葉江紅 劉波 劉宇 羅俊 吳瑕玉 郭佳 陳攀 梅林森

四川省農(nóng)業(yè)機械研究設計院，四川成都

丘陵山地是大豆玉米重要產(chǎn)區(qū)之一，但因其地勢起伏、地塊小而散、土壤粘重板結等，農(nóng)機裝備研發(fā)難度大、小規(guī)模農(nóng)機投資效益低，成為我國農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展最滯后、最薄弱的區(qū)域。大豆玉米帶狀復合種植采用寬窄行田間布置方式，呈現(xiàn)出高密植、分帶成行、高低作物等特點，進一步增加了與該模式配套的丘陵農(nóng)機研發(fā)難度。

1 國內(nèi)外精量播種機研究現(xiàn)狀

國外先進國家的播種技術已形成較為成熟的體系，各種類型的精密播種機在實際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應用廣泛，大豆、玉米種植已實現(xiàn)全程機械化。近年來，隨著機械化的普及，我國精密播種機發(fā)展迅速，但總體來看，我國精密播種機研究存在著發(fā)展不平衡，適應性差等問題，丘陵山區(qū)播種機械化仍有較多難題尚未解決。

1.1 國外研究現(xiàn)狀

國外關于作物精密播種技術研究始于20世紀30年代，目前，歐美國家對精密播種機的研究已較為深入并有廣泛應用。精密排種器是播種機的核心部件，結構原理上有氣力式和機械式兩大類，氣力式排種器以氣吸式最為常見。目前，國外著名的精密播種機制造廠商產(chǎn)品多以氣吸式聯(lián)合作業(yè)播種機為主，能一次性輕松完成旋耕、開溝、播種、施肥、打藥等多種操作。由于地形環(huán)境平坦開闊，國外播種機普遍為牽引式，配套動力大，質量體積大、橫梁多、作業(yè)幅度寬，各開溝器之間間隔大，土壤工作部件也做得較復雜，適用于大面積農(nóng)場生產(chǎn)作業(yè)。

同時，隨著技術不斷進步，國外精密播種機已開始將衛(wèi)星定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、遙感技術、人工智能專家系統(tǒng)等高新技術融合到現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備中，該類設備的推廣面積已達10%以上，導向對行精準度最高能達到±2.5 cm。

1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國精量播種技術的研究起步晚、研發(fā)滯后。東北地區(qū)是我國精密播種機的主要研發(fā)地，近年來發(fā)展迅速，但推廣較多播種裝備均為機械式。機械式排種器種類繁多，常見垂直圓盤側充式、水平圓盤、傾斜圓盤、窩眼輪式和窩眼刷種輪式等。目前，已通過省部級鑒定和大量推廣應用的播種機產(chǎn)品多為懸掛式大型寬幅播種機，大多數(shù)仍采用鐵制剛性地輪驅動，其直徑偏小，滑移率高。

我國黑龍江八一農(nóng)墾大學、山東農(nóng)業(yè)大學、山東理工大學、吉林農(nóng)業(yè)大學等在農(nóng)業(yè)機械作業(yè)監(jiān)測上進行了大量研究，聚焦于播種機作業(yè)質量監(jiān)測、播種機漏播后補播技術、播種軌跡監(jiān)測與糾偏等。趙斌[1]等人設計了智能種肥計量監(jiān)測系統(tǒng)；紀超[2]等設計的基于反射式紅外光電感應的播種機排種監(jiān)測系統(tǒng)；歐陽晨[3]設計的播種機漏播和播種軌跡自動監(jiān)測報警及補償系統(tǒng)。

我國精量播種機研究已有長足進步，但整體而言，我國設計生產(chǎn)的精量播種機多基于國外播種機研究，原創(chuàng)程度低、設備技術落后、適應性差。

2 丘陵大豆玉米帶狀復合種植播種機械研究現(xiàn)狀

國外少有大豆玉米帶狀復合種植機械化技術方面的研究，而我國從20世紀70年代開始提倡作物間套作，大豆玉米帶狀復合種植模式專用播種機的需求也隨之增加。前期配套機具主要是將單作的玉米、大豆播種機進行簡單改裝，工作性能較差，應用范圍集中在北方平原地區(qū)，而專門針對該栽培模式的播種機具還是很少。

2.1 大豆玉米帶狀復合種植農(nóng)藝要求

根據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布的2022年西南地區(qū)大豆玉米帶狀復合種植技術意見，主要有帶狀套作和間作兩種，要求保證玉米株距12～14 cm、大豆株距9～11 cm，玉米每公頃基本苗5.85萬～6.45萬株、大豆每公頃基本苗12.75萬～14.25萬株。帶狀套作主推“3行大豆+2行玉米”，玉米帶寬40 cm，大豆帶寬60～70 cm，玉米帶與大豆帶間距60～70 cm。帶狀間作主推“4行大豆+2行玉米”，玉米帶寬40 cm，大豆帶寬90～120 cm，玉米帶與大豆帶間距70 cm。

2.2 適宜丘陵山區(qū)大豆玉米帶狀復合種植的播種機械

丘陵山區(qū)大豆玉米帶狀套作，可選用市面上大豆玉米密植播種機，通過更換排種盤、調整播種單體數(shù)量和距離，實現(xiàn)大豆和玉米同機播種。間作同機播種施肥作業(yè)時可選用2BF-6型勺輪式或氣力式玉米大豆一體化播種機，主要由機架、驅動裝置、肥料箱、玉米播種單體和大豆播種單體等組成。對于不適宜拖拉機作業(yè)的山區(qū)耕地可選擇微耕機帶動或手推式播種施肥器，這類機具靈活輕便、操作簡單、價格較低，能在一定程度上減小勞動強度，提高作業(yè)效率。

隨著大豆玉米帶狀復合種植技術的推廣應用，越來越多的技術人員、企業(yè)開始聚焦相關配套裝備研究。楚杰[4]等研制出玉米寬窄行條帶深旋一體化精量播種機，雖然播種施肥性能顯著提高，但是機具作業(yè)幅寬限制無法適應大豆種植需求。張卓[5]研制的2BDG-6大豆耕播機是基于大豆、玉米輪作種植模式，對氣吸式雙圓盤排種器、滑切刀式破茬防堵、摩擦輪傳動進行了研究，提高了秸稈、雜草覆蓋地表的大豆播種作業(yè)質量，該機具主要適用于東北黑土區(qū)。屈哲[6]等研制了2BJYM-4型玉米大豆精量播種機，大豆采用轉倉式排種、玉米采用勺輪式排種，實現(xiàn)大豆、玉米的精量排種，但該機具滑移率較大，漏播率較高。徐良[7]等研制的2BFQ-2型山地小型玉米播種機針對丘陵山區(qū)玉米種植模式，對履帶式行走機構、勺式精密排種器、單體仿形機構等進行了優(yōu)化，提高了粒距均勻度和播量精確性。張黎驊[8]團隊與企業(yè)合作研制了“2+3”大豆玉米間作播種機，對分調分控排種施肥裝置、前傾自適應大直徑驅動地輪、可調式仿形機構、多種鎮(zhèn)壓方式等進行了研究優(yōu)化，提升了播種機各項性能以適應大豆玉米間作農(nóng)藝要求。

目前市場上常見的用于丘陵山區(qū)大豆、玉米精量播種作業(yè)的機型主要有河北農(nóng)哈哈機械集團有限公司生產(chǎn)的2BYF-4A玉米精量播種機，山東大華機械有限公司生產(chǎn)的2BMYFS-4/4玉米免耕精量播種機，滑縣富源機械有限公司生產(chǎn)的2BJ_2玉米精米播種機等（見圖1）。

圖1 適宜丘陵山區(qū)大豆玉米帶狀復合種植的典型播種機產(chǎn)品

3 存在問題

3.1 機械化設備研究不深入

受大豆玉米帶狀復合種植模式推廣時間和范圍限制，該技術配套機械研究還不夠深入，特別是機具在對作業(yè)環(huán)境的適用性方面，還有較大的提升空間。

3.2 播種機適應性差

丘陵山區(qū)環(huán)境復雜，地形崎嶇、土質水分特點變化大、種植結構復雜，對播種裝備限制因素頗多，同一播種機在不同區(qū)域使用效果差異性大。

3.3 農(nóng)機裝備零配件生產(chǎn)配套跟不上

因丘陵地區(qū)經(jīng)濟落后、農(nóng)機使用率較低，許多生產(chǎn)廠家不重視丘陵農(nóng)機或相關零配件生產(chǎn)，導致產(chǎn)品技術落后、質量差、產(chǎn)能不足、零配件維修替換困難。此外，受疫情影響，物流受阻，丘陵山區(qū)農(nóng)機維修成本愈加攀升。

3.4 智能化程度低

在丘陵山區(qū)復雜的耕地條件和多作物密植復雜農(nóng)藝模式雙重考驗下，播種機智能化和監(jiān)測系統(tǒng)準確性還有待提升。播種智能糾錯和漏播補償系統(tǒng)有待完善優(yōu)化，還需持續(xù)深入鉆研出性價比好、智能化程度高的新一代播種監(jiān)控系統(tǒng)。

4 建議

4.1 整合資源進行協(xié)同攻關

結合關鍵核心技術攻關新型舉國體制，把社會各類要素有機結合起來，充分調動企業(yè)、科研工作者的積極性，集中力量、協(xié)同攻關，對阻礙大豆玉米帶狀復合種植播種機發(fā)展的關鍵環(huán)節(jié)進行重點研發(fā)，提升大豆玉米帶狀復合種植模式下丘陵山地機具作業(yè)性能。

4.2 豐富播種機類型

根據(jù)丘陵和山地細化分類，通過更換變量工作部件來提高裝備的適應性和通用性。針對丘陵山區(qū)面積較廣的典型耕地設計專用大豆玉米播種機，以保證機械設備使用效果。

4.3 提高播種機智能化水平

結合大數(shù)據(jù)、北斗導航、人工智能等下一代互聯(lián)網(wǎng)技術，融合地形變化和作業(yè)機組的姿態(tài)、監(jiān)測作業(yè)在線狀態(tài)、數(shù)量、質量等，開展空間信息分析，利用多源傳感器構建智能監(jiān)測技術體系，實現(xiàn)全程機械化作業(yè)狀態(tài)、關鍵工況參數(shù)、作業(yè)量和作業(yè)質量的在線精準監(jiān)測，提高丘陵播種機智能化水平。

4.4 加大研發(fā)生產(chǎn)的扶持和投入

政府政策支持和各類資金投入，鼓勵相關企業(yè)進行丘陵農(nóng)業(yè)機械的研發(fā)和生產(chǎn)，特別是扶持四川、云南、貴州等地的農(nóng)機企業(yè)，縮短丘陵山地農(nóng)機生產(chǎn)與使用的空間距離限制，減少物流成本。