大豆玉米帶狀復合種植機械化生產(chǎn)技術(shù)分析應用與展望

萬海濤

（阜陽市農(nóng)機化技術(shù)推廣站，安徽阜陽 236000）

1 大豆玉米帶狀復合種植模式提出和優(yōu)勢

為了緩解大豆進口壓力，降低大豆對外依存度，穩(wěn)定糧食產(chǎn)量，提高土地產(chǎn)出率，解決我國糧油爭地矛盾，各地進行各種作物種植試驗和農(nóng)業(yè)技術(shù)開發(fā)，例如新鄭市瑞博農(nóng)機專業(yè)合作社進行的試驗表明，在玉米大豆帶狀復合種植模式下，玉米產(chǎn)量與凈作玉米相當，但是大豆產(chǎn)量增加，整體效益比單作玉米增收39.27%。2022年，我國在中央一號文件中做出部署：“大力實施大豆和油料產(chǎn)能提升工程，加大耕地輪作補貼和產(chǎn)油大縣獎勵力度，集中支持適宜區(qū)域、重點品種、經(jīng)營服務主體，在黃淮海、西北、西南地區(qū)推廣玉米大豆帶狀復合種植?！?/p>

玉米和大豆套種具有極大的種植優(yōu)勢。第一，提升光能利用率和抗旱能力。高稈作物玉米和矮稈作物生物學形態(tài)互補，高低搭配，作物生長空間較大，增加了光照和空氣流通；耕地覆蓋率高，減少了土壤水分蒸發(fā)。第二，改善土壤理化性質(zhì)。長期單一種植玉米會使土壤板結(jié)嚴重，而大豆能夠松動板結(jié)土壤，有效改善其土壤結(jié)構(gòu)，從而提升施肥效果。同時，大豆玉米帶狀復合種植有利于培養(yǎng)土壤中有益菌，緩解土地養(yǎng)分失衡，解除土壤板結(jié)并有效平衡酸堿度，延緩土壤鹽堿化。第三，提高礦物元素利用率。大豆根系具有一定固氮作用，可以充分利用空氣和土壤中的氮元素，而玉米作物對氮、硅吸收程度較高，豆科對鈣、磷吸收較多，對硅吸收較少，兩者相輔相成使得土壤中的養(yǎng)分得到有效利用。因此，雖然玉米氮類化肥使用量降低，玉米產(chǎn)量卻不受影響。同時，根系之間促進作用也有效提高了作物對磷的吸收。第四，抵抗病蟲草害侵襲。耕地生態(tài)系統(tǒng)群體多樣性增加，不同物種間對應的病蟲因生存空間等相互競爭，實現(xiàn)動態(tài)平衡，達到預防病蟲害的目的。同時，玉米和大豆形態(tài)學上的互補適配，使得耕地被有效覆蓋，同類植物之間的優(yōu)勢競爭可有效抑制雜草生長。

圍繞大豆油料擴種任務目標，各級農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門充分意識到復合種植的巨大優(yōu)勢，搶抓有利時機，在黃淮海、西北、西南地區(qū)推廣新型種植模式，根據(jù)制定的支持政策，采取針對性措施，包括供應生產(chǎn)種子、保障農(nóng)機使用、培訓農(nóng)業(yè)技術(shù)等方面，解決各環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的問題和顧慮，以動員農(nóng)民參與，充分調(diào)動農(nóng)民積極性。結(jié)合相應的地形地貌特點和所處地理位置，考慮農(nóng)業(yè)種植習慣和地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平，因地制宜采取不同的大豆玉米帶狀復合間套作種植模式。在改良種植模式的同時，也在對機械進行改進，以提高經(jīng)濟效益。以安徽地區(qū)為例，種植模式主要是“2+4”“4+6”（間作“2行玉米+4行大豆”或“4行玉米+6行大豆”），地勢平坦，土地相對連貫，農(nóng)業(yè)機械化率高。

2 大豆玉米帶狀復合種植機械化生產(chǎn)技術(shù)

2.1 播種機械

播種作業(yè)采用大豆玉米一體播種機，按照排種器分型，主要產(chǎn)品有氣吸式、指（勺）夾式、勺（內(nèi)充）輪式。具體性能特點等見表1。

表1 大豆玉米一體播種機特點總結(jié)

隨著農(nóng)業(yè)機械智能化的發(fā)展和應用，近些年來播種的精密度和播種質(zhì)量得到了大幅提升?；贕PS測速研發(fā)的電驅(qū)式精量播種機實現(xiàn)了高速精量播種；在壓電薄膜或反射式紅外光電傳感器的技術(shù)基礎上設計的播種機排種監(jiān)測系統(tǒng)，可以對排種質(zhì)量進行實時監(jiān)測，實現(xiàn)了對漏播的及時補種，并提高了種粒間距的一致性。

2.2 植保機械

采用機械化技術(shù)進行植保作業(yè)，選擇合適藥劑和用量以及方法裝備進行除草和病蟲害防治。例如，苗后噴施除草劑時，可采用雙系統(tǒng)噴桿式噴霧機，常通過雙藥箱和噴頭區(qū)段控制的設置，形成大豆和玉米兩套噴霧系統(tǒng)，從而實現(xiàn)對不同藥液的分條帶噴施。并且為了防止藥劑帶間漂移以及不同藥液飄散導致的藥害事件，可以在種植帶間加裝隔離板，更換防漂移噴頭。專用的植保機械也在不斷研制和試驗。張榮成等基于仿形地輪設計了全封閉懸掛式噴桿噴霧機，采用了雙泵+雙藥箱設計，柱塞泵通過高壓力從噴孔將藥液壓出形成霧滴，霧滴均勻分布。該機器可以同步完成玉米大豆兩種作物化除、化控作業(yè)，田間工作效率達到1.6～2 hm2/h，遠高于人工打藥的植保效率。而隨地仿形裝置和三段全封閉式擋簾結(jié)構(gòu)，能夠解決玉米大豆帶狀復合種植的藥液防漂移問題，防止產(chǎn)生藥害事件。

除了作業(yè)機械，近些年來也將算法、人工智能等新興科技引入農(nóng)業(yè)種植的各個環(huán)節(jié)中。例如，韓志杰設計的大豆玉米帶狀復合種植用噴桿噴霧機在線混藥系統(tǒng)，就建立在混藥比-電導率值函數(shù)關(guān)系、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以及數(shù)學模型、控制算法、硬件設計及選型、軟件設計等的基礎上。該系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)草甘膦溶液和氟磺胺草醚溶液的混藥比，在保證了藥液配置的同時，也通過仿真模型，實驗驗證了在混藥系統(tǒng)壓力在0.3 Mpa時，混藥均勻性、穩(wěn)定性以及噴頭霧化效果最佳。此外，考慮到田間作業(yè)地表情況多變導致的機械車輛傾斜可能影響噴藥均勻性和作業(yè)的安全性，徐晶利用超聲波傳感器，設計了噴桿位姿測量與控制系統(tǒng)。試驗結(jié)果表明，與設定高度相比，實際高度的最大誤差為14 mm。而針對高地隙植保機在不同種植模式下，因行距不同造成的田間行走困難問題，季位文分析并設計出更簡化、更精準的輪距調(diào)節(jié)裝置，竇玲靜研發(fā)出自走式噴霧機輪距可調(diào)式轉(zhuǎn)向機構(gòu)，為高地隙植保機的不斷改進提供了參考。

2.3 收獲機械

按大豆玉米成熟的先后次序進行收割，共分為三種收獲方式——玉米先收、大豆先收、大豆玉米同期收，而大豆玉米同期收獲方式又分為大豆玉米前后收割和大豆玉米同時青貯收獲兩種，不同的收獲方式選擇適宜的收獲機器，調(diào)整相應的作業(yè)參數(shù)。玉米聯(lián)合收割機是我國西南套作區(qū)與華北間作區(qū)的一種玉米先行收割技術(shù)。以兩列窄行玉米聯(lián)合收獲機為例，該機整機總寬度在1.8 m以下，其割臺行距中心距最大可采用40 cm收割行距，工作效率0.335～0.536 hm2/h，同時一次性完成摘穗、剝皮以及秸稈粉碎還田、果穗集箱等作業(yè)。而大豆先收技術(shù)要求機器的結(jié)構(gòu)寬度為1.8～2.3 m，割茬高度為10 cm。同時，由于使用了靈活的撥禾機構(gòu)、低破碎脫粒系統(tǒng)以及高效率的分選、低損傷運輸設備等，保證了種子的碎裂率小于5%，籽粒的損失率小于3%，機械工作效率通常為0.402～0.804 hm2/h。同時，收割技術(shù)適合于玉米和大豆成熟時期相同的區(qū)域，并以西北和黃淮海為代表的區(qū)域為宜，選擇兩種作物對應的常用收獲機一前一后進行收割即可。若是玉米和大豆混合青貯收獲，對機械的要求其割幅應在1.8～2.1 m或4.0～4.6 m，工作效率0.67～2.01 hm2/h。

3 展望

大豆玉米帶狀復合種植實現(xiàn)了玉米保產(chǎn)、大豆增收，提高了農(nóng)民的收入水平，推進了農(nóng)產(chǎn)品的協(xié)調(diào)發(fā)展。加強新模式下農(nóng)藝農(nóng)機基礎研究，探索不同地區(qū)融合的技術(shù)模式，提高自主創(chuàng)新能力和技術(shù)儲備水平，推廣普及機械化作業(yè)的種植規(guī)范，制定全程機械化方案從而形成規(guī)模農(nóng)業(yè)，是未來發(fā)展大豆玉米帶狀復合種植，提高農(nóng)產(chǎn)品高效生產(chǎn)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的必由之路。

3.1 積極宣傳引導，保證機械使用

通過電視、微信、微博等媒體宣傳引導，改變傳統(tǒng)種植觀念，建立新型示范基地。挑選并引進優(yōu)良機械農(nóng)產(chǎn)品，并幫助農(nóng)戶選擇合適機械類型。在機械后續(xù)使用環(huán)節(jié)，機械制造商也應該指導農(nóng)戶進行日常養(yǎng)護，針對機械故障等問題要保證售后服務的專業(yè)性和及時性，避免耽誤耕作時間，防止安全隱患的發(fā)生并延長使用壽命。

3.2 學習科學種植，推動機藝共進

在農(nóng)藝方面，綜合探索研討高產(chǎn)與宜機化作業(yè)，制定相應的行、株距和行數(shù)比例以及帶寬、帶間距等農(nóng)藝規(guī)范，引導農(nóng)戶進行科學種植的理論學習；在農(nóng)機方面，需要進一步研發(fā)適應相關(guān)要求的裝備，提高機具作業(yè)性能，實現(xiàn)耕地、播種、管理、收獲全程機械化作業(yè)。

3.3 鼓勵裝備創(chuàng)新，提升智能水平

依據(jù)大豆玉米帶狀復合種植特點，聯(lián)合播種、植保、收獲關(guān)鍵技術(shù)與裝備，創(chuàng)新性結(jié)合導航與輔助駕駛、對行、仿形、作業(yè)質(zhì)量檢測技術(shù)等智能化技術(shù)，研發(fā)一體化播種機、植保機與收獲機，同時提升作業(yè)機具對環(huán)境與種植模式的適應性，提升作業(yè)質(zhì)量和效率。從技術(shù)、硬件的改進不斷延伸到完整的農(nóng)業(yè)解決方案，進而發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，為農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈賦能。