機(jī)械化生產(chǎn)和智能化裝備在馬鈴薯種植中的應(yīng)用分析

馬鈴薯作為一種多用途的農(nóng)作物，不僅可作為蔬菜食用，亦可作為主食，同時(shí)還能用于飼料和工業(yè)原料的生產(chǎn)，其功能多樣、價(jià)值顯著、市場(chǎng)潛力巨大。傳統(tǒng)的馬鈴薯種植方法需要大量的人力和物力投入，且產(chǎn)量受到多種因素的限制。隨著科技的迅猛發(fā)展，農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備不斷升級(jí)換代，將智能化技術(shù)應(yīng)用于馬鈴薯種植過(guò)程已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。通過(guò)采用機(jī)械化的生產(chǎn)技術(shù)，不僅可以減少人為操作的失誤，還能通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化和智能化的作業(yè)流程，提高馬鈴薯的種植效率和產(chǎn)量，進(jìn)而增加農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收益，為我國(guó)馬鈴薯種植產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)和健康發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的支持。

一、馬鈴薯全程機(jī)械智能化優(yōu)勢(shì)

1、播深一致，出苗齊壯

馬鈴薯起壟播種多功能一體機(jī)乃一種具備一致深度的起壟播種機(jī)械，該機(jī)械能在土層下10～12cm深處作業(yè)，從而確保了苗齊苗壯，便于進(jìn)行管理。

2、馬鈴薯株距行距科學(xué)合理

在確定株距與行距的基礎(chǔ)上，依據(jù)品種特性及農(nóng)業(yè)技術(shù)需求，可實(shí)現(xiàn)馬鈴薯種植的標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)格化。此舉旨在優(yōu)化其個(gè)體與群體結(jié)構(gòu)，提升對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分的吸收與利用效率。在確保適宜的通風(fēng)與光照條件下，單位面積內(nèi)的有效光合面積及光合速率均能得到顯著提升，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的種植效果。

3、馬鈴薯高壟栽培技術(shù)

采用高壟種植技術(shù)，有助于作物行間的作業(yè)，顯著提升了農(nóng)田的通風(fēng)與透光效率，增強(qiáng)了對(duì)太陽(yáng)能的吸收能力，并相應(yīng)提高了土壤的保溫性能。此外，該技術(shù)便于實(shí)施膜下滴灌與水肥一體化管理，具備優(yōu)異的保水與保土效果。高壟種植還具有除草、中耕培土、節(jié)約肥料與水資源，以及改善土壤結(jié)構(gòu)等多重優(yōu)勢(shì)，有效促進(jìn)了作物根系對(duì)養(yǎng)分、水分和氣體的均衡吸收，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了作物的高產(chǎn)目標(biāo)。

4、馬鈴薯機(jī)械播種中的節(jié)種節(jié)肥

依據(jù)作物品種特性及農(nóng)業(yè)技術(shù)規(guī)范，調(diào)整機(jī)械播種的深度、株距與行距，確保平均用種量為120kg/667m2，相較于傳統(tǒng)手工播種方法，可實(shí)現(xiàn)種子用量節(jié)約25～30kg。機(jī)械播種過(guò)程中采用種肥深施技術(shù)，將肥料施于種薯下方，以利于根系直接吸收和利用，從而在耕地上節(jié)約種肥10～15kg/667m2。

二、馬鈴薯機(jī)械種植前準(zhǔn)備

1、馬鈴薯播種前的整地工作

播種前需細(xì)致地進(jìn)行土壤整理，主要利用1 GQN系列滅茬旋耕機(jī)或1JH360殺茬機(jī)等設(shè)備粉碎前作物的殘根，隨后進(jìn)行旋耕和深翻作業(yè)。通常在前作物收割后，秋季進(jìn)行深翻整地。鑒于春季深度翻耕易破壞土壤水分，若遭遇干旱，馬鈴薯的抗旱能力將減弱。近年來(lái)，我國(guó)北方地區(qū)已廣泛采用全機(jī)械化大壟栽培技術(shù)，主要使用2CM-2C型大壟雙行旋耕覆膜馬鈴薯種植機(jī)，其壟寬介于80～90cm，單行種植，以及110～130cm的大壟雙行種植模式。

2、馬鈴薯春季耕作施肥

在進(jìn)行播種作業(yè)之前，應(yīng)結(jié)合春季耕作，對(duì)地施加3000～4000kg/667m2的有機(jī)肥料，并追加50kg的馬鈴薯專用肥料，其氮磷鉀比例為15-15-15-15。本研究聚焦于1～2cm大壟、雙行旋耕以及覆膜式馬鈴薯播種機(jī)械。

三、馬鈴薯播種前種子處理及機(jī)械播種

1、馬鈴薯種子催芽處理

播種前，種子需經(jīng)過(guò)催芽處理，通常于播種前7～10日，將種子從儲(chǔ)藏設(shè)施中取出，置于散射光的溫室環(huán)境下，同時(shí)保持溫室溫度在20～25℃。待種子萌發(fā)至1cm長(zhǎng)度時(shí)，即可進(jìn)行切苗及播種作業(yè)。馬鈴薯塊莖經(jīng)過(guò)催芽處理后，當(dāng)幼苗生長(zhǎng)至約1cm時(shí)，可進(jìn)行切塊操作。若種薯塊莖重25～50g，可直接整薯播種，其抗旱性能及出苗速率均優(yōu)于切塊種薯。若塊莖重量超過(guò)50g，則需切割，確保每個(gè)塊莖至少帶有1～2個(gè)芽眼，且重量維持在25～50g之間。若塊莖較小，則可采用2cm至半塊馬鈴薯播種機(jī)（電子振動(dòng)型），該機(jī)械會(huì)為每塊馬鈴薯挑選2個(gè)或更多塊莖。若塊莖過(guò)大，機(jī)械播種時(shí)，種植鏟可能無(wú)法搬運(yùn)，導(dǎo)致漏播或多播現(xiàn)象。在切割馬鈴薯之前，必須準(zhǔn)備適合的切刀、75%酒精或高錳酸鉀溶液、紗布等清潔工具。在切塊過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)病薯或爛薯，應(yīng)立即使用75%酒精或5%高錳酸鉀溶液進(jìn)行消毒擦拭，處理完畢后方可繼續(xù)切割，以避免交叉感染。

2、馬鈴薯播種時(shí)藥劑拌種

在馬鈴薯整塊播種時(shí)，可以省略切種步驟，且無(wú)需進(jìn)行拌種處理。然而，一旦馬鈴薯塊莖被切割，由于新鮮的切口暴露，切碎的塊莖必須經(jīng)過(guò)化學(xué)拌種處理，以避免在播種過(guò)程中直接與土壤接觸，從而受到病原菌的侵襲，這可能會(huì)對(duì)出苗率產(chǎn)生不利影響。在進(jìn)行藥劑拌種時(shí)，通常會(huì)使用滑石粉和適量的殺菌劑作為拌種的輔助材料。一般而言，將72%的霜脲-錳鋅可濕性粉劑500g與3%的中生菌素可濕性粉劑250g混合，制備成50kg的滑石粉混合物。將切好的薯塊放入網(wǎng)紗袋中，然后將裝有薯塊的網(wǎng)紗袋置于已添加藥劑的滑石粉中，通過(guò)手工攪拌使之均勻混合，確保每個(gè)切口表面均覆蓋有滑石粉，以防止傷口失水。

3、馬鈴薯機(jī)械播種技術(shù)

當(dāng)土壤深度10～15cm處的溫度穩(wěn)定在10℃以上時(shí)，即可開(kāi)展播種作業(yè)。本研究采用了2CM-1/2型電子振動(dòng)式馬鈴薯播種機(jī)進(jìn)行播種實(shí)驗(yàn)。一般而言，馬鈴薯的機(jī)械播種深度介于8～10cm。在大壟栽培模式下，壟距設(shè)定為80～90cm，株距則為20～25cm；或者采用110～130cm的大壟雙行種植，其間植株間距為25～30cm。播種后，根據(jù)溫度的波動(dòng)情況適時(shí)進(jìn)行滴灌，大約經(jīng)過(guò)10d，種子開(kāi)始發(fā)芽。

四、馬鈴薯水肥一體化系統(tǒng)的應(yīng)用

膜下滴灌技術(shù)，即水肥一體化種植技術(shù)，通過(guò)在地膜上覆蓋土壤并進(jìn)行鎮(zhèn)壓，無(wú)需人工干預(yù)即可使幼苗從地膜中自然破土而出。此方法確保秧苗出土后，地膜底部無(wú)間隙，從而減少對(duì)地膜的損害，有效保持水分，實(shí)現(xiàn)節(jié)水目的。然而，為確保地膜的完整性，必須定期進(jìn)行田間巡查，以防止家畜踩踏或強(qiáng)風(fēng)對(duì)地膜造成破壞。

該系統(tǒng)的核心構(gòu)成包括貯水系統(tǒng)、輸水系統(tǒng)、過(guò)濾系統(tǒng)、施肥系統(tǒng)、滴灌系統(tǒng)以及水分監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在冬季馬鈴薯的水肥一體化生產(chǎn)中，確保充足的供水至關(guān)重要，水源可來(lái)源于水庫(kù)、堰塘或長(zhǎng)流水溝渠。輸水管道，亦稱輸水管道，由升壓泵、輸水管線和控制閥等部件構(gòu)成。當(dāng)水源的自然落差小于15m時(shí)，滴灌帶的壓力可能不足，此時(shí)必須安裝升壓泵以提升水壓。根據(jù)灌區(qū)的具體情況，供水管網(wǎng)的管徑通常由DN50-110 PVC或PE輸水管線決定。對(duì)于超過(guò)220hm2的灌區(qū)，必須采用分區(qū)控制系統(tǒng)，并配備與主道相配套的區(qū)段控制閥。分支管線常選DN50～63聚氯乙烯或聚乙烯管，輸水管因拆裝簡(jiǎn)便優(yōu)選。滴灌管易堵，需裝過(guò)濾裝置。大面積灌溉可并聯(lián)多個(gè)過(guò)濾器+調(diào)節(jié)閥組過(guò)濾系統(tǒng)。施肥系統(tǒng)含溶肥裝置，化肥溶解后增壓泵輸送。后施肥系統(tǒng)通過(guò)管路壓力調(diào)整化肥溶液。小型種植可用手提式吸肥泵與軟管施肥。滴灌系統(tǒng)含滴灌帶、旁路閥門，孔距依排種間距和土壤含水量定。覆膜壓土用寬100～110cm、厚0.008～0.01mm薄膜，覆土3～5cm。濕度測(cè)量系統(tǒng)含土壤含水量監(jiān)測(cè)儀，可物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

五、馬鈴薯生長(zhǎng)過(guò)程中的田間管理

1、馬鈴薯苗期中耕技術(shù)

在馬鈴薯的整個(gè)生長(zhǎng)周期中，依據(jù)農(nóng)業(yè)實(shí)踐，需進(jìn)行三次翻耕和三次除草作業(yè)，即所謂的“三鏟三趟”。為此，可使用3MZ-4型耕作機(jī)械，其配套動(dòng)力需超過(guò)80HP（1HP等于0.736kW，后同），其外部尺寸為3950mm×2350mm×1450mm。在馬鈴薯出苗后，當(dāng)幼苗生長(zhǎng)至10～15cm高度時(shí)，應(yīng)進(jìn)行首次翻耕和培土作業(yè)；第二次翻耕作業(yè)則通常在幼苗長(zhǎng)至25～30cm時(shí)執(zhí)行；第三次中耕及培土作業(yè)則應(yīng)在封壟前進(jìn)行，即在馬鈴薯現(xiàn)蕾期之前。此階段由于植株和葉片較為脆弱，應(yīng)避免機(jī)械作業(yè)，以免對(duì)植株和葉片造成損傷，進(jìn)而影響馬鈴薯后期生長(zhǎng)及塊莖發(fā)育。

2、馬鈴薯生長(zhǎng)不同階段的水分管理

①馬鈴薯不同階段的灌水指標(biāo)

不同品種的馬鈴薯在其生長(zhǎng)周期的不同階段對(duì)水分的需求各異，土壤濕度狀況以及作物的生長(zhǎng)狀況均需通過(guò)合理的水分管理來(lái)調(diào)控。在馬鈴薯幼苗生長(zhǎng)階段，土壤水分的管理周期應(yīng)為15～20d。在適宜的氣溫條件下，幼苗的出芽率可超過(guò)80%。進(jìn)入苗期之后，必須依據(jù)土壤的溫度和濕度狀況適時(shí)進(jìn)行灌溉，通常情況下，苗期應(yīng)維持土壤相對(duì)濕度在15%～16%之間。待到出蕾期，馬鈴薯開(kāi)始開(kāi)花結(jié)實(shí)，此時(shí)需增加滴灌量，確保土壤水分含量不低于18%。薯塊的膨大階段對(duì)于實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)和穩(wěn)定產(chǎn)量至關(guān)重要，因此，在此生產(chǎn)階段，必須將土壤水分控制在大約20%的水平。在收獲前大約一周，應(yīng)停止灌溉。

②馬鈴薯播種到出苗階段灌水量控制

在冬馬鈴薯的生長(zhǎng)周期中，灌溉量應(yīng)控制在2250～3000m3/hm2，灌溉頻率為12～15次。以生育期為90～100d的水稻品種為例，從播種到出苗階段，總共需要進(jìn)行三次灌溉。首次灌溉時(shí)，必須確保壟面完全濕潤(rùn)，水分滲透深度達(dá)到15～20cm，灌溉量為300m3/hm2。之后，每隔12～15d進(jìn)行一次灌溉，每次灌溉量為150m3/hm2。從齊苗至初花期，每日需進(jìn)行三次灌溉，每次灌溉量為180m3/hm2，間隔時(shí)間為7～10d。在始花至終花階段，每周灌溉一次，每次每株灌溉量為225m3/hm2。在終花期，需進(jìn)行三次灌溉，每次間隔5～7d，每次每株灌溉量為270m3/hm2，同樣保持5～7d的間隔。

3、馬鈴薯不同階段追肥管理

馬鈴薯對(duì)鉀的需求量較大，研究顯示，每生產(chǎn)1000kg新鮮馬鈴薯，需要氮素4.4～5.5kg，磷素1.8～2.2kg，鉀素7.9～10.2kg，氮、磷、鉀的比例大約為5∶2∶10。鑒于基肥已充分施用，苗期的前兩次灌溉無(wú)需施加肥料。待苗齊后，應(yīng)及時(shí)追施肥料以促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)，提前封行，追施尿素75kg/hm2。在蕾至始花結(jié)薯階段，植物對(duì)養(yǎng)分的吸收量增加，此時(shí)追施尿素75kg/hm2與52%硫酸鉀75kg/hm2，可提高養(yǎng)分吸收效率。在開(kāi)花后的塊莖膨大期，追施52%水溶性硫酸鉀150kg/hm2，為防止植株過(guò)早衰老，可根據(jù)植株生長(zhǎng)狀況進(jìn)行1～2次葉面噴施磷酸二氫鉀，每次15kg/hm2。施肥時(shí)，應(yīng)將化肥溶解于化肥罐中，通過(guò)施肥泵注入滴灌系統(tǒng)。在最初的1～2小時(shí)內(nèi)，僅滴入清水，隨后滴入含有肥料的水溶液，之后每隔0.5～1h再滴入清水，此方法既可防止化肥因過(guò)度稀釋而導(dǎo)致的滲透損失，又可避免不溶性化肥堵塞滴孔。

六、馬鈴薯機(jī)械種植中的病蟲(chóng)害防治

近年來(lái)，眾多馬鈴薯種植業(yè)者廣泛采用無(wú)人機(jī)技術(shù)進(jìn)行綠色病蟲(chóng)害的防治工作，該技術(shù)以其高效性、無(wú)損性以及顯著的施藥效果而備受青睞。

1、完善無(wú)人機(jī)施藥前的準(zhǔn)備工作

在植保無(wú)人機(jī)作業(yè)前，需確保控制條件滿足機(jī)械化作業(yè)要求，保障機(jī)動(dòng)性和安全性。作業(yè)時(shí)風(fēng)速不超3m/s，溫度5～35℃，濕度約50%。氣溫超35℃時(shí)中止作業(yè)?；瘜W(xué)殺蟲(chóng)劑后等12～24h，生物殺蟲(chóng)劑后等48～72h，遇雨待晴再作業(yè)。操作人員需持證并培訓(xùn)，了解病蟲(chóng)害情況。作業(yè)前調(diào)查環(huán)境，設(shè)隔離帶、通告、警示標(biāo)志。

2、合理選用與配制馬鈴薯病蟲(chóng)害藥劑

依據(jù)“預(yù)防為主，綜合治理”的核心原則，深入了解馬鈴薯在各個(gè)生長(zhǎng)階段的病蟲(chóng)害發(fā)生及流行規(guī)律，并選用符合“三低”（低毒、低殘留、低風(fēng)險(xiǎn)）標(biāo)準(zhǔn)的農(nóng)藥，同時(shí)實(shí)施科學(xué)而合理的管理措施。對(duì)于利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行病蟲(chóng)害防治的規(guī)范操作，建議采用小體積或超小體積的噴灑技術(shù)，以便更有效地稀釋農(nóng)藥。在配制農(nóng)藥時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需求添加適量的不同藥劑，并確?；旌媳壤臏?zhǔn)確性。在配藥過(guò)程中，推薦采用二次稀釋法，并選用中性水溶液，避免使用井水或受污染的河水稀釋藥液。必須嚴(yán)格按照農(nóng)藥標(biāo)簽指示的用量施藥，切勿隨意增減劑量。藥液應(yīng)即配即用，并在加入藥液時(shí)使用兩層100目的過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾。配制好的藥液應(yīng)在3小時(shí)內(nèi)完成噴施。

3、植保無(wú)人機(jī)正式作業(yè)前的試飛作業(yè)

在對(duì)馬鈴薯病蟲(chóng)害實(shí)施噴灑防治措施之前，工作人員需先行激活植保無(wú)人機(jī)，使其在空中進(jìn)行飛行，以確認(rèn)各部件連接的完好性。隨后，工作人員應(yīng)操控?zé)o人機(jī)進(jìn)行前后、左右等不同方向的飛行與懸停測(cè)試，以評(píng)估其是否能正常運(yùn)行。試飛完成后，工作人員需對(duì)電子裝置的接線進(jìn)行細(xì)致檢查，確保無(wú)松動(dòng)現(xiàn)象及局部過(guò)熱等問(wèn)題，并檢驗(yàn)電壓是否符合標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，必須確保噴霧裝置與藥液內(nèi)腔的對(duì)準(zhǔn)，以避免使用過(guò)程中發(fā)生滴漏現(xiàn)象。

4、馬鈴薯生長(zhǎng)周期內(nèi)的噴藥作業(yè)

針對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)周期內(nèi)病蟲(chóng)害的出現(xiàn)規(guī)律與流行特性，應(yīng)選擇適宜的無(wú)人機(jī)型號(hào)，并對(duì)飛行參數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)置。本研究主要針對(duì)馬鈴薯早疫病和蚜蟲(chóng)進(jìn)行防治。在早疫病發(fā)生率達(dá)到5%～10%時(shí)，以25%嘧霉烯菌酯懸浮劑、75%代森錳鋅水分散粒劑和10%苯醚甲環(huán)唑水分散粒劑作為對(duì)照，連續(xù)進(jìn)行2～3次噴灑，每次間隔7d。若蚜蟲(chóng)數(shù)量較多，可在2～3個(gè)月內(nèi)，基于上述2～3次噴灑的基礎(chǔ)上，交替使用2500倍液和1500倍液進(jìn)行噴灑。無(wú)人機(jī)飛行高度應(yīng)控制在1.0～2.5m之間，航速維持在3～5m/s。降落地點(diǎn)應(yīng)選擇平坦開(kāi)闊的地形，以確保起降的安全性和成功率。

選擇馬鈴薯地作業(yè)方式需考慮地形、衛(wèi)星信號(hào)及配套設(shè)施，科學(xué)決定作業(yè)模式。使用植保無(wú)人機(jī)施藥時(shí)，應(yīng)確保飛行高度合規(guī)，適時(shí)校正側(cè)風(fēng)并啟動(dòng)噴霧裝置。風(fēng)力超安全值時(shí)，中斷作業(yè)，無(wú)人機(jī)安全返回。待風(fēng)力合規(guī)后，繼續(xù)噴灑。

七、馬鈴薯機(jī)械收獲

1、馬鈴薯收獲期

當(dāng)馬鈴薯的地上部分有70%出現(xiàn)萎蔫和黃化現(xiàn)象時(shí)，這表明它們已經(jīng)進(jìn)入成熟期，此時(shí)便可以開(kāi)始進(jìn)行收獲作業(yè)。

2、馬鈴薯機(jī)械收獲前準(zhǔn)備

運(yùn)用1JH-360型馬鈴薯殺秧機(jī)（其配套功率介于78.5～135.6kW之間），在收割前一周，將地面上的植株擊碎，保留5～8cm的殘茬，以滿足采收條件。清除田間馬鈴薯莖干及雜草，以減少單位運(yùn)行過(guò)程中的阻力。

3、馬鈴薯收獲機(jī)選擇

馬鈴薯收割機(jī)通常配備554型動(dòng)力輸出裝置，該裝置搭載了一臺(tái)具備55HP的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。該發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)包括JD495T、JD4100T、JD4102T以及常柴4G33T和新柴A495、A498，屬于四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)系列。其扭矩儲(chǔ)備充足，能夠提供三種不同的轉(zhuǎn)速選擇，分別為540r/min、730 r/min、1000r/min。在使用上述拖拉機(jī)進(jìn)行馬鈴薯鏟作業(yè)時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同的土地條件和地域特點(diǎn)，合理選擇合適的機(jī)型。

綜上所述，在馬鈴薯的種植過(guò)程中，采用了機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)，并配合智能設(shè)備的使用，顯著減輕了種植工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，大幅降低了對(duì)人力的需求，進(jìn)而提高了種植效率，確保了馬鈴薯的產(chǎn)量和品質(zhì)。因此，有必要將機(jī)械化生產(chǎn)的策略推廣至整個(gè)生產(chǎn)流程的各個(gè)階段，包括土地整理、播種、田間管理、收獲等環(huán)節(jié)，均應(yīng)實(shí)施機(jī)械化生產(chǎn)。確保智能化設(shè)備在馬鈴薯種植中得到充分利用，充分發(fā)揮智能化與機(jī)械化生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)馬鈴薯種植產(chǎn)業(yè)向更高效率、更環(huán)保、更可持續(xù)的發(fā)展方向邁進(jìn)。

（作者單位：718500 陜西省靖邊縣現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)示范區(qū)管委會(huì)；467300 河南省魯山縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局）