甜菜全程機械化生產(chǎn)技術及配套方案的研究

范有君，閆志山，宋柏權，楊驥*

（1.黑龍江省普通高等學校甜菜遺傳育種重點實驗室，哈爾濱150080；2.中國農(nóng)業(yè)科學院北方糖料作物資源與利用重點開放實驗室,哈爾濱150080；3.中國農(nóng)業(yè)科學院甜菜研究所/黑龍江大學農(nóng)作物研究院，哈爾濱150080）

甜菜生產(chǎn)全程機械化包括耕整地、種植、中耕、收獲等機械化作業(yè)環(huán)節(jié)，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術的集成。先進國家甜菜生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)實現(xiàn)了全程機械化。我國甜菜生產(chǎn)機械化總水平一直徘徊在70%左右，制約甜菜全程機械化的關鍵因素是種子處理、收獲機械化。我國甜菜生產(chǎn)集中在內蒙古、黑龍江和新疆等老、少、邊、窮經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)。一些離散種植戶，甜菜主要栽培方式是以人工為主、機械為輔的種植模式。使用機械基本集中于耕整地和中耕等作業(yè)環(huán)節(jié)。我國多數(shù)地區(qū)甜菜種植地塊分散，種植面積小、形不成規(guī)模。甜菜生產(chǎn)用工量和勞動強度均大，近年來甜菜的用工成本逐年加大，用工成本較2010年上漲了4～5倍，甜菜能否實現(xiàn)機械化生產(chǎn)已是制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“瓶頸”問題。我國甜菜產(chǎn)區(qū)的大型農(nóng)場、農(nóng)機合作社，通過國家的農(nóng)機補貼政策，引進開發(fā)了一批先進的播種機械、收獲機械，是甜菜全程機械化程度較先進的地區(qū)，達85%以上的程度，但低于其他的大田作物（水稻、玉米等）平均92%～93%的機械化率。

由于甜菜的抗鹽堿、耐瘠薄的特性，成為我國“三北”地區(qū)抗災首選作物，因此，大力發(fā)展甜菜生產(chǎn)對我國的經(jīng)濟增長有著深遠的意義。甜菜相對于其它作物的比較效益逐步下降，與玉米、水稻、棉花等主栽作物比較沒有效益優(yōu)勢。主要原因是種植甜菜成本增加過快，其中最為主要的是人工費。因機械化水平低，田間的播種、間定苗、收獲、切削、交售等環(huán)節(jié)花費人工費成本占總成本的54%以上，給甜菜作物的種植帶來了不便。由于我國農(nóng)業(yè)處于產(chǎn)業(yè)結構調整的關鍵期，近年來，因玉米的價格走低，甜菜種植前景看好，在勞動力短缺、種植規(guī)模和用工成本不斷加大的形勢下，為保證我國甜菜制糖業(yè)穩(wěn)定、安全和可持續(xù)發(fā)展，發(fā)展甜菜全程生產(chǎn)機械化是解決產(chǎn)業(yè)發(fā)展問題的關鍵。

1 耕整地機具

甜菜種子的種胚?。ǚN胚是小麥的10%～20%）拱土能力弱，又是深根系作物，因此在耕整地等機械作業(yè)環(huán)節(jié)，同比其他大田作物耕整地要細碎、土層深厚。所以，甜菜作業(yè)指標用其它大田作物進行評價，每年因耕整地質量不達標、覆土過深等原因，造成甜菜不出苗而毀地占總播種面積20%～25%，給甜菜生產(chǎn)造成不可逆轉的損失。甜菜地需要深耕，一般耕深在20～25cm，有條件地區(qū)可達到30～35cm，結合整地增施有機、無機肥。我國甜菜的主產(chǎn)區(qū)集中于東北、華北和西北等地區(qū)，由于常年應用旋耕機耕旋、低于33.08kW以下拖拉機進行耕整地作業(yè)，犁底層深度由傳統(tǒng)的耕翻、耙旋、起壟作業(yè)的18～20cm上升到16～18cm。由于甜菜產(chǎn)區(qū)離散種植戶的土地零散，大農(nóng)機作業(yè)無用武之地，取而代之的是小農(nóng)機作業(yè)。小功率拖拉機作業(yè)的后果就是犁底層上浮，耕層變淺，加劇水土流失，加速土壤退化，增加生產(chǎn)投入，降低生產(chǎn)效率[1]。控制土壤退化的兩大核心問題是加強水土保持和培肥地力，通過大農(nóng)機大規(guī)?；?，可以防止、減輕水土流失，根茬還田還可以彌補耕地有機質的損失，改善土壤性狀。耕整地作業(yè)應根據(jù)甜菜產(chǎn)區(qū)的實際情況，遵守2年全面深松、3年耕翻一次的原則。耕后土壤應疏松、透氣性好。深耕、深松作業(yè)時，耕深宜為20cm～22cm，深松深度宜為30cm～35cm，旋耕作業(yè)耕深宜為15cm～18cm。

1.1 耕翻整地

深耕整地技術是一種傳統(tǒng)耕地方式，隨著旋耕機的普及，加之能量消耗大，近幾年已經(jīng)逐漸被淡化，但它能打破犁底層、改善除草劑藥害和秸稈還田，結合深耕施入有機肥有利于培肥地力，同時，耕翻地還可以將表層的草籽深埋、蟲卵翻上，能減少蟲、草的危害，特別是近年來我國提倡恢復耕地生態(tài)、降低化學肥料的使用量，深耕地技術也逐漸地被重視。

在我國甜菜產(chǎn)區(qū)，提倡夏、秋耕翻，翻后及時進行整地作業(yè)，有條件的壟作地區(qū)推廣秋起壟、秋施肥，為來年種植甜菜創(chuàng)造良好的耕層條件。耕整地的適耕條件是土壤含水量15%～22%，耕地標準為：耕深應在20cm以上、打破犁底層；開閉壟寬度小于10cm、深度小于5cm；深度一致；無重耕、漏耕、立垡；回垡率小于3%。耕層要逐年加深。深翻地作業(yè)，通常采用鏵式犁進行，推廣應用帶平垡器的鏵式犁，有條件的地區(qū)應選擇翻轉式鏵式犁，以減少嵌溝。

1.2 深松技術

深松具有減少土壤水分蒸發(fā)、地表不破壞、土壤翻動少、節(jié)能環(huán)保的土壤耕作技術特點，是土壤鹽漬化地塊降鹽的主要耕作措施，也是我國甜菜產(chǎn)區(qū)廣泛使用的耕整地技術措施。土壤深松按作業(yè)形式分為：全面深松、滅茬深松、間隔深松、壟上深松、壟溝深松、深松淺翻、中耕深松等[2]。

深松作業(yè)較未深松作業(yè)的地塊，可多蓄水11～22m3/666.7m2，土壤雨水入滲速度提高5～8倍，深松甜菜較對照增產(chǎn)15%～28%[2]。目前廣泛使用的深松機具主要有兩種：①全方位深松機，它的特點是松土效果好，利于田間蓄水、均勻分布；②局部鑿式深松機，它的水平翼刀起到切斷草根、抑制雜草生長的作用。按機具結構可分為：鑿式、翼鏟式、振動式、鵝掌式深松機等。由于深松機的結構不同作用性能也不同，適于土壤類型、耕地條件亦有變化[2]。全面深松法是以打破犁底層、蓄水松土為目標，局部深松法是以打破犁底層、改善土壤結構為主要目的。振動深松機兼有全面深松和局部深松的特點。種植甜菜的地塊深松作業(yè)，應根據(jù)當?shù)氐母髁晳T、土壤類型和配套動力等情況，選擇適當?shù)淖鳂I(yè)機具和深松方法。

我國目前生產(chǎn)上常用的深松機械有：1SQ-127/140/250/340系列深松機；中機北方機械有限公司生產(chǎn)的2306全方位深松機；現(xiàn)代農(nóng)裝北方農(nóng)業(yè)機械有限公司生產(chǎn)的2306全方位深松機 （其前面有5個鑿式深松鏟，后面有星型輥式碎土裝置，作業(yè)效果好，兼顧表土破碎作用，較適合半沙性和沙性土壤）；哈爾濱沃爾科技有限公司生產(chǎn)的1SB-570深松淺翻犁，配套動力88.24kW；1ST-4系列是適宜于常規(guī)壟和寬窄行種植的深松機，帶有深施肥功能，適宜夏季深松、深施肥使用；1SZL/200/300深松聯(lián)合整地機，能實現(xiàn)全方位深松，較適合半沙性土壤。

1.3 聯(lián)合耕整地

先進國家的耕整地一般是在耕翻地的基礎上，采用耕旋耙、施入調酸劑、表層整理鎮(zhèn)壓、分層施肥等進行單項或復式作業(yè)，或采用耕翻、整地、施肥等作業(yè)多道工序一次完成。近幾年由于大功率拖拉機的性能逐漸完善，聯(lián)合耕整地技術普遍向寬幅高速、完善結構、增加功能和復式作業(yè)的方向發(fā)展。

我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向是聯(lián)合耕整地技術，“十一五”以來，隨著我國實施農(nóng)機補貼政策，甜菜產(chǎn)區(qū)農(nóng)機專業(yè)合作社越來越壯大，大功率拖拉機保有量逐年增加，與其配套的聯(lián)合耕整地機械得到了長足發(fā)展，為實現(xiàn)甜菜聯(lián)合耕整地創(chuàng)造了必要條件。

聯(lián)合耕整地技術采用復式作業(yè)，減少機具通過田間的次數(shù)。據(jù)測算履帶式拖拉機壓痕處土壤阻力增加20%，輪式拖拉機壓痕處阻力增加40%[1-2]。聯(lián)合整地機具節(jié)約鋼材、降低成本、減少土壤壓實和團粒結構的破壞，是一項節(jié)能、環(huán)保的耕整地技術措施。聯(lián)合整地技術比傳統(tǒng)整地技術油耗降低15%～30%[3]。

我國甜菜產(chǎn)區(qū)連片種植的農(nóng)場，可采用凱斯Ecolo Tiger系列聯(lián)合整地機、庫恩Cultimer400多功能聯(lián)合整地機和JD2700型聯(lián)合整地機，中等規(guī)?；N植可采用1GZMN-490型深松聯(lián)合整地機、融拓北方1ZML-350滅茬耙聯(lián)合整地機，小型規(guī)模化種植宜采用1SGTN-210/240H4D型深松聯(lián)合整地機。

2 種植機械

甜菜種子的生理特性決定了其種植精密度高于玉米、大豆等大田作物，直播田的播種覆土深度應控制在鎮(zhèn)壓后2.0～2.5cm[3]。播種技術要求：下籽均勻無斷條，深淺一致播行端直，覆土良好無漏籽，行距準確不漏播，播后及時鎮(zhèn)壓。種植機械的播種標準為株距合格指數(shù)≥80%；漏播率指數(shù)≤10%；合格株距變異系數(shù)≤35%；行距一致性變異系數(shù)≤5%。甜菜紙筒育苗移栽時，苗齡35d～40d移栽，移栽密度應不少于10萬株/hm2、行距宜為18cm～22cm，移栽時土壤濕度應控制在30%～35%。地膜覆蓋種植，采用地膜栽培比直播栽培可提早5d～10d播種，播種深度可淺于直播耕作，宜為2cm～2.5cm。1對真葉時應及時放苗，封壟前要揭膜，揭膜時注意不要傷及葉片[4]。

2.1 精量點播技術

甜菜精量點播可分壟上播種、平播后起壟和平（畦）播3種形式。甜菜直播的關鍵是保苗，所以保苗是甜菜高產(chǎn)的前提條件，在精細整地的基礎上，應推廣秋耕整地、秋施肥技術，以達到播種條件，春季適時播種[2-3]。目前，在我國甜菜產(chǎn)區(qū)廣泛使用的播種機具，按排種器工作原理可分為機械式、氣力式兩大類，機械式又可分為播盤式（水平、垂直、傾斜）、鴨嘴式和孔帶式等。機械式由于受充種速度的限制，速度應小于8～10km/h；氣力式播種機可分為正壓式（氣吹式）和負壓式（氣吸式）兩種。氣力式播種機對種子要求嚴格、可高速作業(yè)，隨著液壓馬達、電子監(jiān)控的高速發(fā)展、液壓蓄能技術的應用，解決了始端空播、播種漏播問題。

氣力式播種機代表了播種機的發(fā)展方向，代表機型有美國滿勝（Monosem）大平原系列氣力式播種機、馬斯齊奧（Gasparoo）系列氣吸式精密播種機、德國格蘭（Kverneland）氣吸精密播種機、意大利賽福格SIGMA5、法國（Pneumasem）氣吸式播種機等。國產(chǎn)的有大連瓦房店2BQSL型系列氣吸式播種機、國產(chǎn)沃爾氣吸式播種機等。作業(yè)機具大型連片種植采用氣力式、機械式精量播種機，一次完成播種、深施肥、覆土、鎮(zhèn)壓等工序；中、小規(guī)模種植的采用氣吸式、機械式精量播種機[2]。在選擇播種機時，應根據(jù)產(chǎn)區(qū)的保有量、種植模式和甜菜專用排種器等情況，選擇新型播種機械。

2.2 紙筒育苗移栽技術

紙筒育苗移栽技術創(chuàng)造了有利于甜菜植株生長發(fā)育的小環(huán)境，與常規(guī)直播栽培相比，能延長甜菜生長期30d以上，增強幼苗對病蟲害的抗耐性，對培育健苗壯苗、提高保苗率均有好處，最終達到增產(chǎn)、增糖的效果?？杀戎辈ピ耘嗵鸩藟K根增產(chǎn)30%左右，含糖提高0.7～1.5度，涌現(xiàn)出產(chǎn)量超過75t/hm2的高產(chǎn)典型[5]。

甜菜紙筒育苗移栽機可分為：人力紙筒育苗移栽機、半機械化紙筒育苗移栽機和全自動紙筒育苗移栽機。按秧苗栽植形式可分為撓性圓盤式、吊籃式、導苗管式和帶式等移栽機。目前國內廣泛使用的半自動化甜菜紙筒育苗移栽機和少量全自動甜菜紙筒育苗移栽機。主要機型有：國產(chǎn)的2ZT-2型、2ZT-4型，日本進口的HB-SS20型、HBT-40型、CT-4S型、CT-2S型、BTP-2型、BTP-4等。甜菜紙筒育苗移栽具有栽后緩苗期短，成活率高等優(yōu)點，是風災、干旱、鹽堿化嚴重等地區(qū)的首選栽培模式。

2.3 地膜覆蓋技術

地膜覆膜播種技術主要應用于降雨量小、春季失墑的干旱嚴重地區(qū)，是我國新疆、內蒙古等干旱地區(qū)主推栽培技術，生產(chǎn)上分單行、雙行覆膜技術，同時結合覆膜埋下滴管管線，為膜下滴灌創(chuàng)造條件。

2BMF-6型為三膜六行鋪膜播種機，是集施肥、鋪膜、滴灌裝置于一體的甜菜覆膜播種機，可鋪中膜（膜寬120cm～140 cm），可實現(xiàn)膜上穴播和膜下穴播。可使甜菜的施肥、鋪膜、滴灌、點播一條龍作業(yè)，提高了甜菜的機播質量和效率，達到了甜菜高產(chǎn)栽培技術要求，利于推廣甜菜模式化栽培種植。還可播種玉米、油葵、打瓜等多種作物。該機具工作可靠，調整方便，操作性能好，可與大中型拖拉機相配套、田間作業(yè)效果良好。2BQM型氣吸式膜下精量溝播甜菜播種機，各項技術指標均達到農(nóng)藝要求。

3 甜菜中耕、植保機械

甜菜的中耕作業(yè)包括行間深松、除草、間苗、追肥及行間開溝培土等，通過中耕、除草、培土等農(nóng)藝措施，改善甜菜的生長環(huán)境、促進甜菜健康生長。一般以甜菜葉齡為中耕管理的標志，兩片真葉期行間深松，深度大于20cm，少量培土，6片真葉結合除草進行第二遍中耕，10～12片葉時結合追肥進行第三遍中耕[3]。

植物保護機械也是甜菜中耕管理的重要機械，通過應用植保機械完成甜菜的病、蟲、草害的綜合防治和微量元素肥葉面噴施，為甜菜穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)提供技術保障。噴藥機械應選用高性能噴藥機或采用高標準剛玉、設有防漏滴高性能的噴頭。機具可采用與大田作物通用的噴霧機械進行作業(yè)。我國甜菜中耕、施肥及植保機械可與大田作物通用，在播種機通用機架上安裝中耕、施肥部件或植保機械即可進行中耕管理作業(yè)[3，6]?？蛇x機型如內蒙古農(nóng)業(yè)大學機械廠研制的3ZF-4型中耕施肥機、中國農(nóng)業(yè)科學院甜菜研究所研制的農(nóng)田1GZ-2型耕作多用機，可完成甜菜的松土、施肥、中耕除草及培土等聯(lián)合作業(yè)。

4 收獲機械

甜菜收獲機械化是甜菜全程機械化的關鍵，收獲用工占據(jù)甜菜全生育期用工量的一半以上，而甜菜機械是專用機具，沒有其他機械可以替代，必須通過專門設計和制造的機器來滿足甜菜收獲的需要。

甜菜收獲機械可分為分段收獲和聯(lián)合收獲，分段收獲可用2臺、3臺或4臺機器來完成收獲作業(yè)，為兩段收獲、三段收獲和四段收獲[3]。聯(lián)合收獲使用一臺機械一次完成切纓、挖掘、撿拾及清理裝載等全部工序，具有機械化程度高、用工少和生產(chǎn)效率高、效果好的特點，是發(fā)達國家首選的收獲方式[6]。但機器結構復雜、成本高，使用水平要求高，在大面積收獲時，能收到更好的經(jīng)濟效益。

甜菜收獲機械主要包括：甜菜挖掘機、切纓機、莖葉收獲機、塊根挖掘集條機、塊根清理撿拾裝載機等[3]。大面積連片大規(guī)模種植，如國營農(nóng)場等，采用甜菜聯(lián)合收獲機作業(yè)效率高。目前常用的有德國荷馬（HOLMER）公司生產(chǎn)的泰勒-道斯T3（Terra DosT3）全自動甜菜收獲機、法國莫羅（Moreau）LecraV2自走式甜菜收獲機、格力莫公司Maxtron 620型甜菜收獲機。此類收獲機價格昂貴、配套的動力大、生產(chǎn)效率高，一天可收獲30余公頃。對于中等規(guī)?；N植的甜菜，收獲可用兩段、三段式甜菜收獲機械，如美國爾司惠Art’s way786系列6行甜菜打葉切頂機、Art’s way4600Exl型甜菜收獲機；西班牙馬賽（Mace）農(nóng)業(yè)機械有限公司的甜菜收獲機2HL—1IL型、3HL—11L型甜菜切纓機和lAH—S型甜菜挖掘收獲機；國產(chǎn)的機型有常州漢森集團公司的系列甜菜收獲機[7]。小規(guī)模甜菜種植戶，可選用日本三榮公司生產(chǎn)的BT-2Pev/BT-4Pev甜菜切纓機、BSR757甜菜挖掘集箱機，該機一次切纓2行、挖掘集箱作業(yè)1行，班次作業(yè)3～5hm2。黑龍江北大荒眾榮農(nóng)機有限公司生產(chǎn)的4T-2型甜菜切纓機、甜菜莖葉處理切纓機和2行甜菜挖掘集箱收獲機，兩種切纓機，1種采用仿形輪式切纓機，適合紙筒育苗移栽等高青頂、宜倒伏甜菜收獲，另一種采用兩個莖葉處理鏈鋏打碎莖葉、滑靴式切纓裝置，適合低青頂直播田使用；2行甜菜挖掘集箱收獲機，采用大直徑對置斜輪式挖掘裝置，升運鏈式分離泥沙，收后甜菜塊根升運至液壓式自卸箱內，方便裝入車內，班次作業(yè)效率6hm2左右。

5 甜菜機械化配套方案

我國甜菜種植集中于黑龍江、內蒙古和新疆等區(qū)域，上述地區(qū)的種植模式各不相同，黑龍江以壟作為主要栽培方式，內蒙古主要以小行距平作為主，新疆以小壟距耕作及壟平結合為主要栽培模式。因此，我們必須根據(jù)不同地區(qū)的栽培形式，研制相應的機械化配套方案。農(nóng)業(yè)機械化的目標是為新的栽培技術的實施提供技術保障，根據(jù)我國各地栽培模式的差異，在農(nóng)機、農(nóng)藝融合的基礎上應重點在種植方式、種植密度和肥料的施用方式等方面，保證新的栽培技術實施和推廣。

根據(jù)甜菜作物栽培的特點，在應用現(xiàn)有農(nóng)機具的改進設計基礎上，重點解決機械化播種技術、收獲技術和耕整地技術，在引進消化利用國外先進收獲技術的同時，設計生產(chǎn)出適合我國國情的甜菜收獲機械，解決制約甜菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸問題。根據(jù)我國甜菜生產(chǎn)的不同區(qū)域，提出相應機械化栽培的配套方案和作業(yè)標準，推廣聯(lián)合整地技術、精量播種機技術和中耕植保技術。

5.1 我國甜菜大面積種植區(qū)域（如新疆的生產(chǎn)建設兵團、黑龍江、內蒙古的農(nóng)墾產(chǎn)區(qū)），適合以大中型農(nóng)機具為主的甜菜全程機械化配套技術，該技術集成聯(lián)合耕整地、精密種（栽）植技術、中耕精確植保技術、機械化結合化學除草技術、機械化收獲技術及甜菜種子丸?；鸵l(fā)技術等。

5.2 在不同生態(tài)區(qū)與耕作制度相適應的規(guī)?；a(chǎn)，適合以中型農(nóng)機具為主的甜菜全程機械化配套技術，該技術包括精細耕整地、精密播種保苗、化控除草、防病蟲害、收獲等機械機具的配套技術。

5.3 在不同生態(tài)區(qū)與耕作制度相適應的小規(guī)模生產(chǎn)，適合以中小型農(nóng)機具為主的甜菜全程機械化配套技術，結合本地區(qū)現(xiàn)有的先進機型，完成甜菜機械化配套技術。

[1]韓秀芳，高勇，謝宏昌，王德明，關威.機械深松聯(lián)合整地技術的作用及效益分析[J].農(nóng)機使用與維修，2010（1）：31-33.

[2]范有君，閆志山，宋柏權，楊驥.甜菜機械化種植技術及配套機械[J].中國糖料，2011，33（4）：61-63.

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[5]韓秉進，井村悅夫，寺澤秀和.日本甜菜紙筒育苗移栽的技術改進[J].中國甜菜糖業(yè)，2008（4）：39-40.

[6]王建楠，胡志超.國內外甜菜全程機械化生產(chǎn)現(xiàn)狀與趨勢[J].農(nóng)業(yè)機械，2009（6）：60-62.

[7]范素香，侯書林，趙勻.國內外甜菜生產(chǎn)全程機械化概況[J]農(nóng)機化研究，2011（3）：12-15.