木薯壟作模式下起壟技術(shù)與設(shè)備研究進(jìn)展

崔振德 鄧干然 李玲 李國杰 鄭爽

摘? 要? 木薯傳統(tǒng)壟作模式一般是小壟單行種植，隨著國內(nèi)木薯生產(chǎn)機械化需求的不斷提升，該模式正逐漸被機械化程度更高的大壟雙行種植模式所取代。結(jié)合多年木薯田間生產(chǎn)機械化技術(shù)與設(shè)備的調(diào)研分析、研究與生產(chǎn)實踐，對木薯田間機械化起壟理論和技術(shù)進(jìn)行梳理分析，探討不同壟作模式下起壟技術(shù)與設(shè)備在木薯田間機械化生產(chǎn)上的應(yīng)用，比較各類型設(shè)備的一般結(jié)構(gòu)、作業(yè)特點、使用性能及優(yōu)缺點等，分析現(xiàn)有起壟技術(shù)與設(shè)備存在的不足，對木薯機械化起壟技術(shù)與設(shè)備發(fā)展方向進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞? 木薯 ;大壟雙行 ;小壟單行 ;種植模式 ;壟作模式

中圖分類號? S533

Research Advances of Ridging Technology and Equipment under

Cassava Ridge Culture Model

CUI Zhende? DENG Ganran? LI Ling? LI Guojie? ZHENG Shuang

（Agricultural Machinery Research Institute， CATAS， Zhanjiang， Guangdong 524091）

Abstract? The traditional ridge cultivation mode of cassava was generally single-row planting on small ridge， with the increasing demand of domestic cassava production mechanization， it was gradually replaced by double-row planting on large ridge. Based on the investigation， analysis， research and production practice of cassava field production mechanization technology and equipment for many years， the theory and technology of cassava field mechanization ridging were analyzed， the application of ridging technology and equipment under different ridging patterns in the cassava field mechanization production was discussed. The general structure， production characteristics， usabitity， advantages and disadvantagesof various types of equipment were compared. The shortcomings of existing ridging technology and equipment were analyzed， the development direction of cassava mechanized ridging technology and equipment were prospected.

key words? cassava ; big ridge and double row ; small ridge single row ; planting model ; ridge planting model

木薯（Manihot esculenta Crantz）是世界三大薯類（木薯、甘薯、馬鈴薯）之一，廣泛分布于非洲、美洲和亞洲等100余個國家或地區(qū)，2016年收獲面積2 348萬hm2，產(chǎn)量2.77億t[1-2]。在非洲等貧困國家和地區(qū)，木薯主要用于食用，是重要熱能來源，同時木薯還是重要的工業(yè)原料，被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)淀粉、乙醇、飼料等[3-4]。在中國，隨著木薯系統(tǒng)研究的不斷深入，木薯的應(yīng)用價值不斷被挖掘出來，2017～2018年木薯收獲季，價格顯著提升，促使木薯種植業(yè)的擴(kuò)展。由于國內(nèi)木薯產(chǎn)量無法滿足工業(yè)需要，每年要從國外進(jìn)口大量干片。

傳統(tǒng)木薯種植農(nóng)藝以人力、畜力為主，機械化程度不高，未能充分兼顧田間生產(chǎn)其他環(huán)節(jié)農(nóng)藝需求，尤其是機械化方面的要求，一致性差。從種植、田間管理、收獲等環(huán)節(jié)各有其特殊要求，相對粗放，不夠科學(xué)合理，效能較低，能耗比較高，經(jīng)濟(jì)效益不顯著。人工種植，首先需要耕整土地，翻耕或者旋耕種植地塊，而后以中小型拖拉機或畜力為動力帶動小農(nóng)機具進(jìn)行起壟作業(yè)，人工在壟頂放置木薯種莖及肥料，木薯種莖放置方式有插植和平種2種，最后人工覆土，完成木薯種植工作。該種植模式下，需投入大量人力、物力，耗費大量時間。

在近10多年的時間里，田間生產(chǎn)勞動力水平不斷降低，而人工勞動成本卻提升了60%以上。在田間，直接參與生產(chǎn)提供勞動力者以中老年婦女為主，加之傳統(tǒng)的木薯種植模式缺乏對從種到收整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的完整考慮，出現(xiàn)地力、人力、資源浪費等情況。由于未考慮農(nóng)機農(nóng)藝結(jié)合問題，僅從農(nóng)藝角度出發(fā)，單一化考慮出苗率、產(chǎn)量等指標(biāo)，未考慮耕整地、種植、管理、收獲整個鏈條各環(huán)節(jié)的生產(chǎn)成本，導(dǎo)致了國內(nèi)木薯生產(chǎn)受挫，木薯種植意愿不高。

目前，整個木薯產(chǎn)業(yè)面臨轉(zhuǎn)型升級，國內(nèi)木薯研究組織機構(gòu)已經(jīng)轉(zhuǎn)變思路，以投入產(chǎn)出比為導(dǎo)向，兼顧生態(tài)環(huán)境影響、地力損失、勞動力需求、減肥減藥、生產(chǎn)周期等木薯田間生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的農(nóng)藝要求。

起壟種植模式對于機械化收獲具有很好的促進(jìn)作用，從而一定程度上降低了木薯收獲對勞動力地依賴，也降低了機械化采收的損失率。壟作條件下，土壤板結(jié)程度大大降低，即使人工收獲也會有比較好的效果，如廣西部分地區(qū)以小壟單行種植，雨后土壤疏松即可通過人工拔稈收獲木薯，柬埔寨多數(shù)地區(qū)以大壟雙行種植為主，可人工刨地收獲木薯。

1? 壟作種植技術(shù)

壟作種植作為中國農(nóng)業(yè)耕作上的兩大體系之一，約創(chuàng)始于西周時期，初步發(fā)展于春秋戰(zhàn)國，大發(fā)展于秦漢至隋唐五代，到宋元明清達(dá)到成熟階段，并一直延續(xù)至今，中國東北至今仍是普遍實行壟作的地區(qū)[5-6]。壟作種植能夠改變田間微地形，增加熟土層厚度，增加土壤表面受光面積，增強土壤通透性，創(chuàng)造了一個利于作物生長的環(huán)境，使得植株根系更加發(fā)達(dá)。同時，壟作種植還能夠改善植株根際土壤理化形狀，使得土壤不易板結(jié)。

20世紀(jì)80年代以來，中國陸續(xù)開展了水稻、玉米、油菜、大豆、棉花等大宗農(nóng)作物壟作種植技術(shù)研究，均取得了良好的效果[7-12]。

對于馬鈴薯、紅薯、甜菜、胡蘿卜、白蘿卜等塊根類作物種植上，壟作種植方法具有天然優(yōu)勢，因此在產(chǎn)量及品質(zhì)方面都表現(xiàn)良好[13-18]。由于土壤理化性能好，土壤通透，相對平作，根系發(fā)達(dá)，薯塊膨脹速度快，同時，由于土壤不易板結(jié)，收獲難度大大降低，為機械化收獲的順利開展提供了有力支撐。

2? 木薯起壟技術(shù)

2.1? 小壟單行種植

小壟單行種植模式主要是指傳統(tǒng)人力種植模式，簡單的通用型起壟機具在中小型拖拉機或者畜力牽引拖拉作用下完成起壟作業(yè)后，由人工在壟頂埋入木薯種莖，完成木薯種植作業(yè)。該模式下，起壟技術(shù)最為簡單，起壟效率較低，壟形不平直，一般在機械化最初始階段使用，現(xiàn)基本淘汰。

2.2? 大壟雙行種植

木薯大壟雙行種植模式主要是指在大中型設(shè)備作用下，一次性完成大高壟的成型作業(yè)，而后采用專用型寬窄雙行壟作式種植機進(jìn)行規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、高速化種植作業(yè)，或者由人工在壟頂進(jìn)行栽插種植，還有一種一體式木薯起壟種植設(shè)備能夠一次性完成起壟種植作業(yè)。該模式下，起壟技術(shù)較為復(fù)雜多樣，主要分為2種形式：旋耕起壟技術(shù)和大圓盤犁起壟技術(shù)。

旋耕起壟技術(shù)，利用旋耕機切土拋土的特性，在將土壤松碎的過程中，利用旋耕刀片的排列方式對土壤的輸送作用完成土壤的堆積、塑形的作業(yè)。該起壟技術(shù)比較適宜國內(nèi)種植模式，配合壟上機械化種植技術(shù)，能得到比較理想的種植效果[19-20]。

而雙圓盤起壟技術(shù)則比較簡單，利用一對直徑很大的凹面圓盤犁片，在安裝時呈固定角度，利用2個大圓盤對土壤的切削與拋送完成筑壟作業(yè)，該技術(shù)適宜于土壤條件特別惡劣的環(huán)境。如石子、雜草多、土壤條件差的情況，作業(yè)時對拖拉機動力及可靠性要求較高。

3? 木薯起壟設(shè)備的常見形式

3.1? 鏵式起壟機

3.1.1? 鏵式起壟機的結(jié)構(gòu)簡介

鏵式起壟種植機主要適宜于小壟單行種植模式。鏵式起壟種植機結(jié)構(gòu)簡單，一般由機架與鏵式起壟組件組成。常用的形式是機架下面等間距分布3個起壟組件，可以一次完成2個小壟的起壟作業(yè)。生產(chǎn)成本低廉，維護(hù)方便，操作簡單，根據(jù)壟距要求調(diào)節(jié)好起壟組件的間距即可，一般使用時比較可靠。

3.1.2? 鏵式起壟機的特點

鏵式起壟種植機作業(yè)效率高，但作業(yè)質(zhì)量一般，壟形不夠規(guī)整，尤其是針對土壤板結(jié)，土壤不夠松碎的地塊，起壟效果較差，設(shè)備維護(hù)成本極低，幾乎不需要特別的維護(hù)保養(yǎng)，能夠露天放置。

3.1.3? 鏵式起壟機的使用

鏵式起壟種植機使用注意事項：（1） 使用前，注意檢查設(shè)備是否有損傷，是否影響正常作業(yè)，檢查起壟器間隔是否合適;（2） 使用時，應(yīng)先在待作業(yè)地塊試機，檢查壟形壟距是否合適;（3） 使用后，應(yīng)及時清理機具上的泥土、雜草等雜物。

3.2? 圓盤起壟機

3.2.1? 圓盤起壟機的結(jié)構(gòu)簡介

圓盤起壟機適用于小壟單行或者大壟雙行種植模式。圓盤起壟機結(jié)構(gòu)相對鏵式起壟機復(fù)雜，由成對凹面圓盤犁片組合而成，一般為一對圓盤對應(yīng)一個壟，也有多個圓盤對應(yīng)一個壟，可以組合成大壟起壟機，也可以組合成小壟起壟機，只需更換不同參數(shù)的圓盤犁片。圓盤起壟機成本相對較高，熟練使用該類型設(shè)備相對難度大一些，重點主要是根據(jù)壟形要求，選用合適的圓盤大小，調(diào)節(jié)好每個圓盤的傾角及每一對圓盤之間的夾角。

3.2.2? 圓盤起壟機的特點

圓盤起壟機作業(yè)效率相對較低，作業(yè)質(zhì)量不夠高，壟形不夠平直，但是能適用于雜草多、土壤板結(jié)、石塊多等條件較為惡劣的地塊。設(shè)備維護(hù)不太方便，尤其圓盤變形或者軸承故障等。

3.2.3? 圓盤起壟機的使用

圓盤起壟機使用注意事項：（1） 作業(yè)前，需要檢查設(shè)備是否有損傷，圓盤是否有損傷變形等，圓盤轉(zhuǎn)動是否順暢，如果發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)及時維修，以免影響作業(yè)進(jìn)度，造成更大的損失;（2） 作業(yè)后，注意檢查觸土部件的磨損情況及圓盤軸承與轉(zhuǎn)軸處的泥土雜草積累情況，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時處理。

3.3? 旋耕起壟機

3.3.1? 旋耕起壟機的結(jié)構(gòu)簡介

相對于前2種起壟設(shè)備，旋耕起壟機最為復(fù)雜。旋耕起壟機一般由旋耕機與成型部件組成，旋耕機一般用2 m左右作業(yè)幅寬，刀片方向為兩側(cè)對稱分布，確保在作業(yè)過程中土壤從兩側(cè)向中心運動，形成初步土壤堆積，而后在成型部件的作用下形成適用的壟形。旋耕起壟機通過搭配不同規(guī)格的成型部件，能夠滿足小壟單行或者大壟雙行種植模式下木薯起壟要求，且作業(yè)效果相對于鏵式起壟機和圓盤起壟機要好。旋耕起壟機使用性能穩(wěn)定，設(shè)備整體故障率低，成型效果好，作業(yè)效率高，作業(yè)質(zhì)量好，壟形規(guī)整，壟內(nèi)各處緊實度、一致性較高。目前已成為主流起壟工具，并在多種作物起壟作業(yè)上均有應(yīng)用。

3.3.2? 旋耕起壟機的特點

旋耕起壟機維護(hù)難度不大，只是比較費時，常見故障為旋耕刀輥纏草，旋耕刀片損傷或遺失，只需更換刀片即可。

3.3.3? 旋耕起壟機的使用

旋耕起壟機使用注意事項：（1） 作業(yè)前后須經(jīng)常檢查維護(hù)，刀片等易損件需要經(jīng)常更換。作業(yè)之前檢查設(shè)備是否有損傷，齒輪箱是否有漏油情況，刀片是否有損傷，刀輥纏雜是否嚴(yán)重，一旦發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)立即解決;（2） 使用時，注意避免石塊、雜草、水管、地膜等雜物過多的地塊，如有必要，應(yīng)在清理雜物后，再進(jìn)行旋耕起壟作業(yè);（3） 使用后，檢查刀片損傷、刀輥纏雜情況，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時處理。

4? 木薯起壟技術(shù)與設(shè)備存在的不足

由于國內(nèi)木薯種植一直是以一種小面積、低成本、低效益的模式發(fā)展，國內(nèi)種植面積不大，而且多山地丘陵，因此木薯田間機械化生產(chǎn)設(shè)備發(fā)展緩慢。近年來，在國家木薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系的推動下，木薯機械化研究工作取得了跨越式發(fā)展。目前，木薯田間生產(chǎn)基本能夠完成全程機械化作業(yè)，大大減少收獲難度，節(jié)約人工勞動，降低了整體生產(chǎn)成本，產(chǎn)量與傳統(tǒng)平種模式變化不是特別顯著，用戶反映良好。雖然木薯設(shè)備已經(jīng)能夠應(yīng)用于大田生產(chǎn)，且取得不錯成效，然而，在木薯田間機械化生產(chǎn)技術(shù)與設(shè)備方面，還存在一些不足。

4.1? 基礎(chǔ)研究尚未深入

在木薯種植方面，雖然解決了生產(chǎn)上的技術(shù)難題，設(shè)備也基本能夠滿足使用要求，卻沒有做好基礎(chǔ)研究，缺乏理論依據(jù)。主要是還未能對木薯生長的土壤、壟形參數(shù)、木薯種植農(nóng)藝、木薯品種等進(jìn)行系統(tǒng)深入研究，未形成能夠結(jié)合品種、肥量、土壤、氣候、壟形等各項因素的優(yōu)化種植模型，指導(dǎo)木薯機械化生產(chǎn)。

4.2? 技術(shù)模式類型過于單一

目前，適用于木薯種植比較常見的基本就是鏵式起壟機，單行小壟種植模式，人工下種;旋耕起壟機，大壟雙行種植模式，人工種植或者人工輔助機械化種植。其他形式類型的起壟設(shè)備在木薯田間生產(chǎn)作業(yè)過程中應(yīng)用較少，難以實現(xiàn)機械化起壟技術(shù)與設(shè)備的進(jìn)一步優(yōu)化升級，更難開發(fā)突破性、顛覆性的新技術(shù)，以推動產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。

4.3? 技術(shù)與產(chǎn)品尚未標(biāo)準(zhǔn)化

由于發(fā)展時間不長，還未能形成標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)與產(chǎn)品進(jìn)行大面積推廣應(yīng)用，一定程度上制約了產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，同時也對我國在木薯國際舞臺上的影響力造成一定影響。國內(nèi)用戶一般都是先買2 m幅寬旋耕機，而后找農(nóng)機維修店進(jìn)行改進(jìn)，去掉后擋板，增加一個壟成型裝置，一般是一個梯形大槽，即完成了旋耕起壟機的制作，產(chǎn)品質(zhì)量差異性很大。

5? 木薯起壟技術(shù)與設(shè)備發(fā)展趨勢

5.1? 木薯機械化起壟技術(shù)與設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化

隨著國內(nèi)木薯壟作模式的推廣應(yīng)用，木薯機械化起壟技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)逐漸完善，同時，起壟技術(shù)與設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化也對木薯壟作種植模式的成熟影響，為木薯規(guī)?；⒁?guī)范化、現(xiàn)代化種植相互促進(jìn)。

5.2? 木薯起壟技術(shù)與設(shè)備專業(yè)化、高速化

傳統(tǒng)起壟方式就是采取借用其他作物起壟設(shè)備的方式，越來越難以滿足木薯機械化種植標(biāo)準(zhǔn)的要求，隨著研究的不斷深入，對于設(shè)備的要求也越來越高。這對后續(xù)其他環(huán)節(jié)的機械化作業(yè)提供較大便利，壟形平直均勻，高低一致，對于后續(xù)的機械化種植、中耕除草、噴藥以及收獲均越來越便捷。

5.3? 木薯旋耕起壟機用途多樣化

旋耕起壟機被越來越多地應(yīng)用于各種作物的生產(chǎn)實踐，正朝著多用途化發(fā)展。由于國內(nèi)木薯市場及種植面積較小，起壟設(shè)備如果僅用于木薯種植，難以產(chǎn)生效益。因此，木薯起壟設(shè)備用途多樣化也是發(fā)展的必然。目前，該類型旋耕起壟機已經(jīng)能夠適用于馬鈴薯、紅薯、花生、豆角等作物的種前起壟作業(yè)，這樣可以大大提高設(shè)備的使用率，降低設(shè)備浪費，提升經(jīng)濟(jì)效益。

5.4? 國內(nèi)木薯全程機械化技術(shù)與設(shè)備國際化

在木薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系的支持下，中國模式的機械化生產(chǎn)技術(shù)與設(shè)備，正越來越多地被應(yīng)用于現(xiàn)代木薯生產(chǎn)，國內(nèi)木薯種植模式、技術(shù)、設(shè)備已經(jīng)在東南亞、非洲等部分國家和地區(qū)進(jìn)行推廣應(yīng)用，并已經(jīng)取得初步成效。

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