大豆玉米帶狀復合種植機械化生產技術分析應用與展望

萬海濤

（阜陽市農機化技術推廣站，安徽阜陽 236000）

1 大豆玉米帶狀復合種植模式提出和優勢

為了緩解大豆進口壓力，降低大豆對外依存度，穩定糧食產量，提高土地產出率，解決我國糧油爭地矛盾，各地進行各種作物種植試驗和農業技術開發，例如新鄭市瑞博農機專業合作社進行的試驗表明，在玉米大豆帶狀復合種植模式下，玉米產量與凈作玉米相當，但是大豆產量增加，整體效益比單作玉米增收39.27%。2022年，我國在中央一號文件中做出部署：“大力實施大豆和油料產能提升工程，加大耕地輪作補貼和產油大縣獎勵力度，集中支持適宜區域、重點品種、經營服務主體，在黃淮海、西北、西南地區推廣玉米大豆帶狀復合種植。”

玉米和大豆套種具有極大的種植優勢。第一，提升光能利用率和抗旱能力。高稈作物玉米和矮稈作物生物學形態互補，高低搭配，作物生長空間較大，增加了光照和空氣流通；耕地覆蓋率高，減少了土壤水分蒸發。第二，改善土壤理化性質。長期單一種植玉米會使土壤板結嚴重，而大豆能夠松動板結土壤，有效改善其土壤結構，從而提升施肥效果。同時，大豆玉米帶狀復合種植有利于培養土壤中有益菌，緩解土地養分失衡，解除土壤板結并有效平衡酸堿度，延緩土壤鹽堿化。第三，提高礦物元素利用率。大豆根系具有一定固氮作用，可以充分利用空氣和土壤中的氮元素，而玉米作物對氮、硅吸收程度較高，豆科對鈣、磷吸收較多，對硅吸收較少，兩者相輔相成使得土壤中的養分得到有效利用。因此，雖然玉米氮類化肥使用量降低，玉米產量卻不受影響。同時，根系之間促進作用也有效提高了作物對磷的吸收。第四，抵抗病蟲草害侵襲。耕地生態系統群體多樣性增加，不同物種間對應的病蟲因生存空間等相互競爭，實現動態平衡，達到預防病蟲害的目的。同時，玉米和大豆形態學上的互補適配，使得耕地被有效覆蓋，同類植物之間的優勢競爭可有效抑制雜草生長。

圍繞大豆油料擴種任務目標，各級農業農村部門充分意識到復合種植的巨大優勢，搶抓有利時機，在黃淮海、西北、西南地區推廣新型種植模式，根據制定的支持政策，采取針對性措施，包括供應生產種子、保障農機使用、培訓農業技術等方面，解決各環節可能出現的問題和顧慮，以動員農民參與，充分調動農民積極性。結合相應的地形地貌特點和所處地理位置，考慮農業種植習慣和地區經濟發展水平，因地制宜采取不同的大豆玉米帶狀復合間套作種植模式。在改良種植模式的同時，也在對機械進行改進，以提高經濟效益。以安徽地區為例，種植模式主要是“2+4”“4+6”（間作“2行玉米+4行大豆”或“4行玉米+6行大豆”），地勢平坦，土地相對連貫，農業機械化率高。

2 大豆玉米帶狀復合種植機械化生產技術

2.1 播種機械

播種作業采用大豆玉米一體播種機，按照排種器分型，主要產品有氣吸式、指（勺）夾式、勺（內充）輪式。具體性能特點等見表1。

表1 大豆玉米一體播種機特點總結

隨著農業機械智能化的發展和應用，近些年來播種的精密度和播種質量得到了大幅提升。基于GPS測速研發的電驅式精量播種機實現了高速精量播種；在壓電薄膜或反射式紅外光電傳感器的技術基礎上設計的播種機排種監測系統，可以對排種質量進行實時監測，實現了對漏播的及時補種，并提高了種粒間距的一致性。

2.2 植保機械

采用機械化技術進行植保作業，選擇合適藥劑和用量以及方法裝備進行除草和病蟲害防治。例如，苗后噴施除草劑時，可采用雙系統噴桿式噴霧機，常通過雙藥箱和噴頭區段控制的設置，形成大豆和玉米兩套噴霧系統，從而實現對不同藥液的分條帶噴施。并且為了防止藥劑帶間漂移以及不同藥液飄散導致的藥害事件，可以在種植帶間加裝隔離板，更換防漂移噴頭。專用的植保機械也在不斷研制和試驗。張榮成等基于仿形地輪設計了全封閉懸掛式噴桿噴霧機，采用了雙泵+雙藥箱設計，柱塞泵通過高壓力從噴孔將藥液壓出形成霧滴，霧滴均勻分布。該機器可以同步完成玉米大豆兩種作物化除、化控作業，田間工作效率達到1.6～2 hm2/h，遠高于人工打藥的植保效率。而隨地仿形裝置和三段全封閉式擋簾結構，能夠解決玉米大豆帶狀復合種植的藥液防漂移問題，防止產生藥害事件。

除了作業機械，近些年來也將算法、人工智能等新興科技引入農業種植的各個環節中。例如，韓志杰設計的大豆玉米帶狀復合種植用噴桿噴霧機在線混藥系統，就建立在混藥比-電導率值函數關系、系統結構，以及數學模型、控制算法、硬件設計及選型、軟件設計等的基礎上。該系統可以調節草甘膦溶液和氟磺胺草醚溶液的混藥比，在保證了藥液配置的同時，也通過仿真模型，實驗驗證了在混藥系統壓力在0.3 Mpa時，混藥均勻性、穩定性以及噴頭霧化效果最佳。此外，考慮到田間作業地表情況多變導致的機械車輛傾斜可能影響噴藥均勻性和作業的安全性，徐晶利用超聲波傳感器，設計了噴桿位姿測量與控制系統。試驗結果表明，與設定高度相比，實際高度的最大誤差為14 mm。而針對高地隙植保機在不同種植模式下，因行距不同造成的田間行走困難問題，季位文分析并設計出更簡化、更精準的輪距調節裝置，竇玲靜研發出自走式噴霧機輪距可調式轉向機構，為高地隙植保機的不斷改進提供了參考。

2.3 收獲機械

按大豆玉米成熟的先后次序進行收割，共分為三種收獲方式——玉米先收、大豆先收、大豆玉米同期收，而大豆玉米同期收獲方式又分為大豆玉米前后收割和大豆玉米同時青貯收獲兩種，不同的收獲方式選擇適宜的收獲機器，調整相應的作業參數。玉米聯合收割機是我國西南套作區與華北間作區的一種玉米先行收割技術。以兩列窄行玉米聯合收獲機為例，該機整機總寬度在1.8 m以下，其割臺行距中心距最大可采用40 cm收割行距，工作效率0.335～0.536 hm2/h，同時一次性完成摘穗、剝皮以及秸稈粉碎還田、果穗集箱等作業。而大豆先收技術要求機器的結構寬度為1.8～2.3 m，割茬高度為10 cm。同時，由于使用了靈活的撥禾機構、低破碎脫粒系統以及高效率的分選、低損傷運輸設備等，保證了種子的碎裂率小于5%，籽粒的損失率小于3%，機械工作效率通常為0.402～0.804 hm2/h。同時，收割技術適合于玉米和大豆成熟時期相同的區域，并以西北和黃淮海為代表的區域為宜，選擇兩種作物對應的常用收獲機一前一后進行收割即可。若是玉米和大豆混合青貯收獲，對機械的要求其割幅應在1.8～2.1 m或4.0～4.6 m，工作效率0.67～2.01 hm2/h。

3 展望

大豆玉米帶狀復合種植實現了玉米保產、大豆增收，提高了農民的收入水平，推進了農產品的協調發展。加強新模式下農藝農機基礎研究，探索不同地區融合的技術模式，提高自主創新能力和技術儲備水平，推廣普及機械化作業的種植規范，制定全程機械化方案從而形成規模農業，是未來發展大豆玉米帶狀復合種植，提高農產品高效生產，實現農業現代化的必由之路。

3.1 積極宣傳引導，保證機械使用

通過電視、微信、微博等媒體宣傳引導，改變傳統種植觀念，建立新型示范基地。挑選并引進優良機械農產品，并幫助農戶選擇合適機械類型。在機械后續使用環節，機械制造商也應該指導農戶進行日常養護，針對機械故障等問題要保證售后服務的專業性和及時性，避免耽誤耕作時間，防止安全隱患的發生并延長使用壽命。

3.2 學習科學種植，推動機藝共進

在農藝方面，綜合探索研討高產與宜機化作業，制定相應的行、株距和行數比例以及帶寬、帶間距等農藝規范，引導農戶進行科學種植的理論學習；在農機方面，需要進一步研發適應相關要求的裝備，提高機具作業性能，實現耕地、播種、管理、收獲全程機械化作業。

3.3 鼓勵裝備創新，提升智能水平

依據大豆玉米帶狀復合種植特點，聯合播種、植保、收獲關鍵技術與裝備，創新性結合導航與輔助駕駛、對行、仿形、作業質量檢測技術等智能化技術，研發一體化播種機、植保機與收獲機，同時提升作業機具對環境與種植模式的適應性，提升作業質量和效率。從技術、硬件的改進不斷延伸到完整的農業解決方案，進而發展智慧農業系統，為農業全產業鏈賦能。