廣東玉米大豆帶狀復(fù)合種植機(jī)械化生產(chǎn)發(fā)展現(xiàn)狀與對(duì)策建議

譚 瓊，沈林晨

（1.廣東省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳，廣東 廣州 510500；2.廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備研究所，廣東 廣州 510630）

0 引言

廣東省是我國(guó)重要的玉米產(chǎn)銷區(qū)，玉米年消耗超過(guò)2 000 萬(wàn)t[1]。廣東省也是我國(guó)最大的大豆加工省份，發(fā)酵豆制品加工產(chǎn)業(yè)全國(guó)領(lǐng)先，醬油年產(chǎn)量達(dá)到360 萬(wàn)t，約占全國(guó)醬油年產(chǎn)量的1/3，全國(guó)醬油三強(qiáng)品牌海天、李錦記、味極鮮均在廣東，據(jù)估計(jì)廣東大豆加工純利潤(rùn)高達(dá)200 億元/年[2]。廣東省不僅玉米、大豆加工制造業(yè)需求量大，而且鮮食玉米、鮮食大豆也頗受消費(fèi)者歡迎。為支撐新一輪千億斤糧食產(chǎn)能提升行動(dòng)，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部開(kāi)展全國(guó)糧油等主要農(nóng)作物大面積單產(chǎn)提升行動(dòng)，玉米、大豆種植是未來(lái)全國(guó)保障糧食安全新的工作重點(diǎn)和方向。廣東玉米和大豆種植規(guī)模大、加工制造業(yè)發(fā)達(dá)，但是種植水平較低，嚴(yán)重影響整體經(jīng)濟(jì)效益，并且玉米、大豆的種植時(shí)間相近，易產(chǎn)生爭(zhēng)地矛盾，通過(guò)發(fā)展玉米大豆帶狀復(fù)合種植模式可以改善這2 種作物的市場(chǎng)供應(yīng)，可增加經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)廣東省玉米和大豆相關(guān)種植業(yè)、加工制造業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展具有重要意義。2012 年，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部將“西南華南間套作食用大豆生產(chǎn)區(qū)”列為我國(guó)大豆三大優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)之一，這對(duì)廣東發(fā)展玉米大豆帶狀復(fù)合種植模式有重要意義。

適宜的間作套作種植模式具有提高單位地塊的總體產(chǎn)量、優(yōu)化資源配置、獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益等優(yōu)點(diǎn)[3]，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。由于大豆、玉米各自的株高差異和根系特點(diǎn)，通過(guò)合理的空間布局，可以提高單位面積的光合作用以及養(yǎng)分吸收，在提高玉米產(chǎn)量的同時(shí)還可以增收一季大豆。研究表明，與單作玉米相比，大豆玉米帶狀復(fù)合種植的玉米產(chǎn)量不變或略有減少，而大豆產(chǎn)量則會(huì)增加[4]，可有效提高大豆總產(chǎn)量，緩解大豆、玉米爭(zhēng)地矛盾。我國(guó)在2022 年開(kāi)始大面積推廣該種植模式，在倍增生產(chǎn)效益的基礎(chǔ)上，經(jīng)濟(jì)收益和社會(huì)效益也隨之提高，有效促進(jìn)了大豆和玉米種植的機(jī)械化、高產(chǎn)出、低風(fēng)險(xiǎn)和可持續(xù)性。

1 廣東玉米、大豆種植現(xiàn)狀

1.1 廣東玉米種植現(xiàn)狀

廣東是我國(guó)鮮食甜玉米種植面積最大的省份，鮮玉米產(chǎn)量占全國(guó)90%以上。玉米在廣東可實(shí)現(xiàn)周年種植，粵東、粵北丘陵山區(qū)夏季氣候冷涼，適合種植夏種玉米；粵西、珠三角平原冬季氣候溫暖，適合種植秋種玉米。隨著廣東省玉米種植規(guī)模的不斷擴(kuò)大，2016 年玉米播種面積達(dá)到了12.380 萬(wàn)hm2。近幾年，為滿足產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)需求，廣東省主動(dòng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整，一方面減少非優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)玉米種植面積，另一方面減少高產(chǎn)普通玉米品種種植規(guī)模，增加鮮食玉米和青儲(chǔ)玉米種植規(guī)模。因此，2017 年玉米播種面積下降至12.095 萬(wàn)hm2，近幾年播種面積總體趨于穩(wěn)定，其中2022 年玉米種植面積為13.19 萬(wàn)hm2、產(chǎn)量達(dá)到63.41 萬(wàn)t。

1.2 廣東大豆種植現(xiàn)狀

廣東一年四季均可種植大豆，大豆熟期比較靈活，早熟品種僅75 d 左右。廣東省種植的大豆籽粒飽滿、性狀優(yōu)良，是廣東豆制品加工優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)。因此，本地大豆的收購(gòu)單價(jià)高于外地，總體供不應(yīng)求。2022 年廣東大豆面積達(dá)到3.47 萬(wàn)hm2，但多以小農(nóng)戶種植為主，機(jī)械化程度低，平均產(chǎn)量為2.6 t/hm2，高于全國(guó)平均水平。2016—2022 年廣東玉米、大豆種植面積及產(chǎn)量如表1 所示。但廣東大豆種植整體機(jī)械化作業(yè)率偏低，多靠人工作業(yè)，勞動(dòng)強(qiáng)度大、成本高，嚴(yán)重制約了廣東大豆種植的規(guī)?；l(fā)展。

表1 2016—2022年廣東玉米、大豆種植面積及產(chǎn)量

2 廣東發(fā)展玉米大豆帶狀復(fù)合種植的優(yōu)勢(shì)

2.1 充分利用土地、光熱等自然資源

廣東省屬于東亞季風(fēng)區(qū)，從北向南分別為中亞熱帶、南亞熱帶和熱帶氣候，是中國(guó)光、熱和水資源最豐富的地區(qū)之一，日照時(shí)間長(zhǎng)、氣溫適宜、降雨量大、土壤肥沃，適合種植玉米、大豆等作物。在廣東各地，不同熟期組的玉米和大豆都能正常成熟，且能做到一年三熟甚至一年四熟。廣東省常見(jiàn)的間作套作組合有玉米/大豆、玉米/甘薯、甘蔗/大豆、香蕉/大豆等，適宜的間作套作模式能使2 種作物和諧共生，最終實(shí)現(xiàn)一季雙收。其中，在大豆玉米間作套作組合中，玉米與大豆的生長(zhǎng)特性呈互補(bǔ)狀，玉米植株占據(jù)的地上部和大豆植株占據(jù)的地下部發(fā)生自然錯(cuò)位，使得不同作物所需的光熱、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等資源在時(shí)間上前后錯(cuò)開(kāi)、在空間上互補(bǔ)擴(kuò)大。合理規(guī)劃好作物的種植模式可以保障玉米、大豆所需的生長(zhǎng)空間，發(fā)揮作物生長(zhǎng)過(guò)程中的邊際作用，增加單位田地內(nèi)作物個(gè)體產(chǎn)量，提高自然資源利用率，進(jìn)而增加耕地單位面積的總產(chǎn)量。廣東省生態(tài)環(huán)境優(yōu)越但農(nóng)業(yè)用地緊張，玉米大豆間套作具有提高土地利用率、減少成本投入、提高單位耕地面積產(chǎn)出的優(yōu)勢(shì)，李志賢等[4]對(duì)比了4 種間作模式的產(chǎn)量效益，表明2∶4 種植模式的增產(chǎn)優(yōu)勢(shì)最大，種植模式如圖1 所示。

圖1 玉米大豆帶狀復(fù)合種植2∶4 模式

2.2 充分利用種間促進(jìn)效應(yīng)

大豆的根系可以通過(guò)寄生的根瘤菌從土壤中吸收大量的氮?dú)?，然后將其轉(zhuǎn)化為自身生長(zhǎng)所需的氮素養(yǎng)分。在玉米的生育期內(nèi)，根系會(huì)釋放出大量的酸性物質(zhì)，將土壤中的礦物質(zhì)溶解，為自身和大豆提供礦質(zhì)養(yǎng)分[5-6]。在玉米大豆帶狀復(fù)合種植條件下，一方面，大豆與玉米在不同時(shí)期的生長(zhǎng)習(xí)性互補(bǔ)，可以提高良種農(nóng)作物的產(chǎn)量[7]。另一方面，大豆和玉米占據(jù)不同的空間生態(tài)位，能夠提高復(fù)合群體的光能利用率，提高作物的產(chǎn)量。研究表明，玉米大豆帶狀復(fù)合種植能夠產(chǎn)生不同作物的種間促進(jìn)效應(yīng)，促進(jìn)作物對(duì)氮、磷、鉀元素的吸收利用，提高單位田地內(nèi)養(yǎng)分利用效率，最終提高作物畝產(chǎn)量[8-10]。如玉米大豆帶狀復(fù)合種植模式中大豆根系的固氮作用能為玉米根系提供更多的氮，增加玉米氮素的積累，同時(shí)玉米根系對(duì)氮素的競(jìng)爭(zhēng)吸收會(huì)造成大豆根系中氮素的缺乏，進(jìn)一步刺激大豆將根系空氣中的氮?dú)飧嗟霓D(zhuǎn)化為可供根系吸收的氮素，使得單位作物獲得更多的氮素，提高單位產(chǎn)量[11-14]；唐藝玲等[15]的研究表明，所有間作套作處理玉米的總產(chǎn)量均高于單作，大豆和玉米根系的相互作用改善了土壤的微生物環(huán)境和土壤理化特性，顯著提高了土壤pH 值，緩解了長(zhǎng)期大量施氮導(dǎo)致的土壤酸化對(duì)地力的影響，作物的株高、葉片面積和葉綠素含量都有所增加，能產(chǎn)生更多的光合產(chǎn)物，試驗(yàn)表明2∶3 和2∶4 間作種植模式的平均地力貢獻(xiàn)率分別為75.07%和74.27%，比單種玉米、大豆分別提高30.29%和29.47%。

2.3 有利于機(jī)械化作業(yè)

在玉米大豆帶狀復(fù)合種植模式中，采用較大行數(shù)比（如廣東常用的2∶4 模式）能夠顯著加大玉米高植株帶隙寬度，也能夠減少地面雜草的生長(zhǎng)空間，可有效提高丘陵地區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械的通過(guò)率，實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)、農(nóng)藝的高度融合。在農(nóng)事作業(yè)中，可采取協(xié)同耕、種、管、收等措施，減少單一作物的農(nóng)事作業(yè)環(huán)節(jié)，有利于全程機(jī)械化的實(shí)現(xiàn)，提高了種植的機(jī)械化水平，其常見(jiàn)的機(jī)械化工藝路線如圖2 所示。

圖2 玉米大豆帶狀復(fù)合種植機(jī)械化工藝路線[14]

3 廣東發(fā)展玉米大豆帶狀復(fù)合種植模式存在的問(wèn)題

玉米大豆帶狀復(fù)合種植模式雖然種植優(yōu)勢(shì)顯著，但目前仍存在技術(shù)環(huán)節(jié)多、勞動(dòng)力消耗大、機(jī)械化水平低等問(wèn)題，導(dǎo)致其效益不明顯。因此在發(fā)展和推廣過(guò)程中，重點(diǎn)是機(jī)械化、標(biāo)準(zhǔn)化，以提高大豆玉米帶狀復(fù)合種植機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)水平[16]。玉米、大豆機(jī)耕在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基本環(huán)節(jié)中具有較高的機(jī)械化水平，其中2022 年全國(guó)玉米、大豆耕種收綜合機(jī)械化率分別為90.6%、87.95%，在耕整地和播種環(huán)節(jié)基本實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。但由于廣東丘陵地區(qū)種植田塊小而散，分布不規(guī)則，導(dǎo)致機(jī)械化生產(chǎn)較難大規(guī)模應(yīng)用，廣東玉米、大豆耕種收綜合機(jī)械化率僅為40%左右，與全國(guó)平均水平相比差距較大[17]。發(fā)展玉米大豆帶狀復(fù)合種植模式存在以下問(wèn)題。

3.1 機(jī)耕方面

廣東北部多為丘陵，南部多為平原和臺(tái)地，整體地形特點(diǎn)制約了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化的發(fā)展，尤其是北部的丘陵地區(qū)地塊小而分散、高差大，田間道路狀況差，大中型農(nóng)業(yè)機(jī)械在田塊之間轉(zhuǎn)移、運(yùn)輸十分困難，大部分農(nóng)戶使用小型/微型旋耕機(jī)進(jìn)行作業(yè)。小型/微型旋耕機(jī)作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度大，作業(yè)效率低，社會(huì)化服務(wù)效益差。長(zhǎng)期的旋耕作業(yè)容易使耕作層變淺，土壤蓄水能力降低，不利于作物根系的生長(zhǎng)，導(dǎo)致作物長(zhǎng)勢(shì)弱、抗倒伏能力差，影響了作物的產(chǎn)量與質(zhì)量。

3.2 機(jī)播方面

機(jī)播是全程機(jī)械化生產(chǎn)最重要、最基本的一環(huán)，機(jī)播質(zhì)量直接影響作物出苗質(zhì)量，直接關(guān)系作物單產(chǎn)水平。在我國(guó)北方玉米、大豆產(chǎn)區(qū)，其地塊大、土壤松散，播種機(jī)應(yīng)用效果較好，而在廣東不僅地塊小，而且土壤粘質(zhì)、雨水多、雜草多，很多北方播種機(jī)在廣東地區(qū)都不適用。廣東本地的玉米、大豆機(jī)播設(shè)備研發(fā)較為滯后，主要以小微型為主[18]。僅有播種功能的小型兩行播種機(jī)應(yīng)用范圍較廣，但效率低，難以實(shí)現(xiàn)社會(huì)化服務(wù)的需求。

排種器是播種機(jī)的關(guān)鍵部件，玉米大豆播種機(jī)應(yīng)用較多、較成熟的排種器主要有窩眼輪式和勺輪式精量排種器。窩眼輪式排種器構(gòu)造簡(jiǎn)單，精度差，落種不穩(wěn)定，易出現(xiàn)多播、漏播的情況，作物出苗整齊度較差。勺輪式精量排種器則較為穩(wěn)定、播種的距離和深度也較為精確，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備較大，實(shí)際作業(yè)中對(duì)拖拽動(dòng)力機(jī)械要求較大，多用中小型輪式拖拉機(jī)，整體機(jī)身較長(zhǎng)，一般在4 m 以上，在作業(yè)過(guò)程中田塊頭尾都要留有較大的掉頭空間，對(duì)地塊條件要求較高[19]。播種機(jī)械作業(yè)順序如圖3 所示。

圖3 播種機(jī)械作業(yè)順序示意圖

我國(guó)北方地區(qū)多用播種、施肥一體機(jī)，作業(yè)效率高?，F(xiàn)市場(chǎng)上成熟的多功能作業(yè)機(jī)械，如旋耕、播種施肥一體機(jī)以及施肥、鋪膜、播種一體機(jī)均難以應(yīng)用于廣東省復(fù)雜的地塊和黏性土壤，缺少針對(duì)地形及土壤特點(diǎn)制造的機(jī)具。而廣東常用的小型兩行播種機(jī)作業(yè)精度較差，且不能同時(shí)進(jìn)行施肥操作，使得作業(yè)效率大打折扣。

3.3 機(jī)收方面

廣東地區(qū)多山多丘陵，且種植的玉米以鮮食玉米為主，機(jī)收鮮食玉米損傷大，品質(zhì)較差。因此在機(jī)耕、機(jī)播、機(jī)收3 個(gè)基礎(chǔ)環(huán)節(jié)中，機(jī)收環(huán)節(jié)的效率最低。且不同于收獲單一作物，大豆玉米帶狀復(fù)合種植暫沒(méi)有可一次性收獲2 種作物的機(jī)械，一般根據(jù)作物成熟期利用現(xiàn)有玉米、大豆2 種收獲機(jī)械采用同期或分期收獲。

目前，自走式玉米收獲機(jī)依然是市場(chǎng)主要成熟產(chǎn)品，同時(shí)具有其他功能的玉米收獲機(jī)具也正在不斷地研發(fā)、試驗(yàn)和推廣，如籽粒收獲、莖穗兼收、玉米收獲打捆一體機(jī)、鮮食玉米收獲機(jī)等。而大豆主要是在水稻/小麥聯(lián)合收割機(jī)的基礎(chǔ)上，改變滾筒轉(zhuǎn)速、調(diào)整滾筒等來(lái)實(shí)現(xiàn)大豆機(jī)械化收獲。

4 廣東玉米大豆帶狀復(fù)合種植機(jī)械化生產(chǎn)發(fā)展建議

玉米大豆帶狀復(fù)合種植生產(chǎn)需要農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝高度融合，尤其是廣東地區(qū)地形、土壤均不利于機(jī)械化作業(yè)，且當(dāng)?shù)胤N植多以菜用大豆和鮮食玉米為主，因此廣東大豆玉米帶狀復(fù)合種植機(jī)械化作業(yè)尤其復(fù)雜，播種、植保、收獲等主要環(huán)節(jié)仍以人工為主，現(xiàn)有農(nóng)業(yè)機(jī)械機(jī)具的適應(yīng)性、作業(yè)性能仍需進(jìn)一步提升。

4.1 加速適用機(jī)具的研發(fā)

從廣東實(shí)際情況出發(fā)，鼓勵(lì)各類高校、科研單位及企業(yè)在現(xiàn)有的研發(fā)基礎(chǔ)上，結(jié)合廣東省的生態(tài)條件以及種植條件，加強(qiáng)適應(yīng)丘陵地區(qū)黏重土壤、小地塊作業(yè)的輕簡(jiǎn)型播種、收獲機(jī)具裝備研發(fā)，及早解決“無(wú)機(jī)可用”難題。分環(huán)節(jié)看，在機(jī)耕方面應(yīng)結(jié)合耕地宜機(jī)化改造，研發(fā)不同類型的旋耕/深耕機(jī)；在機(jī)播方面小型播種機(jī)可研究應(yīng)用半精量窩眼輪式排種器，其成本較小、構(gòu)造簡(jiǎn)便，作業(yè)效率高；在機(jī)收方面推薦應(yīng)用收獲效率高、工藝簡(jiǎn)單的板式摘穗裝置，其不易損傷玉米穗，有利于保持鮮食玉米的外觀品質(zhì)。

4.2 加強(qiáng)農(nóng)機(jī)社會(huì)化服務(wù)主體和專業(yè)機(jī)手隊(duì)伍建設(shè)

在主產(chǎn)區(qū)構(gòu)建玉米大豆生產(chǎn)機(jī)械化作業(yè)服務(wù)體系，推行標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)、規(guī)范化服務(wù)，倡導(dǎo)高質(zhì)量機(jī)播、機(jī)收作業(yè)實(shí)行“優(yōu)服優(yōu)價(jià)”。依托有實(shí)力的農(nóng)機(jī)社會(huì)化服務(wù)組織，布局打造區(qū)域性農(nóng)機(jī)社會(huì)化服務(wù)中心，提升大豆、玉米生產(chǎn)全程機(jī)械化專業(yè)作業(yè)能力，開(kāi)展關(guān)鍵環(huán)節(jié)機(jī)械化作業(yè)服務(wù)，發(fā)展代耕代種全程托管、跨區(qū)作業(yè)、“全程機(jī)械化+綜合農(nóng)事”等服務(wù)模式滿足當(dāng)?shù)卮蠖褂衩咨a(chǎn)高質(zhì)量作業(yè)服務(wù)需求。引導(dǎo)通過(guò)信息化加強(qiáng)專業(yè)農(nóng)機(jī)手技能培訓(xùn)，將大豆、玉米機(jī)械化作業(yè)技能、參數(shù)調(diào)整、農(nóng)藝栽培措施等作為培訓(xùn)的重要內(nèi)容，做到裝備精良、人員到位，加強(qiáng)機(jī)具維修保養(yǎng)條件建設(shè)，輻射帶動(dòng)提升整體作業(yè)服務(wù)能力水平[20]。

4.3 加快“農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合”技術(shù)模式集成應(yīng)用

聯(lián)合農(nóng)技推廣、品種選育等方面專家，分區(qū)域篩選適宜機(jī)械化播種收獲的品種，集成配套高性能作業(yè)機(jī)具，總結(jié)凝煉全程機(jī)械化技術(shù)模式，形成整體解決方案。組織當(dāng)?shù)剞r(nóng)機(jī)推廣部門緊抓大豆、玉米生產(chǎn)帶頭人和農(nóng)機(jī)使用一線“土專家”邊實(shí)踐邊完善，擴(kuò)大技術(shù)模式應(yīng)用面積，持續(xù)提升技術(shù)到位率，確保良種良法以良機(jī)為載體落地實(shí)施，充分發(fā)揮增產(chǎn)潛力。

4.4 加大政策扶持力度

可在全國(guó)范圍內(nèi)開(kāi)展糧油等作物高性能播種機(jī)優(yōu)機(jī)優(yōu)補(bǔ)工作中主動(dòng)作為，對(duì)高性能播種機(jī)、玉米籽粒收獲機(jī)、大豆撓性割臺(tái)及專用聯(lián)合收割機(jī)推進(jìn)實(shí)施優(yōu)機(jī)優(yōu)補(bǔ)；鑒定部門要加快試驗(yàn)鑒定步伐，為高性能播種機(jī)鑒定開(kāi)辟綠色通道，對(duì)大豆播種、收獲等專用機(jī)具及大豆專用割臺(tái)、大豆收獲機(jī)等實(shí)行優(yōu)先鑒定，即時(shí)公布鑒定結(jié)果，加快取得補(bǔ)貼資質(zhì)；對(duì)暫不具備鑒定條件的機(jī)具探索通過(guò)新產(chǎn)品試點(diǎn)予以支持，將相關(guān)機(jī)具盡快部署到生產(chǎn)一線，降低農(nóng)戶購(gòu)機(jī)成本，促進(jìn)規(guī)模經(jīng)營(yíng)的實(shí)現(xiàn)[21]。此外，可推動(dòng)土地流轉(zhuǎn)以及集中生產(chǎn)，為種植大戶規(guī)模化生產(chǎn)及發(fā)展提供支持。