大豆玉米帶狀復合種植機械裝備研究

田 旭 ，鄒宗峰 ，張春林 ，寧宇訊 ，索玉婷 ，張 欽 ，盧傳兵 ，牛長河

（1.煙臺市農業技術推廣中心，山東 煙臺 264001；2.萊州市農業技術推廣中心；3.新疆農業科學院農業機械化研究所）

0 引言

近年來，我國大豆種植結構、種植面積及產量均在不斷下降，由2020年的5.90%、988.2萬hm2和1960.2萬t下降到2021年的4.99%、841.5萬hm2和1 639.5萬t，而玉米種植結構、種植面積及產量均較為穩定，2020年為 24.64%、4126.4萬 hm2和 26066.5萬 t，2021 年為25.68%、4332.4萬hm2和27255萬t[1]。為緩解國產大豆供給不足、進口量逐年增加的壓力，2022年我國首次進行大面積大豆玉米帶狀復合種植模式推廣應用[2]。大豆玉米帶狀復合種植模式是實現“玉米不減產，多收一季豆”的有效途徑[3-4]，也是我國擴大大豆種植面積的有效途徑，對保障國家糧食安全特別是玉米大豆安全具有重要戰略意義[5]。同時，受耕地資源等因素限制，我國玉米、大豆單產相比國外低了近一倍，因此提高單產是保障玉米和大豆有效供給的唯一途徑。大豆玉米帶狀復合種植的核心是擴間增光、縮株保密，大豆需選用耐蔭抗倒、株型收斂、宜機收獲的有限結莢型的中早熟高產品種，玉米要選用株型緊湊、抗倒抗病、中矮稈適宜密植和機械化收獲的高產品種[6]。

2023年，中央一號文件明確提出“深入推進國家大豆和油料產能提升工程。扎實推進大豆玉米帶狀復合種植，支持東北、黃淮海地區開展糧豆輪作，穩步開發利用鹽堿地種植大豆。完善玉米大豆生產者補貼，實施好大豆完全成本保險和種植收入保險試點”。3月初，全國農業技術推廣中心舉辦了全國大豆玉米帶狀復合種植技術培訓班，推出了相關科學施肥指導意見和除草劑使用指導意見。各級農業技術推廣部門人員和種植戶積極學習，切實提升大豆玉米帶狀復合種植規范化標準化生產水平。

2022年是推廣大豆玉米復合帶狀種植的第一年，95%的農戶從未進行過大豆玉米帶狀復合種植，因此出現了示范效果不理想和玉米減產等情況。2023年要規范復合種植技術，使用安全農機具，提升大豆、玉米產能，增加農戶收入。本文對2022年大豆玉米復合種植生產中存在的問題進行了研究，并提出了相應解決方案，為后續推廣復合種植提供參考。

1 復合種植全程機械化基本原則

1.1 優選宜復合種植的種子及高產模式

大豆玉米帶狀復合種植模式根據光肥資源高效利用與株型調控理論，選用緊湊型玉米和耐蔭性大豆品種，通過調整大豆玉米種植行距、株距，擴間增光（圖1），縮株保密，實現大豆玉米雙豐收，是解決我國大豆資源緊缺的一個重要途徑[7]。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，一般也將大豆和玉米進行密植[8-12]。

圖1 大豆玉米復合種植模式

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[13-15]，其有套作和間作兩種方式，帶狀套作是指大豆玉米共生時間小于全生育期的一半，帶狀間作指的是大豆玉米共生時間大于全生育期的一半，主要是2行小株距密植玉米帶與2～6行大豆帶相間復合種植，通常玉米為2行，只調整玉米株距，大豆根據地區生態和生產特點確定適宜的行數[16]。結合當地實際優選“4+2”和“3+2”高產種植模式，再根據農藝要求確定適宜行距、株距、帶間距、生產單元、播種深度和施肥量等作業參數，其示意如圖2。

圖2 大豆玉米復合高產種植模式

1.2 做好生產規劃

播種前應根據大豆玉米生育期和成熟期確定播種收獲先后順序：先收大豆后收玉米、先收玉米后收大豆或大豆玉米同時收獲；其次規劃作業路徑，確定適宜機型，設定地頭作物或地頭預留機具轉彎空間，方便作業機具轉彎調頭，防止被碾壓后的作物病害感染率提高；最后由經驗豐富的機手進行播種和收獲。

1.3 優化機具配套

依據“以機適藝”原則，結合當地實際選擇適用機具裝備，播種期優先選用復合種植專用播種機，應用單體仿形技術實現播深一致，確保出苗整齊；應用精量排種技術降低漏播率，確保株距間隔一致。黃淮海地區與其他地區及國外不同，需滅茬免耕播種，應用機藝融合技術保證小麥與大豆玉米種植順利銜接；應用自動導航技術避開小麥根茬，既確保播行直又防止秸稈堵塞。

田間管理期苗期除草應優先選用自走式雙系統分帶噴桿噴霧機等專用植保機械，實現大豆玉米分帶同步植保作業，其次選用經調整改造的自走式雙系統分帶噴桿噴霧機，也可選用加裝隔板的普通自走式噴桿噴霧機。

收獲期兼用現有谷物聯合收獲機調整改造，使其滿足復合種植作業質量要求，實現“一機多用”，也可在收獲機上增加近紅外光譜儀，在收割前檢測大豆玉米和莖稈的含水率以及在收割時辨別其他作物的混入并預警，以降低大豆玉米籽粒破碎率、避免泥花臉以及大豆玉米混雜等情況的出現。

1.4 提高作業精度

拖拉機宜應用北斗導航輔助駕駛系統，在田間管理和收獲作業環節可直接使用共享導航線，通過導入播種期作業的導航線提高作業精準度和前后環節作業匹配度，從而實現精準播種、分帶植保、對行收獲，降低機手勞動強度。

2 播種機調整及改造技術

大豆玉米帶狀復合種植播種機是落實核心技術的關鍵機具，非專用播種機不僅核心技術參數達不到要求，還會導致作業成本增加。2022年大豆玉米帶狀復合種植播種期遇到的主要問題有玉米大豆出苗不整齊（播深調控問題）、種植密度不夠或過密（株距問題），以下通過4個方面對播種機進行調整改造，以解決上述問題。

2.1 播種機播深調整技術

大豆玉米復合種植時大豆與玉米的播種深度要求不同，保障大豆、玉米各自播深一致性是保證保苗率、整齊度和產量效益的關鍵環節。

設置仿形機構可以在地表不平的情況下實現播種深度的一致性和穩定性。免耕施肥播種機的仿形機構按結構形式可分為單體仿形和整體仿形，整體仿形效果要比單體仿形效果差。單體仿形常在開溝器上加裝限深輪，如美國JohnDeere公司生產的多種播種機上均在圓盤開溝器側面加裝橡膠限深輪、在滑刀式開溝器上加裝限深滑板以及將開溝器通過隨動機構與機架鉸接等。

影響播種時地表單體仿形效果的基本參數是仿形輪與開溝器之間的距離，距離為零時，仿形輪和開溝器同步起伏，此時開溝深度一致，仿形效果最好，隨著距離的增加，誤差逐漸增大。仿形輪與開溝器間距大小的選擇取決于開溝器形式，常用的有圓盤開溝器和尖角形開溝器，前者能夠與仿形輪實現同步仿形，使開溝深度保持一致，后者容易造成殘茬秸稈堵塞。

為解決播深不一致導致的玉米大豆出苗不整齊問題，優選單體仿形+同位仿形+覆土鎮壓技術，避免超前仿形和滯后仿形存在誤差，導致開溝器開溝深度不一致。開溝器安裝應對稱于機組中心線，在其固定后，必須檢查實際行距并進行校正。開溝器深度調節機構不同，一般用改變限深板的上下位置或調節限深輪、仿形輪或鎮壓輪相對開溝器的上下位置的方式來調節開溝深度。

2.2 播種機播種量的檢查及調整

大豆玉米復合種植播種時保證播種量的均勻是保證種植密度適中的關鍵環節。播種機必須按規定的播量播種，播種前調好播量，播中進行校核。如用外槽輪排種器的谷物條播機播種，播種前應進行固定臺架調整。首先按所播種子粒型選定排種間隙，初選排種傳動比及槽輪工作長度，再將機器水平架起，使地輪懸空，隨后在種箱內加入種子，轉動地輪數圈使排種杯內充滿種子，然后在輸種管下放好盛接種子的容器，以20～30 r/min的轉速均勻轉動地輪數圈（一般取30圈），最后根據排種量公式計算出排出的種子總數[17]。

式中G—全部排種器應排種子量，kg；Q—要求播量，kg/m2；B—播種機工作幅寬，m；D—地輪直徑，m；δ—地輪滑移率，n—試驗時地輪轉動圈數。

當誤差超過2%時，應調整槽輪工作長度或傳動比后重試，直到符合要求為止。播種機工作時，因滑移率的變化、機器的振動及地形的變化等，實際播量可能與固定臺架試驗不同，還應進行田間校核[17]。

2.3 播種機播種株距的調整及改造

大豆玉米復合種植時大豆與玉米播種時保證株距的均勻性是保證不缺苗的關鍵環節。

目前大部分播種機都具有株距調節器，即變速箱，直接調節株距調節手柄即可，完全可以滿足玉米11～12 cm株距的需求；若無法滿足大豆小株株距，可以通過以下3種方法對播種機進行調整：（1）更換排種器，將18勺的勺輪式排種器更換為24勺的勺輪式排種器；（2）改變傳動比，將原來的由小齒輪驅動大齒輪改為由大齒輪驅動小齒輪，使排種器轉速增加，從而增加排種力度；（3）選用氣力式排種器，氣吸式排種器多用在中耕作物大豆玉米等大粒種子的播種上，具有排種均勻性好、種子破碎率低、適合高速作業、作業質量高等特點。

注意：（1）指夾式排種器易夾破大豆種皮導致不出苗，因而不適用于大豆播種；（2）一般勺輪式排種器作業速度為3～4 km/h，指夾式排種器作業速度為5～6 km/h，氣力式排種器作業速度為6～8 km/h。

2.4 播種機行距的調整及改造

根據農業農村部《玉米大豆帶狀復合種植全程機械化技術指引》和當地大豆玉米種植農藝、耕地條件及機具配備優先選擇“4+2”、“3+2”高產種植模式。同一個區域模式不宜超過2種。其中“4+2”種植模式為2行玉米行距40 cm、4行大豆行距30 cm，玉米行和大豆行之間的間距為70 cm，每個單元寬度270 cm。

3行的播種機改造成適合“4+2”種植方式的播種機的方法如下：把3行排種器變成大豆—大豆—玉米排種器，行距30～70 cm，通過往返作業就可實現“4+2”種植模式，即玉米—大豆—大豆—大豆—大豆—玉米或大豆—大豆—玉米—玉米—大豆—大豆，行距70-30-30-30-70 cm或30-70-40-70-30 cm。由于排種器不在中心線上，因此在播種機轉彎作業的時候會出現玉米銜接行碰到其他行作物，所以播種機需要加裝自動導航系統，以減少不對行收獲造成的玉米損失。

3 植保機械使用技術

植保的關鍵問題在于雜草防控，這也是目前大豆玉米帶狀復合種植田間管理期遇到的主要問題。需合理選用藥劑及用量，按照機械化高效植保技術操作規程進行防治作業。

3.1 大豆玉米帶狀復合種植的草害防治植保機械

玉米屬于高稈作物，草害防治一般采用土壤處理，也可對苗帶噴灑除草；大豆屬于低矮作物，除草是主要任務，一般對土壤全面噴灑或苗帶噴灑。因此大豆玉米帶狀復合種植的草害防治植保機械可選用有兩套噴霧系統的噴桿噴霧機，有條件的種植戶建議使用自走式雙系統分帶噴桿噴霧機等專用型噴藥機。苗后噴施除草劑時可在噴桿噴霧機上設置雙藥箱和噴頭區段控制系統，實現不同藥液的分條帶噴施，在大豆、玉米帶間加裝隔離板（隔簾、防護罩），防止藥劑帶間漂移[6]。

3.1.1 噴桿噴霧機特點

作業效率高，噴灑質量好，噴液量分布均勻，適合大面積噴灑各類農藥、肥料和植物生長調節劑等液態制劑，廣泛用于大豆、玉米等農作物的播前、苗前土壤處理、作物生長前期除草及病蟲害防治。

3.1.2 噴桿噴霧機使用技術

田間作業之前應進行檢查、調整與校核，并按照作業程序進行操作。

3.1.3 噴桿噴霧機配套機具參數

（1）噴頭與噴桿的位置直接影響藥液在噴幅內的均勻性，噴施除草劑應選用扇形霧噴頭，噴桿高度應使相鄰噴霧面交叉重疊，使地面受藥均勻。噴霧角建議為110°或120°，此時扇形霧噴頭因霧面重疊大，噴桿上下顛簸時藥液沉積的均勻度影響較小。噴頭的安裝還應使其夾縫與噴桿同方向傾斜5°～10°，避免噴霧面之間的相互干涉。噴桿噴霧機進行苗帶噴霧時一般選用均勻型扇形霧噴頭，噴頭安裝間距和作業時離地高度可按照作物行距和高度決定，例如若噴頭在噴桿上間距為50 cm，則噴桿高度宜為50 cm和75 cm。

（2）噴桿的水平、垂直擺動主要影響噴霧橫向分布沉積，寬幅噴桿噴霧機需要安裝各種形式的懸掛支架，垂直面內可采用仿形裝置減少垂直晃動，水平面內可加上阻尼彈簧減少水平擺動，坡地上大型噴霧機可加裝超聲波感應器以自動調節噴桿高度。

（3）作業參數、作業速度和工作壓力的改變或波動會影響單位面積受藥量，噴灑除草劑時拖拉機行駛速度應控制在4～8km/h。

（4）氣象條件對噴灑質量的影響主要是霧滴的漂失和蒸發，可通過增加防飄噴頭、輔助氣流和罩蓋技術等來降低對噴灑質量的影響[18]。

3.2 大豆玉米帶狀復合種植的蟲害防治植保機械

玉米防治的害蟲主要為麥蚜、高粱蚜、斜紋夜蛾和棉鈴蟲等鉆蛀性害蟲，大豆果實類主要防治葉莖害蟲，因此大豆玉米帶狀復合種植的蟲害防治植保機械可選擇手動噴霧器。從經濟角度考慮，手動噴霧器雖然耗費人力，但最終因增產所增加的經濟效益遠大于人工防治所支出費用。如果選用大型噴霧機，其隔板高度應高于植株高度，可使用薄膜罩子以及采用定向噴霧裝置如定向噴頭、定向罩子來確保噴頭離地高度適宜。

4 收獲機械使用技術

目前國內玉米收獲機生產企業主要分布在黑龍江、吉林、河北、河南、山東和江蘇等地區[19]。收獲機配套原則有4點：（1）根據兩種作物成熟期確定同期或分期收獲；（2）同期收獲時可利用現有收獲機采用前后跟隨方式收獲；（3）分期收獲可依據玉米大豆先后成熟順序進行轉行收獲；（4）割幅與作物帶寬應匹配（兩側各留15～20 cm間隙）。

“4+2”種植模式的收獲：玉米采用小2行收獲機，幅寬（輪距）小于大豆帶間距（160 cm），割臺行距中心距適用于玉米種植行距（40 cm）的收獲機均可選用；大豆選用專用或谷物聯合收獲機，更換大豆撓性割臺，調整脫粒凹板、清選篩等工作參數實現大豆收獲；收獲機幅寬（輪距）小于玉米帶間距離（210cm）。收獲減損技術見農業農村部官網《大豆玉米帶狀復合種植機械化收獲減損技術指導意見》。