全秸稈覆蓋地免耕播種機在黑龍江進行示范演示。 南京農機化所供圖
堵不住，沒出路，這是我國在應對農作物秸稈禁燒上面臨的現實問題。如何處置大量秸稈并使其不影響作物的再播種，是農業科研人員研究的大事。
日前，由農業部南京農業機械化研究所（以下簡稱南京農機化所）研究完成的“旱田全量秸稈覆蓋地免耕潔區播種關鍵技術與裝備”項目在北京通過了科技成果評價。評審專家組認為該成果整體技術處于國際領先水平。
上述項目首席科學家、南京農機化所副所長胡志超研究員向《中國科學報》記者介紹，針對傳統免耕播種裝備在旱田全量秸稈覆蓋工況下作業時存在的順暢性差、架種和晾種嚴重等問題，項目組發明了免耕“潔區播種”技術，創制了全量秸稈覆蓋地免耕潔區播種技術裝備，為秸稈禁燒、實現就地還田肥料化利用提供了有力技術與裝備支撐。
秸稈的困惑
每逢秋末冬初，持續的霧霾天氣籠罩著全國多個省份，給人們的生產生活和身體健康造成了極大的危害。其中，農作物秸稈焚燒產生的煙霧不能忽視。記者了解到，農民常常把收獲后的農作物秸稈堆放在田間，基本無利用價值且不易清理，就地焚燒成了最省事的處理辦法。
在江蘇省徐淮地區徐州農業科學研究所副研究員王幸看來，破解秸稈焚燒最有效的解決辦法就是采取保護性耕作，對農田實行免耕、少耕，讓作物秸稈、殘渣覆蓋地表，這樣既可以提高土壤肥力、抑制沙塵暴，又能避免秸稈焚燒。
“而免耕播種機又是機械化保護性耕作的核心。”胡志超告訴記者，在免耕播種機作業播種的過程中，殘茬秸稈的處理是一個非常重要的關鍵環節，尤其是針對我國人多地少的現狀。
“搶”似乎成為了我國多數糧食產區的通常做法。我國大多數產區不僅為一年多熟制，而且盡力在搶種搶收上下功夫。傳統夏播時，尤其是對全量秸稈覆蓋地，需先將以前秸稈清理干凈，旋耕整地后再播種，耗工耗資，耽誤農時。
事實上，對全量秸稈覆蓋地，如果不清理秸稈，采用現有免耕播種設備，由于田間秸稈量大或茬高，極易造成機具入土部件掛草、壅堵和架種、晾種等問題，不僅作業質量無法保證，作業順暢性也無法保證。
毋庸置疑，廣大糧食產區迫切需要不用事先移出秸稈，一次下地在全量秸稈覆蓋地即可完成播種施肥等作業工序的新型耕種設備。
記者在采訪中了解到，雖然我國很多科研院所及相關企業也研發了不少免耕播種設備，但不適宜前茬作物收貨后秸稈未作任何移出收集處理的全量秸稈覆蓋地，相關免耕播種技術始終未能在全量秸稈覆蓋地得到大面積實際推廣應用。
在上述背景下，胡志超帶領團隊通過深入調研和多輪方案論證，創造性地提出了解決全量秸稈覆蓋地機械化免耕播種的“潔區播種”技術方案。
胡志超向記者介紹，將地表上的秸稈粉碎并拾起、向上向后輸送、均勻拋撒，通過秸稈空間位置變化形成無秸稈的“潔凈區域”，在潔區內完成苗床整理、播種施肥和播后覆土，再將碎秸均勻覆蓋于播后地表。
“這顛覆了傳統免耕播種作業思路，可以徹底破解傳統免耕播種設備在旱田全量秸稈覆蓋地作業時存在的入土部件掛草壅堵、架種、晾種技術難題。”胡志超說。日前，該技術成果通過了科技成果評價。
據悉，該研究成果是在國家花生產業技術體系、中國農科院科技創新工程、國家科技支撐等項目支持下，持續攻關創新，取得的原創性突破。
潔區作業效果好
據胡志超介紹，基于上述技術方案，結合傳統黃淮海地區麥收后夏播花生需求，項目組首先完成了適用于麥茬全量秸稈覆蓋地作業的花生免耕播種機開發工作。
連續多年，胡志超團隊研制的麥茬全量秸稈覆蓋地花生免耕播種機在河南駐馬店市花生主產區進行麥茬全量秸稈覆蓋地免耕播種花生試驗，主要考核作業性能及不同播種方式下測產跟蹤。
“潔區作業條件實現的關鍵在于秸稈粉碎和收集清理效果，直接決定了免耕播種機作業是否可靠、順暢。”胡志超向《中國科學報》記者介紹，還要考察播后秸稈覆蓋是否均勻等。
胡志超特別指出，由于尚無專門的全量秸稈覆蓋地免耕播種機作業相關行業標準，所以只能部分參考農業行業標準《免耕播種機質量評價技術規范》和《秸稈還田機作業質量》。
團隊成員、南京農機化所副究員顧峰瑋介紹，試驗結果表明，作業順暢，無架種、晾種，作業后麥秸稈平均長度為115 毫米，利于快速腐解；麥秸稈覆蓋均勻率為83%，覆蓋均勻性良好。此外，花生播種和施肥平均深度分別為46毫米和59毫米，合格率分別為98%和89%。
“相同種植密度等條件下每公頃產量約為5749.5 千克，與傳統常規機播種植田的每公頃產量5386.5千克相比，產量基本相同，結果表明基于潔區播種思路的麥茬全秸稈覆蓋地花生免耕播種方式完全滿足農藝要求。”胡志超說。
據介紹，項目組充分研析東北寒區黑土特質、寒冷氣候下保溫保墑特性及玉米壟作種植模式特點后，因地制宜，針對性地調整機具相關配置與結構和技術參數。今年4月，在黑龍江省大慶市肇州縣舉行了全量秸稈覆蓋地玉米免耕播種作業技術示范推廣活動，也取得了良好的效果。
據悉，該研究成果獲授權專利10件，發表論文18篇，制訂標準與技術規范7項；連續三年被農業部列為主推技術，并有償轉讓5家農機企業，實施中也為相關產品制造企業提供了有效技術指導與服務；成果產品已在蘇、豫、皖、魯、冀、津、遼、黑等地推廣應用，取得了良好的經濟、社會與生態效益。
通用是關鍵
毋庸置疑，免耕播種機在解決農村勞動力不足及人力成本等問題上有較大優勢，也有利于擴大農業種植面積及提高機械化水平。
長期以來，農作物秸稈需移出用于燃料化和飼料化，田間只留有少量秸稈及根茬，國內一些相關機構和專家在此背景下研究免耕播種技術，取得了階段性成果。但隨著2007年“西氣東輸”全線貫通和近十年農機化快速發展后，我國農作物秸稈燃料化和飼料化的傳統需求銳減。由于缺乏真正有效適推的秸稈移出資源化利用技術模式，秸稈收集移出費工費時效益低下，不收集移出、就地還田成為廣大農民普遍的自覺選擇，“全量秸稈覆蓋地”在全國各地漸已成為耕種新常態。但適宜機具的缺乏，讓農民不得不一燒了之，秸稈焚燒嚴禁不止。
據胡志超介紹，基于“潔區播種”思路創制的免耕播種機實現全量秸稈覆蓋地免耕潔區播種順暢可靠作業，無架種、晾種，為秸稈禁燒、實現就地還田肥料化利用提供了有力技術與裝備支撐。并通過更換不同施肥播種機構，可實現麥茬全量秸稈覆蓋地玉米、大豆、花生免耕播種，玉米茬、棉花茬及水稻茬全量秸稈覆蓋地小麥免耕播種。
研發團隊還在持續創新、不斷完善成果技術產品，“后續將進一步優化整機，合理組配、減阻降耗，提升可靠性、適應性和作業質量，滿足全量秸稈覆蓋地免耕播種小麥、玉米、花生、大豆等不同旱地播種作物需求，以期為推進機械化秸稈禁燒提供適宜裝備。”胡志超說。
2015年10月12日，遼寧省錦州市農機局在義縣城關鄉關家屯村舉辦了全量秸稈覆蓋地免耕播種機現場演示會。義縣七里河鎮前進農機專業合作社董事長肖鳳海認為這種免耕播種技術又前進了一步，“這種全新的覆蓋模式是今后發展的方向，希望國家農機部門要多重視、多扶持，讓農機新技術更好地幫助老百姓致富”。而這些也是胡志超及其團隊研究旱田全量秸稈覆蓋地免耕潔區播種關鍵技術與裝備的初衷和下一步持續努力的方向。
