船式旋耕埋草机技术的示范推广及前景预测 水田旋耕船

　　摘要：船式旋耕埋草机技术是实现“水田适度耕整、秸秆埋覆还田”保护性耕作的一项新技术。通过在３省６县市的生产示范推广，表明经济效益、生态效益和社会效益十分显著。在我国南方和东南亚诸多国家具有广阔的推广应用前景。
　　关键词：旋耕埋草；多熟制；适度耕整；埋覆还田
　　中图分类号：Ｓ２２２．４文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０11）14－2966-04
　　
　　Ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ ａｎｄ Ｐｒｏｓｐｅｃｔ Ｆｏｒｅｃａｓｔ ｏｆ Boat-rotary Tillage and Ｓｔｕｂｂｌｅ－ｍｕｌｃｈ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
　　
　　ＺＨＯＵ Ｙｏｎｇ，ＸＵ Ｑｉ－ｃｈｕａｎ，ＸＩＡ Ｊｕｎ－ｆａｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｇｕｏ－ｚｈｏｎｇ，ＨＵＡＮＧ Ｈａｉ－ｄｏｎｇ
　　（College of Engineering Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００７０， Ｃｈｉｎａ）
　　
　　Abstract： Boat-rotary tillage and stubble-mulch is a tillage technology. It can accomplish moderate tillage and straw returning to the field. Through the demonstration and extension in 6 counties and cities in 3 provinces the production was significantly manifested for its the economic, ecological and social benefit. It has a vast application prospect in south China and the countries of Southeast Asia.
　　Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： rｏｔａｒｙ tillage and stubble-mulch； ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｃｒｏｐｐｉｎｇ； ｍｏｄｅｒａｔｅ ｔｉｌｌａｇｅ； ｂｕｒｉｅｄ ｒｅｔｕｒｎｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ
　　
　　船式旋耕埋草机技术是主要针对以水稻生产为中心的我国南方油-稻、麦-稻、稻-稻、肥-稻等多熟制水稻产区，在前茬作物收获后，田间秸秆愈留愈高，常规人畜、机械耕整技术难以将其埋覆还田的突出难题和因大量秸秆就地焚烧而污染环境、浪费资源的严重现象［１－３］，促进下茬水稻生产及其机械化发展，促进农业血防综合治理，加快“以机代牛”步伐，实现“水田适度耕整、秸秆埋覆还田”的保护性耕作的一项新技术。
　　１整机结构及技术路线
　　１．１整机结构
　　船式旋耕埋草机采用“浮式”原理，按照机船合一、结构组合、性能综合的创新设计理念，由船式拖拉机和旋耕埋草机两大部分组成，其中包括船体、发动机、水田行走系统、传动系统、悬挂提升系统、刀辊、罩壳等部分［４－６］，如图１所示。
　　１．２技术路线
　　船式旋耕埋草机技术路线如图２所示。机组在动力机驱动下，通过传动系统，将一部分动力经双级减速器传递给船体两侧叶轮，驱动机组前进，并将秸秆有序推倒压埋，同时产生平衡工作部件耕作阻力的驱动力；另一部分动力经中间链传动传递给旋耕埋草机主轴，再通过第二级齿轮传动传递给刀辊轴，带动刀辊回转，并对土壤进行切割、破碎、融合。刀辊一面随机组前进作等速直线运动，一面作回转运动，不断地向下辊轧、揉切土壤和残留秸秆，同时将切下的土垡抛向罩壳，撞击后落回地表，再由平土拖板耥平地表。机组前进的同时，刀辊连续不断地对未耕地进行松碎和辊轧，最终使得秸秆被埋覆于地下，土壤细碎、起浆好、地表平整。
　　２主要技术经济指标
　　船式旋耕埋草机的主要技术经济指标：作业幅宽７００ ｍｍ，平均耕深≥１２０ ｍｍ，耕深稳定性系数≥８５％；耕宽稳定性系数≥９５％，地表平整度≤５％，泥脚适应深度≤３５０ ｍｍ，适应前茬作物留茬高度≤６５０ ｍｍ，植被覆盖率９０％，作业速度４～５ ｋｍ／ｈ，纯工作小时生产率０．１３５～０．１６７ ｈｍ２／ｈ（作业2遍），主燃油消耗量１２～１６．５ ｋｇ／ｈｍ２（２遍）［７，８］。
　　３示范推广绩效
　　２００７～２００９年，船式旋耕埋草机技术在湖北省的团风县、浠水县、鄂州市、监利县，江西省的瑞昌市和湖南省的岳阳县，即３省６县（市），进行了生产示范推广，取得的经济效益、生态效益和社会效益都十分显著。
　　３．１经济效益
　　该项目实施后取得的经济效益由三大部分组成：一是合作企业产品利税收入和节约支出；二是船式旋耕埋草机机手作业服务纯收入；三是被服务受益农户的节本增收。
　　３年实施期内，合作企业共生产船式旋耕埋草机６３２台，新增产值７５８．４万元。新增利税１７３．４５万元，利税率达２２．９％。其中，新增利润１２３．４万元，占１６．３％；新增税收５０．０５万元，占６．６％。同时，节约支出２２．５万元，累计增收节支１９５．９１万元。台均创利税２ ７４４元，该机产业化前景十分广阔。
　　机手作业服务纯收入即作业服务总收入减去作业服务总成本。据３年生产试验示范的统计，每公顷平均作业服务总收入８２５元（即公顷作业收费标准），尚不含机手生活招待费。每公顷作业服务总成本由三项组成：一是折旧费；二是油料费；三是维修费。由于一般机器为机手自有，系自驾服务，所以未单列人员工资，上述三项每公顷平均总成本约为１５０元左右。因此，机手实际作业服务每公顷纯收入一般在６７５元以上，日均纯收入１ １００元左右。
　　被服务受益农户每公顷节本增收由三项组成：一是节约的耕整田块的成本；二是节约的化肥及支出；三是稻谷增产及增收。据３年的生产试验示范跟踪统计，与传统人畜力耕整相比，每公顷平均节约耕整费用最少１５０元，最多达８１０元；每公顷平均节约化肥１３５ ｋｇ，相当于节约支出达２５５元；每公顷平均增收稻谷２８５ ｋｇ，相当于增加收入达５２５元。因此，受益农户每公顷平均节本增收可达１ ２００元。
　　由此可见，作业服务机手和受益农户合计增收节支每公顷平均约１ ８７５元，机手和农户收益比为１∶１．７８，实现了机手和农户的双赢。能有效促进作业服务产业化和多熟制稻区水稻生产产业化的发展。
　　２００７～２００９年，据３省６县（市）生产试验示范区船式旋耕埋草机的生产试验示范和辐射推广综合统计，示范区累计发展船式旋耕埋草机１８６台，其中包括生产试验示范机具５２台和辐射推广机具１３４台；共完成作业面积１．３万ｈｍ２；机手总收入达８５１万元，纯收入６８５万元，受益农户节本增效
　　１ ２３６万元，节约化肥１ ４２２ ｔ，增产稻谷２ ８６４ ｔ，比人畜力耕整节约人工１４．８万个，受益农户达３．８万户。由此可见，生产试验示范区作业机手和受益农户累计增收节支达１ ９２１万元。
　　又据该3年６省３４县（市、区）船式旋耕埋草机生产试验示范区和辐射推广区的类比统计，累计发展船式旋耕埋草机６３２台；年共完成作业面积近４万ｈｍ２，机手总收入达３ １７３万元，机手纯收入
　　２ ６０２万元，受益农户节本增效４ ３８０万元，节约化肥５ ２３８ ｔ，增产稻谷１０ ３６９ ｔ，比人畜力耕整节约人工５４．８万个。由此可见，该项目生产试验示范区和辐射推广区作业机手和受益农户累计增收节支达
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　　３．２生态效益
　　示范期３年的船式旋耕埋草机技术及装备生产试验示范和辐射推广实绩表明，“水田适度耕整、秸秆埋覆还田”技术是一项先进、适用，能有效保护生态的水田保护性耕作新技术。该项技术及装备一次进入田间作业就能一次性替代传统“耕→耙→耖→滚→平”等多道作业工序，无论是什么前茬作物，无论前茬作物收获后的残留秸秆数量多少、茬桩高矮或状态如何，都能将其埋覆于合理的耕作层，并与土壤均匀融为一体，且能将耕深严格控制在１０～１２ ｃｍ的适度范围内。由于耕整后的土壤细碎度适中，上有适当的浮泥，下有适当团块，硬底层没有被破坏，所以能实现边耕整边插秧。而用传统方法过度耕整的田块往往需要沉淀２～３ ｄ才能插秧，甚至出现秧苗随同集堆秸秆一起漂浮在田面而发生死秧的现象。
　　生产试验示范的抽样检测结果与有关研究资料对比证明，秸秆中含有氮、磷、钾、镁、钙、硫等元素，对无公害绿色稻米生产具有显著的促进作用。以水稻秸秆为例，干稻草中含氮量为０．９１％，含磷量１．３％，含钾量１．８９％，此外还含有其他植物必需的微量元素。按一季每公顷产７ ５００ ｋｇ稻谷的秸秆量计算，相当于氮素６８．２５ ｋｇ（折合碳铵４０５ ｋｇ）；磷素９７．５ ｋｇ（折合１３％的磷肥７５０ ｋｇ）；钾素１４１．７５ ｋｇ（折合６０％的氯化钾２３６．２５ ｋｇ）。该项目根据平均每公顷实际干秸秆还田量３ ３００ ｋｇ计算，相当于１３５ｋｇ化肥，若化肥平均销售价格为２．２元／ｋｇ，则每公顷节约化肥支出２５５元。连续３年秸秆还田，可以增加土壤有机质０．３～０．５个百分点。同时，秸秆中还含有大量的能源物质，能促使微生物激增，提高土壤生物活性强度，促进土壤的酸碱平衡，使养分结构趋于合理。此外，秸秆还田可使土壤容重降低，疏松土质，提高通气性，明显改善土壤理化性能及结构，减缓土壤水分蒸发速率，明显提高水分利用率，明显加强储存自然降水的能力并提高地温，是实现大面积用地、养地，保证高产稳产的有效途径，增产幅度可达４％～７％。
　　３．３社会效益
　　３年间的生产试验示范和辐射推广表明，船式旋耕埋草机技术的推广应用和装备的批量生产，有利于有机资源的开发利用和农业生态环境保护；有利于加快“以机代牛”步伐和促进农业血防综合治理；有利于提高稻作复种指数和减轻农村劳力紧缺的压力；有利于提高油－稻、麦－稻、稻－稻等多熟制优势农产品的产能和促进可持续发展。
　　３年间，根据对比生产试验效果测算：船式旋耕埋草机因作业条件的差异，１人１机每工日可完成作业面积１．６～２.0 ｈｍ２；而传统的以牲畜为动力，１人１畜每工日最多只能完成作业面积０．０６７ ｈｍ２。前者作业效率是后者的２５～３０倍，大大节约了人工用工量。在“打工经济”不断发展，农村劳动力结构自发调整速度不断加快，季节性乃至周年农业劳动力日渐短缺，农业劳动力工价逐渐看涨的态势下，船式旋耕埋草机技术装备和前茬油菜、小麦、水稻机械收获、后茬水稻机械播栽技术装备配合使用的社会化服务价值凸显。以致成为作业服务机手就业致富的一条新门路；成为解决外出务工农民后顾之忧的一种新途径；成为多熟制稻区新农村建设中生产力发展的一项新突破。
　　基于近些年来我国南方一些沿湖沿江地区血吸虫病死灰复燃，疫情蔓延，危及人身安全的现实。因为在血吸虫的传播途径中耕牛是主要传染源，对此，中央及各级政府高度重视，大力实施“以机代牛”。船式旋耕埋草机是对耕牛名副其实的替代，对稻田耕整而言，使机手不与耕牛和泥水接触，避免交叉感染。３年来，该项目推广应用船式旋耕埋草机６３２台，完成作业量３．８５万ｈｍ２，若按３年平均，每年３季框算，约相当替代了６．４万头耕牛的耕作量，以每头病牛宰杀政府补偿１ ０００元计，则相当于节约财政支出６ ４００万元；相应节约农民人工５４．８万个，仅以从事其他行业工作每日工价最低５０元计，则另创社会经济效益２ ７４０万元。两项合计达９ １４０万元，这又是非常可观的社会经济效益，充分说明船式旋耕埋草机技术装备的替代效应非常明显。
　　３年来的对比试验表明，船式旋耕埋草机技术显著的社会价值明显优于常规的耕整机械。量大面广的手扶式微耕机对高度１５ ｃｍ以上的残茬、秸秆根本无法实施作业；独轮耕整机配套单铧犁，即使深翻也难以将秸秆完全埋覆，且该机具技术简单，安全隐患多。此两种机具机手劳动的强度还大，在疫区感染血吸虫病的几率较高。常规的手扶拖拉机、机耕船、大中型拖拉机配套机具有两种：一是翻垡式的铧式犁或圆盘犁；二是传统的旋耕机。为了对付高秸秆，前者必须深耕深翻，然而手扶拖拉机和机耕船功率小，达不到预期的翻埋效果，犁后只好靠耙、耖、滚反复进行整地，严重浪费能源，破坏土壤结构，生产率不及船式旋耕埋草机的６０％。大中型拖拉机虽可深耕深翻，工作效率也不比船式旋耕埋草机低，但能源消耗大，尤其是破坏了土壤硬底层，使水田泥脚逐年加深，甚至使后续插秧机无法作业，水、肥流失量大，造成浪费。而常规耕整动力机械及其配套传统旋耕机，对高秸秆的埋草效果差，对此只好进行数遍旋耕，这样既浪费能源，又耗时，破坏土壤结构，表层漂浮的碎草，需经过２～３ ｄ沉淀，才能插秧。
　　因此，船式旋耕埋草机的出现及推广应用，有利于耕整机械技术及产品结构的合理调整；有利于水田耕整机械作业的节能减排；有利于耕地资源的保护、改良和产能的提高。
　　４前景预测
　　我国水稻种植面积约３ ０００多万ｈｍ２，约占全国粮食播种面积的３５％和全国粮食总产量的４０％［９］。我国南方水稻种植面积约２ ５８０万ｈｍ２，占全国水稻种植面积的８６％，覆盖了南方１５个省、市、自治区。南方丰富的自然资源为稳定和发展农作物的多熟制及水旱连作提供了极为有利的条件［１０］。就水稻生产而言，周年肥-稻-稻、油-稻-稻、油-稻、麦-稻、三季稻等多种种植制度并存。但是，由于诸多比较效益的客观差异，“打工经济”的不断发展，稻区劳动力结构和数量正在逐年发生着显著变化，农业劳动力的季节性不足正在向周年短缺演化。加上多熟制及水旱连作农时季节紧，作业工序多、劳动强度大、机械化程度低、生产成本高、“三大效益”低、复种指数提高慢，致使稻-稻连作面积不仅未能得到发展，而且还呈下滑趋势；油-稻面积扩大缓慢，甚至有的稻农干脆将水田改为旱地，此外抛荒弃耕现象还时有发生。
　　湖北省是我国水稻主产省区之一，水稻种植面积约占粮食种植总面积的５０％，稻谷产量约占粮食总产量的７０％，居水稻、油菜、小麦等九大优势农产品之首。全省水稻常年种植面积约２１３万ｈｍ２，分布在４６个粮食主产县、市、区，其中１３个为优质稻板块基地。多数主产县、市、区同时还是血吸虫重点疫区，开展“以机代牛”和促进农业血防综合治理也是湖北省的一项重大而紧迫的任务。
　　通过对该项目２００７～２００９年３年间的生产试验示范基础数据的统计分析，得到推广应用绩效预测的技术经济参数平均值如下：船式旋耕埋草机技术寿命１２年，机械使用寿命６年，生产率１．６ ｈｍ２／工日，年作业量４６．７ ｈｍ２／台，机手纯收入６７５元／ｈｍ２，受益农户节本增益１ ２００元／ｈｍ２，节约化肥１３５ ｋｇ／ｈｍ２，增产稻谷２７０ ｋｇ／ｈｍ２，节约人工工日１４．４个／ｈｍ２，农村社会劳平工日值６０元，企业产品售价１．２万元／台，企业产品利税率２３％。
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　　我国南方若３０％的水稻种植面积采用本项技术装备，则７７４万ｈｍ２水田需船式旋耕埋草机１６．６万台；生产企业可创利税３．９９亿元；机手年纯收入５２．２４亿元；受益农户年节本增效９２．８８亿元；机手和农户年总增收节支１４５亿元；年节约纯化肥１０４万ｔ；年增产稻谷２０９万ｔ。年节约人工１１ １４７万个，则年创社会经济效益６７亿元。依此推算，船式旋耕埋草机技术寿命期内，需求量约３３万台，作业面积０．９３亿ｈｍ２，生产企业创利税８亿元，机手、农户和节约人工累计创社会经济效益约２ ５４４亿元。
　　综上所述，先进适用的船式旋耕埋草机技术及装备，尤其在我国南方具有广阔的推广应用前景（北方稻区亦可推广），其区域经济、生态、社会效益将是非常可观的。同时，东南亚诸多国家也盛产水稻，且机械化水平不高，物美价廉的中小型农业机械市场前景看好，充分利用“东盟”合作平台，抓住出口创汇战略的机遇也是完全有可能的。
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　　注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
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