湖北省山地春玉米機械化生產現狀及其制約因素

朱祥芬 劉好梁 楊秀乾 馮春福 王靜 周興 劉傳兵 杜世凱 劉勝軍 王黎明

摘要?結合湖北省山地玉米區現有生產技術模式及其特征，山地玉米機械化生產技術模式的研究現狀，分析歸納本省山地機械化生產制約因素，并提出具體的解決措施，為山地玉米機械化生產快速發展提供理論基礎。

關鍵詞?春玉米;機械化;生產技術

中圖分類號?S23文獻標識碼?A文章編號?0517-6611（2020）02-0248-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.02.072

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Present Production Mechanized Situation and Constraints of Spring Maize in Mountainous Areas in Hubei Province

ZHU Xiang-fen， LIU Hao-liang， YANG Xiu-qian et al

（Enshi Autonomous Prefecture Academy of Agricultural Sciences， Enshi，Hubei 445000）

Abstract?Combining the current production technology models and their characteristics in the mountainous maize production areas of Hubei Province with the present research status of mechanized maize production in mountainous areas， this paper analyzes the constraints of the mechanized production in this province and then proposes the specific solutions， providing the rapid development of mechanized maize production in mountainous areas with theoretical basis.

Key words?Spring maize;Mechanized;Production technology

湖北省作為我國重要的糧食主產省份之一，大致可劃分為三大玉米生產優勢區域：鄂西山地春玉米區、鄂北崗地夏玉米區和平原丘陵玉米區，其中鄂西山地春玉米區是湖北省玉米面積相對穩定的傳統主產區，由于該區域面臨地形復雜、土地分散、市場上現有的機械對山地的適應性差等問題，導致湖北山地玉米機械化生產程度較低。現行的土地承包制導致的土地分散的局面和湖北省玉米產區鄂西山地春玉米區的復雜地形都嚴重限制了玉米生產的機械化作業[1]。長期以來，絕大多數仍采用人工、蓄力完成玉米地的耕整、播種、管理及收獲，即是有少部分機械的使用，也僅限于低功率、半自動機械或分環節使用機械，而這種低功率、半自動機械的使用往往導致土壤耕層瘠薄、土壤板結，土壤肥水利用效率低，抗災能力減弱。在山區，農民喜歡采用間套種生產方式，該種種植方式的機械化程度更低，田間管理勞動力投入大，常常出現投入高于產出的現象，嚴重影響了農民的生產效益和積極性。因此，急需研究配套的種植模式，研選適宜的機型，提高機械化率，打造一條提高玉米生產效率的現代化集約型農業發展路線，實現農業增產和農民增收雙贏的目的。

1?湖北省山地玉米區現有生產技術模式及其特征

山地春玉米區現有生產技術模式主要采用人工分環節整地、施肥、種植、管理及收獲玉米，其次就是選用一些簡單的機械作為輔助工具，如整地環節中，有少數農戶采用以人力+蓄力進行秋耕，以旋耕機進行春耕的方式，地膜覆蓋環節有極少部分農戶采用人力+畜力結合的方式覆蓋地膜;在山區，農戶的種植模式相對較多，以平作+直播、壟作+直播、壟作+育苗移栽這3種模式最為常見，平作：在土壤耕作層上直接播種或移栽玉米的一種種植方式[2]。壟作是由我國勞動人民創造，在土壤耕作層筑起壟臺和壟溝，作物種植在壟臺上的一種種植方式[3]。育苗移栽即在保護地內提前育苗，煉苗后移入大田的一種技術，是一項能夠提高苗的質量、培育出壯苗，還能節省種子、防御春季干旱和低溫的較好的方法[4]。目前，這些種植模式均以人工操作為主，機械操作的情況較少。

2?湖北省山地玉米機械化生產技術模式研究現狀

全程機械化在我國的西北及北方以及平原地區應用較多，在湖北省山區，玉米生產機械化技術還十分薄弱[5]，目前中小型玉米機播機型正在試驗推廣，玉米機械收獲處于探索，各種機械操作技術存在嚴重瓶頸的狀態。如在重壤土、黏土等土質條件下的進行機械直播仍然很困難;現有的農機與傳統農藝不相融合，不適應不同區域地勢、不同播種方式、不同品種等，要真正集成山地玉米直播、管理及收獲一體化的機械化配套技術，實現山地玉米全程（或大面積）機械化只是未來發展的一個趨勢，還需要加快研發探索的進程。

近幾年國家玉米產業技術體系西南片區正在開展宜機品種篩選、機械播種、機械田間管理及機械收獲等一系列試驗，成效較顯著，為山區玉米機械化的應用奠定了良好的科學技術基礎。

2.1?玉米機械化播種技術

玉米機械化播種技術，是指利用農業機械集開溝、播種、施肥、蓋土、鎮壓環節一次性完成的整個過程。玉米機械化播種是玉米農業機械化過程中最為復雜的工作之一，山區玉米播種使用大型農業機械極少，一般是每家每戶采用小型機械進行旋耕、施肥、起壟、播種等作業，這種小型機械容易使土壤被反復碾壓，導致土壤緊實、耕層淺、耕層土壤量少。因此，玉米機械播種首先需要根據地型和地塊條件對播種機械進行選擇，一般需要玉米播種機械具有較強的適應性和滿足不同種植要求的工作性能，能保證播種密度有保障，播種深度、行距、株距一致。肖潔等[6]研究表明，氣吸式或勺輪機械式雙行播種機宜用于3.33 hm2以上連片壩區種植區;微型雙行播種機、輪式中小型可用于3.33 hm2以下分散種植壩區及坡度15°以下緩坡連片種植區;人力手持式雙鴨嘴播種施肥器可用于坡度15°～25°坡地連片種植區，該種地塊不宜采用全自動機具;坡度25°以上陡坡種植區，完全不適宜機播作業。其次應根據玉米播種機的情況對品種、播種深淺、播種方式等的選擇和確定。總之，玉米機械化播種要求地面盡量平整，土壤松碎，種子大小均勻、播種行距適中等。隨著農業生產的迅速發展，農村勞動力的持續減少，玉米機械化播種技術的快速實施迫在眉睫。

2013、2014年連續2年在恩施綜合試驗站開展山地輕簡化播種高產高效技術比較試驗，從玉米產量結果看，機械旋耕后播種獲得的玉米產量要高于免耕處理的;以2BYM-2型雙行多功能播種機播種處理獲得的玉米產量要高于2BF型播種機播種獲得的產量（圖1）。

2015年在恩施綜合試驗站建始示范縣開展播種行距對機播玉米產量的影響試驗，在選用2BYJLS-2型玉米精量播種機的基礎上播種玉米品種宜單629，對平均行距50 cm、60 cm和60+80 cm寬窄行種植3種行距處理的玉米產量進行比較分析得知，機播行距為50 cm處理的玉米產量最高，60+80 cm寬窄行處理的玉米產量最低，該試驗說明機播行距對產量有一定程度的影響（圖2）。

2016、2017年分別在建始和咸豐示范縣開展宜機品種篩選試驗，選用2BF-2型雙行播種機播種，以湖北省市場上的主推品種和苗頭組合為篩選品種，2年共對13個品種（組合）進行篩選試驗，結果顯示，恩單115、恩單116以及組合G1006、G117的產量較高，因此初步確定恩單115、恩單116以及組合G1006、G117較適應2BF-2型雙行播種機播種（圖3）。

2.2?間作套種模式下的機械化播種

間作套種具有擴大復種指數，提高土地和光能利用效率，提高糧食單產，增加農民收入的優勢，玉米與矮稈作物間作套種能充分利用邊際優勢，增產效果十分明顯，而且間作套種能復雜化農田的生態系統，在一定程度上有利于提高作物對病蟲害的抵抗力和減輕病蟲害的為害，該種植技術是集社會、經濟和生態效益平衡發展于一體的一種先進農業模式，為實現我國現代化農業協調可持續發展提供了重要方法。目前，以玉米為主，套種其他作物，可套作小麥、大豆、馬鈴薯等，推廣寬窄行種植，一般確定廂寬1.5～1.7 m，種植2行玉米，窄行距0.33 m，株距需依據品種株型而定;與其他作物間作套種，以1.50萬～225萬株/hm2為宜，如與芝麻、花生間作，可在廂溝邊種1行，株距0.2 m。在我國，玉米與其他矮桿作物間作套種已是一種歷史悠久的模式，對我國農業的可持續發展起到了很大的推動作用，但是該種植模式遇到的瓶頸問題是與之相匹配的農業機械還嚴重不成熟，該模式下的播種、田間管理以及收獲仍然以傳統的人工操作為主，效率非常低，成為制約該種植模式更好更快推廣應用的關鍵因素。

2.3?機械化地膜覆蓋栽培

湖北省及周邊海拔70～1 600 m的地區均有玉米種植，種植區域立體分布明顯，生態區條件復雜，生產上生物和非生物逆境多樣化，玉米生長季節災害性氣候頻發，“冷、旱、澇、酸、缺、風”等因素嚴重制約著玉米生產的持續發展[7]，同時山區農村面臨青壯年勞力大量向城市轉移，玉米機械化管理水平低，成本逐步增加，玉米產量上不去的現實問題。為此，科學家們提出地膜覆蓋技術的應用。

大量研究表明，地膜覆蓋具有明顯的保墑、增溫、控鹽、早熟、增產，降低土壤尤其是坡耕地地表徑流、地下徑流和土壤侵蝕以及無機氮、硝態氮和水溶性總氮流失量，維持土壤結構，防止害蟲侵襲和某些微生物引起的病害以及提高水分利用效率，適當降低生產成本等多重優點[8-12]。

在我國的北方山區，許多科研工作者針對該地區氣溫較低，水土流失嚴重，土層薄的特點，進行多年的探索實踐，目前已探索形成玉米機械化地膜覆蓋高產栽培技術，實現了玉米高產的目標[13]。如蔣東亮[14]就玉米機械化覆膜種植的應用效果及關鍵技術進行了研究，發現玉米覆膜種植應選擇旋耕覆膜施肥一體機進行作業，同時，對農膜的厚度（0.01 mm）、抗拉效果、寬度（70 cm）以及壟面（平整順直）、壟采光面寬度（50 cm）等都有一定的要求。張亞華[15] 研究指出機械覆膜播種要盡量選擇地塊較長、地力中等以上的平地或5°～10°的緩坡地，沙地、石地、陡坡地等不宜使用機械操作;覆膜前要對農田土壤進行耕整，要做到土壤疏松細碎無殘茬、無大土塊及其他雜物，地面平整，上虛下實;要選擇土壤墑情較好的農田;覆膜前應施足底肥等。

在我國南方山區玉米區，地膜覆蓋技術的使用較為普遍，但地膜覆蓋機械化技術的使用仍然很少，其主要原因在于作業性能好、可靠性高的地膜覆蓋機具缺乏;陡坡地、沙石地較多，不宜進行機械覆膜操作等。因此，在南方山區還需要大力進行機械化覆膜技術的研究和應用，同時還需解決因地膜覆蓋而帶來的白色污染和人民生活環境破壞等的問題，為此，建議在以后的生產應用中，不僅要加強機械化覆膜技術的推廣與應用，還應將地膜覆蓋技術與殘膜回收機具配套使用，或盡量采用生物降解膜。

2.4?機械化田間管理

在玉米育種、栽培過程中，湖北省乃至全國仍然缺乏系統的機械化田間管理措施，絕大多數是靠人工施肥、除草或人工使用噴霧器來完成田間雜草、蟲害、病害的預防、防治及追肥管理，這種方式勞動強度大，人工噴施農藥還時不時發生藥物中毒死亡的事件。據有關研究表明，我國有少部分地區已開始采用植保和施肥機械，但表現為作業效率低、性能差，導致玉米在生長期內不能夠得到有效的病蟲害防治及營養的補給，使玉米的質量和產量均落后于發達國家。因此，研究分析我國植保、施肥機械及相關技術的力度有待加大，研究出高產、高效、環保的植保、施肥機型及技術對于我國農業的發展有著極其重要的作用。2012年陳博[16]根據我國的玉米種植制度及區域特點，研究了一款新型的全液壓高構架集噴藥施肥一體化，且適應玉米整個生育期施肥和病蟲害防治的機器，該機器在3.5 m高的玉米田行走施肥與噴藥作業不傷植株，在0.6 m均勻壟種植模式下，可一次作業噴藥12行，施肥3壟。同時，該機型設計獨特，施肥噴藥通用底架與牽引機頭采用連接設計，行走機構為四輪自走式設計，施肥量調控方式為電動控制、多檔位調節設計，整機采用液壓調控方式制動，且駕駛室為可調控高度的活動連接。經過試驗，該機械的殺蟲率可達93%。說明該機械能夠有效解決玉米生長中后期病蟲草害的防治，切實為我國玉米產業實現增產增效提供有效保證。

2.5?機械化收獲

玉米收獲所需勞動量約占整個玉米種植全程勞動量的55%，需要投入大量的人力、財力和物力，在收獲階段能選用性能良好的機械及技術，可大大節約玉米生產中的勞動量[17]。目前，我國各種各樣的玉米收獲機械不斷地被研發出來，機械化收獲技術得到很大提高，但受限于各地區農作物種類、種植模式、種植制度和種植標準的差異，受限于玉米收獲的機械適應性、可靠性、穩定性不夠及操作技術仍不成熟等問題，山區收獲玉米仍以人工收獲為主，以三輪車、手推車為輔，極少數的大面積連片地塊才選用機械收獲等現實問題。進一步解決我國尤其是丘陵山區玉米的機械化收獲水平迫在眉睫，任重而道遠。

在湖北省乃至西南山區，農作物間作套種模式仍然十分盛行，但間作套種模式下采用機械收獲仍然是一個嚴峻的挑戰，為解決這一難題，2014年屈哲[18]對玉米機械化收獲技術與其裝備的改進開展了較為深入的研究，通過對國內現存玉米收獲機的改裝和參數改進，提高收獲機的自動化水平，研究制造出了4YZ-2450型自走式玉米聯合收獲機，該收獲機適用于山地、丘陵地區玉米的機械化收獲，是一款整機結構緊湊、短小精悍、布局合理、機動靈活、傳動簡單、功能完善、對行距適應性強的雙行玉米收獲機，收獲質量高，能夠在間作套種模式（行距0.30～0.60 m、幅寬1.50 m以內）下一次性完成玉米的摘穗、果穗收集、秸稈粉碎還田和液壓自動卸載糧食等工作，該收獲機械的成功改進和研制，大大降低了收獲玉米的勞動強度，提高了生產效率，一定程度上解決了間作套種模式下玉米的機械化收獲困境。

2016—2017年，國家玉米產業技術體系加大對西南山區玉米收獲機械的研發和支持力度，組織各試驗站開展機械收獲試驗，以東華4YZB-2型摘穗機為試驗機型，采集品種的苞葉緊實度、收穗損失率、剝皮率等數據，了解品種的機收影響因子，篩選宜機收的玉米品種。其中恩施綜合試驗站2016和2017年分別在建始示范縣和咸豐示范縣開展機械摘穗試驗，先后篩選出恩單115、G1171有較高的剝皮率和較低的損失率，比較適合東華4YZB-2摘穗機采收（圖4）。

2.6?機械化玉米秸稈還田

玉米秸稈含有豐富的C、N、P、K等元素，是一種重要的循環的可再生資源。研究表明，秸稈還田既可以消化殘留秸稈，又具有顯著的培肥改土作用，提高作物產量有重要作用[19-21]。鄭金玉等[22]研究發現，秸稈粉碎全量還田結合條帶深松能增加玉米葉面積，提高葉片光合能力，進而促進干物質的積累和產量的提高。慕平等[23]研究結果表明，長期秸稈還田能夠提升玉米的株高及穗位高，同時有效延緩玉米根系衰老，有利于后期玉米對養分的吸收和產量的形成，產量較對照增加15.4%以上。徐瑩瑩等[24]的研究認為，秸稈還田可改善土壤結構，有利于玉米根系生長，提高作物吸收養分、水的能力，同時秸稈分解后釋放的養分可培肥地力，為玉米生長提供豐富的營養物質。因此，玉米秸稈還田是一項發展可持續農業的有力措施，但玉米秸稈產量大，采用人工進行還田或牲畜過腹還田的數量是十分有限的，主要還需依靠機械化作業進行還田，玉米秸稈機械化還田是當前一項集經濟效益、生態效益和社會效益于一體的新技術，進行玉米秸稈還田機械化作業，不僅可以有效減輕農民種植玉米的勞動強度，提高作業效率，培肥地力，還可以減少由于焚燒秸稈導致的環境污染。

目前，在北方平原地區玉米秸稈機械化還田程度較高，在山區機械化還田程度仍然落后，該方面的工作正在逐步開展研究。近幾年來湖北借助國家玉米產業技術體系這個平臺，先后在咸豐和建始示范縣開展玉米機械聯合收割試驗及觀摩會，主要以東華4YZB-2型聯合收割機（圖4）和谷王4YZ-3聯合收割機（圖5）為試驗機具，通過組織現場觀摩等方式讓玉米種植大戶了解聯合收割機的優點，鼓勵玉米種植大戶采用聯合收割機，一次性完成果穗收獲和秸稈還田步驟。

3?制約機械應用的因素

3.1?現有機械對山區的適應性較差

山區種植玉米的地塊主要以小臺地、坡地為主，地塊面積較小及當地農民的栽培習慣不一致是常見問題，正是這些問題導致大型機械不方便操作，針對山區玉米種植區來說，宜選用配套動力小巧，底盤穩定，易轉彎、掉頭，結構簡單、操作方便的小型機械進行玉米地耕整、播種、田間管理、收獲及秸稈還田等，還需控制對地面過度碾壓[25-26]。

3.2?種植的玉米品種、種植模式多種多樣，農藝與農機嚴重不匹配

機械收獲對玉米品種的要求不僅局限于穗位整齊、抗倒伏、成熟期籽粒脫水快[27]，還局限于苞葉的松、散、少、易脫落等特性上的要求，這與長期以來傳統玉米育種中單一追求產量的育種方向有很大的差異。另外，農民種植玉米沒有統一的標準和方法，均按個人的意愿進行種植，主要表現在播種時間、種植品種各異，種植株距、行距隨意性大，間作、套種的現象多，農藝、種植結構多樣化等，這些都是制約玉米機械化發展的關鍵因素。

3.3?農民對機械的購買力有限

個體農民購買農業機械的經濟實力有限，農民的家庭純收入越高，農用機械以及農機服務的支付力度越大，農民購買農用機械或農機服務代替人力勞動的意愿就越強。一般情況下，個體農民難以承擔購買相對昂貴的玉米機械的費用。

3.4?機械操作人員技能不高

機械操作人員沒有經過專業的操作培訓，不熟悉機械的性能和故障排除方法，在此基礎上操作機械，不僅工作效率低，經常還會出現機械傷人事件，這些都嚴重影響了農民使用機械的積極性[28]。

4?具體解決措施

4.1?加大引導力度、加強示范作用

農機具科研單位或企業應組織專業人員對山區玉米種植區進行現場考察，根據其玉米種植區的特點，加大科研開發力度，研制適用于山區的玉米機械，并以現場觀摩的形式進行試驗示范，強化宣傳力度和農機售后服務化，以點促面地帶動玉米機械使用的逐漸發展。

4.2?選育適宜機械化的品種，規范種植，制定相應的機械化技術流程

實行機械化，需選育適宜機播、機管、機收的玉米新品種，如玉米品種的種子大小基本一致，穗位整齊，耐密、抗倒伏、生育期短、脫水快、苞葉薄和松弛等，同時，根據不同生態區域下的種植栽培模式，制定規范的玉米生產機械化作業規程，最終實現機械化[29]。

4.3?加大農機補貼

政府農機扶持政策、扶持力度、農業機械化金融等農業機械化政策對農業機械化水平具有很大的影響。因此，需要不斷地豐富和完善農機扶持的政策，加大支持的力度，提高財政的補貼，調動農民購買農業機械的積極性和熱情。同時，相應的農村基礎設施建設也要配套，如有用于機械灌溉的水渠水源、機械進出的機耕道等。

4.4?加強對農機操作人員的培訓力度

組織農機推廣部門和機械生產廠家的專業技術人員，對購買新型農機的操作農民進行機械基本結構、性能、原理、日常維護等知識的培訓[6]，讓購機農民熟練操作玉米機械的同時還能處理應急的機械故障，要求供機械的部門做好相應機械的售后與服務工作，主動地提供售后服務和零部件供應，確保玉米機械的運行良性。

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