山東小麥玉米機械化種植模式

王 博，馬根眾，蔣明波，季曉毓

(1.山東省農業機械技術推廣站，山東 濟南250100； 2.濟寧市兗州區農業綜合開發服務中心，山東 濟寧272100)

0 引言

規模化生產是提高農業生產效率、降低農業生產成本和增加農民收益的重要措施。隨著土地流轉和農業機械化發展，我國農業現代化進入快速發展時期，以家庭聯產責任承包制為基礎的單戶小規模與機械化生產大規模的需求越來越不適應，迫使土地經營方式發生了轉變，形成了以專業大戶、家庭農場、農民合作社和農業企業為主的新型農業經營主體，建設現代農業[1]。

山東地處黃河下游，土壤肥沃，氣候適宜，是我國重要的小麥玉米主產區之一，小麥玉米常年種植面積分別在400萬hm2和390萬hm2左右，種植制度是一年兩作，平均單產和總產量也位居全國前列[2]。從小麥玉米種植區域看，全省可分為3種類型，即魯西北沿黃灌區、魯中高產井灌區、半島和魯南山丘旱作區。本文基于對全省10余市75家新型規模經營組織實地調研，對規模生產條件下山東小麥玉米種植模式展開論述，分析各環節作業方式及面臨的問題，提出適合山東小麥玉米規模化生產的機械化種植模式，為全省4萬余家糧食類農民合作社和其他新型經營組織提供參考[3]。

1 生產現狀

1.1調研對象基本信息

本次調研以農民合作社為主，占全部調查對象的92%，黃灌區、井灌區和旱作區均有涉及。調查的新型農業經營組織負責人全部為男性，文化程度以高中及以下學歷為主，占全部調查人數的88%，文化程度偏低，這對經營規模、種植模式和裝備配備等有直接影響。調研對象基本信息如表1所示。

調研發現，村兩委成員領辦合作社或者新型農業經營組織負責人參與村級事務管理較為普遍，村兩委成員占調查人數的53.3%，說明農民合作社和新型經營組織在村級事務運行中發揮較大的作用。

本次調研主要針對種植模式，大部分新型農業經營組織都承擔著土地托管等社會化服務任務，但社會化服務的土地作業方式和生產要求等均不受新型農業經營組織約束，其種植模式不能代表農業經營組織意愿，故本次僅調查分析新型農業經營組織流轉的土地。

表1 調研對象基本信息

1.2種植規格

種植規格是實現機械配備的前提[4]。由于各地資源稟賦不同和機械裝備型號各異，山東小麥玉米種植規格多種多樣：平作畦作共存、寬畦窄畦同在和行距大小不一。調研發現，黃灌區和井灌區大部分采取畦作和畦灌，小部分采取平作和噴灌；旱作區基本不灌溉，主要靠自然降雨，基本采取平作。黃灌區畦寬一般在2.8～5.0 m；井灌區畦寬一般在1.8～3.0 m，畦埂一般寬30～40 cm，高20～30 cm，呈梯形狀。小麥播種分條播和寬幅播種2種：條播3行為1幅，行距12～18 cm，幅間28～30 cm，苗帶寬2～4 cm；寬幅播種苗帶寬8～12 cm，行距28～30 cm。玉米播種行距60～65 cm，個別采取大小行(45+75)cm行距。

1.3機械化作業方式及機具配備

小麥玉米全程機械化主要有7大環節：耕整地、播種、灌溉、植保、收獲、秸稈還田和烘干。

1.3.1耕整地

目前，新型農業經營組織采用的耕整地作業方式主要有僅旋耕、深耕+旋耕、深松+旋耕、深松+深耕+旋耕、聯合耕整地和深松+免耕等形式。

旋耕方式優點是耕后土壤細碎，地表雜草、有機肥料和作物殘茬與土壤混合均勻，省工省時，成本低。缺點是耕作后耕層疏松，易導致耕層變淺和土壤退化，不利于控制播種深度。新型規模經營組織較少采用此種作業方式。

深耕+旋耕方式可以掩埋秸稈、熟化土壤和加深耕層，提高土壤通透性，但是動土量大、耗能高和生產成本高，在打破了犁底層的同時會形成新的犁底層。此種方式近年來應用較多，調研結果顯示36%的新型規模經營組織選用此種方式。

近年來隨著國家對深松方式政策扶持，其推廣使用同樣較快。深松可打破犁底層和增加土壤通透性，但是對前茬作物秸稈處理要求較高，同樣受政策影響也較大。松、耕、旋和耙等措施綜合使用逐漸開始流行，張銀平等[5]提出的“機械化生態沃土工程”就是其中的典型代表。

以保護性耕作為代表的免耕作業方式在美國、西歐和南美應用非常普遍，但是在目前山東小麥玉米秸稈全部還田和耕層較淺的情況下，持續免耕的條件還不成熟。調研結果(表2)也支持此項結論。

表2 耕整地作業方式

提供社會化服務的新型經營組織普遍配備95.6 kW以上拖拉機，普遍購置曲面鏟式深松機、45鏵翻轉犁和旋耕機用于耕整地作業。4%的新型經營組織購買了驅動耙，9.3%的新型經營組織購買了聯合整地機。2.7%的新型經營組織使用進口耕整地作業機具，其他全部使用國產機具。

1.3.2播種

根據耕整地方式選用播種機，深耕方式和旋耕方式選用條播機或寬幅播種機，深松和免耕方式選用免耕播種機或深松免耕復式作業機具。經營組織一般使用外槽輪式小麥播種機，以及勺輪式、指夾式和氣力式玉米播種機，其中氣力式玉米播種機相對較少，僅有10.7%。播種機基本全部具備施肥功能，播種時一次性施足底肥。5.3%的經營主體購置了進口播種機具，其他全部使用國產機型。

1.3.3灌溉

地面灌溉仍是新型經營組織使用最多的灌水方式，以土渠明渠和人工看護為主。以噴灌為代表的節水灌溉技術也被逐步推廣使用，30.7%的經營主體使用噴灌。噴灌作業方便且省時省力省錢，但是部分經營組織因使用不當或者灌溉條件好等原因對其較為抵觸。旱作區基本無條件灌溉。灌溉方式如表3所示。

23家使用噴灌設備的經營主體中，有2家使用進口平移式噴灌機和卷盤式噴灌機，其他全部為國產卷盤式噴灌機。

表3 灌溉方式

1.3.4植保

75家經營主體中74家全部使用自走式噴桿噴霧機和植保無人機進行作業，只有1家經營主體使用人力背負式噴霧機輔助作業。植保時，隨意用藥和過度用藥現象經常發生。自走式噴桿噴霧機作業效率高且噴灑效果好，但是在玉米生長后期不方便使用。植保無人機操作簡單且使用方便，但是對操作手要求高和電池更換成本高，部分產品只重視飛行性能而忽視噴藥質量，亟需進一步規范產品質量和做好機手培訓。

74家新型經營組織中使用的植保無人機全部是國產品牌，使用的自走式噴桿噴霧機95%以上均是國產機具。

1.3.5收獲與秸稈處理

小麥聯合收割機以橫軸流式為主，個別開始配備縱軸流式收獲機。玉米收獲以果穗收獲為主，籽粒收和青貯設備逐漸開始使用。其中，使用青貯機械的新型經營組織所在地通常有較大規模養殖企業。小麥玉米收獲機械一般帶有切碎器，在收獲的同時將秸稈切碎和均勻拋灑。黃灌區經營主體習慣再用秸稈還田機作業1～2遍。新型經營組織玉米收獲方式及2018年山東小麥玉米秸稈處理面積分別如表4和表5所示。

表4 玉米收獲作業方式

表5 2018年山東小麥玉米播種與秸稈處理面積

收獲機以國產大品牌為主，部分經營主體購置了約翰迪爾、久保田和克拉斯等進口品牌機具。

1.3.6烘干

山東玉米收獲時含水率一般在25%～30%，使用烘干設備可以快速達到降低水分要求，小麥基本不進行烘干作業。經營主體使用的烘干設備以低溫循環式為主，連續式烘干機主要使用在糧食流通環節，移動式烘干機使用較少。調研結果如表6所示。

表6 擁有烘干機的經營組織數量

2 存在的問題

2.1種植規格多種多樣，機具難適應多種作業規格

山東各地農業生產資源稟賦不同，種植規格多種多樣，作業裝備無法在多種規格下正常作業，規模經營組織為了獲取更多訂單，不得不購置多種動力和型號的作業機械，以完成不同規格的農田作業，大大增加了運營和維護保養成本。初步分析，由于種植規格的多樣化，至少造成13以上的農業機械重復購置。

在畦作區，由于種植規格不統一，機械耕作和播種時不能破壞畦埂或跨畦作業，機組有時須在不滿幅情況作業，才能完成單戶作業量，造成機械作業幅寬不能充分利用，降低了機組作業效率，甚至破環機組作業平衡，導致作業質量變差。調研中有17家新型經營組織存在機具不滿幅和重復作業情況。

2.2機械配備不科學，盲目購機現象明顯

2014年以來，受深松作業補助和農機購置補貼政策影響，大型拖拉機發展迅速，規模經營組織紛紛購買大型拖拉機進行深松作業，導致市場上深松作業能力快速飽和，不少“無活可干”和“缺活可干”的機具只能閑置。同時，與深松作業相比，旋耕和播種等作業對動力需求相對較小，從小麥玉米作業全環節看，大型拖拉機使用次數不多，機具綜合利用率不高，農機配置缺乏理性。

從調研情況看，提供社會化服務的新型經營主體分為3種情況：第1類經營主體資金實力雄厚，裝備買入賣出多和換代快；第2類經營主體體量一般、充分使用現有裝備和少量購置新型機械；第3類經營主體一般成立時間較久，擁有大量老舊和小型作業機械，無力更新換代機型。3類經營主體雖然經營狀況不一，但均存在動力機械與農機具數量配比不合理、全程機械化生產裝備系統與經營(服務)規模不匹配和新上機具購置盲目重復等問題，亟需專業技術人員指導[1，6]。

2.3技術應用不到位，作業質量參差不齊

山東小麥玉米生產機械化發展經歷從無到有、從易到難和從關鍵環節到全程生產不同階段，缺少作業標準和作業要求，缺乏作業質量信息化監管手段。規模經營組織仍然需要通過傳統的人力監管方式運營土地，加之農業技能人才匱乏，在關鍵作業季節，經營主體普遍用工難，用工成本達到300～500元d，很難嚴格要求機手作業質量，造成了目前小麥玉米生產各個環節銜接欠科學，機械作業質量不高，進而影響了作業效果、糧食產量和經濟效益。

3 小麥玉米一年兩作推薦機械化種植模式

調研可知，在小麥玉米全環節生產中，動力機械參與大部分環節作業。其中，耕整地環節作業方式和作業組合形式較多，播種一般根據耕整地方式選擇合適的作業方式。從表5可知，2018年小麥玉米秸稈離田率約為2.9%，且近年來受限于秸稈打捆成本上升、環保對秸稈造紙要求嚴格和造紙企業收儲量大量減少等原因，離田面積持續下滑，秸稈處理環節僅考慮還田方式。

3.1主推種植模式及作業流程

以小麥玉米機械作業環節為基礎，綜合分析各個經營主體的生產技術模式和機械配套現實情況，立足節本、高效、綠色和可持續發展理念，從簡化種植模式、優化機械配置和便于復制推廣的思路出發，歸納總結出一種適合規模化生產條件的機械化種植模式，作為山東小麥玉米一年兩作機械化生產的推薦模式，即周期組合耕作種植模式。圖1為4年1個周期的周期組合耕作種植模式作業流程。

3.2種植規格

通過對山東不同區域種植規格的調查，結合機械化發展現狀，綜合考慮耕作和灌溉方式以及高產高效措施等因素，并參考有關標準和玉米產業技術體系專家的推薦，確定小麥播種采用常規條幅播種和寬幅播種2種方式，常規條幅播種行距一般為12～18 cm，苗帶寬度3～4 cm，寬幅播種行距28～30 cm和苗帶寬度8～12 cm，玉米行距確定為60 cm，如采用畦作，畦寬建議為240 cm和360 cm，畦埂高20 cm，底部寬30 cm，呈梯形[7]。圖2為小麥寬幅和玉米等行距畦作種植模式。圖3為小麥常規條幅和玉米等行距畦作種植模式。

3.3各環節作業要求

3.3.1耕整地

耕整地的主要目的在于調整耕層三相比，創造適宜的耕層構造，創造深厚的耕層與適宜的種床，處理作物殘茬、肥料和雜草等。

周期組合耕作耕整地的核心是綜合使用松、耕、免、旋和耙綜合措施，逐步加深耕層。周期時間一般根據各地實際條件確定年限，一般為4～6年。第1輪耕(松)深以25 cm為基礎，以后每個周期加深5 cm，逐步將耕層厚度提升至35～45 cm，打造合理耕層，推進糧食生產再上臺階。周期第1年，根據土壤情況，選擇深松或者深耕均可。以4年為例，第1年進行深耕(翻耕)，全面松動耕層，將土壤表層有機質含量較高的熟土翻至下層，肥沃底層，同時提高土壤的孔隙度和蓄水保墑能力。第2年采用免耕，因為深耕(翻耕)對土壤的作用有2～3年的后效，翻耕后的第2年土壤的孔隙度和蓄水保墑能力仍然適合作物生長，仍能保持較高的產量，免耕可減少耕作，降低能耗。第3年(或第4年)采用深松，經過周期內前2年(或3年)自然沉積和機器壓實，土壤孔隙度和蓄水保墑能力有所下降，只需采用深松即可達到疏松土壤的目的，同時深松也打破犁底層，提高蓄水保墑能力。第4年(或第3年)繼續免耕。深耕作業時，應依照NYT 742—2003《鏵式犁作業質量》進行；深松作業時，應依照DB37T 3562—2019《機械深松作業技術規程》執行，作業質量必須符合DB37T 3563—2019《機械深松作業質量評價技術規范》要求[8-10]。

3.3.2播種

在墑情適宜的情況下，山東小麥播種時間為10月5—20日，一般半島地區首先開始，魯西南井灌區最晚。根據當年耕整地方式選用合適的播種機，深耕后選用條播機或寬幅播種機，深松和免耕后選用苗帶旋耕播種機或免耕播種機。選用的播種機應帶有鎮壓和仿形裝置，作業幅寬與種植規格相適應。配套動力要合理，防止“大馬拉小車”和“小馬拉大車”，應注意與動力機械輸出的轉速相匹配，與掛接機構相匹配。

玉米播種一般選用免耕播種機，小麥聯合收獲和秸稈還田后立即貼茬播種。選用具有撥開或切碎秸稈能力和防止開溝器堵塞的免耕播種機，同時要滿足行距和播量的要求[11]。

3.3.3灌溉

灌溉方式與水澆條件和種植規格密切相關。平作一般選用噴灌或者不灌溉，畦作一般推薦噴灌或低壓管道灌溉。與傳統土渠明渠灌溉相比，低壓管道輸水灌溉具有節水、省地、省工和能耗低等優點，一般可節水20%～30%以上。主要技術參數要達到《低壓管道輸水灌溉工程技術規范》(井灌區部分)要求，即管網水利用系數應≥0.95，灌溉水利用系數>0.80。

應在小麥越冬期、返青期、拔節期、揚花灌漿期，以及玉米播后、拔節孕穗期、抽雄開花期和灌漿成熟期等關鍵季節，根據田間持水量情況適時進行灌溉，確保小麥玉米生長周期用水需求。

3.3.4植保

根據病蟲草害特點及藥劑類型和物理性質及用量，確定噴灑(撒)作業方式，選擇植保機械，應優先選擇噴桿噴霧機或植保無人機，做到不漏噴、不重噴和無滴漏，提高作業質量和效益。機械化植保作業應符合噴霧機(器)作業質量和噴霧器安全施藥技術規范等方面的要求。

在小麥苗期、起身拔節期、抽穗期，以及玉米播種期、苗期、拔節期和穗粒期等關鍵季節，選擇適宜的藥劑和施藥時間，使用高效、低毒、低殘留化學藥劑和生物藥劑，有針對性地防治各種病蟲害[11]。

3.3.5收獲與秸稈處理

小麥玉米聯合收獲機械上應帶有秸稈切碎與拋撒裝置，對作物收獲后的秸稈進行切碎和拋撒處理。

推薦在小麥蠟熟后期或完熟期收獲。此時籽粒基本完全成熟，含水少且硬度大，不宜破碎，收獲籽粒質量高。小麥留茬要低，以≤20 cm為宜，均勻拋撒在作業幅內，以利于玉米播種作業。

按照玉米生產目的，確定收獲時期，一般玉米收獲在玉米成熟期即籽粒乳線基本消失和基部黑層出現時收獲，山東夏玉米大致在9月下旬或10月上旬收獲。糧用和飼用兼用玉米，宜在臘熟期末收獲。玉米聯合收獲機械作業一般要求玉米最低結穗高度≥35 cm、倒伏程度<5%和果穗下垂率<15%。

根據下茬耕整地方式和聯合收獲機切碎秸稈程度決定是否單獨進行1遍秸稈粉碎作業，耕整地如采用深松或免耕，地表秸稈應符合NYT 1004—2006《秸稈還田機質量評價技術規范》要求；如采用深耕，秸稈處理要求可適度降低[12]。

3.3.6烘干

小麥收割時含水率一般在13%～15%，一般不進行烘干作業。玉米收獲時籽粒含水率一般在25%以上，必須適時對其進行烘干。

烘干機型號大小的配置可根據對烘干機的生產率和降水幅度這2個重要指標的要求綜合分析確定，在適當范圍內，宜大不宜小，防備不時之需。

4 結束語

為進一步提升山東小麥玉米機械化生產質量，確保糧食穩產增產和降本降耗，應以新型農業經營組織為載體，大力推行小麥玉米標準化種植，減少因作業規格不匹配帶來的重復購置和機具浪費問題。應加強小麥玉米規模化生產農機裝備系統優化配置研究，指導新型經營組織合理配備動力機械和農機具，統籌考量購機對外服務和購買社會化服務，考慮綜合成本和收益[1，13]。應加強對基層農業技術人才培養，在關鍵作業季節前，對農機手和基層技術人員進行專題培訓[14]。應加快智能農機監測設備試驗選型與推廣應用，讓新型農業經營組織負責人和農業主管部門隨時隨地調度生產情況，及時對作業不合格地塊進行返工[15]。