機械化生產和智能化裝備在馬鈴薯種植中的應用分析

馬鈴薯作為一種多用途的農作物，不僅可作為蔬菜食用，亦可作為主食，同時還能用于飼料和工業(yè)原料的生產，其功能多樣、價值顯著、市場潛力巨大。傳統(tǒng)的馬鈴薯種植方法需要大量的人力和物力投入，且產量受到多種因素的限制。隨著科技的迅猛發(fā)展，農業(yè)機械裝備不斷升級換代，將智能化技術應用于馬鈴薯種植過程已成為現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展的必然趨勢。通過采用機械化的生產技術，不僅可以減少人為操作的失誤，還能通過標準化和智能化的作業(yè)流程，提高馬鈴薯的種植效率和產量，進而增加農民的經濟收益，為我國馬鈴薯種植產業(yè)的可持續(xù)和健康發(fā)展提供堅實的支持。

一、馬鈴薯全程機械智能化優(yōu)勢

1、播深一致，出苗齊壯

馬鈴薯起壟播種多功能一體機乃一種具備一致深度的起壟播種機械，該機械能在土層下10～12cm深處作業(yè)，從而確保了苗齊苗壯，便于進行管理。

2、馬鈴薯株距行距科學合理

在確定株距與行距的基礎上，依據(jù)品種特性及農業(yè)技術需求，可實現(xiàn)馬鈴薯種植的標準化與規(guī)格化。此舉旨在優(yōu)化其個體與群體結構，提升對營養(yǎng)成分的吸收與利用效率。在確保適宜的通風與光照條件下，單位面積內的有效光合面積及光合速率均能得到顯著提升，進而實現(xiàn)優(yōu)質高產的種植效果。

3、馬鈴薯高壟栽培技術

采用高壟種植技術，有助于作物行間的作業(yè)，顯著提升了農田的通風與透光效率，增強了對太陽能的吸收能力，并相應提高了土壤的保溫性能。此外，該技術便于實施膜下滴灌與水肥一體化管理，具備優(yōu)異的保水與保土效果。高壟種植還具有除草、中耕培土、節(jié)約肥料與水資源，以及改善土壤結構等多重優(yōu)勢，有效促進了作物根系對養(yǎng)分、水分和氣體的均衡吸收，進而實現(xiàn)了作物的高產目標。

4、馬鈴薯機械播種中的節(jié)種節(jié)肥

依據(jù)作物品種特性及農業(yè)技術規(guī)范，調整機械播種的深度、株距與行距，確保平均用種量為120kg/667m2，相較于傳統(tǒng)手工播種方法，可實現(xiàn)種子用量節(jié)約25～30kg。機械播種過程中采用種肥深施技術，將肥料施于種薯下方，以利于根系直接吸收和利用，從而在耕地上節(jié)約種肥10～15kg/667m2。

二、馬鈴薯機械種植前準備

1、馬鈴薯播種前的整地工作

播種前需細致地進行土壤整理，主要利用1 GQN系列滅茬旋耕機或1JH360殺茬機等設備粉碎前作物的殘根，隨后進行旋耕和深翻作業(yè)。通常在前作物收割后，秋季進行深翻整地。鑒于春季深度翻耕易破壞土壤水分，若遭遇干旱，馬鈴薯的抗旱能力將減弱。近年來，我國北方地區(qū)已廣泛采用全機械化大壟栽培技術，主要使用2CM-2C型大壟雙行旋耕覆膜馬鈴薯種植機，其壟寬介于80～90cm，單行種植，以及110～130cm的大壟雙行種植模式。

2、馬鈴薯春季耕作施肥

在進行播種作業(yè)之前，應結合春季耕作，對地施加3000～4000kg/667m2的有機肥料，并追加50kg的馬鈴薯專用肥料，其氮磷鉀比例為15-15-15-15。本研究聚焦于1～2cm大壟、雙行旋耕以及覆膜式馬鈴薯播種機械。

三、馬鈴薯播種前種子處理及機械播種

1、馬鈴薯種子催芽處理

播種前，種子需經過催芽處理，通常于播種前7～10日，將種子從儲藏設施中取出，置于散射光的溫室環(huán)境下，同時保持溫室溫度在20～25℃。待種子萌發(fā)至1cm長度時，即可進行切苗及播種作業(yè)。馬鈴薯塊莖經過催芽處理后，當幼苗生長至約1cm時，可進行切塊操作。若種薯塊莖重25～50g，可直接整薯播種，其抗旱性能及出苗速率均優(yōu)于切塊種薯。若塊莖重量超過50g，則需切割，確保每個塊莖至少帶有1～2個芽眼，且重量維持在25～50g之間。若塊莖較小，則可采用2cm至半塊馬鈴薯播種機（電子振動型），該機械會為每塊馬鈴薯挑選2個或更多塊莖。若塊莖過大，機械播種時，種植鏟可能無法搬運，導致漏播或多播現(xiàn)象。在切割馬鈴薯之前，必須準備適合的切刀、75%酒精或高錳酸鉀溶液、紗布等清潔工具。在切塊過程中，若發(fā)現(xiàn)病薯或爛薯，應立即使用75%酒精或5%高錳酸鉀溶液進行消毒擦拭，處理完畢后方可繼續(xù)切割，以避免交叉感染。

2、馬鈴薯播種時藥劑拌種

在馬鈴薯整塊播種時，可以省略切種步驟，且無需進行拌種處理。然而，一旦馬鈴薯塊莖被切割，由于新鮮的切口暴露，切碎的塊莖必須經過化學拌種處理，以避免在播種過程中直接與土壤接觸，從而受到病原菌的侵襲，這可能會對出苗率產生不利影響。在進行藥劑拌種時，通常會使用滑石粉和適量的殺菌劑作為拌種的輔助材料。一般而言，將72%的霜脲-錳鋅可濕性粉劑500g與3%的中生菌素可濕性粉劑250g混合，制備成50kg的滑石粉混合物。將切好的薯塊放入網紗袋中，然后將裝有薯塊的網紗袋置于已添加藥劑的滑石粉中，通過手工攪拌使之均勻混合，確保每個切口表面均覆蓋有滑石粉，以防止傷口失水。

3、馬鈴薯機械播種技術

當土壤深度10～15cm處的溫度穩(wěn)定在10℃以上時，即可開展播種作業(yè)。本研究采用了2CM-1/2型電子振動式馬鈴薯播種機進行播種實驗。一般而言，馬鈴薯的機械播種深度介于8～10cm。在大壟栽培模式下，壟距設定為80～90cm，株距則為20～25cm；或者采用110～130cm的大壟雙行種植，其間植株間距為25～30cm。播種后，根據(jù)溫度的波動情況適時進行滴灌，大約經過10d，種子開始發(fā)芽。

四、馬鈴薯水肥一體化系統(tǒng)的應用

膜下滴灌技術，即水肥一體化種植技術，通過在地膜上覆蓋土壤并進行鎮(zhèn)壓，無需人工干預即可使幼苗從地膜中自然破土而出。此方法確保秧苗出土后，地膜底部無間隙，從而減少對地膜的損害，有效保持水分，實現(xiàn)節(jié)水目的。然而，為確保地膜的完整性，必須定期進行田間巡查，以防止家畜踩踏或強風對地膜造成破壞。

該系統(tǒng)的核心構成包括貯水系統(tǒng)、輸水系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)、施肥系統(tǒng)、滴灌系統(tǒng)以及水分監(jiān)測系統(tǒng)。在冬季馬鈴薯的水肥一體化生產中，確保充足的供水至關重要，水源可來源于水庫、堰塘或長流水溝渠。輸水管道，亦稱輸水管道，由升壓泵、輸水管線和控制閥等部件構成。當水源的自然落差小于15m時，滴灌帶的壓力可能不足，此時必須安裝升壓泵以提升水壓。根據(jù)灌區(qū)的具體情況，供水管網的管徑通常由DN50-110 PVC或PE輸水管線決定。對于超過220hm2的灌區(qū)，必須采用分區(qū)控制系統(tǒng)，并配備與主道相配套的區(qū)段控制閥。分支管線常選DN50～63聚氯乙烯或聚乙烯管，輸水管因拆裝簡便優(yōu)選。滴灌管易堵，需裝過濾裝置。大面積灌溉可并聯(lián)多個過濾器+調節(jié)閥組過濾系統(tǒng)。施肥系統(tǒng)含溶肥裝置，化肥溶解后增壓泵輸送。后施肥系統(tǒng)通過管路壓力調整化肥溶液。小型種植可用手提式吸肥泵與軟管施肥。滴灌系統(tǒng)含滴灌帶、旁路閥門，孔距依排種間距和土壤含水量定。覆膜壓土用寬100～110cm、厚0.008～0.01mm薄膜，覆土3～5cm。濕度測量系統(tǒng)含土壤含水量監(jiān)測儀，可物聯(lián)網實時監(jiān)控。

五、馬鈴薯生長過程中的田間管理

1、馬鈴薯苗期中耕技術

在馬鈴薯的整個生長周期中，依據(jù)農業(yè)實踐，需進行三次翻耕和三次除草作業(yè)，即所謂的“三鏟三趟”。為此，可使用3MZ-4型耕作機械，其配套動力需超過80HP（1HP等于0.736kW，后同），其外部尺寸為3950mm×2350mm×1450mm。在馬鈴薯出苗后，當幼苗生長至10～15cm高度時，應進行首次翻耕和培土作業(yè)；第二次翻耕作業(yè)則通常在幼苗長至25～30cm時執(zhí)行；第三次中耕及培土作業(yè)則應在封壟前進行，即在馬鈴薯現(xiàn)蕾期之前。此階段由于植株和葉片較為脆弱，應避免機械作業(yè)，以免對植株和葉片造成損傷，進而影響馬鈴薯后期生長及塊莖發(fā)育。

2、馬鈴薯生長不同階段的水分管理

①馬鈴薯不同階段的灌水指標

不同品種的馬鈴薯在其生長周期的不同階段對水分的需求各異，土壤濕度狀況以及作物的生長狀況均需通過合理的水分管理來調控。在馬鈴薯幼苗生長階段，土壤水分的管理周期應為15～20d。在適宜的氣溫條件下，幼苗的出芽率可超過80%。進入苗期之后，必須依據(jù)土壤的溫度和濕度狀況適時進行灌溉，通常情況下，苗期應維持土壤相對濕度在15%～16%之間。待到出蕾期，馬鈴薯開始開花結實，此時需增加滴灌量，確保土壤水分含量不低于18%。薯塊的膨大階段對于實現(xiàn)高產和穩(wěn)定產量至關重要，因此，在此生產階段，必須將土壤水分控制在大約20%的水平。在收獲前大約一周，應停止灌溉。

②馬鈴薯播種到出苗階段灌水量控制

在冬馬鈴薯的生長周期中，灌溉量應控制在2250～3000m3/hm2，灌溉頻率為12～15次。以生育期為90～100d的水稻品種為例，從播種到出苗階段，總共需要進行三次灌溉。首次灌溉時，必須確保壟面完全濕潤，水分滲透深度達到15～20cm，灌溉量為300m3/hm2。之后，每隔12～15d進行一次灌溉，每次灌溉量為150m3/hm2。從齊苗至初花期，每日需進行三次灌溉，每次灌溉量為180m3/hm2，間隔時間為7～10d。在始花至終花階段，每周灌溉一次，每次每株灌溉量為225m3/hm2。在終花期，需進行三次灌溉，每次間隔5～7d，每次每株灌溉量為270m3/hm2，同樣保持5～7d的間隔。

3、馬鈴薯不同階段追肥管理

馬鈴薯對鉀的需求量較大，研究顯示，每生產1000kg新鮮馬鈴薯，需要氮素4.4～5.5kg，磷素1.8～2.2kg，鉀素7.9～10.2kg，氮、磷、鉀的比例大約為5∶2∶10。鑒于基肥已充分施用，苗期的前兩次灌溉無需施加肥料。待苗齊后，應及時追施肥料以促進幼苗生長，提前封行，追施尿素75kg/hm2。在蕾至始花結薯階段，植物對養(yǎng)分的吸收量增加，此時追施尿素75kg/hm2與52%硫酸鉀75kg/hm2，可提高養(yǎng)分吸收效率。在開花后的塊莖膨大期，追施52%水溶性硫酸鉀150kg/hm2，為防止植株過早衰老，可根據(jù)植株生長狀況進行1～2次葉面噴施磷酸二氫鉀，每次15kg/hm2。施肥時，應將化肥溶解于化肥罐中，通過施肥泵注入滴灌系統(tǒng)。在最初的1～2小時內，僅滴入清水，隨后滴入含有肥料的水溶液，之后每隔0.5～1h再滴入清水，此方法既可防止化肥因過度稀釋而導致的滲透損失，又可避免不溶性化肥堵塞滴孔。

六、馬鈴薯機械種植中的病蟲害防治

近年來，眾多馬鈴薯種植業(yè)者廣泛采用無人機技術進行綠色病蟲害的防治工作，該技術以其高效性、無損性以及顯著的施藥效果而備受青睞。

1、完善無人機施藥前的準備工作

在植保無人機作業(yè)前，需確保控制條件滿足機械化作業(yè)要求，保障機動性和安全性。作業(yè)時風速不超3m/s，溫度5～35℃，濕度約50%。氣溫超35℃時中止作業(yè)。化學殺蟲劑后等12～24h，生物殺蟲劑后等48～72h，遇雨待晴再作業(yè)。操作人員需持證并培訓，了解病蟲害情況。作業(yè)前調查環(huán)境，設隔離帶、通告、警示標志。

2、合理選用與配制馬鈴薯病蟲害藥劑

依據(jù)“預防為主，綜合治理”的核心原則，深入了解馬鈴薯在各個生長階段的病蟲害發(fā)生及流行規(guī)律，并選用符合“三低”（低毒、低殘留、低風險）標準的農藥，同時實施科學而合理的管理措施。對于利用無人機進行病蟲害防治的規(guī)范操作，建議采用小體積或超小體積的噴灑技術，以便更有效地稀釋農藥。在配制農藥時，應根據(jù)實際需求添加適量的不同藥劑，并確保混合比例的準確性。在配藥過程中，推薦采用二次稀釋法，并選用中性水溶液，避免使用井水或受污染的河水稀釋藥液。必須嚴格按照農藥標簽指示的用量施藥，切勿隨意增減劑量。藥液應即配即用，并在加入藥液時使用兩層100目的過濾網過濾。配制好的藥液應在3小時內完成噴施。

3、植保無人機正式作業(yè)前的試飛作業(yè)

在對馬鈴薯病蟲害實施噴灑防治措施之前，工作人員需先行激活植保無人機，使其在空中進行飛行，以確認各部件連接的完好性。隨后，工作人員應操控無人機進行前后、左右等不同方向的飛行與懸停測試，以評估其是否能正常運行。試飛完成后，工作人員需對電子裝置的接線進行細致檢查，確保無松動現(xiàn)象及局部過熱等問題，并檢驗電壓是否符合標準。同時，必須確保噴霧裝置與藥液內腔的對準，以避免使用過程中發(fā)生滴漏現(xiàn)象。

4、馬鈴薯生長周期內的噴藥作業(yè)

針對馬鈴薯生長周期內病蟲害的出現(xiàn)規(guī)律與流行特性，應選擇適宜的無人機型號，并對飛行參數(shù)進行標準化設置。本研究主要針對馬鈴薯早疫病和蚜蟲進行防治。在早疫病發(fā)生率達到5%～10%時，以25%嘧霉烯菌酯懸浮劑、75%代森錳鋅水分散粒劑和10%苯醚甲環(huán)唑水分散粒劑作為對照，連續(xù)進行2～3次噴灑，每次間隔7d。若蚜蟲數(shù)量較多，可在2～3個月內，基于上述2～3次噴灑的基礎上，交替使用2500倍液和1500倍液進行噴灑。無人機飛行高度應控制在1.0～2.5m之間，航速維持在3～5m/s。降落地點應選擇平坦開闊的地形，以確保起降的安全性和成功率。

選擇馬鈴薯地作業(yè)方式需考慮地形、衛(wèi)星信號及配套設施，科學決定作業(yè)模式。使用植保無人機施藥時，應確保飛行高度合規(guī)，適時校正側風并啟動噴霧裝置。風力超安全值時，中斷作業(yè)，無人機安全返回。待風力合規(guī)后，繼續(xù)噴灑。

七、馬鈴薯機械收獲

1、馬鈴薯收獲期

當馬鈴薯的地上部分有70%出現(xiàn)萎蔫和黃化現(xiàn)象時，這表明它們已經進入成熟期，此時便可以開始進行收獲作業(yè)。

2、馬鈴薯機械收獲前準備

運用1JH-360型馬鈴薯殺秧機（其配套功率介于78.5～135.6kW之間），在收割前一周，將地面上的植株擊碎，保留5～8cm的殘茬，以滿足采收條件。清除田間馬鈴薯莖干及雜草，以減少單位運行過程中的阻力。

3、馬鈴薯收獲機選擇

馬鈴薯收割機通常配備554型動力輸出裝置，該裝置搭載了一臺具備55HP的柴油發(fā)動機。該發(fā)動機型號包括JD495T、JD4100T、JD4102T以及常柴4G33T和新柴A495、A498，屬于四沖程發(fā)動機系列。其扭矩儲備充足，能夠提供三種不同的轉速選擇，分別為540r/min、730 r/min、1000r/min。在使用上述拖拉機進行馬鈴薯鏟作業(yè)時，應根據(jù)不同的土地條件和地域特點，合理選擇合適的機型。

綜上所述，在馬鈴薯的種植過程中，采用了機械化生產技術，并配合智能設備的使用，顯著減輕了種植工人的勞動強度，大幅降低了對人力的需求，進而提高了種植效率，確保了馬鈴薯的產量和品質。因此，有必要將機械化生產的策略推廣至整個生產流程的各個階段，包括土地整理、播種、田間管理、收獲等環(huán)節(jié)，均應實施機械化生產。確保智能化設備在馬鈴薯種植中得到充分利用，充分發(fā)揮智能化與機械化生產的優(yōu)勢，促進馬鈴薯種植產業(yè)向更高效率、更環(huán)保、更可持續(xù)的發(fā)展方向邁進。

（作者單位：718500 陜西省靖邊縣現(xiàn)代農業(yè)產業(yè)示范區(qū)管委會；467300 河南省魯山縣農業(yè)農村局）