大豆玉米带状复合种植机械化生产技术分析应用与展望.pdf

58农业装备农业开发与装备2023年第9 期大豆玉米带状复合种植机械化生产技术分析应用与展望万海涛（阜阳市农机化技术推广站，安徽阜阳236000)摘要：针对目前我国大豆等进口压力，我国提出玉米大豆带状复合种植的种植模式。该种植技术具有提升作物通风、光照条件、光能利用和作物产量的优势。在现阶段实地应用中又与全周期的机械化装备相结合，提高了作业的效率。主要对播种、植保、收获阶段的机械化技术进行总结，并对未来大豆玉米复合种植与机械化的密切结合发展进行展望。关键词：大豆玉米；带状复合种植；机械化1大豆玉米带状复合种植模式提出和优势为了缓解大豆进口压力，降低大豆对外依存度，稳定粮食产量，提高土地产出率，解决我国粮油争地矛盾，各地进行各种作物种植试验和农业技术开发，例如新郑市瑞博农机专业合作社进行的试验表明，在玉米大豆带状复合种植模式下，玉米产量与净作玉米相当，但是大豆产量增加，整体效益比单作玉米增收39.27%。2 0 2 2 年，我国在中央一号文件中做出部署：“大力实施大豆和油料产能提升工程，加大耕地轮作补贴和产油大县奖励力度，集中支持适宜区域、重点品种、经营服务主体，在黄淮海、西北、西南地区推广玉米大豆带状复合种植。玉米和大豆套种具有极大的种植优势。第一，提升光能利用率和抗旱能力。高秆作物玉米和矮秆作物生物学形态互补，高低搭配，作物生长空间较大，增加了光照和空气流通；耕地覆盖率高，减少了土壤水分蒸发。第二，改善土壤理化性质。长期单一种植玉米会使土壤板结严重，而大豆能够松动板结土壤，有效改善其土壤结构，从而提升施肥效果。同时，大豆玉米带状复合种植有利于培养土壤中有益菌，缓解土地养分失衡，解除土壤板结并有效平衡酸碱度，延缓土壤盐碱化。第三，提高矿物元素利用率。大豆根系具有一定固氮作用，可以充分利用空气和土壤中的氮元素，而玉米作物对氮、硅吸收程度较高，豆科对钙、磷吸收较多，对硅吸收较少，两者相辅相成使得土壤中的养分得到有效利用。因此，虽然玉米氮类化肥使用量降低，玉米产量却不受影响。同时，根系之间促进作用也有效提高了作物对磷的吸收。第四，抵抗病虫草害侵袭。耕地生态系统群体多样性增加，不同物种间对应的病虫因生存空间等相互竞争，实现动态平衡，达到预防病虫害的目的。同时，玉米和大豆形态学上的互补适配，使得耕地被有效覆盖，同类植物之间的优势竞争可有效抑制杂草生长。围绕大豆油料扩种任务目标，各级农业农村部门充分意识到复合种植的巨大优势，抢抓有利时机，在黄淮海、西北、西南地区推广新型种植模式，根据制定的支持政策，采取针对性措施，包括供应生产种子、保障农机使用、培训农业技术等方面，解决各环节可能出现的问题和顾虑，以动员农民参与，充分调动农民积极性。结合相应的地形地貌特点和所处地理位置，考虑农业种植习惯和地区经济发展水平，因地制宜采取不同的大豆玉米带状复合间套作种植模式。在改良种植模式的同时，也在对机械进行改进，以提高经济效益。以安徽地区为例，种植模式主要是“2+4”“4+6”（间作“2 行玉米+4 行大豆”或“4 行玉米+6 行大豆”），地势平坦，土地相对连贯，农业机械化率高。2大豆玉米带状复合种植机械化生产技术2.1播种机械播种作业采用大豆玉米一体播种机，按照排种器分型，主要产品有气吸式、指（勺）夹式、勺（内充）轮式。具体性能特点等见表1。随着农业机械智能化的发展和应用，近些年来播种的精密度和播种质量得到了大幅提升。基于GPS测速研发的电驱式精量播种机实现了高速精量播种；在压电薄膜或反射式红外光电传感器的技术基础上设计的播种机排种监测系统，可以对排种质量进行实时监测，实现了对漏播的及时补种，并提高了种粒间距的一致性。2.2植保机械采用机械化技术进行植保作业，选择合适药剂和用量以及方法装备进行除草和病虫害防治。例如，苗后喷施除草剂时，可采用双系统喷杆式喷雾机，常通过双药箱和喷头区段控制的设置，形成大豆和59农业开发与装备2023年第9 期农业装备表1 大大豆玉米一体播种机特点总结项目气吸式指（勺）夹式勺轮（内充种）式共同均具有独立单体播种、四连杆仿形机构、排种器、开沟器、镇压轮配置排种器气吸式、开沟器圆盘状、镇压轮V排种器指（勺）夹式、开沟器尖铲状、镇配置排种器勺轮（内充种）式、开沟器尖铲型、垂直限深轮、指盘式清草轮，无清压轮铁式、防堵机构，个别具有清茬装差异状、大豆间隔镇压轮，有清茬装置。装置。置。防堵在圆盘开沟器前面装置一尖铲，圆盘两拖拉机动力专用清茬刀、开沟器前面的防拖拉机动力专用清茬刀、开沟器前面的防装置侧装指盘清草装置。堵立柱。堵立柱。目前最多使用的一种播种器，单靠重力该播种器具有良好的性能、良好的播具有较好的播种机性，较高播种质量，较灌种，有待进一步提升播种均匀度；播种力、深浅均匀、株距均匀；能达到一致的播种深浅度，稍差的株距均匀度；种速率为2 3 km/h，工作效率为3.3 3 性能68km/h的高速播种，工作效率为为能实现5 6 km/h较高速播种，工作效率为5.33hm/天。但播种速度过快，容易造成特点1012hm2/天。割要低，但由于无清810hm2/天。个别机型有清茬装置，但秧苗缺垄；割茬要低，个别机虽具有清茬茬设备，在播种前将麦秆切碎、抛撒均播前小麦秸秆仍要切碎、抛撒均匀，割茬设备，但仍需在播种之前将小麦秸秆切匀，或拾离田地。要低。碎、抛洒均匀。适宜规模较大的、经济条件好的农业生产大中等规模、经济条件较好的农业生产或农中小规模农业生产组织或农户。对象户或农机服务组织。机合作服务组织。单价8万 1 0 万元/台3万 5 万元/台1万 2 万元/台玉米两套喷雾系统，从而实现对不同药液的分条带喷施。并且为了防止药剂带间漂移以及不同药液飘散导致的药害事件，可以在种植带间加装隔离板，更换防漂移喷头。专用的植保机械也在不断研制和试验。张荣成等基于仿形地轮设计了全封闭悬挂式喷杆喷雾机，采用了双泵+双药箱设计，柱塞泵通过高压力从喷孔将药液压出形成雾滴，雾滴均匀分布。该机器可以同步完成玉米大豆两种作物化除、化控作业，田间工作效率达到1.6 2 hm/h，远高于人工打药的植保效率。而随地仿形装置和三段全封闭式挡帘结构，能够解决玉米大豆带状复合种植的药液防漂移问题，防止产生药害事件。除了作业机械，近些年来也将算法、人工智能等新兴科技引人农业种植的各个环节中。例如，韩志杰设计的大豆玉米带状复合种植用喷杆喷雾机在线混药系统，就建立在混药比-电导率值函数关系、系统结构，以及数学模型、控制算法、硬件设计及选型、软件设计等的基础上。该系统可以调节草甘麟溶液和氟磺胺草醚溶液的混药比，在保证了药液配置的同时，也通过仿真模型，实验验证了在混药系统压力在0.3Mpa时，混药均匀性、稳定性以及喷头雾化效果最佳。此外，考虑到田间作业地表情况多变导致的机械车辆倾斜可能影响喷药均匀性和作业的安全性，徐晶利用超声波传感器，设计了喷杆位姿测量与控制系统。试验结果表明，与设定高度相比，实际高度的最大误差为1 4 mm。而针对高地隙植保机在不同种植模式下，因行距不同造成的田间行走困难问题，季位文分析并设计出更简化、更精准的轮距调节装置，窦玲静研发出自走式喷雾机轮距可调式转向机构，为高地隙植保机的不断改进提供了参考。2.3收获机械按大豆玉米成熟的先后次序进行收割，共分为三种收获方式一一玉米先收、大豆先收、大豆玉米同期收，而大豆玉米同期收获方式又分为大豆玉米前后收割和大豆玉米同时青贮收获两种，不同的收获方式选择适宜的收获机器，调整相应的作业参数。玉米联合收割机是我国西南套作区与华北间作区的一种玉米先行收割技术。以两列窄行玉米联合收获机为例，该机整机总宽度在1.8 m以下，其割台行距中心距最大可采用4 0 cm收割行距，工作效率0.3 3 5 0.5 3 6 hm/h，同时一次性完成摘穗、剥皮以及秸秆粉碎还田、果穗集箱等作业。而大豆先收技术要求机器的结构宽度为1.8 2.3 m，割茬高度为1 0 cm。同时，由于使用了灵活的拔禾机构、低破碎脱粒系统以及高效率的分选、低损伤运输设备等，保证了种子的碎裂率小于5%，籽粒的损失率小于3%，机械工作效率通常为0.4020.804hm/h。同时，收割技术适合于玉米和大豆成熟时期相同的区域，并以西北和黄淮海为代表的区域为宜，选择两种作物对应的常用收获机一前一后进行收割即可。若是玉米和大豆混合青贮收获，对机械的要求其割幅应在1.8 2.1 m或4.0 4.6 m，工作效率0.672.01 hm/h。3展望大豆玉米带状复合种植实现了玉米保产、大豆增收，提高了农民的收入水平，推进了农产品的协调发展。加强新模式下农艺农机基础研究，探索不同地区60农业装备农业开发与装备2023年第9 期融合的技术模式，提高自主创新能力和技术储备水平，推广普及机械化作业的种植规范，制定全程机械化方案从而形成规模农业，是未来发展大豆玉米带状复合种植，提高农产品高效生产，实现农业现代化的必由之路。3.1积极宣传引导，保证机械使用通过电视、微信、微博等媒体宣传引导，改变传统种植观念，建立新型示范基地。挑选并引进优良机械农产品，并帮助农户选择合适机械类型。在机械后续使用环节，机械制造商也应该指导农户进行日常养护，针对机械故障等问题要保证售后服务的专业性和及时性，避免耽误耕作时间，防止安全隐患的发生并延长使用寿命3.2学习科学种植，推动机艺共进在农艺方面，综合探索研讨高产与宜机化作业，制定相应的行、株距和行数比例以及带宽、带间距等农艺规范，引导农户进行科学种植的理论学习；在农机方面，需要进一步研发适应相关要求的装备，提高机具作业性能，实现耕地、播种、管理、收获全程机械化作业。3.3鼓励装备创新，提升智能水平依据大豆玉米带状复合种植特点，联合播种、植保、收获关键技术与装备，创新性结合导航与辅助驾驶、对行、仿形、作业质量检测技术等智能化技术，研发一体化播种机、植保机与收获机，同时提升作业机具对环境与种植模式的适应性，提升作业质量和效率。从技术、硬件的改进不断延伸到完整的农业解决方案，进而发展智慧农业系统，为农业全产业链赋能参考文献1 杨科，徐红丽，许靖宜，等.玉米大豆带状复合种植模式产量与效益研究 安徽农业科学，2 0 2 1，4 9（1 7）：4 0-4 2.2供名.中共中央国务院关于做好二O二二年全面推进乡村振兴重点工作的意见 NJ.人民日报，2 0 2 2-0 2-2 3（0 0 1）.3 李辉.小麦套种玉米复播大豆三熟高产高效栽培技术 特种经济动植物，2 0 2 1，2 4（1 0）：8 5-8 6.4孙玲，单维民，李丙军.玉米大豆套种轮作的优势及机械化增产技术 J.特种经济动植物，2 0 2 2，2 5（1 1）：124-126.5】王帮高.大豆玉米带状复合种植机械化技术与装备应用.当代农机，2 0 2 2（7）：1 2-1 4.6张荣成，刘天星，朱松，等.玉米大豆带状复合种植专用植保机研制与试验 J.江苏农机化，2 0 2 2，2 1 3（6）：1 2-16.7韩志杰.大豆玉米带状复合种植用喷雾机在线混药系统设计与试验 D.江苏大学，2 0 2 2.8徐晶.喷杆式喷雾机喷杆高度调节与自平衡系统研究 D.江苏大学，2 0 1 9.9季位文.高地隙植保机底盘结构设计与试验研究 D.湖南农业大学，2 0 2 0.10窦玲静.高地隙自走式喷雾机轮距可调式转向系统的设计与研究 D.中国农业机械化科学研究院，2 0 1 2.111佚名.大豆玉米带状复合种植全程机械化技术方案（四川）一根据张黎骅教授在四川省大豆玉米带状复合种一植机具保障工作会上培训PPT整理编辑J.四川农业与农机，2 0 2 2（2):9-1 2.