陕西关中小麦玉米生产机械化作业工艺标准化探索

张积社

(咸阳师范学院，陕西 咸阳 712025)

0 引言

陕西关中号称八百里秦川，东西连绵400余km，南北宽100余km，自然形成两级阶地和两级黄土台塬区，地势平坦，土地肥沃，四季分明，无霜期短，年均温6～13 ℃，降雨量500～800 mm，从民国至今，相继建成并完善了泾惠、洛惠、宝鸡峡、抽渭、抽黄、各大小型水库、部分机井采抽等农田水利灌溉工程，水力资源十分丰富。优越的自然条件是陕西小麦玉米种植最适宜的地区，多年来种植面积稳定在100万hm2以上[1]，特别是近几年，由于非优果业生产区逐渐退出市场，小麦玉米种植面积继续增长。针对目前大面积大规模的小麦玉米生产，研究和规范其生产过程机械化作业工艺，对于促进小麦玉米两大粮食作物的生产再上新台阶，对于保证国家粮食安全都具有十分重要意义。

1 机械化田间作业工艺演化过程

1.1 传统田间作业工艺

在陕西关中地区的农业生产中，每年10月前后播种冬小麦，第二年6月前后收获小麦然后播种玉米，10月前后收获玉米再播种小麦，形成了一年两熟两茬轮作的种植制度。小麦玉米生产过程包含9项田间作业工序，在机械技术不发达的年代，这些工序全部依靠人畜力完成，况且还有多项场上作业。作业工序繁多，作业工艺过程长，人畜力消耗大，农时尤为紧张，如图1所示。

图1 传统田间作业工艺及过程

1.2 机械化田间作业工艺

1.2.1 早期机械化田间作业工艺

20世纪80年代末期到20世纪90年代中期，我国经济处于刚刚起步恢复阶段，农机产品型号单一、数量有限、质量较差，不能满足机械化农业生产的要求和需要，只有少量农机具应用于农业生产，而且只能进行单项作业。从全程生产过程看，只是小麦玉米种植的部分工序用机械替代了人畜力操作，此时主要优点是大幅度减轻了人们繁重体力劳动的程度，但整个生产过程的工序基本上没有变化，机组在田间的行走次数并未减少，农时紧张程度也无缓解，耕种意识仍然停留在传统耕种思维上，如图2所示。

图2 早期机械田间作业工艺及过程

1.2.2 中期机械化田间作业工艺

20世纪90年代后期到21世纪初期，我国经济飞速发展，科学技术全面提高，人们的耕种思想发生巨大变化，先进的少耕免耕法、联合作业法、复式作业方式深入人心，大量农机具的普遍使用，以及新型农机具的诞生，使陕西关中小麦玉米轮作区田间生产过程作业工艺在初期的基础上逐步向合理化方向发展。这个时期，主要体现在小麦播前耕整地和小麦施肥播种用小麦旋播机一次完成；玉米播前耕整地和玉米播种用免耕施肥播种机一次完成。全程减少了两道单项作业工序，工艺过程变短，节约了农时，如图3所示。单项机械作业的减少，进一步减轻机组对土壤的破坏程度，另外，由于多年使用旋耕机，使得土壤耕层变浅，犁底层坚硬，作物产量连续下降。在地表上，两茬作物收获后，大量长秸秆铺放田间对下茬作物播种极为不利，需要有效的办法处理秸秆和根茬。

图3 中期机械田间作业工艺及过程

1.2.3 当前机械化田间作业工艺

从20世纪90年代前几年到现在的三十多年间，农机技术不断改进和提高，农艺技术也在不断改进和推新。到目前为止，小麦玉米生产过程机械化作业工艺相对稳定，而且更趋合理。在农机和农艺融合方面，为了使玉米收获更适应机收，同时为了拟制冬小麦在越冬期发旺，采取了玉米适当早播推迟收获，小麦适当加大播种量推迟播期的农艺措施。但是还存在玉米秸秆根茬粉碎质量较差；多年少、免耕，造成耕层变薄，犁底层坚硬；小麦收获时，经营者为追求效益，留茬过高，严重影响下茬玉米播种作业；田间管理机械中耕技术滞后，以化学除草为主要植保方式日显弊端等，如图4所示。

图4 当前机械作业工艺及过程

2 机械化田间作业工艺标准模式构建

2.1 陕西关中种植区的生产特点

由于地域不同，陕西关中小麦玉米种植有其特点，一年两熟两茬轮作，玉米收获时籽粒含水量较大，极不适应联合收获脱粒，而采用联合收割机摘穗、剥皮(或不剥皮)的收获法；基于陕西的灌溉条件，小麦玉米田间灌溉大都采用地面大水漫灌，所以在田间筑有畦梁，给机械作业带来了一定的困难；近几年，为了提高产量，玉米采取密植种植等方法；大量农民弃地进城务工，种植专业户以极低的租金承包经营户责任田，部分可连片耕种，给机械化作业创造了一定空间。

2.2 机械化田间作业工艺模式构建

基于兼顾经济效益、生态效益、因地制宜原则，模式化的小麦玉米生产机械化田间作业工艺应具有先进性。实践证明，复式作业、联合作业法是实现生产过程各个环节的有效途径。在生产中，将土壤深松保护性耕作技术、有机肥替代化肥技术、秸秆覆盖等先进技术的融入，形成一整套优越的工艺模式应用于生产。构建整体模式时，可以大胆想象而且实现的可能性很大，这就是在夏季收获小麦时，小麦联合收获配套秸秆切碎、抛撒装置将秸秆切碎并均匀抛撒于田间。陕西关中田间水分蒸发量较大，利用麦秸覆盖地表，既处理了秸秆又能蓄水保墒。秋季收获玉米时，不对玉米秸秆切碎还田，用玉米收割机配套秸秆收集打捆装置，既可解决切碎秸秆对小麦播种质量的影响，又可为有机肥制备提供充足的原料。从减少作业机组对土壤破坏程度、探寻工艺过程的最短路径出发，理想的作业工艺是玉米收获机组配套深松、旋耕、播种小麦装置，机组在田间行走一次，即可完成玉米收获、收集秸秆、土壤深松、旋耕、施肥播种小麦、筑埂等工序，小麦收获机组配置免耕播种装置，机组在田间行走一次，即可完成小麦收获、秸秆切碎均匀抛撒、玉米播种施肥、筑埂等工序，如图5所示。

图5 理想机械化作业工艺及过程

2.3 机械化田间作业可行性工艺及措施

目前，由于技术水平、土地经营方式限制，难以实现复杂联合机组作业的理想模式，但可在目前成熟条件下，依照可行性工艺及过程并结合如下农艺和农机技术措施实施机械化作业。1)坚定贯彻播期、收获期一体化，在“一早两晚”上下功夫，即抓好玉米早播晚收，小麦推广适当加大播量推迟播期的农艺措施[2]。这样既可实现控旺又可保证产量。2)提高玉米收割机秸秆根茬粉碎还田质量，以利于小麦播种作业顺利进行。3)选择配置有松土部件的旋播机在秋季实现土壤深松、旋耕整地、施肥播种小麦作业，夏季播种玉米时免除土壤深松。4)加大小麦玉米田间管理中的投入，在灌溉施肥一体化方向上继续努力，植保选择性能良好的无人机进行作业，中耕培土除草机械还需加快推广应用，尽量减少化学除草，以降低产品的农药残留量。5)选择配置有秸秆切碎能均匀抛撒的小麦联合收获机进行收获作业，达到切碎秸秆均匀覆盖地表，同时应尽量降低割茬高度，为玉米精量免耕播种和生长创造有利条件。6)收获、播种、中耕作业机具幅宽须配套，以提高机组的生产效益和环保效益。7)大量施用作物秸秆、养殖废弃物等制成的农家肥，以培肥耕层土壤，如图6所示。

图6 机械化作业可行工艺及过程

3 结语

改革开放四十多年来，陕西农业机械化有了长足的发展，特别是关中地区，小麦玉米两大作物的生产在迈进全程机械化作业的基础上日趋完善，作业工艺相对稳定，机械化作业空间增大。站在农业生产发展的长远看，整套优化的机械化作业工艺及工艺过程，对于引领陕西关中地区机械化农业生产、农业机械化水平提高、农业可持续发展、环境保护、经济效益、生态效益的提高都有良好的促进作用。