大豆玉米帶狀復合種植機械化技術及裝備應用研究*

郭 婷

（西安職業技術學院，陜西 西安 710032）

隨著科技進步和農業現代化的步伐加快，農業機械化種植已成為農業發展的必然趨勢。傳統的種植方式由于勞動強度大、效率低，難以滿足現代農業生產的需求[1-2]。因此，研究和開發適應現代農業生產需要的高效種植技術和裝備顯得尤為重要。大豆和玉米是我國的主要糧食作物，且在人們飲食中占有重要地位。因此，提高大豆和玉米的種植效率，對于保障國家糧食安全具有重要意義。帶狀復合種植是一種高效的種植方式，它通過合理配置作物種植比例和空間布局[3-4]，能夠有效提高土地利用率[5-6]，增加單位面積的產量，同時減少病蟲害的發生，提高農作物的抗逆性[7-8]。然而，帶狀復合種植的實施需要相應的種植機械和技術支持[9-10]，尤其是大豆與玉米此類糧食作物。因此，有必要開展研究，為大豆和玉米的高效種植提供科學依據和技術支持。

1 大豆玉米帶狀復合種植農藝技術對農機提出的要求

1.1 大豆玉米帶狀復合種植農藝技術

農藝技術的選擇在帶狀復合種植中起著至關重要的作用。品種的選擇是第一步，選擇適合當地資源條件、種植熟制和水肥條件的高產、耐密、抗倒、適合機械化收獲的品種是關鍵。在大豆和玉米的帶狀復合種植中，通常會選擇高產、適宜密植和機械化收獲的高品質玉米品種，同時選擇耐蔭、耐密、抗倒的大豆品種。這樣可以確保在復合種植的條件下，兩種作物都能得到良好的生長。玉米和大豆的播種密度是另一個需要考慮的重要因素。一般來說，為了提高玉豆套作體系的總產量和總產值，確保經濟效益，會選擇較高的播種密度。但是，過高的播種密度可能會導致作物競爭過于激烈，影響作物的生長。因此，需要根據具體的土壤條件、水肥條件和作物品種，確定最適宜的播種密度。播種時間需要根據當地的氣候條件、前茬作物的收獲時間以及經濟效益目標來確定。一般來說，播種時間應在春季的適宜播種期內，既不能過早，以免受到晚霜的影響，也不能過晚，以免影響作物的生長周期。同時，播種時間還需要考慮到前茬作物的收獲時間，以避免影響前茬作物的收獲。

1.2 對農機提出的具體要求

大豆和玉米的帶狀復合種植技術在農藝和農機化的要求上確實呈現出很大的復雜性和多樣性。具體來說，包括以下幾個方面。

1）種植模式的差異性：大豆和玉米共生時間的差異導致種植模式的多樣性，不同的種植模式需要配備不同作業幅寬的播種和收獲機械，這對農機的通用性和可調性提出了高要求。為了滿足這些要求，農機需要具備可調的播種和收獲設備，以適應不同的種植模式。同時，農機需要具備高度的自動化和智能化水平，以便在種植過程中自動調整作業參數。

2）土壤和前茬秸稈條件的差異性：北方、黃淮、南方的土壤和前茬秸稈條件差異較大，因此種床創制技術也會有所不同。為了適應這些差異，農機需要具備靈活的調整能力，以適應不同的土壤和秸稈條件。例如，農機可能需要具備不同的土壤翻耕和秸稈處理設備，以適應不同的土壤和秸稈條件。

3）株行距的選擇：“擴間增光、縮株保密”的原則需要考慮何種株行距能實現穩產、高產，同時也需要考慮何種株行距適合機械化作業，這對農機的設計和制造提出了高要求。例如，農機的播種和收獲設備需要能夠調整作業幅寬，以適應不同的株行距。同時，農機的控制系統也需要能夠根據不同的株行距自動調整作業參數。

4）差異化精準施肥施藥：為保證大豆和玉米的正常生長，施肥和用藥需要分開進行，這就要求農機具備差異化精準施肥施藥的能力。農機需要配備精準的施肥和施藥設備，以實現對不同作物的精準施肥施藥。同時，農機的控制系統也需要能夠根據不同的作物類型和生長階段自動調整施肥和施藥的參數。

5）機械配置的多樣性：由于大豆和玉米的生長周期、施肥和用藥需求等都不同，因此機械配置需要具有一定的多樣性，以滿足不同作物的管理需求。例如，農機可能需要配備不同的播種、施肥、施藥和收獲設備，以適應不同的作物和種植模式。同時，農機也需要具備高度的自動化和智能化水平，以便在種植過程中自動調整設備配置和作業參數。

2 整地及播種的關鍵技術和裝備

2.1 大豆玉米帶狀復合種植對耕播的具體要求

1）株距精確控制：復合種植中大豆和玉米的株距較小且要求嚴格，這就需要播種機具有精確的排種器和株距調控能力。當前的排種器可能在高速播種時出現株距不準確和漏種問題，這對排種器的設計和控制技術提出了較高的要求。為了解決這個問題，可能需要研發新型的排種器和株距調控技術，或者對現有的排種器和控制技術進行改進。

2）種床創制與播種機秸稈防堵技術：由于復合種植中大豆的植株行距小，免耕播種時行間易擁堵，因此對種床創制和播種機的秸稈防堵技術有一定的要求。為了解決這個問題，可能需要研發新型的種床創制技術和播種機秸稈防堵設備，或者對現有的技術和設備進行改進。

3）排肥機構的改進：由于玉米密植后對肥料的需求增大，現有的凈作播種機的排肥量可能不足，這就需要對肥箱和排肥機構進行改進。為了解決這個問題，可能需要研發新型的肥箱和排肥機構，或者對現有的肥箱和排肥機構進行改進。

2.2 耕整地關鍵技術

在大豆和玉米的帶狀復合種植中，耕整地是決定種植成功與否的關鍵步驟之一。耕整地的目標是創造一個對大豆和玉米都有利的種植環境，因此需要的技術和設備必須能夠同時滿足這兩種作物的需求。在耕作過程中，要求種床必須平整，以保證播種機的行距精度。同時，采用保護性耕作技術，如留茬壟作、少免耕、秸稈還田等，可以減少種床的風蝕和水蝕，提高土壤的抗旱能力和肥力。此外，對于耕整地的機械設備，也需要根據種植的特點進行選擇和優化，以提高耕作的效率和質量，滿足大豆和玉米帶狀復合種植的特殊需求。

2.3 關鍵裝備

大豆和玉米的帶狀復合種植對耕整地裝備提出了特殊的需求。首先，播種機的排種器多以地輪驅動，要保證大豆和玉米的株距精度，需要耕整地裝備能夠創造出較為平整的種床。其次，為了防止風蝕和水蝕，提高土壤的抗旱能力和肥力，需要采用如留茬壟作、少免耕、秸稈還田等保護性耕作技術，這就要求耕整地裝備能夠適應這些作業方式。在我國，常用的耕整地裝備包括聯合整地機、桿齒式深松機、全方位深松機等，它們能夠滿足大豆和玉米帶狀復合種植的耕作需求。最后，為了進一步提高耕作效率和質量，還需要對這些裝備進行優化和改進，比如使用離散元軟件模擬深松鏟鏟尖在土壤中的運動，以優化鏟柄外形曲線，減小土壤擾動量和耕作阻力。

3 田間管理關鍵技術與裝備

3.1 大豆玉米帶狀復合種植對田間管理的具體要求

1）雜草防除：對于帶狀復合種植，播種前的全封閉除草可以使用無人機或噴桿噴霧機進行，以確保種子萌發前的土壤環境是清潔的。然而，一旦玉米和大豆出苗后，由于這兩種作物分別屬于單子葉和雙子葉作物，不能同期全覆蓋除草。這要求農機具備精準施藥技術，能夠精確地對目標區域進行除草，避免對非目標區域的作物造成傷害。

2）病蟲防治：大豆和玉米的病蟲防治需要根據各自的生長階段和實際生長情況選擇相應的藥劑獨立噴施。這需要農機具備高度的自動化和智能化水平，能夠自動識別作物的種類和生長階段，自動選擇和施用適合的農藥。

3）化學控旺：對于大豆和玉米的化學控旺，也需要根據各自的生長階段和實際生長情況選擇相應的藥劑獨立噴施。這同樣需要農機具備高度的自動化和智能化水平，能夠自動識別作物的種類和生長階段，自動選擇和施用適合的藥劑。

4）水肥管理：在帶狀復合種植中，大豆和玉米的水肥需求可能會有所不同。因此，農機需要具備精準灌溉和施肥技術，能夠根據作物的種類和生長情況，精確地調控灌溉和施肥的量與時間。

3.2 田間管理關鍵技術

3.2.1 雙噴霧系統分帶定向施藥技術

雙噴霧系統分帶定向施藥技術是大豆和玉米帶狀復合種植中防飄移噴霧的關鍵技術之一。這項技術允許農藥直接、精確地施加到需要的作物上，從而避免藥液偏移，減少農藥的使用量，同時減少對環境的影響。雙噴霧系統可以分別對大豆和玉米進行針對性噴霧，從而滿足兩種作物不同的需求。此外，該系統還可以根據作物的生長階段和病蟲害情況進行調整，以實現更精準的施藥。這一技術的實施需要配合先進的農田監測和數據分析技術，如遙感監測、智能決策支持系統等，以便實時獲取田間情況，進行精準施藥決策。

3.2.2 防飄移噴霧技術

在大豆和玉米的帶狀復合種植中，防飄移噴霧技術起著至關重要的作用。由于這兩種作物對農藥液體偏移極為敏感，因此精確噴施成為關鍵。防飄移噴霧技術的應用和優化，如考慮自然風的影響進行建模，使用靜電噴霧技術以減少農藥稀釋水的使用量，或是利用基于LiDAR 和機器視覺的作物識別方法進行精確施藥，都有助于提高農藥施用的精確性，降低農藥的用量，減少農藥污染，從而提升種植效果。同時，通過優化植保無人機的作業參數，可以進一步提高噴霧的效率和精確度，更好地滿足大豆和玉米帶狀復合種植的需求。

3.2.3 田間管理裝備選擇

在大豆和玉米的帶狀復合種植中，選擇合適的田間管理裝備是至關重要的。首先，播種機是必不可少的裝備。由于大豆和玉米需要在相同的時間和地點播種，因此播種機必須具備同時播種兩種作物的能力。其次，播種機需要具有精確的播種深度和株行距控制功能，以滿足大豆和玉米的種植要求。除了播種機，保護性耕作機械也是必要的裝備。這些機械可以幫助維持土壤的結構和肥力，防止風蝕和水蝕，提高土壤的抗旱能力。主要的保護性耕作機械包括壟作機、覆蓋機、免耕播種機和深松機。其中，深松機可以幫助改善土壤的通氣性和滲透性，提高土壤的肥力。另一項重要的裝備是噴藥機。由于大豆和玉米對農藥的敏感性不同，因此需要采用能夠精確施藥的噴藥機。最理想的噴藥機應具有防飄移噴霧技術，能夠將農藥準確地噴灑到目標作物上，避免藥液偏移。此外，還需要選擇具有雙噴霧系統的噴藥機，可以分別對大豆和玉米進行針對性噴霧。除了上述基本裝備，還可以考慮使用一些高科技裝備，如無人機和遙感設備。無人機可以用于監測田間情況，收集關于作物生長和病蟲害情況的數據，為決策提供依據。遙感設備可以幫助人們從宏觀角度了解田間情況，發現問題并及時處理。

4 結語

大豆和玉米帶狀復合種植模式作為一種有效提高土地利用率的方式，已在農業領域得到廣泛應用。這種種植模式對種植機械化技術和裝備的需求也日益突出，包括精準播種、防飄移噴霧以及耕整地等關鍵技術的應用和發展。目前，各種類型的植保機具已能滿足不同地區和種植模式的需求。然而，由于種植模式的多樣性和復雜性，還需要針對性地研究和開發更多高效、精準的種植機械和技術。未來的研究應繼續深入探討帶狀復合種植模式下的機械化問題，以便更好地滿足大豆和玉米種植的特殊需求。