郝德有 劉梅 陳永 曹九生 李偉 郭安強 趙軒宇 王秀果

摘要 從技術要點與適用范圍、技術關鍵與創(chuàng)新點、技術引領與學術意義、技術難度與攻堅過程、推廣效益與應用前景等方面對小麥機械化無壟栽培技術進行了綜述。

關鍵詞 小麥；機械化；無壟栽培技術；種植

中圖分類號 S504.8文獻標識碼 A文章編號 0517-6611（2018）31-0034-03

Abstract The mechanized ridgeless cultivation technique of wheat was reviewed from the technical points and scope of application， technology key and innovation， technology leadership and academic significance，technical difficulty and tackling process， promotion benefits and application prospects and other aspects.

Key words Wheat；Mechanization；Ridgeless cultivation technique；Planting

通過對小麥生物學特性和植物學特征的研究，發(fā)現(xiàn)小麥生長發(fā)育最適于單株均勻分布。1996年在景縣試區(qū)進行了“縮行闊株”試驗，2001年開展撒播栽培試驗，從2004年開始研究機械化撒種旋耕播種技術，2006年研制出首臺小麥聯(lián)合撒播機，2010年改進為小麥無壟聯(lián)合耕播機。在多年的試驗示范中，利用這一栽培技術，增加75萬～150萬穗/hm 每穗增加2～3個粒，千粒重增加2 g左右[1]。2009—2011年實收測產增加1 500 kg/hm2以上，尤其2011年河南、山東示范區(qū)增產1 800 kg/hm2以上，而且節(jié)水、節(jié)能、節(jié)本、抗逆效果顯著，省工省時，簡化栽培。此項研究使小麥機械化栽培無壟種植宏觀理論與農藝技術體系都得到完善，農機產品以均勻種植為核心研制出小麥無壟聯(lián)合耕播機系列產品。同時，審定標準2部，申報國際發(fā)明專利1項，獲國家專利授權6項，建立了無壟高產栽培技術體系。

鑒于小麥無壟均勻種植顯著的增產增收效果，引起了各級領導的重視，河北省沈省長和農業(yè)部種植業(yè)管理司分別推廣，新華社于2009年10月23日與2011年10月16日內參報道都得到國務院領導的批示[2]，CCTV-7于2010年4月22日科教片在《科技苑》欄目播出。2011年4月20日，小麥無壟聯(lián)合耕播機項目列入河北省重點建設計劃。2011年5月20—22日河北與河南示范區(qū)測產，國家級媒體新華社與CCTV-7等中央媒體以及科技報、農民報等省級媒體跟蹤報道，項目主持人郝德有在河北電視臺新聞聯(lián)播對該技術進行了介紹。2011年9月27日新華網進行大型專題報道“為了大地的豐收——小麥機械化無壟栽培均勻種植技術促進小麥大幅度增產”；2015年再次錄制科技宣傳片，并在《農廣天地》播出；2013年國家小麥工程技術研究中心、2014年中國農業(yè)科學院作物科學研究所分別簽署合作推廣協(xié)議。

1 技術要點與適用范圍

1.1 技術要點

1.1.1 小麥的需肥規(guī)律與施肥要領。

①需肥規(guī)律。氮、磷、鉀需求比例為3∶1∶3；氮肥營養(yǎng)臨界期為苗期，三葉期為磷營養(yǎng)臨界期；鉀肥營養(yǎng)關鍵期為苗期與拔節(jié)期（兼顧營養(yǎng)生長與生殖生長）。

②施肥要領。底肥充足，春追要晚（控基部節(jié)間），拔節(jié)追肥。

1.1.2 小麥需水規(guī)律與灌溉要領.

①需水規(guī)律。需水臨界期為苗期；需水關鍵期為拔節(jié)、孕穗、灌漿期。

②灌溉要領可概括為“兩足、一控、三關鍵”：底墑足、冬墑足；早春控；關鍵期為拔節(jié)、孕穗、灌漿期。

1.1.3 小麥無壟栽培均勻種植農藝要點。

①底墑充足，提倡澆“蒙頭水”，搶農時，早出苗，節(jié)水。

②正常播量3000 kg/hm 早播播量2250～262.5 kg/hm 晚播（土里捂）3750～4500 kg/hm2。

③冬墑要足，早春控。澆好北方麥區(qū)關鍵水：拔節(jié)水、孕穗水、灌漿水。

④防治病蟲，經常觀察，及時防治，尤其抽穗后注重防病與治蚜[3]。

1.1.4 無壟聯(lián)合耕播機操作要點。

①仔細閱讀使用說明書，認真觀看操作指南；

②保證旋耕深度在15 cm以上；

③行進速度50～60 m/min，低Ⅱ檔位，保證耕種質量[4]；

④根據墑情與土質調整鎮(zhèn)壓器絲杠，掌握適宜的鎮(zhèn)壓土壤緊實度，以利于出苗。

1.2 適用范圍

小麥無壟栽培均勻種植技術作為種植方式，適宜麥稻類作物應用，機械化無壟栽培則要根據全國麥區(qū)不同生態(tài)、生產條件選擇不同機型的農機產品。以華北麥區(qū)為核心的北方冬麥區(qū)適宜小麥聯(lián)合等深勻播機型或小麥無壟聯(lián)合耕播機型；長江中下游以及黃淮南片麥區(qū)多為砂礓土，雨多地黏，適于撒種旋耕播的小麥無壟聯(lián)合耕播機與小麥聯(lián)合耙播機；北部春麥區(qū)適于等深勻播的聯(lián)合作業(yè)機型[5]。作物聯(lián)合篩播機最適于要求精量播種與預留作業(yè)帶或間作帶的地方，秸稈還田小麥無壟聯(lián)合耕播機適合于長著玉米秸稈地塊的聯(lián)合耕種作業(yè)。

2 技術關鍵與創(chuàng)新點

2.1 技術關鍵

此項研究涵蓋農藝理論創(chuàng)新、種植方式變革、農機產品發(fā)明三大領域革命，最根本的技術關鍵在于農學理論、農藝技術、農機產品三大革命集成的創(chuàng)新。

農藝理論創(chuàng)立的技術關鍵在于以小麥的生物學特征特性適應為本，對前人研究成果經過系統(tǒng)辨識與解析，科學推理，提出小麥無壟栽培的新概念與技術思想，通過生產性試驗示范，研究建立小麥無壟栽培的機制體系，創(chuàng)立并完善了全方位歸真的小麥無壟栽培新理論[6]。

小麥無壟栽培的技術關鍵與核心是均勻種植，將傳統(tǒng)的行壟種植方式改為無行無壟，“草坪式”無壟栽培，把傳統(tǒng)行壟種植的苗株一維行距改為二維株距，均衡小麥單株的營養(yǎng)空間，將邊行優(yōu)勢升華為單株優(yōu)勢，將原始撒播上升為現(xiàn)代科學[7]。

農機產品發(fā)明的技術關鍵在于耕種聯(lián)合作業(yè)條件下無壟栽培的機械化實現(xiàn)，首先在旋耕機上實現(xiàn)勻肥勻種、耕播鎮(zhèn)壓以及筑埂或開溝一次作業(yè)完成全部耕種程序，尤其是玉米聯(lián)合收后的無壟栽培耕種作業(yè)一次成型，每一項在農機研發(fā)史上都是創(chuàng)新，所有這些創(chuàng)新集成才實現(xiàn)了小麥無壟栽培聯(lián)合作業(yè)的機械化；其次，不同生態(tài)類型區(qū)選用不同的最適機型，以實現(xiàn)小麥無壟栽培聯(lián)合耕種對各種類型區(qū)的技術覆蓋[8]。

此項研究作為三大領域革命集成創(chuàng)新的重要關鍵在于三者集成的內在有機聯(lián)系，首先是小麥無壟均勻種植理論上的發(fā)現(xiàn)，而勻播理論指導無壟栽培農藝試驗、驗證與新理論體系的創(chuàng)立，進而指導機械化均勻種植聯(lián)合耕種機械的研制發(fā)明。通過多年多區(qū)域的生產實踐檢驗，無壟栽培理論得到逐步完善，無壟栽培技術進一步成熟，農機及其系列產品日趨完善。如果沒有農學理論的發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)新，就沒有小麥無壟栽培方式對傳統(tǒng)行壟種植的革命；如果沒有堅實的理論支撐與可靠的生產性農藝技術驗證，就不可能有小麥無壟栽培耕種機械的研制與發(fā)明，這也正是農藝農機融合創(chuàng)新的真諦。

2.2 創(chuàng)新點

（1）提出了小麥無壟栽培的新概念，創(chuàng)立了以物性發(fā)展為本，以小麥生物學特性及其適應系統(tǒng)建構為核心，以無壟栽培增產機制為關鍵的小麥無壟栽培理論，顛覆了小麥行壟種植的傳統(tǒng)理論與觀念，實現(xiàn)了小麥栽培理論的全方位歸真。

（2）研究形成小麥機械化無壟栽培新技術，徹底改變了小麥主產區(qū)沿襲幾千年的行壟種植方式，將小麥的“一維行距”變?yōu)椤岸S株距”，全方位提高了小麥農田資源的利用率，經過多年大范圍的生產性試驗與示范，確立了小麥不同區(qū)域群體最佳與個體最優(yōu)的技術指標，使小麥在相當大程度上打破了畝穗數與單穗重之間的高度負相關性，從而大幅度提高畝穗數，以提高單產[9]。

（3）研制發(fā)明了集筑埂或開溝、撒肥撒種、旋耕、鎮(zhèn)壓等全部耕種程序全功能聯(lián)合的小麥無壟聯(lián)合耕播機，開發(fā)了全國不同生態(tài)類型區(qū)最適用的無壟聯(lián)合耕種系列機型。小麥無壟聯(lián)合耕播機在整機設計上將旋耕裝置、排種排肥裝置、鎮(zhèn)壓裝置一體化設計，在旋耕機上實現(xiàn)撒肥撒種機械化和無壟耕種一體化，為國際首創(chuàng)；在部件設計上，加密復合耕刀及其刀軸裝置的創(chuàng)新設計將普通旋耕機原初設計的二次作業(yè)變?yōu)橐淮巫鳂I(yè)；鎮(zhèn)壓力可調、復合鎮(zhèn)壓裝置設計，可根據墑情與土質調節(jié)鎮(zhèn)壓強度來達到最佳的播種、出苗效果；犁鏡式筑埂裝置設計，實現(xiàn)秸稈還田情況下鐵茬作業(yè)；犁尖前置裝置技術設計保證了秸稈還田情況下作業(yè)順暢與全幅種苗均勻[10]。在系列機型設計上，以耙播器、篩播器的發(fā)明為特征，研發(fā)出小麥聯(lián)合耙播機、麥稻草蔬作物聯(lián)合篩播機等適于不同區(qū)域的聯(lián)合勻播新機型，實現(xiàn)了全國不同生態(tài)類型區(qū)無壟耕種聯(lián)合作業(yè)技術的全覆蓋。

3 技術引領與學術意義

此項研究引領了農機產品研發(fā)和農藝研究的新方向。自第一臺小麥聯(lián)合耙播機問世以來，由于其示范應用效果突出，在相關生產、科研領域和農業(yè)、農機管理部門引起了較大反響，農機制造商紛紛圍繞勻播種勻施肥聯(lián)合耕種的農藝目標仿造產品；小麥無壟栽培理論的創(chuàng)立與機械化無壟栽培技術的發(fā)明對小麥農藝研究也具有廣泛的引領作用，多家農業(yè)研究單位相繼開展小麥勻播技術研究。小麥無壟栽培理論徹底顛覆了傳統(tǒng)行壟種植的理論與觀念，從根本上改變了幾千年沿襲的種植方式，對于豐富和發(fā)展小麥栽培理論與農藝技術具有重要而深遠的指導意義。

此項研究確立了農機農藝融合創(chuàng)新的典范，科學詮釋了農機農藝融合創(chuàng)新的內涵與外延：以農業(yè)理論的創(chuàng)新，指導形成農藝技術上的革命，進而指導農機產品的研發(fā)與應用，最終實現(xiàn)農機為農藝服務，滿足符合農學原理與規(guī)律的科學農藝需要[11]。此項研究打破了3個固有格局：農藝、農機各自為戰(zhàn)的格局、農機研發(fā)一直落后于生產實踐需求的格局、農藝被動適應農機技術的格局。

此項研究的另一重要意義在于方法論上的創(chuàng)新與應用。尤其在農藝理論創(chuàng)新方面，通過系統(tǒng)辨識與解析前人研究成果，系統(tǒng)總結了小麥生物學特性的已有成果，并結合生產性試驗系統(tǒng)解析原理與機制，運用科學的推理方法，建立了小麥無壟栽培理論雛形，指導形成無壟栽培新技術，進而指導完成小麥均勻耕種機械的發(fā)明，并在生產實踐檢驗過程中使得理論日益完善，技術更加成熟，產品不斷進步。在科技創(chuàng)新的方法論上打破了自然科學研究“試驗—總結”的線性模式，將社會科學研究方法融入自然科學的研究創(chuàng)新模式中，形成了“總結辨識—解析推理—試驗驗證—總結升華”的“螺旋模式”，把哲學作為統(tǒng)領科技創(chuàng)新的金鑰匙[12]。正是通過這種科技創(chuàng)新的“螺旋模式”，才形成了此項研究的農學理論、農藝技術、農機產品三大革命集成的創(chuàng)新成果。

4 技術難度與攻堅過程

首先，此項研究的技術難度體現(xiàn)在農學理論、農藝技術、農機產品三大革命的集成創(chuàng)新上。農學理論顛覆傳統(tǒng)，不僅需要建立科學完整的新的理論體系，而且必須經過充分的實踐驗證。農藝技術徹底改變了沿襲幾千年的種植方式，不僅形成一套經得起生產實踐檢驗的新技術，而且這種革命性的新技術要有比傳統(tǒng)理論更先進、更科學的理論支持。一是農機產品創(chuàng)新革命直接依靠農學理論、農藝技術形成的技術革命指導完成，農機產品先于生產實踐，作為新農藝技術的載體，實現(xiàn)新的革命性生產實踐；二是新型農機產品需要集成一系列農機技術上的重大創(chuàng)新，包括加密復合耕刀裝置、鎮(zhèn)壓力可調復合鎮(zhèn)壓裝置、犁鏡式開溝筑埂裝置、犁尖前置設計以及耙播器、篩播器、環(huán)式鎮(zhèn)壓器等；三是要根據不同生態(tài)類型區(qū)的氣候、土質類型研制出最適宜的機型（包括無壟聯(lián)合耕播機、聯(lián)合勻播機、聯(lián)合耙播機、聯(lián)合篩播機），以實現(xiàn)新技術的全覆蓋[13]。三大革命既獨成體系又有機集成。

其次，在方法論上的難度不僅是農藝理論突破創(chuàng)新的哲學思維與社會科學的創(chuàng)新方式所體現(xiàn)的難度以及三大革命集成創(chuàng)新的“螺旋模式”，而且農藝研究不僅僅是試驗田的數據分析，而是多年、多地的生產實踐檢驗驗證，農機產品研制也并非簡單的車間試驗過程，而是針對全國不同生態(tài)類型區(qū)對應研究開發(fā)的過程。

此項研究集20多年的農學理論研究積淀，10多年的農藝技術檢驗完善，8年的農機研發(fā)與示范。由于顛覆了傳統(tǒng)理論，研究立項過程艱難，即使在2007年衡水市科學技術局組織專家對小麥機械化無壟栽培技術測產為增產效果顯著后，仍被個別專家譏笑為離經叛道的“瞎胡鬧”。在衡水市科學技術局、河北省科技廳的支持下，小麥無壟聯(lián)合耕播機經過3次申請，于2012年終獲國家農業(yè)科技成果轉化資金支持。

5 推廣效益與應用前景

多年的試驗示范結果表明，小麥機械化無壟栽培均勻種植技術全方位效能突出。首先，近年來的實收測產結果表明，小麥機械化無壟栽培均勻種植比傳統(tǒng)行壟種植增產8010～1 897.2 kg/hm 增產率9.15%～29.21%；平均增產1 324.2 kg/hm 增產率達到19.43%。按照累計推廣面積4 066.67 hm2、增產1 324.2 kg/hm2計算，共增產小麥6.1萬t。小麥價格按照2.1元/kg計，可實現(xiàn)增收12 810.31萬元[14]。其次是節(jié)能。實行耕種聯(lián)合作業(yè)，消滅了單純播種程序，比傳統(tǒng)常規(guī)作業(yè)可減少粉碎秸稈、施肥、旋耕、播種、鎮(zhèn)壓各1次，拖拉機減少進地5次，節(jié)約農機作業(yè)成本712.5元/hm2（扣除多用種子費用外），在推廣的4 066.67 hm2耕地面積中共節(jié)約成本3 282.25萬元。第三是節(jié)水。一方面，小麥苗期提早封壟有效減少了土壤表面蒸發(fā)；另一方面，玉米生長前期的麥茬麥秸的均勻覆蓋節(jié)水，節(jié)水率達到24.2%。第四是減輕環(huán)境污染。小麥無壟聯(lián)合耕播均勻種植的抑制雜草效果突出，可減少除草劑應用，不僅節(jié)約成本而且減少農藥殘留污染[15]；同時，提高了肥料利用率，減少了高氮施入形成亞硝酸鹽對地下水的污染；此外，節(jié)約了能源，減少了燃油廢氣污染。

該技術提高了機械化作業(yè)程度，耕種作業(yè)實現(xiàn)了機械化。農機產品已通過省級農技產品推廣鑒定，并列入國家推廣目錄，產生了顯著的社會、經濟、生態(tài)效益[16]。

6 結語

此項研究在宏觀理論與農藝方式上對傳統(tǒng)技術進行了顛覆，所以在微觀研究方面帶來了廣泛的研究領域，根、莖、葉生長發(fā)育問題、光合作用問題、抗逆性問題、增產途徑問題及其對下茬作物的影響等都有待進一步的田間與室內試驗研究，以豐富和發(fā)展小麥耕作栽培理論與技術，形成更完善的小麥無壟栽培理論技術體系。

小麥機械化無壟栽培能一次完成播種、施肥、覆土、鎮(zhèn)壓等多項作業(yè)，可減輕勞動強度，降低生產成本，又能達到苗齊、苗壯、苗勻，提高播種質量和農業(yè)生產效率，節(jié)約種子，增強土壤保墑能力，實現(xiàn)增產增收，對于國家糧食安全、農民增收意義重大，尤其適應土地流轉規(guī)模化集約經營的發(fā)展趨勢，政府應大力推廣應用。

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