丘陵山區(qū)青貯玉米全程機(jī)械化種植技術(shù)研究*

王義鵬 趙幫泰 劉宇 梅林森 羅俊 宋樂見 王巍 左之才 易軍 郭曦¤

1.四川省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究設(shè)計(jì)院，四川成都

2.四川省畜牧科學(xué)研究院，四川成都

3.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院，四川成都

丘陵山區(qū)宜機(jī)化改造技術(shù)是農(nóng)業(yè)農(nóng)村部為推動改善農(nóng)機(jī)在丘陵山區(qū)通行和作業(yè)條件，提高丘陵山區(qū)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)裝備覆蓋率，加快補(bǔ)齊丘陵山區(qū)農(nóng)機(jī)發(fā)展短板所出臺的一項(xiàng)政策[1-4]。

1 宜機(jī)化改造技術(shù)

1.1 研究方法

旺蒼縣山丘平壩地勢北高南緩，農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平落后，針對以上特點(diǎn)[5]。結(jié)合GB/T 30600-2014《高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)通則》土地改造標(biāo)準(zhǔn)，DB50/T 795-2017《丘陵山區(qū)宜機(jī)化地塊整理整治技術(shù)規(guī)范》、DB50/T 915-2019《丘陵山區(qū)坡改梯宜機(jī)化土地整治技術(shù)規(guī)范》，《四川省丘陵山區(qū)農(nóng)田宜機(jī)化改造技術(shù)規(guī)范（試行）》。提出了一種利用地形三維地圖測繪技術(shù)、地表剝離肥熟化技術(shù)、中型設(shè)備土地改造技術(shù)等，通過土地梯田變緩坡、分散小地塊集中改造變大，打通農(nóng)機(jī)作業(yè)的通道，實(shí)現(xiàn)中型農(nóng)機(jī)下地作業(yè)的土地改造方法[6～8]，并在旺蒼縣普濟(jì)鎮(zhèn)秀海村瑞達(dá)養(yǎng)殖家庭農(nóng)場青貯玉米機(jī)械化高產(chǎn)栽培基地開展了耕地宜機(jī)化改造實(shí)驗(yàn)[9]。

1.2 研究過程

選取1∶2 000比例尺，固定航拍高度150 m，運(yùn)用測繪無人機(jī)，對選取地塊進(jìn)行實(shí)景地圖測繪，經(jīng)處理，得到測繪區(qū)域的實(shí)景地圖、高程信息、等高線圖像，導(dǎo)入EPS地理信息工作站對地形圖進(jìn)行深度分析，并實(shí)地踏勘，對改造地塊進(jìn)行分區(qū)編號及地塊的規(guī)劃設(shè)計(jì)，制定初步的規(guī)劃圖紙，按1∶1比例建立待改造地塊模型，初步規(guī)劃方案進(jìn)行模擬改造，根據(jù)模擬結(jié)果修訂方案，繪制總平面圖，制作施工圖，并對圖標(biāo)、圖例、技術(shù)要求等進(jìn)行說明。耕地宜機(jī)化改造內(nèi)容、耕地宜機(jī)化改造技術(shù)要求分別見表1、表2。

表1 耕地宜機(jī)化改造內(nèi)容

表2 耕地宜機(jī)化改造技術(shù)要求

1.3 研究結(jié)果

測繪約5.33 hm2耕地的正射影像、高程點(diǎn)信息、等高線，依據(jù)改造內(nèi)容、技術(shù)要求，對耕地進(jìn)行施工。經(jīng)實(shí)際測算，本次土地改造后將增加可利用耕種面積20%，使農(nóng)機(jī)田間作業(yè)通達(dá)率達(dá)到80%?？捎行Ы鉀Q秦巴山區(qū)地塊小、分布零散、耕地坡度大、基礎(chǔ)設(shè)施不配套、土地撂荒等問題；將有效提高種植效率、節(jié)約人工、降低成本；改善農(nóng)機(jī)作業(yè)條件，實(shí)現(xiàn)青貯玉米機(jī)械化種收。實(shí)施宜機(jī)化改造前后情況對比見表3。

表3 改造前后對比

2 青貯玉米機(jī)械化播種技術(shù)

2.1 研究方法

在耕地已進(jìn)行宜機(jī)化改造的基礎(chǔ)上，針對秦巴山區(qū)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)薄弱、人工成本高、生產(chǎn)效率低、青貯原料短缺的問題，提出了一種適用于秦巴山區(qū)肉牛養(yǎng)殖的青貯玉米機(jī)械化播種技術(shù)，實(shí)現(xiàn)中型整地機(jī)、旋耕機(jī)、播種機(jī)田間作業(yè)[10～11]。

2.2 研究過程

耕地整改后，田間作業(yè)道路通達(dá)，方便農(nóng)機(jī)掉頭，因此，選用兩行青貯玉米免耕施肥精播機(jī)播種，該機(jī)配有地面仿形功能，在地塊起伏不平時(shí)可保持固定播種深度，點(diǎn)播同時(shí)條施晶粒狀化肥，一次完成開溝施肥、開種溝、播種、覆土、鎮(zhèn)壓等作業(yè)，與604拖拉機(jī)配套作業(yè)，在未耕或已耕地精播單粒青貯玉米。青貯玉米免耕施肥精播機(jī)作業(yè)參數(shù)見表4。

表4 青貯玉米免耕施肥精播機(jī)作業(yè)參數(shù)

2.3 研究結(jié)果

每公頃地塊需播種包衣青貯玉米種子質(zhì)量53.36 kg，等距穴播側(cè)深施肥，每公頃施底肥215.16 kg，選取0.2 hm2地，栽植株距分別設(shè)定為18、22、26 cm，每公頃留苗4 840～6 200株，漏播率小于1%，發(fā)芽率達(dá)98%，發(fā)育5～10 d后，發(fā)現(xiàn)漏播率、死苗率低。在不同株距和栽植密度下，觀察種子生長發(fā)育情況，發(fā)現(xiàn)采用機(jī)械化播種技術(shù)的青貯玉米長勢良好。

3 青貯玉米機(jī)械化收獲及田間轉(zhuǎn)運(yùn)技術(shù)

3.1 收獲方式

本次青貯玉米收獲采用分段收獲的方式，使用青貯玉米割捆機(jī)一次性完成切割、捆扎等作業(yè)，再由田間轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備進(jìn)行運(yùn)輸。

3.2 基本情況

當(dāng)青貯玉米籽粒尚未飽滿、莖葉青綠，處于乳熟末期至蠟熟初期時(shí)，平均含水量為50%～70%，營養(yǎng)物質(zhì)含量最高，貯藏效果最好，此時(shí)為青貯玉米的最佳收獲時(shí)間。因?yàn)榍噘A玉米種植面積大，可持續(xù)采收期僅10 d，勞動力需求量大，故常采用機(jī)械收獲[12]，但丘陵山地坡度大，限制大型青貯玉米聯(lián)合收獲機(jī)下地持續(xù)作業(yè)，采用機(jī)械化收獲技術(shù)可節(jié)省人工，降低生產(chǎn)成本。

3.3 研究結(jié)果

通過測定青貯玉米生長情況，機(jī)播出苗率高于人工播種，且長勢一致性好，利于機(jī)械化收獲。青貯玉米割捆機(jī)的前進(jìn)速度為1.53～3.94 m/s，打捆質(zhì)量為15.0 kg。當(dāng)前進(jìn)速度快、種植密度高時(shí)，打捆質(zhì)量差；速度越慢，打捆質(zhì)量越好。高度作物打小捆，低矮作物打大捆，提高了飼草收割的效率，降低了人工成本。青貯玉米的機(jī)械化收獲技術(shù)增加了養(yǎng)殖戶的經(jīng)濟(jì)效益，提升了項(xiàng)目區(qū)青貯玉米全程機(jī)械化種植水平。

4 微型機(jī)械的研制與改進(jìn)

4.1 研究內(nèi)容

丘陵山區(qū)耕地具有坡度大、地塊小、分布零散、田間作業(yè)道路不通達(dá)、改造成本高的特點(diǎn)[13]；丘陵山區(qū)肉牛養(yǎng)殖戶的耕地多數(shù)為承包周圍村民的流轉(zhuǎn)土地，土地屬性不同，在進(jìn)行宜機(jī)化改造后難以區(qū)分，使得區(qū)域內(nèi)地塊無法集中[14]；部分地塊村民不接受宜機(jī)化改造，地塊難以進(jìn)行集中流轉(zhuǎn)，限制了區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展水平。這些因素使得市場上現(xiàn)有的大中型播種機(jī)械難以使用，針對這一現(xiàn)狀，為解決青貯玉米機(jī)械化作業(yè)，本研究設(shè)計(jì)了青貯玉米播種機(jī)、秸稈同側(cè)多行割放機(jī)[15]。

不同地塊的青貯玉米播種農(nóng)藝要求不一樣，套種作物不同，種植模式呈多元化，使得播種作業(yè)難以適應(yīng)不同作業(yè)需要，針對不同情況對現(xiàn)有播種機(jī)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，本文設(shè)計(jì)的播種機(jī)可完成耕整地‐開溝‐施肥‐播種‐覆土‐鎮(zhèn)壓等一系列作業(yè)。

現(xiàn)有割放機(jī)收后將作物拋撒于田間，由于割臺結(jié)構(gòu)的限制，不能很好地將作物聚攏，造成打捆機(jī)作業(yè)效率低下。因此，在青貯玉米割臺上設(shè)置了收集裝置，當(dāng)割臺在最低位置開始撿拾，緊貼地面根部時(shí)，護(hù)刃器不切入泥土，實(shí)現(xiàn)秸稈整齊碼放、切割、收集及輸送，設(shè)計(jì)了青貯玉米同側(cè)多行割放機(jī)，提高了青貯玉米割收的作業(yè)效率。

4.2 樣機(jī)試制

研發(fā)設(shè)計(jì)了一款適用于秦巴山區(qū)的青貯玉米播種機(jī)，該機(jī)器結(jié)構(gòu)簡單、重量輕，以微耕機(jī)為牽引動力，可完成旋耕‐播種‐施肥‐覆土‐鎮(zhèn)壓等操作，發(fā)動機(jī)為汽油機(jī)或柴油機(jī)，功率為4～6 kW，采用多功能底盤、外槽輪式排種器，該機(jī)可完成多行播種，且株距可調(diào)，作業(yè)效率高，解決了當(dāng)?shù)胤N植戶人工種植費(fèi)用高、土地撂荒浪費(fèi)的問題。

試制了一種秸稈同側(cè)多行割放機(jī)，由收割機(jī)架、手柄組件、驅(qū)動組件、行走組件以及割草組件組成，針對秦巴山區(qū)地塊小，田間道路不通達(dá)，大中型機(jī)器難以下地的問題，機(jī)器采用自走式結(jié)構(gòu)，較牽引式打捆機(jī)具有操作靈活、轉(zhuǎn)彎半徑小的優(yōu)點(diǎn)，適合在小田塊內(nèi)作業(yè)。工作時(shí)，由人工手扶牽引，前進(jìn)時(shí)割草組件旋轉(zhuǎn)以割斷秸稈，收割后的秸稈位于收割機(jī)外側(cè)。

5 生產(chǎn)試驗(yàn)應(yīng)用

在科技示范戶建立青貯玉米機(jī)械化高產(chǎn)栽培示范地，采用先進(jìn)的青貯玉米機(jī)械化種收模式，節(jié)本增效、示范效果好，對其他養(yǎng)殖戶具有帶動作用。研究了一種適用于丘陵山區(qū)耕地改造的方法，土地宜機(jī)化改造是種植青貯玉米的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，改造后耕地農(nóng)機(jī)作業(yè)道路通達(dá)，作業(yè)覆蓋面積廣，是提升作業(yè)效率，增加青貯飼料貯藏量，降低肉牛養(yǎng)殖成本的有效措施。青貯玉米機(jī)械化種收結(jié)合免耕精量施肥播種技術(shù)、無人機(jī)植保技術(shù)、青貯玉米割捆一體化收獲技術(shù)，有效提升了項(xiàng)目區(qū)的粗飼料生產(chǎn)的機(jī)械化水平。

6 結(jié)論

青貯玉米全程機(jī)械化種植技術(shù)解決了大中型農(nóng)機(jī)無法下地，撂荒土地?zé)o法集約化利用的問題，將青貯玉米的耕種收與農(nóng)機(jī)聯(lián)系起來，降低了勞動強(qiáng)度；且種植青貯玉米田間管理簡單、風(fēng)險(xiǎn)低、生產(chǎn)效益好。青貯玉米全程機(jī)械化種植技術(shù)依托宜機(jī)化改造項(xiàng)目的實(shí)施，不但可增加農(nóng)民收入，滿足畜牧業(yè)對青貯飼料的需要，而且可帶動畜牧產(chǎn)業(yè)發(fā)展。同時(shí)，丘陵山區(qū)青貯玉米農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平的提高，有利于提升四川省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械化、智能化、數(shù)字化裝備水平，推動四川省農(nóng)業(yè)機(jī)械化和農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。