半夏机械化耕整地技术发展现状及展望*——以贵州省赫章县为例

张健伟 ，徐 曼 ，王玉华 ， 邹莉丽 ，王剑宏 ，杨 华 ，杨大骏

（1.毕节市农机安全服务中心，贵州 毕节 551700；2.毕节市农业机械研究所，贵州 毕节 551700）

0 引言

赫章县是贵州半夏种植的主要产区[1]，同样也是全国最大的半夏生产基地之一。赫章半夏已经成为我国半夏品牌之一，是中国国家地理标志产品。赫章半夏是一种重要的中草药，属于天南星科半夏属植物，其可用干燥的块茎入药。在中药应用中，赫章半夏又被称为麻芋子或三叶半夏，具有燥湿化痰、降逆止呕、消肿散结等功效[2]，应用价值巨大，被广泛用于中医药方中[3]。半夏是赫章县重要的经济作物，该县因地制宜、区域推进、连片开发、集约化发展，建设半夏种植基地，引进产业相关企业，成立专业合作社。种植半夏周期短、见效快、效益高、管理精细，半夏种植产业是赫章县农业结构调整和乡村振兴的重要产业之一。

种植赫章半夏需要进行多个环节，共计7 个步骤，包括耕整地、定厢、平整厢内土壤、施底肥（包括土肥混合）、半夏铺放、厢面覆盖薄土以及开挖排水沟等。半夏的种植过程需要进行多次人工操作，包括播种前的搅拌、播种、补种、捡拾大土块等。在整个生长期中，每亩土地需要耗费约50 名工人，其中包括8 名播种工、5～8 名田间管理工和每亩土地需要的35 名采收工。多年来，由于多种原因，半夏生产一直以人工种植为主，且用工量极大，亩用工成本高达4 000 元左右，人工成本居高不下一直是阻碍半夏产业发展的重要因素之一。推动半夏种植产业迈向机械化、集约化、产业化、智能化需要专业农用机械的助力。半夏播种前，耕整地环节用工最多，用时也较长，为使半夏种植实现全程机械化，必须实现播种前的耕整地机械化，半夏作为一种需要轮作的农作物，其种植周期较长。由于土壤容易固化，上下土层通透性较差，土壤与空气的交换能力下降会影响半夏对土壤中养分的吸收和利用，从而影响其生长和产量。为了改善土壤质量，提高半夏的生产效率，及时进行机械化深松整地可以显著提高半夏根系的水肥利用效率，同时也有助于提高半夏的生产率。

1 赫章半夏耕整地技术规程

赫章县的土壤pH 值大多在4.5～7.0 之间，平均值在6.3 左右[4]。赫章县有80.8%的土地海拔高度在1 200 m～2 200 m 之间[5]。该县的气候类型属于低温带和中温带之间的高原山区气候，年平均气温为13.6℃，最高气温可达33.6 ℃，最低气温为-3.0 ℃。赫章县的年降雨量为785.5 mm～1 068 mm，日照时数在1 260.8 h～1 548.3 h 之间[6]。

1.1 选地与整地

在种植半夏的过程中，选地是非常重要的。种植基地的选址应符合一定的质量标准，包括土壤、空气、大气污染物、农田灌溉水质量等方面。同时，交通应该便利但远离主干道，前茬作物以豆科、禾本科为宜，海拔高度应在1 700 m～1 900 m 之间。土壤类型应为黄棕壤、黄壤或紫色土，耕作土层应该不低于0.5 m，土壤pH值在4.5～7.0 之间，有机质含量不低于1.0%[7]。在选定种植地之后，需要对植株残体进行清理，剔除砖头瓦块和较大的硬性颗粒，发现前作物病虫害区域要进行清除隔离，并用石灰粉进行土壤消毒。在施用厩肥或堆肥时，必须经过充分腐熟处理，并通过质量检测。赫章半夏的种植农艺如图1所示。

图1 赫章半夏种植农艺

在每年的年初，通常会对地块进行深翻和杂草清除的工作，以确保土壤的质量。在深翻的过程中，会打碎土块，并除去杂草、石块和宿根等杂物。在经历冰雪凌冻的越冬过程后，可以减少地下害虫对植物的危害。在栽种前，需要再次对地块进行耕翻，深度为20 cm～30 cm，打碎土块，并去除较大的根、枝、石块等。耕翻后，需要将土地暴晒一周，然后再将土地平整并细耙，以达到更好的栽种效果。开箱作畦时，顺坡度按照80 cm～120 cm 的宽度进行开厢，中间留作业道40 cm，使用工具将厢内土壤沿中心线拨向作业道，使作业道形成一个宽40 cm、高5 cm～8 cm 的畦，长度依据地块的大小而定，若为坡地，长度不宜超过20 m。开厢时，要进一步进行土地整理，重点把杂草根清理烧毁。按高低方向顺势开厢，有利于间隔沟内积水。此外，有坡度的地块，要在地块高处挖拦水沟[8]。

1.2 田间管理

半夏种植前耕整地环节的另一个目的便是保障后续的田间管理能够方便、快捷、高效且宜机化，如除草、水分管理（遇旱及时浇水，遇涝及时排水，追肥后及采收前适量浇水，保证作业道通畅）、追肥、摘蕾、病虫害防治、采收等环节。

2 赫章半夏机械化耕整地技术发展存在的问题

2.1 机械化体系不健全

目前，关于半夏耕整地机械的研究较少，技术上主要以借鉴其他作物为主，缺乏相应的配套化技术，处于较为无序、无标准状态。王芳等[9]对铲式深松和深松整地联合作业机两种深松机械方式进行试验对比研究，监测深松效果和深松质量，确定适宜半夏种植的深松机械方式，采用“五区三点”法测试深松质量，对土壤绝对含水率和土壤容重两指标进行测定。评价方法有深松深度测试评价、行距衔接测试评价和破土率测试评价3 种。通过实验证明，使用铲式深松机进行土壤深松作业时，其生产率和作业面积比使用联合作业机更高，同时能够深松更深的土壤层，提高土壤通气性和保水性。然而，在破土率和地面平整度方面，铲式深松机相对于联合作业机略有不足。因此，在选择土壤深松机具时，需要综合考虑作业要求和土壤情况，根据实际需求进行选择。作业后可达到土壤疏松、不乱土层，保持浅表层土壤肥力；打破犁底层，上下土壤通透，提高土壤保墒能力，一般可使土壤固体、液体、气体“三相”比的固相减少5%～10%，土壤容重降低0.03 g/cm3～20.2 g/cm3，使土壤孔隙度增加5%～10%。赫章半夏机械化耕整地主要采用的农机具种类少，适应性差、功能单一，适宜当地种植农艺的农机具也较少，且仍然存在以人工为主的作业方式。市面上的半夏耕整地机械主要有半夏封沟起垄机、半夏播种起垄一体机、开沟机、铧式犁、小型微耕机、旋耕机等，主要是借鉴其他田园管理机，将应用于其他作物的机械应用于半夏的耕整地上，存在机具的不适应性，需要人工的后续参与。半夏播种起垄一体机如图2所示，开沟机如图3所示。

图2 半夏播种起垄一体机

图3 开沟机

从当前赫章县使用的耕整地机械可知，在开厢过程中，除了驾驶员，还需要两个人工参与，劳动强度和成本依然较大。同时，赫章县地形多为丘陵，地势不平，大型机械可作业的范围较小，坡地的耕整地依然存在机械化程度不高的问题。

2.2 传统农艺操作习惯不易改变

目前，由于部分农民对农业机械化的认识较低，仍然坚持传统的半夏耕作方式，导致机械化耕整地技术的推广面临一定的阻力。为了解决这一问题，农机部门需要深入田间，开展有针对性的推广宣传工作。通过实地示范和试验对比分析，向农民普及机械化耕整地技术和传统耕作方式的优缺点，帮助农民深刻认识到机械化耕整地技术的重要性和优越性。此外，还需要给予农民一定的补贴和优惠政策，以鼓励他们积极应用机械化耕整地技术，提高农业生产效率和半夏的产量[10]。由于传统的生产农艺需要进行一些宜机化改造，需要农艺和农机进行良性整合，相互促进，从而进一步提升半夏机械化种植的生产效率。

2.3 机械化耕整地技术规范不健全

赫章半夏机械化耕整地发展尚处于无序状态，没有依据的无序发展会造成一定的资源浪费[11]，需要研究人员投入较大精力研究当地的耕整地需求，开展试验研究，从而形成适用的耕整地技术规范。有的地方在丘陵，有的地方需要半夏覆膜种植等特殊情况，都需要制定相应的技术规范，以促进赫章半夏机械化耕整地技术的发展。

3 赫章半夏机械化耕整地技术发展展望

3.1 借鉴马铃薯耕整地生产机械化技术

赫章半夏生产可类比于马铃薯的生产，半夏和马铃薯有很多的相似性，均为块茎种植，种植均需要起垄，生产过程大致相同。马铃薯种植机械化全流程如图4 所示[12]，马铃薯种植农艺如图5 所示。马铃薯种植前的地面处理也与半夏类似，需要进行机械深松和旋耕，特别是在有机联合作业机具的支持下，整地效果更佳。在整地后，需要确保地面平整、没有秸秆或其他残留物，而且土壤需要上松下喧、耕层绵软，使土地质地细碎，以便机械铺膜或播种操作。

图4 马铃薯种植机械化全流程

图5 马铃薯种植农艺

为了获得更好的耕作效果，深松深度应该达到犁底层的打破程度，一般需要深达25 cm，每隔2～4 年进行一次。旋耕深度应该达到15 cm 以上[13]。马铃薯的机械化发展起步早、时间长、范围广，已经基本实现了全程机械化生产[14-15]。先前的研究工作中，学界对马铃薯主要生产环节的机械化进行了大量的研究，并整合了马铃薯全程机械化技术，这些技术也在一定程度上适用于半夏的机械化生产，特别是在山地丘陵地区。

半夏的机械化生产可以借鉴马铃薯的机械化耕整地技术，采用旋耕、施肥、播种、定厢、开沟等机械化作业，半夏种植流程如图6 所示。在机械的选择上，应优先考虑自走式小型机械，并先进行单一机械作业的研发，再进行复合机械的研发。同时，可以考虑将耕整地、定厢、平整、施肥、开沟等功能进行综合，研究开发复合一体机，以提高机械化生产的效率和质量。

图6 半夏种植流程

3.2 推广山地丘陵半夏机械化耕整地技术

由于贵州赫章县的地形以山地丘陵为主，大力推广山地丘陵半夏机械化耕整地技术，有利于半夏种植向全程机械化、标准化、集约化方向发展，有利于提高半夏的产业化程度。贵州当前农业机械化率低于全国平均水平，力争到2024 年，贵州实现主要农作物综合机械化率55%以上。通过引进一批优质企业、一批适用机械、一批山地农机技术，积极推动农机对外交流合作，加快推进农机装备研发制造，贵州在“丘陵山区适用小型机械推广应用先导区”建设上取得了实质成效。

3.3 探究不同耕整地技术对半夏生产的影响

研究表明，通过深松和深翻的机械整地作业，可以显著地改善半夏生长环境中0～30 cm土层的土壤含水量，增强土壤透水性，提高土壤容重和硬度，降低土壤孔隙度。同时，采用单螺旋施肥机进行作业也能够有效改善土壤的紧实度、总容重和孔隙度。相比于旋耕作业，深松、深翻整地作业能够增强土壤的透气性和透水性，有利于土壤水分的渗透，从而有助于提高半夏的产量。因此，需要比较不同的机械化整地技术对半夏田土壤物理和化学性质以及半夏产量的影响，为机械化技术模式的推广和新型农业机械的研发提供参考[16]。

4 结论

本课题基于农机农艺结合原则，对赫章半夏的种植流程进行了调研，包括7 个主要环节：耕整地、划线定厢、平整厢内土壤、施底肥（包括土肥混合）、拌料后的半夏铺放、厢面薄土覆盖以及开挖排水沟等。通过研究半夏的种植流程，为机械化耕整地技术的发展提供了指导方向。梳理发现，赫章半夏机械化耕整地技术发展存在机械化体系不健全、传统农艺操作习惯不易改变、机械化耕整地技术规范不健全等问题，并提出借鉴马铃薯耕整地生产机械化技术、推广山地丘陵半夏机械化耕整地技术、探究不同耕整地技术对半夏生产的影响等发展展望，以推动赫章半夏机械化耕整地技术的发展。