大豆玉米帶狀復合種植全程機械化關鍵技術與裝備*

齊彥棟，金誠謙，劉崗微，楊騰祥

(農業農村部南京農業機械化研究所，南京市，210014)

0 引言

大豆玉米帶狀復合種植能夠協調大豆、玉米相互爭地的矛盾[1-3]。2011年被列為農業部農業輕簡化實用技術，2019年遴選為國家大豆振興計劃重點推廣技術，2020年中央一號文件指出“加大對玉米、大豆間作新農藝推廣的支持力度”，2021年《“十四五”全國種植業發展規劃》明確將大豆玉米帶狀復合種植列為東北、黃淮海等地區大豆擴面增產的主推技術，2022年中央一號文件指出黃淮海、西北、西南推廣大豆玉米帶狀復合種植[4]。2022年，中國農業科學院發布了《大豆玉米帶狀復合種植機械化生產技術指導意見》[5]，為各地農業生產部門提供參考。各省市也陸續發布針對各地區的玉米大豆帶狀復合種植指導意見與機具推薦目錄，推動大豆玉米帶狀復合種植的發展推廣。2022年全國16省市將推廣玉米大豆帶狀復合種植1 033 khm2，到2025年，全國預計推廣面積3 333 khm2[6]，大豆玉米帶狀復合種植發展前景廣闊。本文闡述大豆玉米帶狀復合種植全程機械化技術研究進展，介紹耕播、田間管理、收獲的關鍵技術和現有裝備，探究大豆玉米帶狀復合種植全程機械化發展方向。

1 大豆、玉米在我國種植發展現狀

大豆是我國重要的糧食和油料作物，2021年我國大豆播種面積為8 400 khm2，產量為16 400 kt[7]。2020年我國大豆需求量達119 849.5 kt，目前我國大豆進口依賴嚴重，2020年我國大豆消費量中，進口大豆占比為83.7%，國產大豆占比僅為16.3%，對我國糧食安全造成較大的隱患[8]。我國自2019年開始實施國產大豆振興計劃，2022年啟動國家大豆和油料產能提升工程，提高大豆產能。玉米是我國的主要糧食作物，2021年我國玉米播種面積達43 324.1 khm2，產量達272 552 kt，2021年我國玉米產量占糧食總產量的39.91%。大豆與玉米主產區相同，生長期重合，二者存在嚴重的爭地現象。玉米單產高，大豆單產低，大豆種植經濟效益較低，農民種植大豆積極性不高，導致我國大豆產業發展緩慢。

大豆玉米復合種植技術是保證玉米基本不減產、增加大豆產量的有效途徑。該種植模式可以充分發揮大豆根瘤固氮作用，提高土壤肥力，同時充分利用作物邊行優勢，提高土地利用率，實現大豆玉米雙高收益，有效保證糧油種植效能最大化，緩解我國糧油爭地矛盾。

2 大豆玉米帶狀復合種植農藝技術對農機提出的要求

農藝方面，大豆玉米帶狀復合種植需要根據資源條件、種植熟制、水肥條件等選擇適宜的品種，玉米選用高產、適宜密植和機械化收獲的高產品種，大豆選擇耐蔭、耐密、抗倒品種。大豆玉米帶狀復合種植的群體產量主要取決于玉米的單產，為提高玉豆套作體系的總產量和總產值、確保經濟效益，一般將大豆和玉米進行密植[9-13]，具體播種時間需要根據當地氣候條件、前茬作物收獲時間和效益目標確定。

大豆玉米帶狀復合種植技術以“選配良種、擴間增光、縮株保密”為核心，以“減量一體化施肥、化控抗倒、綠色防控”配套[14]，與農藝措施復雜而不統一的傳統套種模式有明顯的區別，但大豆和玉米兩種作物共生時間上的差別帶來了種植模式的差異，現有種植模式有“2(玉米)+3(大豆)”“2+4”“3+4”“4+4”“4+6”等模式，不同的模式需要播種、收獲機械配置不同作業幅寬，對作業機械的通用性、可調整性提出了較高的要求；北方、黃淮、南方的土壤、前茬秸稈條件差異較大，種床創制技術有差異；擴間增光與縮株保密需要考慮什么樣的株行距能夠穩產、高產，也需要考慮什么樣的株行距適合機械化作業；在農藝上為保證兩種作物的正常生長，大豆玉米施肥用藥要分開，在機械技術上需要考慮如何實現差異化精準施肥施藥。

大豆玉米帶狀復合種植的全程機械化是指在大豆、玉米播種、植保、收獲等生產全過程中實施機械化作業，節省人力資源、降低生產成本、提高產量。隨著勞動力減少與土地流轉進程加快，大豆玉米帶狀復合種植必須實現機械化。探究大豆玉米帶狀復合種植技術與裝備對促進農業發展有重要的推動作用[2, 15]。現階段已經攻克部分達到大豆玉米帶狀復合種植農藝要求的關鍵技術，研制出了合適的耕種管收作業機具，推動了大豆玉米帶狀復合種植的發展。農機農藝技術高度融合、研究出合理的機械作業工藝、研制出可靠高效的作業機具、實現高效與高產的統一仍然是現階段主要研究方向。

3 耕播關鍵技術與裝備

3.1 大豆玉米帶狀復合種植對耕播的具體要求

大豆玉米帶狀復合種植株距較小且要求嚴格，現有排種器株距難以精確調控，且高速播種時，漏種率較高，難以滿足帶狀復合種植的要求。另外復合種植大豆植株行距小，免耕播種行間易擁堵，對種床的創制與播種機秸稈防堵技術有一定的要求；而玉米密植后對肥料的需求加大，目前的凈作播種機排肥量不夠，需要對肥箱和排肥機構改進。

3.2 耕播關鍵技術研究

3.2.1 耕整地關鍵技術

大豆玉米帶狀復合種植大豆、玉米同時播種，種床條件需要同時滿足大豆、玉米要求。播種株行距要求嚴格，現有播種機排種器多以地輪驅動，為保證株距合格率，要求種床較為平整。采用保護性耕作技術可以減少種床受到風蝕、水蝕，提高土壤抗旱能力和肥力[16]，可用于大豆玉米帶狀復合種植，我國主要采取的保護性耕作措施有留茬壟作少免耕、留茬覆蓋少免耕、坡耕地免耕溝播、秸稈還田少免耕并進行適時深松作業[17]。張祥彩等[18]探究了滑動式開溝器刃口厚度、刃口曲線、入土隙角和入土角對種床土壤容重、土壤水穩團聚體、土壤擾動量和表層秸稈擾動量的影響，為創造適宜種床環境條件的滑動式開溝器的結構優化提供參考。周華等[19]設計了秸稈還田深松旋埋聯合耕整地機，集土壤深松、破茬碎土、秸稈旋埋、平地等功能于一體，耕后地表平整度為1.0 cm，滿足農藝要求。趙淑紅等[20]采用離散元軟件模擬深松鏟鏟尖在土壤中的運動，獲得土壤顆粒運動軌跡的擬合曲線，將曲線優化作為鏟柄外形曲線，試驗表明，優化后的深松鏟土壤擾動量小，耕作阻力小。

3.2.2 小株距精密播種技術

大豆玉米帶狀復合種植農藝要求大豆株距7～12 cm，玉米株距8～14 cm，需要適當增加排種器轉速保證株距，而排種器轉速的提高會導致排種質量不穩定。為提高排種器性能，王奇等[21]探究了指夾式玉米免耕精密播種機振動特性對排種性能的影響，為免耕播種機指夾式排種器性能的提高提供了參考。陳玉龍等[22]為滿足大豆高速精密播種作業要求，設計了一種凸勺式排種器(圖1)，播種速度為6～12 km/h時的粒距合格率高于93%，漏播率低于3%，滿足播種機高速精密作業的要求，但株距合格率有待進一步提高。基于GPS測速的電驅式精量播種機可以較好地實現高速精量播種，排種盤使用電機驅動，能夠根據播種機前進速度實時調整轉速，根據轉速傳感器反饋實現排種盤轉速閉環控制，提高作業質量，試驗表明，基于GPS測速的電驅式精量播種機播種粒距合格率和粒距變異系數均優于機械式播種機，更適合高速作業工況[23]。氣力式排種器使用氣流作用充種、清種或攜種，對種子的大小和形狀適應性較強，相比機械式排種器更容易實現高速、精密播種[24]。氣流還可以用于輔助投種，王云霞等[25]設計了一種適用于氣流輔助高速投種的精量播種機壓種裝置，配合壓種輪與土壤雙向擠壓作用實現種子的精確定位，能夠顯著減少種子的落地彈跳，增加株距合格率。

圖1 凸勺式排種器結構簡圖

隨著農業機械智能化的研究與應用，播種機機具逐步向智能化方向發展，播種測控技術的發展促進播種質量得到很大提升[26]。黃東巖等[27]設計了基于壓電薄膜的播種機排種監測系統，紀超等[28]設計了基于反射式紅外光電傳感器的播種機排種檢測系統，二者均可實現免耕精量播種機排種質量的實時監測。當檢測裝置識別到漏播時，及時進行補種可以顯著提高播種粒距的一致性，趙淑紅等[29]設計了玉米勺式排種器變速補種系統，使用光電傳感器在出種口提前檢測，漏播發生時由步進電機改變排種器轉速，越過空種槽達到實時補種的目的，但在高速播種的工況下，補種效果不顯著。吳南等[30]建立了補種機構的驅動模型，設計了補種控制算法，當檢測到漏播時，計算補種籽粒與上一籽粒之間的距離，通過控制步進電機的轉速和轉角實現漏播補種，田間試驗表明，該系統免耕播種合格率均值為98.72%，有效提高了播種質量。

3.2.3 大豆玉米播種分控技術

大豆、玉米同時播種，但株行距不同、施用化肥不同，需要分別控制大豆玉米的株行距、播種深度、施肥種類與施肥量。現有機具進行大豆玉米帶狀復合種植播種時存在播種機部件和參數調整困難、播種效果差、綜合效益低的問題。任領等[31]結合整機驅動和仿形播種單體的優點，設計了大豆玉米帶狀復合種植專用精量播種機，可通過播種單體的控制手柄實現對大豆玉米復合播種株距、播深和施肥量的精確分控。根據大豆玉米帶狀復合種植的間作模式，播種機也分為“2+4”“4+4”等不同的大豆玉米播種單體的組合，播種時應按照實際需要選用不同的播種機具。

3.2.4 玉米大排量施肥技術

玉米施肥機需要采用大排量排肥技術，目前可以采用增加肥箱容積的方法，使用兩個或多個排肥器給一行玉米施肥。張繼成等[32]設計了基于增量式PID算法的多種固體肥精確施控系統，實現三種固體肥的適時快速響應和實時精量排出，為多排肥器的設計提供參考。張季琴等[33]設計了排肥單體獨立控制的變量施肥控制系統，實現各行的獨立作業，作業幅寬可調，提高了變量施肥機對田間復雜環境的適應能力，為施肥獨立作業單體控制設計提供了參考。

3.2.5 秸稈防堵技術

大豆玉米帶狀復合種植大豆行距30 cm，玉米行距40 cm，大豆玉米行間距60 cm，與普通凈作相比行距縮小25%～50%，播種作業時排種管更容易擁堵雜草、秸稈、根茬等，在黃淮海一年兩熟夏播地區尤為嚴重。良好的防堵技術是實現免耕播種、提高生產效率的關鍵，現階段播種機防堵主要采用切茬式、分秸式、破茬式、碎秸式、拋秸式五種防堵方法，但分別存在通用型差、可靠性不高等問題[34]。王韋韋等[35]設計了一種主動式秸稈移位防堵裝置，使用旋轉立式刀片將待播區地表秸稈移出，實現待播區地表平整無秸稈。姚文燕等[36]基于旋耕防堵理論設計了一種淺旋條帶對行主動式防堵裝置，使用旋耕刀將秸稈切碎、拋灑，試驗表明，秸稈清潔率為91.85%，可以滿足高速作業需求。顧峰瑋等[37]提出“潔區播種”的思路，將待播區內地表的秸稈進行粉碎，并撿拾收集，經提升后向后端拋灑，苗床整理、施肥播種可以在相對清潔的土地上進行，隨后被拋灑的秸稈均勻覆蓋于播種后的地面上，滿足全秸稈覆蓋地免耕播種大豆玉米的需求。

3.2.6 均勻接行技術

大豆玉米帶狀復合種植對播種作業直線度要求較高，農業機械自動導航技術可用于播種機具的輔助駕駛，提高播種機直線行駛和交接行的精度，減輕機手的勞動強度[38]，其關鍵技術包括定位測姿技術、路徑規劃與運動控制等，已經逐漸成為新的研究熱點[39]。定位測姿技術包括基于RTK-GPS的位置測量方法、基于機器視覺的位置測量方法和基于多傳感器的位置測量方法[40]，現階段多使用RTK-GPS、機器視覺和多傳感器融合的方法進行測姿定位，以得到更好的測量結果。在路徑規劃與運動控制方面，王輝等[41]采用預瞄追蹤輔助直線引導農機快速穩定跟蹤規劃路徑，在顛簸不平的旱地路面直線路徑跟蹤誤差絕對值的平均值為1 cm。白曉平等[42]對傳統二輪車運動學模型建模方法進行改進，采用加入側偏角的方法優化農機運動學建模過程，試驗表明，優化模型設計的路徑跟蹤控制器對直線路徑跟蹤有一定的提升，對曲線跟蹤精度有較大的提升。農業機械自動駕駛系統的執行機構主要包括電動方向盤與電控液壓閥轉向[43-44]。

3.3 現有耕播裝備

大豆玉米帶狀復合種植耕整地模式與傳統耕整地模式相近，傳統耕整地機具可以滿足大豆玉米帶狀復合種植的耕作要求。西北地區常用的機具有聯合整地機、桿齒式深松機與全方位深松機，黃淮地區可以直接使用免耕播種機進行播種，但需要解決秸稈堵塞問題，通常是在機具開溝前增加撥草輪或者切茬刀來解決此類問題。對于普通耕整地模式，西北地區一般采用深松、旋耕、翻地、耙地等組合方式進行整地，主要機具有復式犁、螺旋形犁、心土混層犁、聯合整地機、桿齒深松機、全方位整地機等耕整地機械，黃淮地區主要使用圓盤耙或者釘齒耙對前茬作物進行滅茬處理，西南和長江中下游地區通常使用旋耕機在播種前進行淺旋耕作。耕整地機具生產企業根據不同的作業要求組合多種作業部件，實現作業質量的提高。

針對不同的大豆玉米帶狀復合種植模式，各企業與科研院所設計制造的復式播種機已經投入使用。河北某公司生產的2BFYD-2/4型、2BFYDM-2/4型大豆玉米密植分控施肥播種機，分別適用于前茬秸稈較多的黃淮海地區和地表秸稈少、地面平整的東北、西北地區；河南某公司生產的大豆玉米帶狀復合免耕播種機系列包含“2+4模式”“4+4模式”“4+6模式”，作業速度可達8 km/h，株距可調，排肥量增加75～375 kg/hm2，作業效率可以達到8 hm2/天；黑龍江某公司生產的2BQYT-4/2型，2BQYT-3/2型一體化精量播種機，作業速度最大8 km/h，行距、株距可調，玉米大豆施肥分控，并具備排種施肥監控功能。

4 田間管理關鍵技術與裝備

4.1 大豆玉米帶狀復合種植對田間管理的具體要求

大豆玉米帶狀復合種植田間管理主要包括雜草防除、病蟲防治、化學控旺、水肥管理等。在雜草防除方面，播種前可以使用無人機或者噴桿噴霧機進行田間的全封閉除草。出苗后，由于玉米大豆分屬單、雙子葉作物，根據除草劑的除草機理，不能同期同田全覆蓋除草，這是大豆玉米帶狀復合種植植保難題。另外病蟲防治和化學控旺也需要分別根據大豆、玉米不同的生長階段和實際生長情況選擇相應的藥劑獨立噴施。

4.2 田間管理關鍵技術研究

4.2.1 雙噴霧系統分帶定向施藥技術

大豆和玉米需要噴施的農藥種類不同，因此需要使用相互獨立的雙噴霧系統對大豆玉米同時施藥。佘鴻飛等[45]設計了用于棉花落葉催熟劑噴灑的雙藥液雙管路噴霧機，并投入實際生產使用，提高了藥液的使用效率降低了農藥污染，可為分帶定向施藥結構設計提供參考。尚增強[46]針對大豆玉米帶狀復合種植的需要設計了小型電動自走式分帶噴桿噴霧機(圖2)，該系統包括大豆藥箱、玉米藥箱、雙隔膜泵、藥液管路、多路控制閥和防飄移噴頭等。噴霧過程中，大豆、玉米不同農藥分別經隔膜泵加壓后，進入對應管路系統，通過多路控制閥，經噴頭霧化后沉積于靶標葉面，實現分帶定向施藥。為防止藥液飄移產生藥害，在不同苗帶之間加裝防飄移隔簾或隔板，結構簡單，可以有效防止藥液飄移。

圖2 雙噴霧供藥系統

4.2.2 自適應噴桿調節技術

帶狀復合種植不同種植模式的大豆、玉米行數與行距各不相同，對輪式植保機通用性要求較高，可將植保機噴桿設計為可調節部件，噴頭掛架使用螺栓緊固，可以在需要時方便快速地調節噴頭高度與間隔。大豆和玉米高度相差較大，施藥時噴桿過高會導致對大豆的噴施效果較差，過低則可能碰撞玉米植株，Wang等[47]設計了基于生長期識別的棉花精準施藥技術，通過機器學習識別系統對棉花生長期判斷，根據生長期實現藥液的精準噴灑操作，為噴霧機根據不同作物行與生長狀況調整噴桿高度提供參考。徐晶[48]設計了基于作物冠層高度的噴桿高度調節與自適應系統，使用超聲波傳感器測量作物冠層高度，設計了噴桿位姿測量與控制系統，試驗結果表明調節后實際高度與設定高度最大誤差為14 mm。大田作業田間地表凹凸不平，大型噴桿噴霧機在作業過程中車輛發生傾斜時噴桿可能會與作物發生碰撞，影響噴藥均勻性甚至發生安全事故，印祥等[49]設計的高地隙施藥機噴桿自動調平系統，作業實時調整噴桿水平角度并使之保持在±1°以內，滿足噴桿自動調平控制要求。

4.2.3 植保機輪距調節技術

針對不同行距下高地隙噴桿噴霧機田間行走困難的問題，竇玲靜[50]設計了自走式噴霧機輪距可調式轉向機構，該轉向機構為液壓缸驅動的空間傳動機構，通過試驗獲得轉向系統的主要性能參數，為高地隙植保機轉向機構的設計提供了參考。季位文[51]對植保機底盤結構進行理論分析與優化設計，簡化了輪距調節裝置，增加了輪距調節的精度，為高地隙植保機可調節底盤的設計優化提供了參考。

4.2.4 防飄移噴霧技術

大豆玉米帶狀復合種植對藥液偏移較為敏感，除了加裝物理隔離簾，對防飄移噴霧技術的研究同樣重要。在大田情況下進行農藥噴施，自然風是影響噴施效果的主要因素，苑進等[52]考慮自然風影響，對氣輔式噴霧霧滴飄移特性進行建模，為噴霧主動控制系統提供了控制模型和決策依據。靜電噴霧技術可以減少大田噴霧作業的農藥稀釋用水量，解決傳統噴頭藥液霧滴分布不均和葉片背面沉積量不足的問題，馬旭等[53]將靜電噴霧噴頭與噴桿噴霧技術相結合，通過試驗得到最優的噴霧參數，為靜電噴霧技術在大型噴桿噴霧機上的應用提供參考。對靶施藥技術可以進一步減少農藥的使用量，采用基于LiDAR和機器視覺的作物識別方法[54-55]，通過控制施藥部件，實現精確對靶施藥，為精準施藥提供了新思路。汪閃閃[56]通過流體仿真方法對霧化噴頭的流道結構進行設計，為氣助式變幅噴頭的設計提供了參考。植保無人機噴施的霧滴除受到自然風影響之外還受到自身旋翼風的影響，為提高植保無人機的作業質量，劉道奇等[57]通過試驗建立了植保無人機飛行速度、飛行高度、噴霧壓力和噴霧均勻性關系模型，對多旋翼無人植保機的作業參數進行了優化。噴嘴是植保噴霧機上的關鍵部件，何勇等[58]在總結各類植保無人機常用噴嘴的原理、特點以及應用場合的基礎上，提出了噴嘴性能評價指標，分析當前植保無人機在發展中需要解決的問題并提出建議，為植保無人機噴嘴的發展提供思路。

4.3 現有田間管理裝備

針對不同復合種植地區不同種植模式，可采用不同的植保機具。3WPZ-1200型高地隙分帶噴桿噴霧機適合于較大地塊“2+5”“2+6”模式的施藥，藥箱容積1 200 L，作業幅寬10 m，作業速度最大8 km/h。3WPZ-200型小型擺桿式分帶噴桿噴霧機可實現小地塊的分帶植保，藥箱容積200 L，作業幅寬2 m。變幅植保無人機通過改變噴頭角度實現變噴幅施藥，可以單獨對玉米行或者大豆行進行植保作業，適應多種種植模式。

5 收獲關鍵技術與裝備

5.1 大豆玉米帶狀復合種植對收獲的具體要求

由于大豆玉米成熟順序不同，收獲模式分為異機分時間段收獲、異機同時間段一前一后收獲、異機同時間段跨帶收獲和同機同時間段收獲，其中異機分時間段收獲包括先收玉米和先收大豆兩種作業模式，同機同時間段收獲包括大豆玉米青貯收獲、同一機體更換割臺收獲籽粒、大豆籽粒玉米果穗同時收獲、大豆籽粒玉米籽粒同時收獲。由于大豆在收獲期易炸莢，為減少損失，收獲時應考慮優先收獲大豆，在分時間段收獲時應嚴格控制收獲機械機身寬度及割臺幅寬，減少對未收作物的碰撞。先收作物需要根據種植模式的不同選用相應幅寬的收割機收獲，以免對未收作物造成減產。同時間段一前一后收獲對幅寬要求不高，可以使用現有收割機，但可能由于種植帶較窄造成收割機割幅不滿，機具利用率較低。

5.2 收獲關鍵技術研究

5.2.1 密植玉米低損摘穗技術

玉米摘穗收獲過程中存在籽粒損失高、破碎率高、果穗啃傷嚴重的問題，為提高玉米果穗收獲機的收獲質量，程修沛等[59]設計了上拉莖掰穗機構，陳美舟等[60]設計了仿生手掰穗式摘穗機構，有效避免了果穗的損傷，為低損傷玉米收獲提供參考。耿端陽等[61]設計了間隙定位加持輸送裝置，解決了立輥式玉米收獲機莖稈輸送裝置堵塞的問題，提高了立輥式玉米收獲機割臺的穩定性。

5.2.2 玉米低損低破碎脫粒技術

在玉米籽粒聯合收割機方面，玉米籽粒收獲一次性完成果穗摘取、脫粒清選等工序，收獲效率高，成本低，但是容易導致籽粒損傷破皮、籽粒損失等問題。玉米低損低破碎脫粒技術是解決玉米脫粒過程中的籽粒損傷與損失的關鍵技術。耿端陽等[62]設計了橫軸流式玉米柔性脫粒滾筒，采用柔性釘齒和彈性短紋桿組成的柔性脫粒滾筒可以減小脫粒元件與果穗之間的剛性沖擊，從而有效降低脫粒過程中的未脫凈率，降低籽粒損傷。王鎮東等[63]設計了一種變徑脫粒滾筒，將滾筒前端直徑漸變增大，后端與脫粒分離段等徑，減少了脫粒元件與果穗之間的直接接觸，使果穗之間的接觸揉搓作用更強，降低了籽粒的破碎。為降低籽粒清選損失率和含雜率，程超等[64]建立籽粒含雜率和損失率的回歸模型并進行參數優化，得到玉米籽粒收獲機清選作業參數較優水平區間為風機轉速800～1 000 r/min，振動頻率6～8 Hz，上清選篩篩孔開度15～25 mm。王立軍等[65-66]對清選篩篩體結構和清選氣流場進行了優化，得到最佳的篩孔長度21.68 mm，篩孔高度10.86 mm，篩孔縱向間距55.04 mm，此時振動篩的篩分效率達到89.91%，籽粒清潔率達到97.28%，當清選裝置入風口氣流速度16 m/s，氣流角25°，階梯高度8.36 mm，振動頻率4.45 Hz時，清潔率可提高到99.16%。

5.2.3 大豆低損割臺技術

由于大豆結莢低，且易炸莢，研究大豆聯合收獲機割臺仿形技術具有重要意義。Ni等[67]研究分析了土壤與收獲機仿形機構的相互作用機理，建立了仿形機構受力與土壤下陷關系模型及角度傳感器檢測角度與仿形機構轉角的關系模型，設計了割臺高度自適應調節系統，試驗結果表明，割茬平均高度與設定值的相對誤差小于2 mm，實現了割臺對地仿形功能。金誠謙等[68]采用MBD-DEM耦合的方法設計了一種主—副板壓緊式割臺仿形機構，提高了仿形機構對田間地形變化感知的靈敏度，為聯合收獲機割臺的仿形系統設計提供了參考。另外，使用柔性撥禾板可以有效降低撥禾輪對大豆植株的打擊，勻流輸送割臺可以解決莖稈在割臺上的擁堵問題[69]，降低大豆炸莢、飛濺等割臺損失。

5.2.4 大豆低破碎柔性脫粒技術與高效清選技術

我國的大豆機械收獲相較于小麥水稻等作物存在破碎、含雜及損失較多的問題。針對以上問題，金誠謙等[70]通過試驗探究了不同脫粒滾筒結構形式對大豆機收質量的影響，探索了不同含水率下最佳的脫粒參數匹配，為谷物收獲機滾筒設計提供參考。錢震杰等[71]通過研究柔性脫粒齒桿與谷物含摩擦打擊動力學，為柔性脫粒齒桿設計提供理論基礎。劉鵬等[72]通過試驗對比常規魚鱗篩、加長魚鱗篩、線性魚眼篩、錯位魚眼篩、貝殼篩、網篩、圓孔篩、六棱孔篩、魚鱗尾篩、柵格尾篩分別作為上篩、下篩和尾篩的不同組合形式對清選效果的影響，為大豆聯合收獲機清選篩的研發提供經驗。金誠謙等[73]進行了大豆聯合收獲機整機作業參數的試驗優化，通過優化試驗得出大豆聯合收獲機的最佳作業參數組合為前進速度6 km/h、脫粒滾筒轉速450 r/min、脫粒段脫粒間隙25 mm、分離段脫粒間隙20 mm、導流板角度26°、風機轉速1 260 r/min、分風板角度11.5°、上篩前部開度19 mm、上篩后部開度11 mm，此時損失率為0.24%，破碎率為0.90%，含雜率為0.14%。

5.2.5 大豆低破碎籽粒輸送技術

聯合收獲機螺旋輸送器對大豆籽粒有搓擦擠壓作用，造成了大豆籽粒破碎率高的問題，郭飛揚等[74]設計了大豆聯合收獲機氣力卸糧裝置，有效解決了卸糧過程中螺旋輸送器對大豆造成擠壓損傷的問題，可以滿足大豆聯合收獲機的卸糧要求。隨后對葉輪轉速、卸糧軟管內徑、風機轉速為因素，以破碎率、卸糧效率為指標進行響應面試驗，得到最優的氣力卸糧工作參數為葉輪轉速15 r/min，風機轉速3 166 r/min，軟管內徑100 mm，此時破碎率為1.49%，卸糧效率為1.3 L/s，降低了卸糧過程對大豆籽粒的損傷。

5.2.6 大豆收獲質量在線檢測技術

聯合收獲機作業質量在線檢測可以為收獲部件的參數調整提供反饋，但現階段大豆聯合收割機作業質量在線檢測手段缺乏。陳滿等[75]以聯合收獲機收獲的大豆樣本為研究對象，建立基于高光譜的大豆含雜率反演模型，該模型具有較強的擬合效果和預測能力，為大豆機械化作業含雜率的在線快速檢測提供了新途徑。陳滿等[76]提出了基于機器視覺的谷物聯合收獲機在線破碎率、含雜率的檢測方法，實現了大豆機械化收獲質量在線可視化檢測與報警，為大豆聯合收獲機的參數在線監測與自適應控制策略提供技術支持。

5.3 現有收獲裝備

針對大豆先收的收獲模式，農業農村部南京農業機械化研究所和企業聯合研制了4LZ-1.5、4LZ-2.0型大豆聯合收獲機，有效割幅1.5 m、2 m，適合帶狀復合種植的窄行大豆收割。針對玉米先收的作業模式，張敏[77]、李景斌[78]分別設計了高地隙玉米收獲機，加高收獲機底盤，割臺分布在左右兩側，可以跨大豆帶收獲玉米，而不影響大豆作物。異機同步收獲可以使用當地成熟的窄行收獲機具進行。

6 展望

大豆玉米帶狀復合種植實現了玉米基本不減產的情況下增收一季大豆，提高了農民的收入水平，推動了大豆玉米的協調發展。加強大豆玉米帶狀復合種植農藝農機基礎研究，探索不同地區農藝農機融合的技術模式，形成全程機械化方案，推廣有利于機械化作業規范的種植模式，提高自主創新能力和技術儲備水平，是實現大豆玉米帶狀復合種植高效生產的必然選擇。

1) 加強理論研究，促進農機農藝進一步融合。在農藝方面，高產與宜機化作業綜合考慮，制定相應的行距、株距、行數比例、帶寬、帶間距等農藝規范；在農機方面需要進一步研發適應大豆玉米帶狀復合種植農藝要求的裝備，提高機具通過性與作業性能，實現耕、種、管、收全程機械化作業。

2) 加強裝備創新，研發大豆、玉米一體化作業機具。現階段大豆玉米帶狀復合種植的專用機具較少，機械裝備大多基于已有的裝備改裝而來，雖然可以達到作業要求，但還有較大的改進空間。應依據大豆玉米帶狀復合種植特點，開展專用機具研發，突破聯合播種、植保、收獲關鍵技術與裝備，研發一體化播種機、植保機與收獲機，實現大豆、玉米同步播種、植保與收獲作業。

3) 提高機具智能化水平，提升機具適應性。在大豆、玉米帶狀復合種植模式下，導航與輔助駕駛技術、對行技術、仿形技術、作業質量檢測技術等智能化技術，可以提升作業機具對環境與種植模式的適應性，提升作業質量，提高作業效率。