谷子机械化精少量种植工艺的研究

张东光，郭玉明，郑德聪

（山西农业大学 工学院，山西 太谷 030801)

谷子机械化精少量种植工艺的研究

张东光，郭玉明，郑德聪

（山西农业大学 工学院，山西 太谷 030801)

为提高谷子种植水平，加快杂粮产业发展，根据沁县谷子生产示范区的气候条件、种植制度和机械化作业技术条件，对谷子机械化精少量种植工艺和各作业环节作了详细的研究分析，提供了适合本地区的机械化种植方案。经过两年推广实践，种植工艺取得良好示范效果，显著提高谷子生产能力，为谷子机械化生产提供了有益参考。

谷子;机械化;精少量;种植工艺

山西地处黄土高原，以旱地为主，气候温和，光热资源丰富。小杂粮品种以谷子、高粱、绿豆为主，种植面积和生产规模居全国前列。沁县位于山西省晋东南地区，谷子种植面积约5400hm2。沁县气候、土壤条件优良，昼夜温差较大［1］，适合谷子生产种植，所产沁州黄小米品质优良，脂肪、可溶性糖类、粗纤维、蛋白质含量均优于普通小米。沁县于2007年建成山西省优势农产品（谷子)示范基地，示范区谷子种植面积达到3700hm2，平均产量3900kg·hm－2，总产量达1.43×106kg。按5元·kg－1元计，平均产值2万元·hm－2，农户种植谷子的收入占人均年收入19%左右。

在谷子生产实际中，沁县种植户仍大多采用人畜力摇耧播种、石砘镇压的传统谷子种植方式。采用传统方式播量约675万株·hm－2，而农艺要求留苗45.0～52.5万株·hm－2，间苗率达95%，导致播种量大、劳动强度高、间苗管理困难和收获季节谷子易倒伏等一系列问题。在这种传统模式下，种植户多采用掺沙和秕粒等办法来控制实际播量，以减少间苗量。虽然目前用于小麦、玉米等中耕作物的播种机［2］已日趋完善并得到广泛推广应用，但对于谷子、苜蓿和牧草等小籽粒谷物的机械化播种，成熟机型的应用还比较少［3，4］。与小型拖拉机配套的播种机，多为条播机，因谷子籽粒小，流动性好，导致破损率高，播量稳定性及排种均匀性较差，未能从根本上解决谷子播种难的问题［5，6］。

为了进一步提高谷子机械化种植水平，提高生产效率，大幅度降低生产成本，促进农民增收，研究谷子机械化精少量种植工艺，有着极其重要的现实意义。

1 谷子机械化精少量播种技术

精少量播种是谷子生产中关键作业环节，它不同于传统条播，也不同于精密播种，在形式上类似于穴播，又称为半精量播种技术。谷物精少量播种可以通过精少量播种机械实现。与常规条播相比，采用精少量播种技术省种、省工，节约成本。

谷子、苜蓿、芝麻等小籽粒谷物的共同特性是种子极小，千粒重轻［7］（谷子的千粒重为2.5～3.0 g，传统播种量一般为7.5～11.0kg·hm－2，苜蓿的千粒重一般为2.0～3.0g，传统播种量一般为11.3～15.0kg·hm－2)。选用山西省太谷县晋农瓜菜种苗繁育场培育的“晋谷21”谷子，测定其物理机械特性，结果见表1。

表1 晋谷21种子物理特性参数Table 1 Physical property parameters of"Jingu21"

根据农艺的要求，小籽粒谷物播种时，近距离内必须有多粒种子同时萌发，产生群体效应破土出苗，这样才能在较短农时内，使谷物获得良好发育生长条件。由于谷子等小籽粒谷物农艺的特殊性，精少量播种可以保证种子在田间最合理分布，播种量精确，株距均匀，播深一致，为种子的生长发育创造最佳条件，可以大量节省种子，减少间苗用工，保证小籽粒谷物稳产高产。

谷子种植工艺的关键技术在于现有的排种器对于小籽粒谷物只能进行精播或条播，无法实现精少量播种。若采用精密播种方式，会影响种子出苗、苗全和苗壮;若仍沿用传统条播方式，会造成播量大、破碎率高、造成种子浪费、排种不均匀等问题，更使得后续的人工间苗劳作艰难，费时、费力。因此，选择适合小籽粒谷物精少量播种的装备是实现小杂粮机械化生产的关键。山西农业大学工学院研制的小籽粒精少量播种机［8］为解决沁县谷子播种的技术难题，提高种植效率，发展小籽粒谷物机械化精少量种植技术提供了有益参考。

2 谷子机械化精少量种植工艺的确定与分析

2.1 工艺的确定

根据目前小籽粒谷物播种相关机具的状况和种植条件，按照精少量种植机械化生产过程，设计小籽粒谷物（谷子)机械化精少量种植工艺如下：耕翻土地——整地——播前镇压——种子处理——精少量播种——田间管理。

2.2 种植工艺环节的分析

2.2.1 耕翻土地

为培肥地力，减轻病、虫、草害，谷子种植最好实行三年以上的轮作制。谷子轮作能够合理利用土壤养分，消除和减轻病虫草害，带来良好的增产效果。根据谷子籽粒小、顶土出苗能力弱、苗期生长缓慢、易受杂草危害等特点，选择前茬土壤环境的标准是（1)土壤松紧度适宜且通气性较好;（2)保墒好，排水方便;（3)杂草少，肥力较足。根据不同作物对生态环境的影响，谷子的前茬以豆茬最好，马铃薯次之，其次是麦茬和玉米茬，或者高粱及烟草。前茬作物收获后，及时进行秋季耕翻，耕翻深度一般在20～25cm，要做到深浅一致、扣垄均匀严实、不漏耕。

耕翻土地要求将残茬、杂草翻到下层，以减少病虫害，抑制杂草生长。结合秋耕进行施肥，基肥可在播前翻耕整地时一次性施入，一般以农家肥为主，施入腐熟优质农家肥7.5×104kg·hm－2、谷子专用肥600～750kg·hm－2，也可同时配合施入750kg·hm－2左右碳铵、磷肥。

2.2.2 整地

旱地谷子播种出苗需要的水分主要来自上年底墒，储墒保墒是保证全苗的关键措施。在犁地工作完成之后，要求适时地进行土地平整。春季地表刚化冻时就应及早翻耙起垄，切断土壤表层毛细管，弥合地表裂缝，以利于根系生长。整地作业要求深翻细整，反复耙耱，使土块细碎，地面平整，减少干旱地区土壤的蒸发，达到蓄水保墒的目的。

沁县示范区整地作业分为三个阶段：一是秋耕后进行的耕后耙，二是农历三九前后进行的三九耙，三是农历节气惊垫前后进行的早春顶凌耕，整地作业要求横耕、竖耙相结合，达到土壤平整，细碎无坷垃。

2.2.3 播前镇压

播前镇压是一道很重要的机械作业工序，其主要作用是压碎土块、压实土壤，达到播种及种子出苗的土壤条件要求。

谷子适宜垄作，不适合在新翻地土壤上种植，播前镇压可以减少土壤中的大孔隙，减缓土壤水分的散失和扩散，起到蓄水保墒的作用;其次，谷粒种子小、顶土出苗能力差，镇压作业可以避免因为土壤疏松、孔隙大而引起播种过深影响种子的出苗等问题;再次，镇压作业还可以加强土壤毛细管隙作用，使土壤下层水分上升到表层供种子的发芽和生长的需要，使种子与土壤接触紧密，形成有利于种子发芽、生长的良好种床。

2.2.4 种子处理

用于播种的种子，播种前要进行种子品质检测，选用品质优良、增产潜力大、抗病力强、抗逆性好的优质新鲜品种，如晋谷21号等。其次，要搞好种子清选，对谷种进行风筛选、盐水选，清除秕粒、草籽、杂物等。如将种子放于10%～15%盐水中，捞出上面漂浮的秕粒、草籽和杂物，将下沉的种子，用清水洗2～3次。第三，清选的种子晾干后农药均匀拌种。拌种时应先拌杀菌剂后拌杀虫剂，防止地下害虫和白发病。如防治白发病可用25%的瑞毒霉，防治黑穗病用2%的立克秀;防治地下害虫用50%的辛硫磷;农药用量一般为种子量的0.3%，种子拌药后堆闷4～6h，以利谷子出苗。

2.2.5 精少量播种

谷子的播种期主要依据当地的土壤、气候条件确定。在沁县地区，冬天积雪较多、气候寒冷干旱，当地温达到谷子发芽温度时可以利用解冻后土壤中的水分抢墒播种。沁州黄谷子品种一般选择在5月10日左右土壤10cm地温达到10～15℃时播种为宜［9］。沁县地区在5月上中旬处于降水偏少阶段，适时播种可使幼苗根系发达，谷苗壮实，可提高抗病害能力。

传统种植约需种子50kg·hm－2，机械化精少量播种只用4～7kg·hm－2左右，平均节约种子45kg·hm－2。间苗工序繁杂，间苗早，则谷苗尚未出齐，间苗后又有新苗长出;间苗晚，谷苗挤扎在垅中，争水争肥，幼苗太弱;若间苗不及时，谷苗遇雨则根系交叉，手工拔除十分困难。

机械化精少量播种可节省种子，免间苗，提高劳动生产率［10］。可选用山西农业大学工学院研制的2BX-10型小籽粒精少量播种机与12～15HP拖拉机配套。该播种机作业时由拖拉机牵引机架带动地轮转动，驱动环槽式精少量排种器完成充种、护种、排种过程，种子在导种管的保护下落入开沟器所开的沟内，开沟器能够通过仿形机构确保播深。播下的种子经覆土器和镇压轮覆土镇压之后与土壤充分接触，保墒效果好且有利于种子出苗。2BX-10型小籽粒精少量播种机及配套动力如图1所示。

图1 小籽粒精少量播种机及配套动力Fig.1 Hill-drop drill for small grains with mating power

谷子精少量机械化播种要求如下：

（1)行距株距：谷子种植行距是影响出苗、生长及产量的一个重要因素。沁县谷子示范基地宜采用等行或宽窄行种植。在通透性较好的山区梯田，采用等行距方式种植谷子，行距以保持25～30cm左右为宜;在通透性较差的平川地，种植行距应保持30～40cm左右，为谷子后期生长创造田间通风透光条件，以保证茎部基节壮实。采用宽窄行种植方式的主要作用在于：增强行间透光率，便于锄草、培土等田间管理。宽行的行距35～40cm，窄行的行距20～25cm。

谷子种植株距由精少量播种机播量控制，谷子株距要与品种特性相适应，株距密度过大，田间通透性差，谷苗争光疯长，秆高而纤细，易倒伏。株距密度过小，谷子出苗率低，缺苗断垄造成损失。采用山西农业大学工学院研制的小籽粒精少量播种机，谷子种植株距基本保持6～8cm，满足生长要求。

（2)播种量：沁县谷子示范区普遍存在“有钱买籽，无钱买苗”的思想，怕干旱不保苗，传统条播播种量普遍偏多，往往超过留苗数的5～6倍。谷子出苗后密集，间苗稍不及时，就要影响幼苗生长，容易造成苗荒减产。采用精少量方式种植谷子，播种量约4.5～7.5kg·hm－2，留苗株数约45万株·hm－2。通过对配套的小籽粒精少量播种机具排种性能进行测定，其各行排量一致性、总排量稳定性、种子破碎率、播量均匀性全部满足表2所示的技术性能指标［11］，能够达到谷子种植农艺要求。

表2 技术性能指标Table 2 Technical performance index

（3)播深：播种深度指在播种谷子过程中开沟器开沟的深度和覆土器覆土的厚度。播种深度适宜，能使幼苗出土早，消耗养分少，有利于形成壮苗。因为谷子胚乳中贮藏的营养物质很少，播种及覆土过深，导致谷种在出苗过程中消耗了大量营养物质，谷苗生长细弱，甚至不能破土而出，降低出苗率。播种及覆土过浅将导致谷种子叶中的水分容易蒸发，种子因为缺乏水分而不能发芽、生长。沁县地区春季干旱，蒸发量大，播种层常常水分不足，谷子播深一般控制在3～5cm左右。

（4)播后镇压：沁县地区春季风大、十年九旱，播种后应根据土壤墒情镇压2～3次，有保墒提墒效果，避免缺苗断垄、毁地重播的风险。播后镇压是沁县等丘陵干旱地区保证谷物出苗、生长及产量的一道必不可少的工序。播后镇压能够有效促进种子快速吸水，发芽生根，对谷子等小籽粒谷物种子的出苗和生长尤其重要。对于新翻地，播种后及时镇压还能够有效解决因土壤疏松播种过深造成的土壤松弛透风不易保苗、苗期扎根不牢、易死苗、秋季易倒伏、秕谷率高等问题。

2.2.6 田间管理

（1)苗期管理

沁州黄谷子籽粒小，受天气干旱、种植手段落后等因素制约，沁县谷子示范区缺苗断垄现象是普遍存在的问题，也是谷子产量低的主要原因。采用精少量播种技术，省却间苗工序，但在谷子出苗后2～3叶时应该及时查苗，5～6叶时蹲苗促壮。所谓蹲苗是指在谷子苗期通过一系列促控技术，促进谷苗根系生长，使幼苗粗壮蹲实。一般采取压青苗、深中耕的方式增强土壤透气性，消除草荒，改善谷子生长的水、肥、光环境条件，利于谷苗光合作用，促进根、茎、叶的生长。

（2)防旱防涝抗倒伏

谷子在高温干旱条件下，容易形成空壳，降低结实率。谷子在生育后期应保持地面湿润，以喷灌为宜，切忌大水漫灌。沁县示范区谷子生育后期正值雨季，防涝是后期管理的关键，除种植时选择在较高地块外，还要开沟设渠及时排涝。倒伏是谷子减产的重要原因之一，尤其是采用传统条播种植的高产谷田，灌浆期倒伏严重。究其原因，一方面是谷子品种抗逆性差，茎杆纤细或谷瘟病感染严重。而更重要的原因是由于栽培和管理不善所引起的。如播种时行间过窄，条播量大，间苗过迟或水肥过多引起。

3 谷子机械化精少量种植效果分析

采用精少量播种方式，与传统种植方式相比省了间苗工序，示范地留苗数平均45万株·hm－2，谷子苗全、苗壮。图2为2011年项目组在沁县烟立村采用不同种植方式谷子出苗情况对比。机械化精少量种植方式（左)播种量小，出苗均匀;传统条播种植方式（右)播种量大，出苗密度高，后期田间管理劳动强度大。

图2 不同种植方式谷子出苗对比Fig.2 Emergence contrast with different drilling way for millet

精少量机械化播种株距、播量能够精确调整实现合理密植。与传统条播相比，避免了间苗损伤带来的缺苗断垄和人为多留苗造成的种植过密等问题。机械化精少量播种株壮秆粗，长势良好，传统条播由于种植过密造成茎秆纤细，遇风倒伏。

经山西农业大学课题组在沁县灰坡庄示范基地推广试验，机械化精少量种植方式播量均匀稳定，有效提高了谷子抗倒伏能力。图3所示为机械化精少量种植方式（左)与传统条播方式（右)谷子长势情况对比。

图3 不同种植方式谷子长势对比Fig.3 Growth contrast with different drilling way for millet

4 结论

谷子机械化精少量种植工艺连续两年在沁县示范区的生产试验，取得了良好的生产效果。主要体现在：

（1)精少量播种技术合理控制播种量，降低种子破碎率，提高播种均匀性和稳定性，有利于培育壮苗。

（2)改变了传统条播方式，少间苗、免间苗，增加了谷物通风透光空间，植株抗倒伏能力显著提高。

（3)机械化种植技术加深耕层，合理镇压，增强了土壤蓄水保墒能力，有效增加粮食产量。

经过课题组人员对示范村户的实地调查，采用精少量机械化种植省工、省力、省种，特别是实施精少量播种减少了间苗环节和工序，显著降低人力劳作强度和时间，大大解放了生产力，为谷子种植户增加收入约2250元·hm－2。谷子机械化精少量种植工艺为提高沁县地区谷子生产能力，有效扩大小杂粮单位产量提供了有益参考，具有较大推广空间。

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［11］中华人民共和国机械工业联合会.谷物播种机技术条件［S］.JB／T 6274.1-2001，2-3.

Research on Mechanized Hill-drop Planting Processes for Millet

ZHANG Dong－guang，GUO Yu-ming，ZHENG De-cong
（CollegeofEngineering，ShanxiAgriculturalUniversity，TaiguShanxi030801，China)

In order to improve millet cultivation techniques and accelerate the grain industry，based on climatic conditions，cropping systems and mechanization technical conditions in the millet production demonstration area of Qin County，the planting processes for millet were designed，the step of the processes was analyzed in detail，and a mechanized program which was appropriate to the planting region was provided.After two years of promotion by research group，planting processes significantly improved the millet productivity，which had a good demonstration effect.Hilldrop planting processes came up with a useful reference of mechanized production for small grain crops.

Millet;Mechanization;Hill-drop;Planting process

S223.2

A

1671-8151（2011)06-0563-05

2011-10-17

2011-11-07

张东光（1983-)，男，助教，主要从事农业机械化工程方面的研究。

郭玉明，教授，博士生导师。Tel：;E-mail：guoyuming99＠sina.com

山西省科技攻关重大项目（20090311043)，科技部农业科技成果转化项目（2009GB2A300037)

（编辑：武英耀)