玉米全程機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)探討

王洪濤，邢璐露，楊金磚

(黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械工程科學(xué)研究院，哈爾濱 150081)

0 引言

玉米是我國主要糧食作物之一，富含多種維生素與氨基酸，營養(yǎng)價(jià)值較高，也可以加工成各種食品、優(yōu)質(zhì)飼料，是重要的糧食作物與工業(yè)原料[1-3]，具有高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、抗逆性強(qiáng)及適應(yīng)性廣的特點(diǎn)，在我國不同地區(qū)都有種植，且玉米可以與麥類、豆類及薯類進(jìn)行間作或套作，增加不同作物之間的復(fù)種指數(shù)，玉米生產(chǎn)在我國糧食生產(chǎn)中占舉足輕重的地位，玉米產(chǎn)量對(duì)于保障我國糧食安全具有重要意義[4-5]。

玉米全程機(jī)械化發(fā)展是實(shí)現(xiàn)玉米增產(chǎn)的保障措施之一，是減輕農(nóng)戶勞動(dòng)強(qiáng)度，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率及實(shí)現(xiàn)玉米規(guī)?；?、集約化生產(chǎn)的有效措施。在基本實(shí)現(xiàn)小麥、水稻全程機(jī)械化生產(chǎn)后，發(fā)展玉米全程機(jī)械化生產(chǎn)，尤其是玉米機(jī)械化收獲技術(shù)，對(duì)于推動(dòng)我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展，保證我國糧食安全，增加經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益、社會(huì)效益，促進(jìn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)具有重要的戰(zhàn)略發(fā)展意義。近年來，我國玉米機(jī)械化生產(chǎn)的進(jìn)步與發(fā)展明顯，在玉米整地、精密播種、田間管理等環(huán)節(jié)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化[6]，但是玉米機(jī)械化收獲效率較低，2020年統(tǒng)計(jì)分析，我國玉米精密播種率達(dá)到85%左右，但是玉米機(jī)械化收獲效率較低，僅為62%，主要以玉米穗收獲為主，直接進(jìn)行玉米粒收比例≤6%，因此，玉米機(jī)械化收獲是限制玉米全程機(jī)械化生產(chǎn)的瓶頸及制約因素[7]。

針對(duì)以上問題，系統(tǒng)論述了玉米全程機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要性及戰(zhàn)略發(fā)展意義，回顧了我國玉米機(jī)械化發(fā)展的主要?dú)v程，從中探索限制玉米機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)提升的瓶頸及限制因素，并提出未來我國玉米機(jī)械化發(fā)展的主要趨勢(shì)，探討結(jié)果以期為提升我國玉米機(jī)械化生產(chǎn)提供技術(shù)參考與理論基礎(chǔ)。

1 玉米機(jī)械化生產(chǎn)的發(fā)展意義與作用

玉米機(jī)械化生產(chǎn)主要是指利用機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)玉米生產(chǎn)農(nóng)藝過程，主要包括玉米播種、田間管理(如排灌、追肥、深松、植保)、收獲(穗收、脫粒收及秸稈處理等)技術(shù)。玉米機(jī)械化生產(chǎn)直接關(guān)系到我國糧食安全與飼料安全，大力發(fā)展玉米全程機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)，一方面可以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，減輕農(nóng)戶勞動(dòng)強(qiáng)度，另一方面可以實(shí)現(xiàn)作物的節(jié)本增收，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。

1.1 是提高玉米產(chǎn)量的重要措施

玉米機(jī)械化生產(chǎn)是提高玉米科學(xué)種植及生產(chǎn)的重要措施，與傳統(tǒng)人工種植相比，可以提高玉米產(chǎn)量5%～12%左右，在進(jìn)行玉米機(jī)械化收獲時(shí)，還可以減少玉米籽粒損失3%～6%，機(jī)械化田間管理可以改善玉米生長環(huán)境，為玉米生長提供良好的土壤環(huán)境。

1.2 提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益

玉米全程機(jī)械化生產(chǎn)不僅可以提高玉米生產(chǎn)收益，還可以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，減輕農(nóng)業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)爭(zhēng)搶農(nóng)時(shí)。如玉米精密播種技術(shù)與傳統(tǒng)人工播種相比，可以提高生產(chǎn)效率50倍，大幅度提高工效，機(jī)械化玉米收獲技術(shù)與傳統(tǒng)人工收獲相比可節(jié)約人工成本約245元·hm-2左右，因此，通過對(duì)不同玉米生產(chǎn)方式的生產(chǎn)投入、產(chǎn)出和效益進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如表1所示[8]，應(yīng)用玉米機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)，玉米產(chǎn)量有不同幅度的提高，玉米機(jī)械化生產(chǎn)具有節(jié)省人工投入、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，因此，在成本投入和勞動(dòng)力支出方面都有所降低，采用玉米全程機(jī)械化生產(chǎn)對(duì)于提高收入具有顯著作用。

表1 玉米生產(chǎn)產(chǎn)值、投入和凈收益對(duì)比結(jié)果 單位：元·(667 m2)-1

1.3 是我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平發(fā)展的重要標(biāo)志

玉米是我國三大主要糧食作物之一，因此，玉米綜合機(jī)械化水平的高低直接影響我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)整體水平，但是與其他農(nóng)作物相比，玉米機(jī)械化生產(chǎn)水平相對(duì)較低，直接限制了我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)整體水平的提升。因此，大力發(fā)展玉米全程機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)，是加快玉米生產(chǎn)技術(shù)水平，支持農(nóng)村勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移及改善農(nóng)戶生產(chǎn)條件的重要措施，也是我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化整體水平發(fā)展的重要標(biāo)志。

2 玉米全程機(jī)械化發(fā)展歷程概況

2.1 玉米精密播種技術(shù)

在農(nóng)業(yè)發(fā)展初期，主要依靠人工進(jìn)行玉米播種；在20世紀(jì)中期，我國開始從蘇聯(lián)引進(jìn)小麥播種機(jī)，改進(jìn)后應(yīng)用于玉米機(jī)械化播種，并逐步在我國東北地區(qū)開始應(yīng)用與發(fā)展，后期，我國新疆建設(shè)兵團(tuán)引進(jìn)玉米精密播種并在東北地區(qū)及華北地區(qū)應(yīng)用與推廣；20世紀(jì)末期，開始逐漸推進(jìn)玉米直播技術(shù)；21世紀(jì)，隨著保護(hù)性耕作技術(shù)的逐漸發(fā)展，玉米免耕播種機(jī)也得到了廣泛應(yīng)用與發(fā)展。

2.2 玉米田間管理技術(shù)

田間管理是實(shí)現(xiàn)玉米高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的重要輔助條件，是實(shí)現(xiàn)玉米動(dòng)態(tài)生長管理的重要保障措施之一。農(nóng)業(yè)發(fā)展初期，我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)手段較為落后，如田間排灌機(jī)械，主要依靠人力進(jìn)行，逐步發(fā)展到水泵灌溉等，后期逐漸形成了完善的田間智能化水肥管理措施。

2.3 玉米收獲技術(shù)

我國從20世紀(jì)中期開始玉米機(jī)械化收獲技術(shù)的研究，我國玉米機(jī)械化收獲技術(shù)的研究分為兩次重大歷程。在1960年，我國相關(guān)企業(yè)及中科院高校引進(jìn)國外玉米收獲機(jī)，到21世紀(jì)初期，隨著小麥基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化收獲后，逐步帶動(dòng)了玉米機(jī)械化收獲，目前玉米收獲機(jī)主要生產(chǎn)企業(yè)集中在山東省及江蘇省，截至2021年，我國玉米收獲機(jī)研制企業(yè)已經(jīng)超過75家，玉米收獲機(jī)型主要為3行、4行自走式玉米收獲機(jī)為主，并且通過更換收獲割臺(tái)實(shí)現(xiàn)不同作物的收獲。

3 玉米全程機(jī)械化關(guān)鍵技術(shù)難題

3.1 玉米種植模式不一致

由于玉米在我國不同地區(qū)都有種植，其氣候條件、土壤環(huán)境及種植模式存在一定的差異性，因此，玉米生產(chǎn)模式也出現(xiàn)了多樣化發(fā)展，如玉米壟作、間作、套作及平作等，為了實(shí)現(xiàn)玉米標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，需要基于不同地區(qū)的農(nóng)藝生產(chǎn)技術(shù)，將農(nóng)技與農(nóng)藝技術(shù)相互結(jié)合，進(jìn)而制定玉米機(jī)械化生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)規(guī)范要點(diǎn)，提出適用于不同地區(qū)玉米生產(chǎn)的主要機(jī)械化栽培模式。

3.2 玉米播種質(zhì)量較低

在我國中部平原地區(qū)，一般是在小麥?zhǔn)斋@后，將小麥秸稈粉碎還田，對(duì)于后續(xù)玉米播種難度較大，會(huì)導(dǎo)致玉米播種質(zhì)量下降，因此，需要解決該技術(shù)模式下玉米播種技術(shù)；針對(duì)東北地區(qū)一壟一熟的玉米種植模式，應(yīng)提升玉米精密播種技術(shù)相關(guān)研究，提高玉米播種質(zhì)量與播種效率，為后續(xù)玉米高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)打下良好地基礎(chǔ)條件。

3.3 玉米生長田間管理技術(shù)

由于目前農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)地隙低等問題，在玉米生長后期無法進(jìn)入田間進(jìn)行相關(guān)病蟲害防治及中耕施肥等問題，因此，加快研發(fā)適用于玉米生產(chǎn)的高地隙自走式中耕施肥打藥機(jī)械，對(duì)于提高玉米田間管理效率，加快玉米全程機(jī)械化進(jìn)程具有重要意義。

4 玉米全程機(jī)械化發(fā)展趨勢(shì)

隨著玉米全程機(jī)械化水平的整體提升，我國玉米機(jī)械化生產(chǎn)已經(jīng)到達(dá)了一個(gè)新的發(fā)展階段，未來玉米機(jī)械化生產(chǎn)也將呈現(xiàn)出新的發(fā)展趨勢(shì)。

4.1 發(fā)展多元化、功能集成化玉米機(jī)械

玉米抗逆性較強(qiáng)，適應(yīng)性較廣，在我國種植區(qū)域廣泛，但是由于我國不同地區(qū)生產(chǎn)條件及經(jīng)濟(jì)水平差異較大，導(dǎo)致玉米種植模式也存在較大的差異，隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展及保護(hù)性耕作技術(shù)的大力推進(jìn)，玉米播種技術(shù)應(yīng)逐漸向免耕播種及精密播種技術(shù)發(fā)展。另一方面，隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模化、集約化方向發(fā)展，2行小型玉米聯(lián)合收獲機(jī)將逐漸退出市場(chǎng)，傳統(tǒng)懸掛式及牽引式玉米收獲機(jī)將不再適用于玉米生產(chǎn)，未來應(yīng)該加強(qiáng)適用于多種行距的自走式玉米聯(lián)合收獲機(jī)的研發(fā)。

玉米生產(chǎn)機(jī)械也將逐漸趨于多樣化發(fā)展，如播種施肥一體化機(jī)械或者能實(shí)現(xiàn)小麥、玉米多功能播種機(jī)、玉米機(jī)械化收獲+秸稈粉碎、穗莖兼收等聯(lián)合收獲機(jī)的研發(fā)，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，提高農(nóng)業(yè)機(jī)械化的功能集成化，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，未來將會(huì)受到廣泛的關(guān)注，占據(jù)市場(chǎng)較大的份額。

4.2 發(fā)展大型化、區(qū)域化及社會(huì)化農(nóng)業(yè)機(jī)械

目前，多種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械均朝著動(dòng)力大型化及集約化方向發(fā)展，隨著農(nóng)村勞動(dòng)力的大量轉(zhuǎn)移、土地流轉(zhuǎn)及社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)，今后農(nóng)業(yè)機(jī)械田間生產(chǎn)動(dòng)力均≥100 kW，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向復(fù)式作業(yè)發(fā)展。另一方面，由于玉米種植存在嚴(yán)重的區(qū)域分化問題，應(yīng)針對(duì)不同區(qū)域研制適合的玉米生產(chǎn)機(jī)械，如適合東北高、大、壯型玉米品種的收獲割臺(tái)等；在相同的生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)，重點(diǎn)突破技術(shù)瓶頸，逐步形成具有地域生產(chǎn)特色的玉米機(jī)械化生產(chǎn)模式，相關(guān)農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)農(nóng)業(yè)機(jī)械的社會(huì)服務(wù)化、市場(chǎng)化及產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展。

4.3 發(fā)展多元化玉米種植模式

玉米種植區(qū)域較為廣泛，因此，應(yīng)結(jié)合不同地區(qū)實(shí)際生產(chǎn)情況選擇適宜的玉米生產(chǎn)模式，如在一年兩熟制地區(qū)，大力發(fā)展玉米摘穗收獲，并將玉米秸稈粉碎后還田，或者實(shí)現(xiàn)秸稈過腹還田。

在玉米一年一熟制地區(qū)，玉米收獲含水率較低，應(yīng)發(fā)展玉米摘穗、剝皮及脫粒收獲，玉米主要生產(chǎn)模式如下：

1)玉米機(jī)械化直播+機(jī)械化田間管理+玉米機(jī)械化摘穗收獲+秸稈粉碎還田；

2)玉米機(jī)械化直播+機(jī)械化田間管理+玉米機(jī)械化摘穗收獲+玉米秸稈青貯；

3)玉米機(jī)械化直播+機(jī)械化田間管理+玉米摘穗剝皮+玉米秸稈粉碎還田；

4)玉米機(jī)械化直播+機(jī)械化田間管理+帶穗機(jī)收割+玉米秸稈粉碎青貯；

5)玉米機(jī)械化直播+機(jī)械化田間管理+玉米機(jī)械化脫粒收獲+秸稈粉碎還田。

5 結(jié)論

玉米全程機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)是提高玉米科學(xué)種植及生產(chǎn)的重要措施。但是我國玉米機(jī)械化生產(chǎn)中存在種植模式不一、玉米播種及收獲質(zhì)量較低等問題。針對(duì)以上問題，系統(tǒng)論述了玉米全程機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要性及戰(zhàn)略發(fā)展意義，闡述我國玉米機(jī)械化發(fā)展的主要?dú)v程，提出限制玉米機(jī)械化生產(chǎn)效率提升的限制因素，并給予我國玉米機(jī)械化發(fā)展的主要趨勢(shì)，探討結(jié)果對(duì)于實(shí)現(xiàn)玉米作物的節(jié)本增收，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。

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