马明光
摘 要：水稻生产在我国整体农业生产中占据了很大的比例，尽管水稻的生产方式近年来有了显着的优化和提升，但针对于水资源节约的新理念，还未完全满足要求，水稻种植每年的水资源浪费仍较为严重。水稻机械化覆膜栽培是水稻节水栽培的重要技术之一，通过对现阶段技术应用和发展进行分析，总结了覆膜栽培技术的主要优缺点，并分析了水稻栽培覆膜机械的主要技术和关键结构，强调了技术发展的重要方向。
关键词：水稻机械化;覆膜;栽培技术;优势;发展
中图分类号：S233.71文献标识码：A
doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.08.061
水田的生产需要大量的水资源辅助，每年水稻生产的用水量几乎达到农业生产总用水量的65%，而在我国的农业生产中，水资源分配并不均匀，且总体处于缺乏状态，水田生产水资源的利用率不高，努力发展农业的节水生产技术是农业长久发展的重要保障。水稻覆膜栽培技术是一项有效的节水生产技术，通过地膜覆盖能够减少水资源的浪费，并充分利用自然降水，且在干旱时节只需适当补水既能保持土壤湿度，能够真正实现水稻生产过程节水、高产、质优、高效的要求，保证农业生产水稻产量提升与资源节约的并行。
1 技术发展情况
水稻作为我国的主要粮食作物。国家一直对水稻生产给与了很大程度的重视，针对于水资源节约，节水灌溉技术发展很快，尽管间歇灌溉和湿润灌溉等先进技术能在一定程度节约水资源的使用量，但是这些技术的应用相对复杂，农民很难完全掌握并合理实施，不合理的节水灌溉方式很容易导致水稻的减产。针对这一问题，相关工作人员加强了对水稻覆膜栽培技术的研究和推广，最早的覆膜技术是从日本引进的，并在20世纪80年代在东北地区进行了推广，在地膜的覆盖下，水资源的需求量显着降低，不但保证了水稻的正常生产，更在一定程度上提高了水稻的产量（如图1）。由于我国南方地区也同样存在着季节性缺水的问题，因此，水稻覆膜栽培技术逐渐向华北、西北以及南方丘陵地区普及和使用。现阶段水稻覆膜栽培技术已发展为适应南北方不同特点，并具备多种作业方案，能够有效优化和提升水稻的生产过程。
传统的水稻覆膜栽培技术多采用人工作业的方式进行，尽管覆膜的效果能够达到农业对生产的要求，但也同时存在着覆膜工作时间长、劳动量大的问题，由于工作效率较低，常因为覆膜而影响水稻种植的时间。尤其对于我国北方地区，若种植延期超过5天以上，会直接影响水稻的生长期和最终产量。且人工覆膜的作业价格很高，一亩地通常要达到240～300元，人工覆膜不易控制耕地土壤和地膜之间的紧密度，容易出现覆膜不直、压实不严等问题，从而对水稻的生长造成不利影响。针对这一问题，我国大力推广了水稻覆膜机械，并在一定程度上规范了水稻覆膜作业的过程，近年来先进的水稻覆膜插秧一体机和水稻覆膜直播技术也得到了快速的发展，在更合理的方式上优化了水稻的生产条件。
2 机械化覆膜栽培的优缺点
2.1 节水特性
机械化作业所覆盖的地膜多为可降解材料制成，由于薄膜覆盖的原因，耕地土壤内的空气与外界环境流通较慢，形成了良好的封闭式条件，使得土壤之中的水分蒸发量显着降低，有利于保持土壤湿度的均衡稳定。因充足的水分供给，水稻的根系生长条件良好，尤其对于干旱地区的农业生产，过去还需要采用人工筑墙和人工维持的方式来抵抗干旱，人力劳动负担很重。相对而言，有地膜覆盖的耕地水稻生长更为旺盛，在干旱季节对水田的灌水量也显着低于未覆膜耕地。
2.2 优化土壤
在地膜覆盖的作用下，微生物在稳定且适宜的土壤环境中更容易繁殖和生存，在微生物的作用下，耕地土壤中的腐质物质更快速地转化成无机盐，经大量实验和实际生产记录证实，有地膜覆盖的耕地，氮元素含量增加30%以上，磷元素含量增加20%以上，钾元素含量也会增加15%～20%。此外，在地膜覆盖之后，土壤中的养分被灌溉过程引起的淋溶、流失、挥发等问题都显着减少，使得土壤中养分的利用率大幅提升。在水稻种植的中后期，进行规范的追肥作业，能有效保证水稻健康和稳产。
2.3 充分利用光照
地膜覆盖后，由于地膜光滑的表面，其反光率达到12%～14%，有效提升了水稻生长过程中对阳光的利用率，尤其在午间时分，水稻中下部的叶片接受到的光照量可增加3～4倍，因光合作用的增强，叶绿素的含量显着增加，有效推迟靠下叶片衰老期，促进干物质的积累并提高产量。此外，因地膜覆盖后会与地表贴合，较小的缝隙中空气的流通能力较弱，在阳光的照射和地膜的共同作用下，地表温度最高可达50 ℃，这能让绝大部分的杂草枯萎死亡，若在覆盖地膜的同时使用除草剂，也能达到更好的除草效果，避免杂草对土壤养分的抢夺，保证水稻生长获得足够的养分供给。
2.4 缺点与弊端
（1）因为地膜覆盖作业所使用的薄膜材料不一，很多薄膜为难以降解的塑料制品，不仅存在着污染和回收困难的问题，还会因为塑料中含有的聚乙稀或聚氯乙稀类等有毒物质而产生污染。这些物质可能会对土壤或家畜造成危害，甚至影响周围人群的人身健康，且由于耕地多年覆盖薄膜，易导致残留薄膜难以彻底的清除，导致再次作业的难度增加和水稻产量的降低。
（2）机械化水稻覆膜栽培技术并不能适应所有的耕地使用，对于部分沙地、贫瘠、黏滞土壤，则不适于使用地膜覆盖栽培技术进行作业。例如，在沙地耕地的表面覆盖薄膜，容易导致所覆盖的沙质土壤的温度在阳光的照射下快速升高，严重影响水稻的生长质量，甚至可能导致减产的出现。此外，对于较为贫瘠的耕地，覆盖地膜后施肥作业会变得相对困难，尽管在覆膜初期可添加肥料，但无法供水稻的全部生长期使用，加之土壤肥力的不足，而影响最终的粮食产量。
3 机械化覆膜的相关技术
水稻的覆膜机械主要是针对于传统人工作业方式存在弊端而设计的新设备，其结构和功能能满足覆膜作业的相关要求，能够在作业中完成开沟、整地、覆膜、压膜、打孔和覆土等工作，其主要的工作结构包括了开沟器、整地板、覆膜辊、压膜辊和覆土器多种部件，并通过电控和液压装置实现相关功能的调节，较为先进的机械甚至实现了覆膜插秧的同步进行，显着提升了工作效率。其田间工作状态如图2所示。
3.1 开沟器及其功能
单一的覆膜装置各功能部件的位置关系如图3所示，按照工作顺序分别为开沟器、覆膜辊、压膜辊、覆土器等。在覆膜作业时，开沟器通过导向装置在耕地泥土中扎入，能够起到导向和松动土层的双重作用，有效降低覆膜机械的前进阻力。之后通过剪切力作用，泥土在开沟器后侧部分以及左右侧板位置向两侧散开，从而在开沟后形成土沟，并防止沟两侧的土壤再次回落到沟里。现阶段覆膜装置使用的开沟器多为芯铧式开沟器，结构上由前导锥、立柱、芯铧组成，能为开沟时减少阻力，取得好的开沟效果。
3.2 覆膜辊与压膜辊
覆膜辊多采用圆柱筒的结构，在覆膜辊上安装有成卷的可降解薄膜，覆膜辊的两侧以可拆卸的方式通过螺栓安装在机架上，以便于在地膜用尽后实现便捷的更换。通常情况下，压膜辊的主要结构包括了转轴、圆柱形压膜筒、自润滑轴承、压膜轮以及打孔锥等几大部分。压膜辊的安装方式为：在转轴两侧分别按要求安装两个自润滑轴承，然后再将圆柱压膜筒安装在转轴上，并将压膜轮安装于圆柱压膜筒的两侧，以保证地膜的可靠压实;通过圆柱压膜筒上焊接的打孔锥，能够实现对覆盖地膜过程中的打孔作业，供后续的插秧使用。
3.3 覆土装置
水稻覆膜机械的覆土装置多采用盘式结构，通常包含了圆盘和翻土量调节组件两大部分，其中圆盘依靠自身斜角实现覆土作业，而翻土量调节组件包括了多个方向的调节杆以及锁紧螺钉、调节块、夹紧块等部件，可实现高低位置、水平角度以及左右方向覆土量的调整。
综上所述，现代化的水稻覆膜栽培技术必须要依靠覆膜机械才能完成，且覆膜机械在作业效率和质量方面也都具有明显的优势，未来的水稻覆膜栽培机械化技术应努力突破传统的耕作和种植方法，积极结合农艺技术和农作物栽培技术，使水稻覆膜的机械化栽培向更合理的方向发展，实现水稻栽培过程与自然资源保护的协调发展。
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