玉米生产机械化沟垄全覆膜高速穴播技术应用与推广

2022-07-07杨启东李增荣

农业工程 2022年4期

杨启东，李参，李增荣

（1. 甘肃省农业机械化技术推广总站，甘肃兰州 730046； 2. 甘肃省康乐县农机化学校，甘肃康乐 731500）

0 引言

玉米机械化沟垄全覆膜高速穴播技术是指采用沟垄全覆膜、垄沟施肥和垄上穴播等多项作业技术融合在一起的联合播种机，能完成旋耕整地、开沟施肥、起垄覆膜、膜边覆土镇压和垄面穴播等多种工序。根据干旱半干旱地区降雨量的多少和地貌特征，甘肃洮河拖拉机制造有限公司研制开发了适合丘陵山区推广应用的2MB-1/3GX 型玉米沟垄全覆膜高速穴播机。该机通过了甘肃省农业机械化技术推广总站的鉴定验收，其各项性能都比较稳定可靠，作业后起垄、覆膜、出苗等效果也较明显，同时也符合鉴定大纲所规定的试验标准范围值，并取得了2MB-1/3GX 型玉米沟垄全覆膜高速穴播机的检验报告、推广鉴定报告及农业机械试验鉴定证书。

1 样机和技术参数

1.1 样机

2MB-1/3GX 型玉米沟垄全覆膜高速穴播机如图1所示。

图1 2MB-1/3GX 型玉米沟垄全覆膜高速穴播机Fig. 1 2MB-1/3GX type high-speed hill drop planter with film mulching on furrow and ridge of corn

1.2 主要技术参数

2MB-1/3GX 型玉米沟垄全覆膜高速穴播机主要技术参数如表1 所示。

表1 主要技术参数Tab. 1 Main technical parameters

2 作业技术路线和工作原理

玉米沟垄全覆膜高速穴播机作业技术路线：喷药（蓄电池作动力）→旋耕（动力输出轴传动）→取土（动力输出轴传动）→开沟（拖拉机前行）→施肥（地轮驱动）→起垄（拖拉机前行）→全覆膜（拖拉机前行）→覆土（动力输出轴传动）→穴播（高速穴播盘滚动）。

该机配套36.8～73.5 kW 拖拉机，机具前进作业时，利用喷药装置配套蓄电池进行驱动，将药箱中的药液经喷枪均匀喷洒到地面。

地轮经链条传动驱动槽轮式排肥器转动，将肥料排到沟内。拖拉机后输出轴通过万向节将动力传到变速箱，分别传送到旋耕刀轴和上土带轴，旋耕刀轴旋转时，旋耕刀切入土壤，一部分土壤被旋耕刀抛起，落到上土带；另一动力经上土带主轴等部件带动从动轴上的链轮达到上土带从下往上沿斜面运动，上土带提升土壤，提升至最高处将土抛出，这样周而复始的完成取土和抛土作业过程。

随着拖拉机的前进，上土器下的开沟器开沟施肥后，形成3 垄2 沟的垄面和沟面，铺膜装置在垄面沟面上进行展膜，上土带提升土壤抛土后，分配到各溜土槽下落至垄沟的膜面、膜边进行覆土，一次完成膜面垄沟条形覆土和两膜边连续压土。高速穴播盘在膜面滚动，穴播盘上的排种轮拨盘旋转带动排种轮轴转动，排种轮上的窝眼充满种子，清种刷刷掉多余种子，高速穴播盘转动到一定位置时，成穴器的拨杆打开，随穴播盘转动，种子由成穴器的鸭嘴排出，播入土壤内，即完成了一个作业播种过程[1]。

3 技术要点

3.1 准备工作

3.1.1 选种

选用籽粒饱满、抗旱、耐寒并且不易倒伏、高产稳产的玉米种子[2]。

3.1.2 清选种子

播种前要对玉米种子进行清选，保证种子干净度≥98%，然后晒种1～3 d，可有利于打破种子的休眠期，提高种子的发芽率[3]。

3.1.3 药剂拌种

为有效防止病虫害的发生，清选后的种子要进行农药拌种或包衣。要求种子包衣合格率≥93%；拌种必须均匀，使农药有效覆盖于种子的表面。

3.1.4 选肥

为保证土壤有机质和肥力，应在耕整土地前施足农家肥作底肥。播种时，为保证排肥机构排肥流畅不易发生堵塞，应选择颗粒均匀的有机肥和复合肥，不选用粉沫状或容易受潮结块的肥料。

3.1.5 选膜

根据农作物生长需要和地膜的特性来选择适宜的地膜。白色地膜透光程度好，增温快，但易生杂草。黑色地膜不透光，增温慢，能充分吸收太阳光，还能抑制杂草生长。建议选用宽1 200 mm、厚0.012 mm 的黑色地膜。

3.2 机械整地及播种

3.2.1 地表喷药

利用此穴播机上的蓄电池装置带动喷药，喷头将药箱中的药液（农药、液肥或除草剂）喷洒在未旋耕的地面上。喷洒农药时，要求喷洒均匀，喷头调整至最佳喷雾位置，病菌杀死率≥85%。喷洒液体肥料时，将喷头调至到雾化状态，雾化要均匀，使农作物表面都能喷到液体肥料，有利于促进农作物的生长。在喷洒适量的除草剂时，将喷头调至到最大喷雾位置，使除草药液能够全部喷洒在地表杂草根茎部位，起到杀死杂草、抑制杂草生长等作用。

3.2.2 撒施农家肥

采用威海中颐现代农装科技有限公司研制生产的2FGH-2.3 型撒肥机进行撒肥作业。撒肥机与36.8 kW 轮式拖拉机牵引相连接。利用双圆盘式后抛撒施农家肥。启动拖拉机前行，撒肥机上的液压链板推送箱体底部肥料后移，通过肥量调节门将农家肥推到抛撒盘上，抛撒盘向两边旋转，将农家肥抛撒到地面上。抛撒宽度8～12 m，生产率3.5～4.5 hm2/h，施肥均匀性变异系数≤30%，施肥量≥0.5 kg/m²。撒施农家肥能够改良土壤结构，使土壤疏松，起到保水、保温、透气等作用[4]。

3.2.3 深翻

撒过农家肥的地块，用四轮拖拉机配套铧式犁进行深耕，使农家肥能够深翻到耕作层底部。要求深翻达到20～25 cm，起到深施底肥和翻动土壤及碎土、灭茬等作用，增加土壤有机质含量，促进农作物根系的生长[5]。

3.2.4 深松

秋季利用804 型拖拉机配套lSQ-240 型深松机进行深松作业。深松能打破犁底层，有利于土壤充分接纳雨水，起到保墒、蓄水等作用。一般深松28～34 cm ，土壤膨松度10%～40%，深松作业周期3～5 年[6]。

3.2.5 浅旋提土+垄沟膜面膜边压土

拖拉机前行，利用后动力输出轴将动力传递给旋耕刀，进行旋耕和上土作业。要求浅旋土壤，浅旋深度8～15 cm为宜，这样更好地给种子发芽创造疏松种床。旋耕刀转动，把土壤抛送到上土带并提升，这时开沟器在开沟的同时起垄，形成3 垄2 沟，然后上土带下的覆膜装置开始展膜，最后上土带提升的土壤利用溜土槽将土壤分配至膜面垄沟和膜边进行压土。要求垄沟和膜边覆土厚度3～5 cm，覆土宽度5～10 cm，覆土厚度合格率≥90%，覆土宽度合格率≥90%，两边压膜要实，防止地膜被风掀起，造成扯膜、破膜现象的发生[7]。

3.2.6 3 垄2 沟+垄沟扎孔

机具作业后形成3 垄2 沟的弧形垄面，用1 200 mm黑地膜进行覆膜，中间一宽垄，两边一窄垄，垄沟压土并扎孔。中间大垄，垄宽40 cm，两边各一小垄，垄宽25 cm，垄和垄之间形成垄沟，宽为10 cm 左右。利用春季的降雨，使膜面上的雨水流到垄沟内，通过垄沟膜上小孔渗入到膜下土壤，大大提高了地表降水量的利用率，加快了种子的发芽率，可使发芽率≥95%。

3.2.7 垄上播种

2021 年4 月中旬，地温稳定在6～8 ℃时，利用73.5 kW 的拖拉机三点连接2MB-1/3GX 型玉米沟垄全覆膜高速穴播机进行播种作业。用穴播机异形窝眼式排种机构和鸭嘴式成穴器在垄面上播种。播深3～5 cm，每穴1～2 粒，播深均匀一致。采用机械式垄面穴播法进行穴播，比人工播种早出苗8～10 d，出苗率达98%，比人工和单机播种出苗率提高20%～30%，且苗齐苗壮、秆高叶茂，有利于作物的根系生长[8]。

3.3 田间管理

3.3.1 查苗补苗

当玉米苗长出4 个叶子时，进行田间查苗补苗，如有双苗出现，拔除弱苗，保留健壮苗。如发现缺苗，用人工移栽玉米苗的办法进行补苗。

3.3.2 中耕锄草

玉米沟垄全覆膜高速穴播机采用1 200 mm 地膜进行垄面全覆膜，杂草一般生长在没有覆膜的拖拉机行走道上，结合农艺要求及杂草的长势情况，合理地进行中耕锄草作业2～3 次[9]。

3.3.3 施肥

穴播机开沟施肥时，仿形地轮驱动经链传动将动力传到外槽轮式排肥机构转动，带动排肥器排肥作业。由于覆膜后，施农家肥和有机肥有难度，当地采用一膜两年来用，因此要求增施底肥和有机肥增加土壤的肥力，一般采用灌溉时用液态肥来施肥。

3.3.4 灌溉

在一个玉米全生育期共灌溉3 次：第1 次在5 叶1心期，第2 次在玉米拔节期，第3 次在蜡熟期。也可根据当地天气降雨量确定灌溉次数。

3.3.5 病虫害防治

按农艺要求配装适宜的药液，根据玉米生育期病虫害类别，有针对性地选用农药和喷药次数及间隔时间。如霜霉病、白粉病，可用50%多菌灵可湿性粉剂或50%托布津可湿性粉剂500～800 倍液喷雾防治，喷雾要均匀，叶片底部也要喷洒农药，杀虫率要达到100%。

4 机械化收获

当玉米籽粒含水率为25%～35%的情况下，用雷沃谷神4YB-4B 型自走式玉米联合收获机进行收获作业。启动玉米联合收获机，采用低速挡（慢Ⅱ挡）作业。安装在玉米联合收获机前端的分禾器把玉米茎秆按行分开，夹持式拉紧辊从前向后运动将茎秆输送给摘穗台，茎秆通过板式摘穗辊时将玉米果穗摘下。玉米果穗通过果穗升运器提升后落入剥皮装置的剥皮辊上，剥皮辊转动将玉米芯和玉米皮分开并剥离，剥皮后的玉米芯通过第2 升运器输送到玉米联合收获机后方的果穗箱中收集，玉米果穗皮落入茎秆中。收获后的玉米秸秆，通过玉米联合收获机上的旋转切刀装置，将秸秆切碎后铺到地面上，便于机械化收集打包作业。作业要求：配套动力147 kW，割台宽度2 320 mm，切碎长度10～45 mm（可调），生产率0.3～0.8 hm2/h，总损失率≤4%，籽粒破碎率≤1%，苞叶剥净率≥85%，果穗含杂率≤1.5%，秸秆切段长度合格率≥85%[10]。

5 技术试验分析

甘肃洮河拖拉机制造有限公司研制生产的2MB-1/3GX型玉米沟垄全覆膜高速穴播机，在甘肃省临洮、广河、渭源、康乐及积石山等20 多个县（区）进行了试验示范推广，累计推广面积达1.1 万hm2。该技术的推广与应用能给农民带来增产增收的效果。与单一功能机具相比：节省人工费1 000～1 500 元/hm2，节省油费75%，节约种植成本70%；与人工作业比较：节省费用2 500～3 500 元/hm2，节约种植成本80%。机械种植早出苗7 d，出苗率高15 个百分点，玉米产量达9 500 kg/hm2左右，平均增产1 000 kg/hm²，可增收1 100 元/hm2。使用此复合性机具，生产效率大大提高，是单一功能机具的7～10 倍，是人工的15～25 倍[11]。

6 经济效益与社会效益

6.1 经济效益

（1）机具的应用减少了作业成本的投入。

（2）一次集成作业可节约油耗，并减少对土壤的多次碾压。

（3）第1 年玉米收获后第2 年种植时，可利用全覆膜双垄沟播和一膜两年用技术，对地表不做任何操作，直接利用穴播机戓人力穴播在地表进行穴播，节省了地膜和劳动力，降低投入成本。

（4）第1 年作物收获后，不需对根茬处理，留茬后让根部自行腐烂，增加土壤肥力。

（5）垄面垄沟全覆膜可增加地表温度，促进种子发芽和作物生长，减少土壤地表水分的蒸发，利于土壤保墒。

（6）膜面集水节水，通过渗水孔渗透入土壤，利于植物根部生长，也减少了农田用水量，降低了用水成本。

6.2 社会效益

（1）一膜能使用两年，大大减少了对土壤的耕作次数，符合保护性耕作免耕少耕的技术要求，对保护环境、减少沙尘飞扬有重要的意义。

（2）机具的使用大大提高了生产效率，缩短了作业用工时间，减少了人工用量。

7 操作规程对驾驶员的要求

7.1 对驾驶员的特殊要求

需了解当地玉米作物的种植农艺要求，需对播种、田间管理和收获机械轮距做统一选择，做到多次作业不压垄面，尽量减少对膜面的碾压。播种、田间管理和收获时作业直线性要好，需要对机手做严格培训，做好每个环节操作，减少对膜面损伤，以利于集水和保温。

7.2 对调整机具水平的要求

玉米沟垄全覆膜高速穴播机功能多、调整部位多、调整方法不一，作业时做到旋耕、施肥、起垄、喷药、覆膜、覆土、穴播等功能步调一致，各功能正常，作业一次完成。作业前需对各功能多次调整，作业时跟踪并随时调整，使各部件达到最佳作业状态，才能高质量、高效率完成播种，因此需对农机技术人员进行严格培训，使他们了解玉米沟垄全覆膜穴播机的主要性能、技术特点和技术要求，掌握操作规程和安装调试等方面的业务知识。同时必须了解农机与农艺相融合的要求，做到驾驶、调试、维修技术娴熟[12]。