理方式、秸秆还田技术模式、现有机械化秸秆还田工艺流程、耕整地及秸秆还田机具等问题,在河北省、河南省、山东省、天津市4个省(直辖市)的9个县(区、市)进行了实地调研。基于问卷调研,结合文献综述,分析了秸秆还田正负效应产生原因,为相关机具与协同增产技术的研究提供基础。在河北涿州市进行秸秆还田正负效应试验,采用秸秆细碎浅埋模式,结果表明秸秆抛撒均匀使得后续浅旋整地工作效果优于传统作业模式。在山东省胶州市示范推广秸秆旋耕混埋深松与秸秆粉碎翻埋2种耕作模式,前者能够更好实现土壤深层耕作,打破犁底层,提高整机作业质量;后者作业后表层土壤细碎、疏松、平整,为播种作业、种子发芽和生长创造良好条件。

  ④结合国家“十三五”重点研发项目“北方一熟田培肥与耕作关键机具选改型及配套”,调研了东北地区水稻秸秆还田的基本情况,发现存在秸秆量大、粉碎和抛撒不均、还田后整地困难、漂浮插秧困难和机具不配套等问题。对此,研制一种秸秆粉碎抛撒装置,通过在刀轴上增加扇叶来增加秸秆抛撒的风速,秸秆抛撒效果较传统秸秆粉碎抛撒装置好;研制一种秸秆抛撒翻埋联合作业机,解决在秸秆抛撒不均情况下的秸秆翻埋问题。同时,针对东北稻区缺乏科学的、有效的秸秆还田机械化技术模式问题,提出该区秸秆还田技术模式研究并完成一年对比试验。

  ⑤结合国家“十三五”重点研发计划项目“大型机械耕整播种作业对土壤质构和玉米生长影响机理研究”,专业组进行了大型机械耕整播种作业对东北黑土地土壤结构及理化性状的改良效应研究,探讨了对玉米生长的影响规律,并监测大型机械耕整播种作业阻力、能耗、作业效率等参数。

  ⑥结合农业部农业技术试验示范项目“长江中下游保护性耕作技术创新与集成研究”,针对江苏金坛、安徽芜湖、四川苍溪稻麦(稻油)两熟水旱轮作地区秸秆还田技术推广可行性、配套农艺及装备、补贴现状进行了调研。通过调研与试点试验发现,深松在水旱轮作区并不具有普遍适应性,而翻耕可作为土壤耕作、秸秆还田的有效途径之一。

  ⑦结合国家科技支撑计划课题“土壤肥力培育机械化关键技术研究与示范”,在江苏多地进行了试验研究及示范。一是使用犁旋一体机进行秸秆机械化还田,作为土壤肥力培育技术措施;二是进行水稻机插秧同步侧深施肥技术与装备的试验研究,得出水稻机插秧同步侧深施肥技术具有增产、减量、省工的效果,总体可达到37.96元/亩的收益。

  ⑧结合重庆市科委的应用开发计划重点项目“高性能轻小型果园开沟器及施肥装置的研制”和 重点产业共性关键技术创新专项项目“新电动微耕机关键技术研究及产品开发”,研制出果园开沟器及施肥装置,并在重庆市涪陵区、四川省苍溪县等地试验示范推广;研制一款新型电动微耕机,具有振动低、易于操控、节能降耗等优点。

  免耕直播技术作为一种新型的稻田耕作方法,目前已在我国水稻种植区域得到一定范围的应用和推广。为进一步明确山东省发展水稻机械化直播技术的可行性,在已有的水稻直播试验基础上,于2015年进行了直播试验(耕地旱直播,水稻免耕旱直播,水稻水直播)。结果表明三种水稻机械化直播技术节本增效效果明显,与育苗插秧相比,产量高、成本低。其中,水直播技术规范较成熟,适用于山东省所有地区,已具备推广条件;而两种旱直播技术基本具备推广条件,但由于受土质影响明显,需要根据地域和土质分别制定技术规范。

  为研究深松深度及作业速度对深松阻力、能耗和土壤扰动量的影响,2014、2015、2016连续3年在辽宁彰武、河北涿州进行了不同作业条件的田间深松试验。设置不同作业深度不同速度的试验条件,在玉米播种前用凿形铲、箭形铲和翼形铲三种铲进行深松作业,测试作业时的牵引阻力和油耗。并在后期持续观测土壤水分等土壤物理特性变化以及作物根系生长和玉米产量。试验结果表明:①除在0-10 cm表土层,深松较对照组能降低土壤容重3.7%-9.7%(P0.05),能降低土壤紧实度31.3%-67.6%(P0.05);提高土壤体积含水率达2.5%-22.1%(P0.05)。②在降水量相对较少的年份(2014年、2015年),深松有较高的蓄水保墒能力。随着时间的增长,土壤容重、紧实度逐年增大,深松作业第三年(2016年),30-40 cm土层的土壤容重较对照组的小1%-4%,因此对于试验地条件的土壤,每隔1年深松一次为宜,35-40 cm是较适宜的深松深度。③铲形的变化对土壤容重、含水率等指标及玉米根系及产量的变化没有显著性影响。铲形的变化对油耗、功耗及产量增量和油耗、功耗的比值有显著性影响。凿形铲的产量增量与油耗比值相对箭形铲和翼形铲分别高97.42%、235.60%,产量增量与功耗比值分别高111.81%、238.46%。因此,综合产量增量和油耗、功耗的比值和深松沟形面积比阻等指标,对于试验地所在区,凿形铲是相对较适宜的深松铲形。

  免耕播种作业地表秸秆覆盖量大,机具的通过性、播种质量稳定性及土壤扰动是免耕播种机具的重要指标,对此设计了切草圆盘及缺口圆盘组合式施肥开沟器,通过大缺口圆盘限制秸秆的滑移量并保证机具的通过性,使切草圆盘切断作物秸秆及根茬进行施肥作业;通过大小交错式双圆盘开沟器进行开沟播种作业,对作业沟型、开沟宽度及土壤扰动的分析,优化大小交错式双圆盘开沟器间的夹角及接触点。在不同秸秆覆盖量(0.536kg/m2, 0.893kg/m2, 1.574kg/m2)的田间作业时,机具通过性高,无堵塞现象;开沟宽度小于2cm,土壤扰动小,符合预期作业效果。

  果园开沟施肥一般是先用开沟机在果园内顺着果树行向,每行开一条深、宽均为300-500mm的长形沟,然后人工进行施肥、覆土。国内开沟机大多是单侧开沟,作业效率较低,与中大型拖拉机配套的开沟机较少。大多数的双侧悬挂式开沟机存在沟底残留土带的缺点,为此设计开沟器及施肥装置,一次性完成开沟、施肥、覆土的全程机械化新型开沟深施肥机,并与大中功率轮式拖拉机配套使用,实现双侧开沟、沟型规范、抛土均匀、回土平整、开沟深浅可调等功能。

  为了解决翻转犁作业过程中犁耕深度检测要求,采用MPU-6050三轴陀螺仪模块结合工控机构建翻转犁实时监测系统,实现翻转犁犁耕深度实时监测。

  优化设计了节能型反转灭茬刀,并对灭茬刀进行了静力学分析,分析了反转灭茬刀在受到不同方向不同大小的力时刀具的变形情况以及各个部分的应力、应变分布,计算了危险截面区域。对灭茬刀轴总成进行了abaqus运动仿真以分析灭茬刀的功耗以及抛土情况,并确定了切茬刀的尺寸和厚度、切茬刀轴的结构和安装位置等参数。

  为增大粉碎后的秸秆抛撒幅宽,创新设计一种浆式叶片,浆式叶片能够产生更强负压效果和风力,有利于秸秆的喂入和排出,秸秆排出速度变大,同时优化抛撒导流板曲面和排列方式,使秸秆抛撒均匀、幅宽加大。并通过数值模拟分析和实际试验,研究了不同形式刀片(光刃、锯齿、浆式叶片)及其结构参数(开刃角度,锯齿倾角)对水稻秸秆粉碎效果和抛撒幅宽影响,明确刀片支撑切割水稻秸秆机理和受力分析,为刀片结构参数的优化和下一步水稻秸秆还田培肥地力相关研究提供依据。

  为降低玉米播种机作业阻力和解决秸秆残茬堵塞问题,创新设计了一种灭茬兼弹式种带清理装置,使灭茬刀与种带清理刀弹性连接,灭茬刀入土后在秸秆残茬和表面碎秸秆的阻力下将秸秆切断并且种带清理刀将秸秆拨向玉米行间,降低了作业阻力,提高了种带清理程度。结合离散元分析和田间试验,研究灭茬装置及其关键结构参数(如灭茬刀长度、种带清理刀弧度、灭茬刀入土深度等)对土壤特性和种带清洁度的影响,明确了灭茬兼种带清理装置的灭茬特性和作业阻力变化规律,为灭茬刀及种带清理刀的结构参数优化提供依据。配套该套装置与4行玉米免耕播种机作业,可一次完成灭茬、开沟、播种、联合作业。

  现有整地机械因受自身结构限制,动力输出轴处易出现漏耕现象,加上采用的传动方式易导致机具受力不均匀、刚性差,不能满足高质量整地作业要求。针对上述不足,研制了一种驱动式直立浅耙机,该机作业后可达到全面浅层耙地效果,垂直耙地深度为5-6cm;刀片对土层结构破坏微小,利于土层蓄水保墒;减震机构减少了齿轮磨损,可延长机具寿命;相邻刀轴旋转方向相反,机具受力均匀、刚性可靠。

  为解决现有浅松机存在的大秸秆覆盖量条件下浅松铲柄易堵塞、作业后杂草成活率高等问题,研究开发了一种被动防堵式浅松机。通过在浅松铲后安装碎土耙,提高杂草根系与土壤分离率;在铲柄两侧安装拨草轮,提高机具的防堵性能;增加幅宽,提高作业效率。

  主动式免耕播种机在秸秆覆盖量大的地块作业时,多存在土壤扰动量大,功耗高等问题,研制了一种条带驱动直刀小麦少耕播种机。该播种机通过使用直刀代替旋耕刀,在播种行上旋切土壤,切破根茬和土壤,同时将地表秸秆抛向后方防止堵塞,入土深度8~10cm,开沟宽度为5.5cm。由于采用切茬直刀土壤扰动量较小,与带状旋耕免耕播种机相比,土壤扰动量减少37.5%。与此同时,抛土现象减少,并可以降低入土阻力和动力消耗。但播种深度稳定性有待提高,应进一步对仿形机构和刀轴排列优化设计。

  现有秸秆还田地因秸秆粉碎效果与抛撒均匀度较差,造成播种机作业时易出现种管堵塞、秸秆缠绕耕地机具等问题,设计了一种秸秆粉碎抛撒还田机。该机主要由粉碎装置、导向叶片、导流板和导向叶片调节装置等部分组成。通过导向叶片调节装置调节导向叶片在导流板上的位置,能够较好的调节秸秆抛撒的均匀性、幅宽和速度。样机田间试验表明,在拖拉机前进速度为1.8 m.s-1,秸秆含水率为78.4%,拖拉机动力输出轴转速为540 r.min-1的未收获玉米地里,样机的秸秆粉碎长度平均合格率达89.01%,平均抛撒幅宽达2223.3 mm,平均留茬高度为62.0 mm,抛撒不均匀度为22.95%,各项性能指标均满足要求。并通过Fluent软件中的多参考系模型(MRF)和Realizable k–ε湍流模型对秸秆粉碎还田机粉碎室内流场进行了三维数值模拟,分析了粉碎室内流体流线和涡核区域,粉碎室流域截面上的流体流线、流速和压力,以及粉碎刀辊表面和入口处压力,初步揭示了粉碎室内流体流动特性和压力分布规律。

  现有秸秆粉碎还田机采用甩刀刀片,但甩刀式粉碎机粉碎秸秆较长,多需二次粉碎,粉碎丝壤不断。研制开发了一种玉米秸秆顺行铺放机,将玉米秸秆沿着一定方向顺行铺放在地表,秸秆覆盖带与后续播种带相间分布,条理分明,不影响后续的播种和施肥。

  针对现有盐碱土改良措施工程量大,农业生产成本高的问题,设计了一种后悬挂随动式打孔通气机,用于疏松土壤,提高土壤通透性,改善土壤环境。通过建立五杆打孔机构运动学模型,研究了打孔轨迹形成的机理,在确立关键部件约束条件的基础上,结合工作原理和运动特性,获得了打孔部件和随动装置的结构参数,及不同打孔深度下的最佳机组前进速度。试验表明:打孔机作业速度为3~5 km/h时,成孔与水平方向的夹角均值在86.4°~88.5°之间,变异系数小于1.6%,垂直性较好,同时打孔密度为51~128孔/m2,工作效率为3 600~6 000 m2/h。

  玉米免耕播种机经过近些年的发展,虽取得一系列进展并研发了相应配套机具,但在我国一年两熟秸秆覆盖标签 :相关阅读

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