“雜交稻跟傳統(tǒng)水稻不一樣，一穴播種1到2粒，既能省種還能高產(chǎn)，但是我們的水稻精量播種裝備沒(méi)有跟上，甚至在世界上還是空白?！?5年前，在廣東召開(kāi)的一次水稻種植現(xiàn)場(chǎng)會(huì)上，雜交水稻之父、中國(guó)工程院院士袁隆平的這句話(huà)，讓江蘇大學(xué)農(nóng)業(yè)工程學(xué)院李耀明教授記憶猶新。
水稻要高產(chǎn)，育苗是關(guān)鍵。歷時(shí)30多年的研發(fā)攻關(guān)，李耀明團(tuán)隊(duì)研發(fā)的“整盤(pán)氣吸式水稻精量對(duì)穴育秧播種技術(shù)”成功實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，經(jīng)鑒定總體技術(shù)處于國(guó)際先進(jìn)水平，前不久，該技術(shù)入選農(nóng)業(yè)農(nóng)村部2024年農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備類(lèi)主推技術(shù)。
全新技術(shù)路線(xiàn)：氣吸＋針吸
中國(guó)是種植水稻歷史最悠久的國(guó)家，播種面積居世界第二，總產(chǎn)量居世界第一。
俗話(huà)說(shuō)，苗好三成收，秧好一半功。我國(guó)水稻種植主要采取秧苗移栽的方式，隨著水稻集中育秧中心的加快發(fā)展，水稻精量育種播種技術(shù)裝備成為影響水稻產(chǎn)量和質(zhì)量的關(guān)鍵一步。
水稻種子經(jīng)過(guò)浸種催芽后，胚芽開(kāi)始萌動(dòng)，露白就可以播種。種子越少，播種要求越高，精量播種一直是世界性難題。目前，我國(guó)育秧播種裝備以機(jī)械式排種為主，李耀明介紹，“這種裝備有明顯的缺點(diǎn)，比如播種精度低、均勻性差，機(jī)械運(yùn)動(dòng)也會(huì)造成損傷，傷種率高而且種子浪費(fèi)嚴(yán)重?！?/p>
從一張穴盤(pán)播150克種子到只播25克種子，且單穴播種合格率高于92%，李耀明道出了其中的奧秘：主要靠核心部件--排種器的創(chuàng)新。
20世紀(jì)80年代大學(xué)畢業(yè)留校以后，李耀明拿到的第一個(gè)省部級(jí)課題就是關(guān)于水稻育秧播種裝置。他曾經(jīng)也在機(jī)械式排種的路上一直繞圈，有一次與一位不從事農(nóng)機(jī)的老教授交流，老教授談道：“從力學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，氣壓、液壓和機(jī)械式是相輔相成的?！?/p>
一句提醒讓李耀明醍醐灌頂，有沒(méi)有一種全新的技術(shù)路線(xiàn)，既有效保護(hù)種子又精準(zhǔn)對(duì)穴？他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)不走尋常路，最終采取了與機(jī)械式完全不同的方式--氣吸式，保證種子受損率≤0.5%；在精度上，團(tuán)隊(duì)則采用了吸針式，直徑1-1.2毫米的吸孔可以實(shí)現(xiàn)精量播種，“一針一穴、一針一粒，比如，江蘇的晚粳稻要求播種3-4粒，再生稻2-3粒，按照水稻品種的要求，只要更換吸種盤(pán)就可以實(shí)現(xiàn)。”團(tuán)隊(duì)成員陳進(jìn)教授介紹，經(jīng)過(guò)測(cè)試，吸針式精量播種的合格率≥92%、空穴率≤1%。
讓種子“沸騰”起來(lái)
科學(xué)研究的過(guò)程并非一帆風(fēng)順。
在江蘇大學(xué)農(nóng)機(jī)大院里一次次試驗(yàn)中，數(shù)據(jù)總是不夠理想：整盤(pán)吸種率忽高忽低，有的時(shí)候能吸上來(lái)九成以上，有時(shí)候卻一半也吸不上來(lái)。有一次吸種率很低的時(shí)候，學(xué)生不耐煩地拿了根棍子重重敲了下放種子的種盤(pán)，吸種率一下提高到80%，再使勁敲下，竟然達(dá)到了90%。
李耀明沒(méi)有忽略這個(gè)奇怪的現(xiàn)象，他意識(shí)到種子在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的時(shí)候，被吸附的成功率可能更高，于是提出，“要讓種盤(pán)中的種子始終處在‘沸騰’狀態(tài)”。
種子在什么樣的振幅、頻率下，吸種率可以提高？負(fù)壓的大小是多少？吸針是平是凸，還是直接用不同孔型的吸孔好？科學(xué)問(wèn)題一鉆就是十幾年，終于把原理問(wèn)題弄通。光是振動(dòng)問(wèn)題上，團(tuán)隊(duì)先后嘗試了機(jī)械式、電磁式、氣缸或者液壓缸低頻振動(dòng)，不斷地完善方案，確保吸種率能達(dá)到99%左右。
在貴州、四川、江蘇等多地試驗(yàn)結(jié)果表明，整盤(pán)氣吸式播種方式比同期機(jī)械式排種方式每畝可增產(chǎn)10%，每畝可節(jié)約種子0.495kg以上。
為什么要在數(shù)據(jù)上如此追求完美？李耀明給記者算了一筆賬：按照水稻畝均產(chǎn)量600公斤來(lái)估算，產(chǎn)品獲得推廣面積為全國(guó)水稻種植面積（4.6億畝）的1/4即1.15億畝，水稻增產(chǎn)6900萬(wàn)噸，按照水稻銷(xiāo)售價(jià)格為3元/kg，則水稻種植用戶(hù)增產(chǎn)收益為207億元，雜交水稻種子價(jià)格為60元/kg，則節(jié)約種子成本34.16億元，間接經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益都十分顯著。
助力大面積單產(chǎn)提升
根在應(yīng)用，魂在創(chuàng)新。整盤(pán)氣吸式精量對(duì)穴育秧播種技術(shù)已授權(quán)日本、英國(guó)、瑞士國(guó)際發(fā)明專(zhuān)利4件、中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利15件、實(shí)用新型專(zhuān)利20件，發(fā)表SCI/EI論文21篇，編制企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)。
科學(xué)研究的過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)也注重產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用和技術(shù)推廣示范，合作企業(yè)常州市風(fēng)雷精密機(jī)械有限公司也結(jié)合工廠(chǎng)工藝，創(chuàng)新性提出了橫向進(jìn)盤(pán)方式，結(jié)合雙工位高效播種、多工位灑水、自動(dòng)加營(yíng)養(yǎng)土、自動(dòng)加種、自動(dòng)疊盤(pán)實(shí)現(xiàn)整盤(pán)氣吸式播種過(guò)程自動(dòng)化，每小時(shí)工作效率可達(dá)到2073盤(pán)。近3年，公司銷(xiāo)售產(chǎn)品1023臺(tái)，新增收入9219萬(wàn)元，在全國(guó)水稻主產(chǎn)區(qū)江西、貴州、湖南、福建、云南、廣西、浙江、重慶等地進(jìn)行示范推廣，累計(jì)應(yīng)用面積超過(guò)519萬(wàn)畝，種植戶(hù)增收10.9億元。
“目前我國(guó)推廣機(jī)械化插秧的難點(diǎn)都卡在育秧的環(huán)節(jié)，這種育秧生產(chǎn)線(xiàn)第一不傷根，第二精量播種、節(jié)省種子，是我們國(guó)家推廣水稻機(jī)械化插秧的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)?！?022年現(xiàn)場(chǎng)參觀(guān)生產(chǎn)線(xiàn)時(shí)，中國(guó)工程院院士、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)教授羅錫文仔細(xì)檢查了多個(gè)種盤(pán)，給出了高度評(píng)價(jià)。
農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合，推動(dòng)糧食大面積單產(chǎn)提升，推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提質(zhì)增效，是江蘇大學(xué)以李耀明為代表的農(nóng)機(jī)人的共同追求。李耀明也表示，水稻精量播種裝備依然任重道遠(yuǎn)：水稻種子表面有小毛刺，吸取時(shí)會(huì)發(fā)生粘連或者掉落，水稻品種繁多，形狀各異、千粒重差別大，如何進(jìn)一步提升裝備的播種精度和適應(yīng)性，還將成為團(tuán)隊(duì)下一步繼續(xù)攻關(guān)的重點(diǎn)。
文章來(lái)源：江蘇科技報(bào) 2024年6月7日
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