木薯垄作模式下起垄技术与设备研究进展

2018-02-19崔振德邓干然李玲李国杰郑爽

热带农业工程 2018年4期

崔振德邓干然李玲李国杰郑爽

摘要木薯传统垄作模式一般是小垄单行种植，随着国内木薯生产机械化需求的不断提升，该模式正逐渐被机械化程度更高的大垄双行种植模式所取代。结合多年木薯田间生产机械化技术与设备的调研分析、研究与生产实践，对木薯田间机械化起垄理论和技术进行梳理分析，探讨不同垄作模式下起垄技术与设备在木薯田间机械化生产上的应用，比较各类型设备的一般结构、作业特点、使用性能及优缺点等，分析现有起垄技术与设备存在的不足，对木薯机械化起垄技术与设备发展方向进行展望。

关键词木薯 ;大垄双行 ;小垄单行 ;种植模式 ;垄作模式

中图分类号 S533

Research Advances of Ridging Technology and Equipment under

Cassava Ridge Culture Model

CUI Zhende DENG Ganran LI Ling LI Guojie ZHENG Shuang

（Agricultural Machinery Research Institute， CATAS， Zhanjiang， Guangdong 524091）

Abstract The traditional ridge cultivation mode of cassava was generally single-row planting on small ridge， with the increasing demand of domestic cassava production mechanization， it was gradually replaced by double-row planting on large ridge. Based on the investigation， analysis， research and production practice of cassava field production mechanization technology and equipment for many years， the theory and technology of cassava field mechanization ridging were analyzed， the application of ridging technology and equipment under different ridging patterns in the cassava field mechanization production was discussed. The general structure， production characteristics， usabitity， advantages and disadvantagesof various types of equipment were compared. The shortcomings of existing ridging technology and equipment were analyzed， the development direction of cassava mechanized ridging technology and equipment were prospected.

key words cassava ; big ridge and double row ; small ridge single row ; planting model ; ridge planting model

木薯（Manihot esculenta Crantz）是世界三大薯類（木薯、甘薯、马铃薯）之一，广泛分布于非洲、美洲和亚洲等100余个国家或地区，2016年收获面积2 348万hm2，产量2.77亿t[1-2]。在非洲等贫困国家和地区，木薯主要用于食用，是重要热能来源，同时木薯还是重要的工业原料，被广泛应用于生产淀粉、乙醇、饲料等[3-4]。在中国，随着木薯系统研究的不断深入，木薯的应用价值不断被挖掘出来，2017～2018年木薯收获季，价格显著提升，促使木薯种植业的扩展。由于国内木薯产量无法满足工业需要，每年要从国外进口大量干片。

传统木薯种植农艺以人力、畜力为主，机械化程度不高，未能充分兼顾田间生产其他环节农艺需求，尤其是机械化方面的要求，一致性差。从种植、田间管理、收获等环节各有其特殊要求，相对粗放，不够科学合理，效能较低，能耗比较高，经济效益不显著。人工种植，首先需要耕整土地，翻耕或者旋耕种植地块，而后以中小型拖拉机或畜力为动力带动小农机具进行起垄作业，人工在垄顶放置木薯种茎及肥料，木薯种茎放置方式有插植和平种2种，最后人工覆土，完成木薯种植工作。该种植模式下，需投入大量人力、物力，耗费大量时间。

在近10多年的时间里，田间生产劳动力水平不断降低，而人工劳动成本却提升了60%以上。在田间，直接参与生产提供劳动力者以中老年妇女为主，加之传统的木薯种植模式缺乏对从种到收整个生产环节的完整考虑，出现地力、人力、资源浪费等情况。由于未考虑农机农艺结合问题，仅从农艺角度出发，单一化考虑出苗率、产量等指标，未考虑耕整地、种植、管理、收获整个链条各环节的生产成本，导致了国内木薯生产受挫，木薯种植意愿不高。

目前，整个木薯产业面临转型升级，国内木薯研究组织机构已经转变思路，以投入产出比为导向，兼顾生态环境影响、地力损失、劳动力需求、减肥减药、生产周期等木薯田间生产各环节的农艺要求。

起垄种植模式对于机械化收获具有很好的促进作用，从而一定程度上降低了木薯收获对劳动力地依赖，也降低了机械化采收的损失率。垄作条件下，土壤板结程度大大降低，即使人工收获也会有比较好的效果，如广西部分地区以小垄单行种植，雨后土壤疏松即可通过人工拔秆收获木薯，柬埔寨多数地区以大垄双行种植为主，可人工刨地收获木薯。

1 垄作种植技术

垄作种植作为中国农业耕作上的两大体系之一，约创始于西周时期，初步发展于春秋战国，大发展于秦汉至隋唐五代，到宋元明清达到成熟阶段，并一直延续至今，中国东北至今仍是普遍实行垄作的地区[5-6]。垄作种植能够改变田间微地形，增加熟土层厚度，增加土壤表面受光面积，增强土壤通透性，创造了一个利于作物生长的环境，使得植株根系更加发达。同时，垄作种植还能够改善植株根际土壤理化形状，使得土壤不易板结。

20世纪80年代以来，中国陆续开展了水稻、玉米、油菜、大豆、棉花等大宗农作物垄作种植技术研究，均取得了良好的效果[7-12]。

对于马铃薯、红薯、甜菜、胡萝卜、白萝卜等块根类作物种植上，垄作种植方法具有天然优势，因此在产量及品质方面都表现良好[13-18]。由于土壤理化性能好，土壤通透，相对平作，根系发达，薯块膨胀速度快，同时，由于土壤不易板结，收获难度大大降低，为机械化收获的顺利开展提供了有力支撑。

2 木薯起垄技术

2.1 小垄单行种植

小垄单行种植模式主要是指传统人力种植模式，简单的通用型起垄机具在中小型拖拉机或者畜力牵引拖拉作用下完成起垄作业后，由人工在垄顶埋入木薯种茎，完成木薯种植作业。该模式下，起垄技术最为简单，起垄效率较低，垄形不平直，一般在机械化最初始阶段使用，现基本淘汰。

2.2 大垄双行种植

木薯大垄双行种植模式主要是指在大中型设备作用下，一次性完成大高垄的成型作业，而后采用专用型宽窄双行垄作式种植机进行规范化、标准化、高速化种植作业，或者由人工在垄顶进行栽插种植，还有一种一体式木薯起垄种植设备能够一次性完成起垄种植作业。该模式下，起垄技术较为复杂多样，主要分为2种形式：旋耕起垄技术和大圆盘犁起垄技术。

旋耕起垄技术，利用旋耕机切土抛土的特性，在将土壤松碎的过程中，利用旋耕刀片的排列方式对土壤的输送作用完成土壤的堆积、塑形的作业。该起垄技术比较适宜国内种植模式，配合垄上机械化种植技术，能得到比较理想的种植效果[19-20]。

而双圆盘起垄技术则比较简单，利用一对直径很大的凹面圆盘犁片，在安装时呈固定角度，利用2个大圆盘对土壤的切削与抛送完成筑垄作业，该技术适宜于土壤条件特别恶劣的环境。如石子、杂草多、土壤条件差的情况，作业时对拖拉机动力及可靠性要求较高。

3 木薯起垄设备的常见形式

3.1 铧式起垄机

3.1.1 鏵式起垄机的结构简介

铧式起垄种植机主要适宜于小垄单行种植模式。铧式起垄种植机结构简单，一般由机架与铧式起垄组件组成。常用的形式是机架下面等间距分布3个起垄组件，可以一次完成2个小垄的起垄作业。生产成本低廉，维护方便，操作简单，根据垄距要求调节好起垄组件的间距即可，一般使用时比较可靠。

3.1.2 铧式起垄机的特点

铧式起垄种植机作业效率高，但作业质量一般，垄形不够规整，尤其是针对土壤板结，土壤不够松碎的地块，起垄效果较差，设备维护成本极低，几乎不需要特别的维护保养，能够露天放置。

3.1.3 铧式起垄机的使用

铧式起垄种植机使用注意事项：（1）使用前，注意检查设备是否有损伤，是否影响正常作业，检查起垄器间隔是否合适;（2）使用时，应先在待作业地块试机，检查垄形垄距是否合适;（3）使用后，应及时清理机具上的泥土、杂草等杂物。

3.2 圆盘起垄机

3.2.1 圆盘起垄机的结构简介

圆盘起垄机适用于小垄单行或者大垄双行种植模式。圆盘起垄机结构相对铧式起垄机复杂，由成对凹面圆盘犁片组合而成，一般为一对圆盘对应一个垄，也有多个圆盘对应一个垄，可以组合成大垄起垄机，也可以组合成小垄起垄机，只需更换不同参数的圆盘犁片。圆盘起垄机成本相对较高，熟练使用该类型设备相对难度大一些，重点主要是根据垄形要求，选用合适的圆盘大小，调节好每个圆盘的倾角及每一对圆盘之间的夹角。

3.2.2 圆盘起垄机的特点

圆盘起垄机作业效率相对较低，作业质量不够高，垄形不够平直，但是能适用于杂草多、土壤板结、石块多等条件较为恶劣的地块。设备维护不太方便，尤其圆盘变形或者轴承故障等。

3.2.3 圆盘起垄机的使用

圆盘起垄机使用注意事项：（1）作业前，需要检查设备是否有损伤，圆盘是否有损伤变形等，圆盘转动是否顺畅，如果发现问题，应及时维修，以免影响作业进度，造成更大的损失;（2）作业后，注意检查触土部件的磨损情况及圆盘轴承与转轴处的泥土杂草积累情况，发现问题应及时处理。

3.3 旋耕起垄机

3.3.1 旋耕起垄机的结构简介

相对于前2种起垄设备，旋耕起垄机最为复杂。旋耕起垄机一般由旋耕机与成型部件组成，旋耕机一般用2 m左右作业幅宽，刀片方向为两侧对称分布，确保在作业过程中土壤从两侧向中心运动，形成初步土壤堆积，而后在成型部件的作用下形成适用的垄形。旋耕起垄机通过搭配不同规格的成型部件，能够满足小垄单行或者大垄双行种植模式下木薯起垄要求，且作业效果相对于铧式起垄机和圆盘起垄机要好。旋耕起垄机使用性能稳定，设备整体故障率低，成型效果好，作业效率高，作业质量好，垄形规整，垄内各处紧实度、一致性较高。目前已成为主流起垄工具，并在多种作物起垄作业上均有应用。

3.3.2 旋耕起垄机的特点

旋耕起垄机维护难度不大，只是比较费时，常见故障为旋耕刀辊缠草，旋耕刀片损伤或遗失，只需更换刀片即可。

3.3.3 旋耕起垄机的使用

旋耕起垄机使用注意事项：（1）作业前后须经常检查维护，刀片等易损件需要经常更换。作业之前检查设备是否有损伤，齿轮箱是否有漏油情况，刀片是否有损伤，刀辊缠杂是否严重，一旦发现问题，应立即解决;（2）使用时，注意避免石块、杂草、水管、地膜等杂物过多的地块，如有必要，应在清理杂物后，再进行旋耕起垄作业;（3）使用后，检查刀片损伤、刀辊缠杂情况，发现问题应及时处理。

4 木薯起垄技术与设备存在的不足

由于国内木薯种植一直是以一种小面积、低成本、低效益的模式发展，国内种植面积不大，而且多山地丘陵，因此木薯田间机械化生产设备发展缓慢。近年来，在国家木薯产业技术体系的推动下，木薯机械化研究工作取得了跨越式发展。目前，木薯田间生产基本能够完成全程机械化作业，大大减少收获难度，节约人工劳动，降低了整体生产成本，产量与传统平种模式变化不是特别显著，用户反映良好。虽然木薯设备已经能够应用于大田生产，且取得不错成效，然而，在木薯田间机械化生产技术与设备方面，还存在一些不足。

4.1 基础研究尚未深入

在木薯种植方面，虽然解决了生产上的技术难题，设备也基本能够满足使用要求，却没有做好基础研究，缺乏理论依据。主要是还未能对木薯生长的土壤、垄形参数、木薯种植农艺、木薯品种等进行系统深入研究，未形成能够结合品种、肥量、土壤、气候、垄形等各项因素的优化种植模型，指导木薯机械化生产。

4.2 技术模式类型过于单一

目前，适用于木薯种植比较常见的基本就是铧式起垄机，单行小垄种植模式，人工下种;旋耕起垄机，大垄双行种植模式，人工种植或者人工辅助机械化种植。其他形式类型的起垄设备在木薯田间生产作业过程中应用较少，难以实现机械化起垄技术与设备的进一步优化升级，更难开发突破性、颠覆性的新技术，以推动产业的转型升级。

4.3 技术与产品尚未标准化

由于发展时间不长，还未能形成标准化的技术与产品进行大面积推广应用，一定程度上制约了产业的迅速发展，同时也对我国在木薯国际舞台上的影响力造成一定影响。国内用户一般都是先买2 m幅宽旋耕机，而后找农机维修店进行改进，去掉后挡板，增加一个垄成型装置，一般是一个梯形大槽，即完成了旋耕起垄机的制作，产品质量差异性很大。

5 木薯起垄技术与设备发展趋势

5.1 木薯机械化起垄技术与设备标准化

随着国内木薯垄作模式的推广应用，木薯机械化起垄技术标准逐渐完善，同时，起垄技术与设备的标准化也对木薯垄作种植模式的成熟影响，为木薯规模化、规范化、现代化种植相互促进。

5.2 木薯起垄技术与设备专业化、高速化

传统起垄方式就是采取借用其他作物起垄设备的方式，越来越难以满足木薯机械化种植标准的要求，随着研究的不断深入，对于设备的要求也越来越高。这对后续其他环节的机械化作业提供较大便利，垄形平直均匀，高低一致，对于后续的机械化种植、中耕除草、喷药以及收获均越来越便捷。

5.3 木薯旋耕起垄机用途多样化

旋耕起垄机被越来越多地应用于各种作物的生产实践，正朝着多用途化发展。由于国内木薯市场及种植面积较小，起垄设备如果仅用于木薯种植，难以产生效益。因此，木薯起垄设备用途多样化也是发展的必然。目前，该类型旋耕起垄机已经能够适用于马铃薯、红薯、花生、豆角等作物的种前起垄作业，这样可以大大提高设备的使用率，降低设备浪费，提升经济效益。

5.4 国内木薯全程机械化技术与设备国际化

在木薯产业技术体系的支持下，中国模式的机械化生产技术与设备，正越来越多地被应用于现代木薯生产，国内木薯种植模式、技术、设备已经在东南亚、非洲等部分国家和地区进行推广应用，并已经取得初步成效。

参考文献

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