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小麥玉米周年生產全程機械化推薦作業技術

時間:2020-05-29 來源:農機化研究 本文字數:7830字
作者:姚文燕 刁培松 張銀平 單位:山東理工大學農業工程與食品科學學院 山東省農業機械技術推廣站

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  摘    要: 通過魯中平原井灌區小麥-玉米周年生產現有規模化經營主體經營現狀的調研,對影響小麥-玉米全程機械化生產的種植規模、種植方式、機具配備、機械作業過程及機械作業成本效益等進行分析總結,提出一種適合魯中平原井灌區小麥-玉米全程機械規模化生產的規范化作業技術,并對機械化作業薄弱環節提出了解決思路及對策。

  關鍵詞: 井灌區; 小麥-玉米; 規模化經營主體; 全程機械化;

  Abstract: This paper investigated the current situation of the large-scale management main body of wheat-corn anniversary planting in well irrigation area of central Shandong plain. Analyzed and summarized the planting scale, planting mode, mechanized equipment, mechanical operation and cost-effectiveness of mechanical operation that affect the whole process of mechanized production of wheat-corn. This paper putted forward a standardized operation technology suitable for the whole mechanical large-scale production of wheat-corn in central Shandong Plain well irrigation area, and proposed the solutions and countermeasures for the weak links of mechanized operation.

  Keyword: well irrigation area; wheat-corn; large-scale operation main body; full mechanization;

  0、 引言

  農業現代化是推動農業經濟發展的重要驅動力,在加快推進農業現代化的進程中,依法鼓勵農民通過多種途徑進行土地承包經營權的流轉,是實現農業規模化經營進而實現農業現代化的道路選擇[1]。隨著城鎮化進程的發展及農村勞動力的大量轉移,迫使土地規模化經營發生改變,主要形成以專業大戶、農機專業合作社、家庭農場和農業聯合社為主的4種新型土地規模化經營主體。
 

小麥玉米周年生產全程機械化推薦作業技術
 

  山東位于中國東部沿海,處于黃河下游,自北而南與河北、河南、安徽、江蘇4省接壤,地跨淮河、黃河、海河、小清河和膠東五大水系,地勢類型較多,包括山地、丘陵、盆地、平原、湖泊等,屬溫帶季風氣候,是我國主要的小麥、玉米產區,農業種植基本上是一年兩作制。從小麥玉米種植區域分布來看,全省劃為4個小麥玉米種植區,即膠東半島小麥玉米區、魯中小麥玉米區、魯西北小麥玉米區和魯西南小麥玉米區[2]。由于地域差異各地區規模化機械作業程度不同,本文主要以魯中平原井灌區為主,對小麥-玉米周年全程機械規模化生產進行研究[3]。為此,對濟南、淄博、泰安、濱州4個市8個縣16個專業大戶、家庭農場、農機專業合作社以及農業聯合社進行調研,對影響新型經營主體機械化作業的種植規模、種植方式、機具配備及成本效益等因素進行系統的闡述與分析,提出一種適合目前魯中平原井灌區小麥玉米全程機械化規模化生產的規范化作業技術,并對機械化作業薄弱環節提出解決思路及對策,為小麥-玉米周年全程機械化生產提供參考。

  1 、魯中平原井灌區新型經營主體經營現狀

  1.1 、土地種植規模

  土地經營主體由于其性質決定在種植面積上存在個體之間的差異,家庭農場由家庭成員組建,種糧大戶由個人從事糧食種植,農機合作社、農業聯合社由不少于一定數量的專業農民攜帶機具、承包一定規模的土地進行組建[4]。在調研過程中發現:種植大戶土地承包面積在40hm2以上,家庭農場面積在133.3hm2以上,農機合作社和農業聯合社面積最多可達到1333.3hm2。經營主體的土地生產主要以土地流轉和土地托管為主[5],其中家庭農場與種糧大戶以土地流轉為主,農機合作社、農業聯合社以土地托管為主,經營流轉土地面積在15%~30%之間。在土地種植規模化建設過程中,耕地的集中實現了機械規模化作業,但在土地規模化建設過程中流轉土地與托管土地仍然存在地塊分散現象,不利于機械化作業。

  1.2、 種植方式

  種植規格是影響小麥玉米全程機械規模化生產機具的配備的主要因素之一[6]。在調研過程中,小麥的種植規格以傳統條播和寬苗帶播種為主,條播行距為12~18cm,條播寬度2~4cm,3行為1幅,行距15cm;寬苗帶播種行距為28~30cm,苗帶寬8~12cm;多數小麥的種植幅間預留30cm玉米播種行,玉米的種植行距以60cm為主、部分地區為65cm或75cm、少部分地區大小行45cm+75cm種植行距。根據種植地區水源條件,利于灌溉和排水進行畦作種植和平作種植,畦作種植規格分為220、240、360、600cm畦寬,畦作畦埂寬40~50cm、埂高20~25cm、形狀為梯形或三角形。種植栽培方式的多樣性決定經營主體的機具配備及機械化作業的發展。

  1.3、 機械化機具配備

  目前,土地規模化經營主體在機械化機具配備水平遠遠高于普通農戶平均水平,但離規模經營的要求還有一定差距,經營主體存在拖拉機與農具配備上配套比不高、機械配備沒有達到最優組合、機械系統與經營規模匹配不合理,以及經濟效益不高等問題[7]。針對經營主體小麥玉米機械化作業機具配備情況進行簡要闡述:

  1)機械耕整地。經營主體配備機具存在兩種極端,一種配備機具數量較少國外大型耕整機具,一種配備機具數量過多國內耕整機具,國內耕整機具與國外相比價格低廉,但作業質量不高。

  2)機械播種施肥。經營主體配備播種機械玉米以精量播種為主,以氣力式和機械式為主;小麥播種機以外槽輪式精量播種機為主,播種方式以傳統條播機為主,少數配備寬苗帶播種機;配備的播種機都具有施肥功能,以國內機型為主,機具數量存在過多的現象。

  3)機械植保。經營主體配備植保機械機具以自走高地隙式植保機械和人力植保機械為主,其中人力植保機械人工成本較高。航空植保機械大多采用社會調用的方式,存在一定的時限性。

  4)機械灌溉。經營主體配備灌溉機具以井灌為主,灌溉大多以大水漫灌為主,少數配備節水灌溉技術設備,配備節水灌溉設備以滴灌為主。

  5)機械收獲。經營主體配備玉米收獲機以果穗收獲機為主,小麥收獲機以全喂入式為主。在收獲過程中,收獲機對秸稈進行處理,多數以粉碎還田為主,少數存在秸稈打捆回收處理裝備。

  6)機械存儲。經營主體少數配備糧食烘干與儲藏設備,多數以簡要糧倉為主,不進行烘干與儲藏,直接進行銷售或加工。

  7)機械秸稈處理。經營主體配備的秸稈回收處理裝置較少,多數直接進行秸稈還田處理。

  1.4、 機械化作業

  小麥玉米生產全程機械化包括機械耕整地、機械播種施肥、機械植保、機械灌溉、機械收獲、機械存儲,以及機械秸稈處理等[3]。隨著新型規模化經營主體的發展,目前經營主體土地機械化作業中存在以下問題:

  1)機械化耕整地作業。魯中平原井灌區小麥-玉米種植為一年兩熟,在玉米收獲后由于田間存在大量秸稈,影響播種小麥質量,現有的小麥播種機在玉米秸稈未處理前,免耕播種作業質量不高。在調研過程中,小麥播種前多數進行耕整地,經營主體現階段多數采用旋耕機機械旋耕2~3遍,部分采用深耕或深松1遍、旋耕1遍,少數采用免耕。由于土地深耕成本較高,經營主體多數采用旋耕作業,以成本最小化、不影響作業即可。經營主體進行土地深松的原因來源于國家免費政策的支持,很少主動進行深松作業。因此,在耕作過程中土地耕作不合理嚴重影響耕地的質量,不利于長期發展。

  2)機械化播種施肥作業。小麥玉米機械化播種作業基本實現作業規范化,小麥播種時種植方式條播或寬幅播種,寬幅播種小麥苗帶寬度10~12cm,行距30cm。傳統條播小麥條寬3~4cm,行距15cm,播深3~5cm;玉米免耕精量播種是在小麥收獲后不耕翻土壤進行播種,在播種時種植方式為等行距播種,行距60、65、75cm等,播深3~5cm。在小麥玉米種植過程中仍存在種肥利用率不高的問題,沒有根據當地土壤的墑情確定合理的種肥播量,小麥播種過早造成年前出現旺苗鎮壓的現象,應根據當年的情況適當調整小麥播種時間。

  3)機械化植保作業。機具作業大多以人工為主,在配藥過程中存在農藥使用量造成苗弱或者死苗、農藥使用過少田間雜草和病蟲害得不到有效控制。另外,在航空植保過程中,機具采用社會調用,導致農忙時存在用藥不及時的現象。玉米后期植株較高,不利于自走式植保機械田間作業,后期病蟲害防控效果差。

  4)機械化灌溉作業。魯中地區地跨黃河、大汶河、徒駭河及小清河等水系[8],由于地下水源較好,作物水分充足,主要以井灌為主,主要技術包括噴灌、滴灌和漫灌。在調研過程中,經營主體灌溉的主要方式以畦作大水漫灌為主,少數采用滴灌和噴灌。節水灌溉技術在多數地區未被采用,主要原因包括:滴灌和噴灌前期投入成本較高,需要在播種時鋪設灌溉帶,安裝其他灌溉設備等;播種時帶有灌溉帶的播種機較少,不利于播種;小麥播種前要進行耕整地,灌溉帶只能人工回收,增加了勞動成本,若粉碎還田則會造成環境污染,不利于長期發展;農民對農田灌溉節水意識不夠,從根本上造成大量水資源浪費。

  5)機械化收獲存儲及秸稈處理作業。小麥玉米機械化收獲作業基本實現作業規范化,但仍存在小麥收獲時割茬過高、秸稈粉碎效果差、拋撒不均勻及田間秸稈量大影響播種機的作業質量等問題,秸稈回收利用率低,資源浪費嚴重;玉米行距不統一,影響玉米收獲機作業,收獲時間過早影響玉米產量。小麥收獲后仍以晾曬為主,玉米收獲以果穗收獲為主,果穗經過晾曬后進行脫粒處理,脫粒完成后經營主體大多進行簡單的晾曬,入倉短存進行售賣,不具備安全儲糧功能,糧食損耗較大。

  1.5 、機械化生產成本與經濟效益現狀

  生產成本主要包括農資投入、機械作業、人工費和土地承包費。農資投入主要包含種子化肥和農藥,機械作業包括耕整地、播種、灌溉、植保、收獲和干燥。通過對經營主體成本投入、產量、經濟效益調研可以發現經營主體仍存在成本較高、效率較低的問題[9,10,11,12,13],其數據如表1所示。由表1可知:農資投入中肥料費用所占比例較高,約占農資投入的80%;機械投入成本中個別經營主體配備干燥裝備,除去前期投入成本其作業所占成本較低,其余投入相差不大,灌溉和植保費用較高,但仍有較大下降空間。由于經營主體土地采用租賃承包,其費用比例較高占總成本的30%左右,機械成本占總成本的30%左右,在機械投入過程中由于缺少干燥設備其總體費用較低。綜合經營主體玉米小麥生產成本投入、產量可知:經濟效益最低可達0.55萬元/hm2。

  表1 經營主體成本投入、產量、經濟效益
表1 經營主體成本投入、產量、經濟效益

  2 、小麥玉米周年生產全程機械化推薦作業技術

  針對目前規模化經營主體存在的問題,通過農機農藝相融合,歸納總結出兩種先進的且農民能普遍接受的機械化作業技術模式,作為山東省小麥-玉米周年機械化生產的推薦技術模式。其分別為:少(免)耕技術模式和周期組合耕作技術模式,作業流程為耕整地→小麥播種施肥→小麥田間管理(植保、灌溉)→小麥收獲→玉米免耕精量播種→玉米田間管理(植保、灌溉)→玉米收獲(秸稈回收、烘干)。兩者區別在于耕整地環節,少(免)耕是耕作土壤不進行任何翻耕,用深松代替翻耕,且在播種時進行一定的苗帶旋耕;周期耕作是通過合理配置土壤耕作技術措施,來解決長期少、免耕的負效應,將翻、旋、免、松等土壤耕作措施進行合理的組合與配置;推薦周期為5年[14],周期的首年進行翻耕,全面松動耕層;周期的第2年采用免耕;周期的第3年(或第4年)采用深松;周期的第5年采用免耕。針對兩種技術模式推行一種適合山東省的小麥玉米統一種植規格的周年生產全程機械化作業技術規范。

  2.1 、種植方式

  種植方式影響機械規模化生產機具配備與機械化作業。為便于機械化作業,推薦經營主體小麥玉米的種植栽培方式為:小麥的播種以傳統條播和寬苗帶播種為主。玉米等行距種植60cm,畦作種植幅寬為240cm。圖1和圖2為兩種常見的典型種植模式。其中,小麥條播或寬苗帶種植,小麥的種植幅間預留30cm玉米播種行;玉米60cm等行距,種植幅寬為240cm。

  圖1 小麥條播、玉米等行距規格240cm種植模式示意圖
圖1 小麥條播、玉米等行距規格240cm種植模式示意圖

  圖2 小麥寬幅、玉米等行距規格240cm種植模式示意圖
圖2 小麥寬幅、玉米等行距規格240cm種植模式示意圖

  2.2 、各環節作業技術

  2.2.1、 耕整地作業

  耕整地是指玉米收獲后、小麥播種前進行的一系列土壤耕作措施的總稱,主要針對翻耕、深松和旋耕作業。在播種前根據土壤條件和地表秸稈覆蓋狀況,選擇適宜的機械整地方式,可采用深翻作業或附帶深松功能的旋耕機整地2~3遍。翻耕的作業深度一般不小于25cm,深松時必須打破犁底層,作業深度不小于25cm。

  2.2.2、 小麥播種施肥

  小麥播種包括耕后播種和免耕播種,冬小麥一般在9月20日—10月10日播種。在播種前需對種子進行處理,包括品種選擇、種子殺菌及殺蟲處理;在播種時種植方式可為條播或寬幅播種,寬幅播種小麥苗帶寬度10~12cm,行距30cm;傳統條播小麥條寬3~4cm,行距15cm,播深3~5cm。根據土壤的墑情選擇播量、合理的施肥深度和施肥量,播種施肥應符合農藝要求。魯中地區推薦底肥量300~450kg/hm2,底肥均勻施在兩行小麥中間地下12~20cm,種肥施在種子下方3~5cm 處,播種機播種質量符合國家標準,播后及時鎮壓[15]。

  2.2.3 、小麥植保作業

  根據小麥不同生長期病蟲草害發生特點,密切關注病蟲害的預測預報,在準確預報的前提下,選擇合適的農藥品種,對癥下藥,并按標準用藥量用藥。防治為主、綜合防治,使用高效、低毒、低殘留化學藥劑和生物藥劑,有針對性地防治各種病蟲害。病蟲害防治包括白粉病、4月中下旬小麥吸漿蟲和抽穗期成蟲的防治、5月中旬小麥蚜蟲的防治,以及小麥起身后拔節前化學除草和化控防倒[16]。

  2.2.4、 小麥灌溉作業

  根據小麥品種、栽培模式、產量目標和當地水源情況,在滿足小麥不同生長期需水的基礎上,宜選擇采用噴灌、滴灌等節水灌溉技術。根據小麥不同生育期根系活動層的深度和土壤含水量確定每次灌水定額,實行適量灌水。灌水定額宜小不宜大,防止灌后遇雨。因地因苗管理、分類指導、節約用水、靈活補肥,重點在早播旺苗、晚播弱苗上。在小麥越冬期、返青期、拔節期和揚花灌漿期,應根據田間持水量的情況適時進行灌溉。

  2.2.5、 小麥收獲作業

  小麥在臘熟后期,籽粒含水量小于20%時開始收獲,收獲時間約在6月中旬,含水量達到12.5%即可入庫貯存。聯合收割機適合收割作物高度為70~120cm:高度大于70cm時,割茬應盡量留高;高度小于70cm時,割茬應盡可能留低,并可酌情加快收割速度;作物穗幅高差大于25cm時,應使用全喂入聯合收割機。割茬高度一致,一般情況下不超過15cm,留高茬還田最高不宜超過25cm。

  2.2.6、 玉米播種施肥

  玉米免耕機量播種在小麥收獲后不耕翻土壤進行播種,播種前需對種子進行處理,包括品種選擇、種子分選、種子包衣或拌種處理。在播種時,種植方式為等行距播種,行距60cm,播深3~5cm;根據土壤墑情選擇播種密度,一般密度6~7.5萬株/ hm2;底肥可正位或側位深施,與種子分開適當距離,防止燒種、燒苗。工作時,用玉米免耕播種機一次進地,即可完成開溝、深施肥、播種、覆土和鎮壓等作業工序。

  2.2.7 、玉米植保作業

  玉米病蟲害防治的關鍵生育期分為播種期、苗期、拔節期及穗粒期(抽穗開花-完熟)。播后苗前進行化學除草封地,玉米三葉期灰飛虱防冶,拔節期玉米螟防治,穗粒期玉米螟蟲、玉米葉銹病、玉米大斑病、小斑病、褐斑病、彎孢葉霉病的防冶及玉米紋枯病的防治。

  2.2.8、 玉米灌溉作業

  玉米灌溉是指補充玉米生長所需的土壤水分,以改善玉米生長條件的技術措施,一般根據各地氣候條件和玉米不同生育期用水需求進行灌溉。黃灌區等水源充足的地區可以選擇畦灌或噴灌,其他有灌溉條件的地區可以選用噴灌。灌溉時間在玉米播后、拔節孕穗期、抽雄開花期和灌漿成熟期,應根據田間持水量的情況適時進行灌溉。

  2.2.9 、玉米收獲作業

  按照玉米生產目的,確定收獲時期。一般玉米收獲在玉米成熟期即籽粒乳線基本消失、基部黑層出現時收獲,魯中夏玉米大致在9月下旬或10月上旬收獲。飼用青貯玉米,以乳熟末期至蠟熟期收獲為宜,糧飼兼用玉米為兼顧籽粒產量和獲得較多的質優青貯飼料,宜在臘熟期末期收獲。玉米收獲機械作業一般要求籽粒含水率<30%,玉米最低結穗高度>35cm,植株倒伏率≤5%,果穗下垂率≤15%。

  2.2.10 、秸稈處理作業

  山東省小麥秸稈采用全部粉碎還田為主,粉碎后的麥秸長度≤15cm。玉米收獲后秸稈包括還田和回收處理。秸稈還田應采用根茬粉碎還田機將殘留在地里的玉米根茬進行粉碎還田,其碎茬深度應不小于8cm,根茬粉碎率和碎土率應不小于90%,根茬覆蓋率應不小于80%。青貯裝置的玉米聯合收獲機,其秸稈粉碎、切斷長度要求為2~3cm,留茬高度不大于10cm,為下茬作物整地創造良好條件。

  2.2.11 、烘干處理作業

  山東省小麥一般在收獲后經過短暫時間的晾曬可入庫貯存。玉米則需烘干處理,玉米烘干前,要采取適當的晾曬措施,將玉米棒水分含量控制在25% 以下,再進行脫粒與烘干,盡可能地降低玉米的破碎率,提高玉米烘干作業質量;烘干設備將玉米籽粒含水率下降到15%時,方可進行入倉存儲。玉米干燥前需進行清選,含雜率不大于2%,且花絲、苞葉及玉米芯含量應不大于0.1%。

  3 、結論

  1)改變傳統的耕整地方式,推行適合山東省的周期性耕作,通過合理配置土壤耕作技術措施,來解決長期少、免耕的負效應,將翻、旋、免、松等土壤耕作措施進行合理的組合與配置,既能達到節本增效又能實現農田土壤質量改善的目的。

  2)改變魯中井灌區“大水漫灌”的農業灌溉方式,轉變農村對灌溉的認識,大力倡導節約用水,從思想上改變傳統的粗放型灌溉方式。應在魯中井灌區地下水資源評價的基礎上,對井灌區進行規劃設計,并合理地確定年開采量和井灌面積。在井灌區推行噴、微灌等節水灌溉技術,以提高井灌區水的利用率。

  3)改變秸稈粉碎過量還田的方式,在玉米小麥收獲時配置秸稈回收裝置,實現秸稈的回收綜合利用,從根本上解決秸稈回收利用率低及秸稈過量還田影響播種作業的問題。

  4)改變傳統晾曬模式,增加糧食烘干設備,減少山東省每年因晾曬不及時儲存產生霉變,造成籽粒損失嚴重的問題。建議增大糧食烘干機械配套設施補貼額度,支持規模化經營主體烘干設備與存儲設備的購置與運作。

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  原文出處:姚文燕,刁培松,張銀平,王博,陳美舟.魯中平原井灌區小麥玉米機械規模化生產研究[J].農機化研究,2021,43(01):256-261.
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