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水稻覆膜插秧設(shè)備正在工作。

本文圖片均由南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所提供

研究團(tuán)隊(duì)在試驗(yàn)打孔栽插部件。

日前，由農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所聯(lián)合江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院、江蘇玖順農(nóng)業(yè)機(jī)械有限公司研制的自動(dòng)水稻覆膜插秧技術(shù)裝備在江蘇試驗(yàn)示范，該技術(shù)開啟了我國(guó)水稻覆膜插秧新模式，可有效替代化學(xué)除草劑使用，在提升作業(yè)效率的同時(shí)，省工節(jié)本、綠色增效優(yōu)勢(shì)顯著。

全自動(dòng)水稻覆膜插秧技術(shù)的基本作業(yè)流程是怎樣的？與傳統(tǒng)插秧相比，有哪些顛覆性改進(jìn)？對(duì)生態(tài)環(huán)境和農(nóng)田健康有哪些積極影響？本報(bào)記者采訪了農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所研究團(tuán)隊(duì)。

設(shè)想，從痛點(diǎn)出發(fā)

試驗(yàn)田間，機(jī)械轟鳴聲打破了夏日的寧?kù)o，一臺(tái)外形簡(jiǎn)潔、動(dòng)作精準(zhǔn)的設(shè)備正在水田里來(lái)回穿梭：它先從膜卷中拉出一層薄膜平鋪在田面上，再精準(zhǔn)破膜打孔、對(duì)孔插秧，整套動(dòng)作一氣呵成。正是這套看似簡(jiǎn)單的動(dòng)作，背后卻承載著農(nóng)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的重任。

“我們之所以研發(fā)這項(xiàng)技術(shù)，其實(shí)是被現(xiàn)實(shí)問(wèn)題‘逼’出來(lái)的”。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所種植團(tuán)隊(duì)首席張文毅坦言，“水稻是我國(guó)最重要的糧食作物，在養(yǎng)活14億多人口中扮演著不可替代的角色，但伴隨而來(lái)的環(huán)境代價(jià)也不容忽視?！?/p>

張文毅介紹：“首先是農(nóng)業(yè)面源污染。南方稻區(qū)多雨水，化肥、農(nóng)藥容易通過(guò)地表徑流進(jìn)入環(huán)境水體，導(dǎo)致富營(yíng)養(yǎng)化、藻類暴發(fā)。相關(guān)研究數(shù)據(jù)顯示，稻田氮肥利用率僅為40%左右，不僅造成大量浪費(fèi)，還嚴(yán)重污染水源。其次是碳排放問(wèn)題。目前前茬秸稈以還田為主，在稻田淹水環(huán)境下易導(dǎo)致厭氧發(fā)酵，大量秸稈腐熟產(chǎn)生甲烷等氣體排放，據(jù)測(cè)算稻田每公頃每季可排放1-3噸二氧化碳當(dāng)量的溫室氣體?！?/p>

“我們不想解決一個(gè)問(wèn)題卻制造出另一個(gè)?！睆埼囊阏f(shuō)，傳統(tǒng)的除草方式依賴化學(xué)除草劑，對(duì)水體及生態(tài)構(gòu)成威脅，采用人工除草則成本高、效率低。

“能不能找到一個(gè)方法，既省工，又環(huán)保？”這個(gè)念頭逐漸催生了“水稻覆膜插秧”的設(shè)想。

事實(shí)上，覆膜種植并非新鮮概念。早在本世紀(jì)初，科研人員就注意到地膜覆蓋對(duì)水稻生長(zhǎng)的促進(jìn)作用：增溫、促根、早熟、保肥。只是當(dāng)年所用的塑料地膜難以降解，留下“白色污染”的后遺癥。

真正讓這個(gè)理念得以落地的，是材料科技的突破。2020年前后，隨著全生物降解地膜的自主國(guó)產(chǎn)化，科研團(tuán)隊(duì)終于找到了破解綠色環(huán)保與優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)矛盾的“鑰匙”——在覆膜的同時(shí)，秧苗能精準(zhǔn)插入膜下土壤；隨著水稻生育進(jìn)程的更替，地膜逐步自動(dòng)降解為與環(huán)境友好的無(wú)害物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)生態(tài)循環(huán)。這項(xiàng)技術(shù)從設(shè)想變成現(xiàn)實(shí)，整整準(zhǔn)備了5年。

創(chuàng)新，提高精準(zhǔn)度

要讓一項(xiàng)農(nóng)業(yè)技術(shù)在田間真正落地，并不是“換個(gè)機(jī)器”那么簡(jiǎn)單。水稻自動(dòng)覆膜插秧技術(shù)的核心挑戰(zhàn)在于：精準(zhǔn)化。

“從表面看，我們是在給稻田蓋一層‘被子’，然后插上秧苗，但真正難的是每個(gè)步驟都要無(wú)縫銜接?！眻F(tuán)隊(duì)副研究員紀(jì)要解釋道，整個(gè)作業(yè)流程分為：鋪膜、展平、壓膜、打孔、插秧、切膜六大環(huán)節(jié)，任何一個(gè)環(huán)節(jié)精度不夠，都會(huì)影響栽插及成苗質(zhì)量，秧苗與膜孔的錯(cuò)位，易造成栽后秧苗難以成活，導(dǎo)致基本苗不足，影響產(chǎn)量。

首先是膜的貼合度問(wèn)題。生物降解地膜親水性不強(qiáng)，貼泥性弱，如果膜面不平或壓膜不緊實(shí)，膜下存有氣泡和水層，導(dǎo)致插秧時(shí)秧苗容易擱秧、漂秧。為此，團(tuán)隊(duì)優(yōu)化了展平結(jié)構(gòu)，并改進(jìn)壓膜裝置，保證膜面與泥面緊密貼合，無(wú)褶皺無(wú)氣泡。

接下來(lái)是打孔插秧的精準(zhǔn)配合。紀(jì)要說(shuō)：“假如打的膜孔太小，秧苗插不進(jìn)去；膜孔過(guò)大，雜草又從膜洞滋生?！睘榱私鉀Q這一矛盾，團(tuán)隊(duì)引入“插秧—打孔對(duì)位控制系統(tǒng)”，不斷優(yōu)化打孔器結(jié)構(gòu)和插秧機(jī)構(gòu)的同步性，實(shí)現(xiàn)了小口徑破膜與秧苗定位插入的精準(zhǔn)匹配。

還有一個(gè)看似老生常談的難點(diǎn)——耕整地。不同于傳統(tǒng)插秧，覆膜插秧對(duì)耕地平整度要求較高。秸稈還田質(zhì)量不高、表層浮茬多、整地質(zhì)量差田面起伏過(guò)大，都會(huì)導(dǎo)致覆膜栽插質(zhì)量不高。“為此我們針對(duì)覆膜插秧專門制定了一套規(guī)范化的深耕、埋茬、平整、機(jī)插的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，確保膜鋪得穩(wěn)、苗插得準(zhǔn)?！苯K省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)用新材料創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)首席徐磊副研究員說(shuō)。

如今，這一套自動(dòng)化設(shè)備已經(jīng)可以完成日作業(yè)面積25畝以上，顯著減少了人力投入，突破了傳統(tǒng)覆膜切膜壓膜等環(huán)節(jié)依賴人工輔助作業(yè)的瓶頸。

這背后，是團(tuán)隊(duì)上百次的田間試驗(yàn)、無(wú)數(shù)次的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，以及對(duì)高質(zhì)量覆膜插秧的執(zhí)著追求。不僅要讓秧苗插得準(zhǔn)，還能長(zhǎng)得好。

展望，推進(jìn)智能化

如今，水稻覆膜插秧設(shè)備已經(jīng)在江蘇、安徽、浙江、黑龍江等地推廣應(yīng)用，尤其在黑龍江的寒地稻區(qū)表現(xiàn)突出。據(jù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶反饋，覆膜后田間溫度提高了2℃—5℃，原本擔(dān)心春季低溫影響出苗，現(xiàn)在出苗快了，還提早成熟了3到5天。

在長(zhǎng)江中下游稻區(qū)，這項(xiàng)技術(shù)則成為有機(jī)水稻種植的新利器。通過(guò)物理覆蓋，徹底擺脫化學(xué)除草劑依賴，不僅節(jié)省成本，還符合綠色有機(jī)發(fā)展的需求。隨著人工成本上漲，這樣的替代效益愈發(fā)凸顯。

從宏觀生態(tài)層面看，這項(xiàng)技術(shù)的綠色增效潛力不容小覷：節(jié)水30%，減少灌溉成本；增產(chǎn)5%以上，助力水稻單產(chǎn)的提升；降低農(nóng)業(yè)面源污染，提升農(nóng)田生態(tài)；減少溫室氣體排放，支撐國(guó)家“雙碳”目標(biāo)。

“這不僅是一種機(jī)械創(chuàng)新，更是一種農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的重構(gòu)?！睆埼囊阏f(shuō)。對(duì)于未來(lái)，他們還有進(jìn)一步的規(guī)劃。“我們希望優(yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)，提升在不同土壤環(huán)境的適應(yīng)性，同時(shí)，推進(jìn)裝備的智能化，提高作業(yè)精準(zhǔn)度和效率。希望通過(guò)政策引導(dǎo)和技術(shù)服務(wù)，加快技術(shù)的推廣普及?！彼f(shuō)。

從污染減排到節(jié)水增效，從人工替代到智能控制，這項(xiàng)自動(dòng)水稻覆膜插秧技術(shù)的“落地生根”，不僅是一次機(jī)械化稻作方式的轉(zhuǎn)型升級(jí)，也是一次面向未來(lái)的綠色實(shí)驗(yàn)。