丘陵山区大豆玉米带状复合种植播种机械研究现状*
时间：2023-05-31 12:55:22 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
叶江红 刘波 刘宇 罗俊 吴瑕玉 郭佳 陈攀 梅林森
四川省农业机械研究设计院，四川成都
丘陵山地是大豆玉米重要产区之一，但因其地势起伏、地块小而散、土壤粘重板结等，农机装备研发难度大、小规模农机投资效益低，成为我国农业机械化发展最滞后、最薄弱的区域。大豆玉米带状复合种植采用宽窄行田间布置方式，呈现出高密植、分带成行、高低作物等特点，进一步增加了与该模式配套的丘陵农机研发难度。
国外先进国家的播种技术已形成较为成熟的体系，各种类型的精密播种机在实际农业生产中应用广泛，大豆、玉米种植已实现全程机械化。近年来，随着机械化的普及，我国精密播种机发展迅速，但总体来看，我国精密播种机研究存在着发展不平衡，适应性差等问题，丘陵山区播种机械化仍有较多难题尚未解决。
1.1 国外研究现状
国外关于作物精密播种技术研究始于20世纪30年代，目前，欧美国家对精密播种机的研究已较为深入并有广泛应用。精密排种器是播种机的核心部件，结构原理上有气力式和机械式两大类，气力式排种器以气吸式最为常见。目前，国外著名的精密播种机制造厂商产品多以气吸式联合作业播种机为主，能一次性轻松完成旋耕、开沟、播种、施肥、打药等多种操作。由于地形环境平坦开阔，国外播种机普遍为牵引式，配套动力大，质量体积大、横梁多、作业幅度宽，各开沟器之间间隔大，土壤工作部件也做得较复杂，适用于大面积农场生产作业。
同时，随着技术不断进步，国外精密播种机已开始将卫星定位系统、地理信息系统、遥感技术、人工智能专家系统等高新技术融合到现代农业装备中，该类设备的推广面积已达10%以上，导向对行精准度最高能达到±2.5 cm。
1.2 国内研究现状
我国精量播种技术的研究起步晚、研发滞后。东北地区是我国精密播种机的主要研发地，近年来发展迅速，但推广较多播种装备均为机械式。机械式排种器种类繁多，常见垂直圆盘侧充式、水平圆盘、倾斜圆盘、窝眼轮式和窝眼刷种轮式等。目前，已通过省部级鉴定和大量推广应用的播种机产品多为悬挂式大型宽幅播种机，大多数仍采用铁制刚性地轮驱动，其直径偏小，滑移率高。
我国黑龙江八一农垦大学、山东农业大学、山东理工大学、吉林农业大学等在农业机械作业监测上进行了大量研究，聚焦于播种机作业质量监测、播种机漏播后补播技术、播种轨迹监测与纠偏等。赵斌[1]等人设计了智能种肥计量监测系统；
纪超[2]等设计的基于反射式红外光电感应的播种机排种监测系统；
欧阳晨[3]设计的播种机漏播和播种轨迹自动监测报警及补偿系统。
我国精量播种机研究已有长足进步，但整体而言，我国设计生产的精量播种机多基于国外播种机研究，原创程度低、设备技术落后、适应性差。
国外少有大豆玉米带状复合种植机械化技术方面的研究，而我国从20世纪70年代开始提倡作物间套作，大豆玉米带状复合种植模式专用播种机的需求也随之增加。前期配套机具主要是将单作的玉米、大豆播种机进行简单改装，工作性能较差，应用范围集中在北方平原地区，而专门针对该栽培模式的播种机具还是很少。
2.1 大豆玉米带状复合种植农艺要求
根据农业农村部发布的2022年西南地区大豆玉米带状复合种植技术意见，主要有带状套作和间作两种，要求保证玉米株距12～14 cm、大豆株距9～11 cm，玉米每公顷基本苗5.85万～6.45万株、大豆每公顷基本苗12.75万～14.25万株。带状套作主推“3行大豆+2行玉米”，玉米带宽40 cm，大豆带宽60～70 cm，玉米带与大豆带间距60～70 cm。带状间作主推“4行大豆+2行玉米”，玉米带宽40 cm，大豆带宽90～120 cm，玉米带与大豆带间距70 cm。
2.2 适宜丘陵山区大豆玉米带状复合种植的播种机械
丘陵山区大豆玉米带状套作，可选用市面上大豆玉米密植播种机，通过更换排种盘、调整播种单体数量和距离，实现大豆和玉米同机播种。间作同机播种施肥作业时可选用2BF-6型勺轮式或气力式玉米大豆一体化播种机，主要由机架、驱动装置、肥料箱、玉米播种单体和大豆播种单体等组成。对于不适宜拖拉机作业的山区耕地可选择微耕机带动或手推式播种施肥器，这类机具灵活轻便、操作简单、价格较低，能在一定程度上减小劳动强度，提高作业效率。
随着大豆玉米带状复合种植技术的推广应用，越来越多的技术人员、企业开始聚焦相关配套装备研究。楚杰[4]等研制出玉米宽窄行条带深旋一体化精量播种机，虽然播种施肥性能显著提高，但是机具作业幅宽限制无法适应大豆种植需求。张卓[5]研制的2BDG-6大豆耕播机是基于大豆、玉米轮作种植模式，对气吸式双圆盘排种器、滑切刀式破茬防堵、摩擦轮传动进行了研究，提高了秸秆、杂草覆盖地表的大豆播种作业质量，该机具主要适用于东北黑土区。屈哲[6]等研制了2BJYM-4型玉米大豆精量播种机，大豆采用转仓式排种、玉米采用勺轮式排种，实现大豆、玉米的精量排种，但该机具滑移率较大，漏播率较高。徐良[7]等研制的2BFQ-2型山地小型玉米播种机针对丘陵山区玉米种植模式，对履带式行走机构、勺式精密排种器、单体仿形机构等进行了优化，提高了粒距均匀度和播量精确性。张黎骅[8]团队与企业合作研制了“2+3”大豆玉米间作播种机，对分调分控排种施肥装置、前倾自适应大直径驱动地轮、可调式仿形机构、多种镇压方式等进行了研究优化，提升了播种机各项性能以适应大豆玉米间作农艺要求。
目前市场上常见的用于丘陵山区大豆、玉米精量播种作业的机型主要有河北农哈哈机械集团有限公司生产的2BYF-4A玉米精量播种机，山东大华机械有限公司生产的2BMYFS-4/4玉米免耕精量播种机，滑县富源机械有限公司生产的2BJ_2玉米精米播种机等（见图1）。
图1 适宜丘陵山区大豆玉米带状复合种植的典型播种机产品
3.1 机械化设备研究不深入
受大豆玉米带状复合种植模式推广时间和范围限制，该技术配套机械研究还不够深入，特别是机具在对作业环境的适用性方面，还有较大的提升空间。
3.2 播种机适应性差
丘陵山区环境复杂，地形崎岖、土质水分特点变化大、种植结构复杂，对播种装备限制因素颇多，同一播种机在不同区域使用效果差异性大。
3.3 农机装备零配件生产配套跟不上
因丘陵地区经济落后、农机使用率较低，许多生产厂家不重视丘陵农机或相关零配件生产，导致产品技术落后、质量差、产能不足、零配件维修替换困难。此外，受疫情影响，物流受阻，丘陵山区农机维修成本愈加攀升。
3.4 智能化程度低
在丘陵山区复杂的耕地条件和多作物密植复杂农艺模式双重考验下，播种机智能化和监测系统准确性还有待提升。播种智能纠错和漏播补偿系统有待完善优化，还需持续深入钻研出性价比好、智能化程度高的新一代播种监控系统。
4.1 整合资源进行协同攻关
结合关键核心技术攻关新型举国体制，把社会各类要素有机结合起来，充分调动企业、科研工作者的积极性，集中力量、协同攻关，对阻碍大豆玉米带状复合种植播种机发展的关键环节进行重点研发，提升大豆玉米带状复合种植模式下丘陵山地机具作业性能。
4.2 丰富播种机类型
根据丘陵和山地细化分类，通过更换变量工作部件来提高装备的适应性和通用性。针对丘陵山区面积较广的典型耕地设计专用大豆玉米播种机，以保证机械设备使用效果。
4.3 提高播种机智能化水平
结合大数据、北斗导航、人工智能等下一代互联网技术，融合地形变化和作业机组的姿态、监测作业在线状态、数量、质量等，开展空间信息分析，利用多源传感器构建智能监测技术体系，实现全程机械化作业状态、关键工况参数、作业量和作业质量的在线精准监测，提高丘陵播种机智能化水平。
4.4 加大研发生产的扶持和投入
政府政策支持和各类资金投入，鼓励相关企业进行丘陵农业机械的研发和生产，特别是扶持四川、云南、贵州等地的农机企业，缩短丘陵山地农机生产与使用的空间距离限制，减少物流成本。
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