丘陵區(qū)輕簡型玉米播種機(jī)發(fā)展探討

劉國海

摘要：丘陵山區(qū)玉米種植面積占遼寧省玉米種植總面積的43%左右，是玉米集中種植區(qū)，但種植地塊普遍較小且分散，平整度差，地況復(fù)雜多變，種植模式多樣，形成半機(jī)械化為主的耕種方式。結(jié)合遼寧丘陵山區(qū)特點(diǎn)，分析輕簡型玉米播種機(jī)的技術(shù)要求和應(yīng)用前景，為提升丘陵山區(qū)玉米播種機(jī)械化水平提供思路。

關(guān)鍵詞：玉米播種機(jī)；輕簡化；丘陵區(qū)；技術(shù)要求；應(yīng)用前景

中圖分類號(hào)：S223.2 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ?文章編號(hào)：1674-1161（2023）03-0033-03

目前，丘陵山區(qū)機(jī)械化得到國家及各省高度重視，并出臺(tái)了一些利好政策。2018年國務(wù)院印發(fā)了《關(guān)于加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化和農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的指導(dǎo)意見》，要求推動(dòng)農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)向高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)型，推動(dòng)農(nóng)業(yè)機(jī)械化向全程全面高質(zhì)高效升級(jí)。2022年《遼寧省“十四五”農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展規(guī)劃》明確農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重點(diǎn)在于圍繞全省農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)急需、農(nóng)民急用，梳理農(nóng)機(jī)裝備短板弱項(xiàng)，組織開展短板弱項(xiàng)機(jī)具研發(fā)與推廣，充分發(fā)揮省級(jí)農(nóng)機(jī)化協(xié)調(diào)推進(jìn)機(jī)制作用，引導(dǎo)科研院所和農(nóng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)等向短板弱項(xiàng)機(jī)具研發(fā)聚焦用力，積極推進(jìn)新機(jī)具推廣應(yīng)用。播種是農(nóng)業(yè)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)[1]，由于地域氣候、土壤等條件的不同，各地對(duì)玉米播種機(jī)的要求差異較大。鑒于遼寧丘陵山區(qū)面積占比較大，玉米生產(chǎn)具有很大潛力的實(shí)際，有必要研發(fā)推廣適合省情、農(nóng)民需要、先進(jìn)適用的玉米播種機(jī)，補(bǔ)齊丘陵山區(qū)機(jī)械化短板。

1 遼寧丘陵山區(qū)玉米生產(chǎn)機(jī)械化現(xiàn)狀

遼寧地貌為“六山一水三分田”，耕地面積近410萬hm2，占全省土地總面積的28.1%，人均耕地面積約0.1 hm2，低于全國平均水平。丘陵山區(qū)面積偏大，遼東丘陵是我國三大丘陵之一，總面積約335萬hm2，是全省林業(yè)基地和生態(tài)屏障，也是糧經(jīng)類作物的重要產(chǎn)區(qū)，其中玉米種植面積約16萬hm2。遼西低山丘陵區(qū)包括朝陽市全部和阜新市細(xì)河區(qū)、清河門區(qū)、阜新縣，錦州市義縣，總面積34.3萬hm2，為全省糧食主產(chǎn)區(qū)，玉米種植面積在24.7萬hm2左右。從全省來看，丘陵山區(qū)玉米種植面積占全省玉米種植總面積的43%左右。從耕地狀況看，丘陵山區(qū)玉米種植地塊普遍較小且分散，平整度差，地況復(fù)雜多變，種植模式多樣，形成半機(jī)械化為主的耕種方式。與平原地區(qū)相比，丘陵山區(qū)適用中小型農(nóng)機(jī)具少，生產(chǎn)效率和種植效益極低，播種機(jī)械化發(fā)展明顯落后，區(qū)域發(fā)展不平衡問題突出。

從機(jī)械化作業(yè)角度，6 °及以下坡緩地與平耕地相似，已基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化；6 °～15 °坡耕地使用大型農(nóng)機(jī)具受限，通常使用中小型農(nóng)機(jī)具和手推式播種施肥機(jī)；超過15 °的坡耕地機(jī)械化播種作業(yè)會(huì)出現(xiàn)機(jī)身側(cè)移而出現(xiàn)漏播或淺播深播現(xiàn)象，農(nóng)作物種植較少，部分玉米種植戶通常采用手推式播種施肥機(jī)或人工作業(yè)。目前，耕地坡度6 °～15 °玉米種植面積比重較大，機(jī)械化運(yùn)用潛力和豐產(chǎn)增效潛力很大，但大多采用人工作業(yè)或半機(jī)械化方式，尚無適宜的中小型玉米播種裝備，導(dǎo)致生產(chǎn)成本大大壓縮種植戶效益空間。針對(duì)遼寧丘陵山地實(shí)際，有必要從技術(shù)層面加大丘陵山區(qū)輕簡化玉米播種機(jī)研發(fā)，補(bǔ)齊丘陵山區(qū)玉米全程機(jī)械化明顯短板，改變靠天吃飯的耕作方式，充分發(fā)揮并挖掘丘陵山地生產(chǎn)潛力，增強(qiáng)農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力、農(nóng)戶節(jié)本增效增收能力和糧食安全保障能力。

2 丘陵山區(qū)玉米播種機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

發(fā)達(dá)國家農(nóng)業(yè)機(jī)械化與自動(dòng)化、智能化程度融合度較高，玉米播種機(jī)主已向大型化、多功能、智能化方向發(fā)展。大型玉米播種機(jī)應(yīng)用廣泛，行數(shù)可達(dá)24行，幅寬達(dá) 18.6 m，作業(yè)速度10～12 km/h，最高生產(chǎn)率達(dá)18 hm2/h。一些現(xiàn)代高新技術(shù)如衛(wèi)星定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、專家智能系統(tǒng)、遙感技術(shù)等得到應(yīng)用。美國將激光制導(dǎo)和電子監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用于動(dòng)力機(jī)械以實(shí)現(xiàn)位置與方向的精準(zhǔn)控制，將計(jì)量裝置用于收獲機(jī)械以確定產(chǎn)量等信息，將電子地圖內(nèi)疊存數(shù)據(jù)庫用于施肥系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)肥料施用量的調(diào)整。ACCU-PLANT播種機(jī)可通過系統(tǒng)來調(diào)控播種機(jī)播種量計(jì)量裝置，實(shí)現(xiàn)不同地塊施肥量與播種量的同步調(diào)整。日本推出的農(nóng)業(yè)服務(wù)支援系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)播種量、施肥量的自動(dòng)控制。這些高效裝備的研究與應(yīng)用目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)作業(yè)規(guī)?；?、機(jī)具大型化和控制智能化，所針對(duì)的作業(yè)區(qū)域多數(shù)為平原地區(qū)。鑒于丘陵山區(qū)的復(fù)雜地理環(huán)境和零散的地塊條件，國外對(duì)丘陵山區(qū)中小型輕簡化玉米播種技術(shù)裝備鮮有研究。即使日本和韓國的農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展水平很高，且丘陵山區(qū)較多，但其播種機(jī)研究往往偏重于蔬菜、中藥材等經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的作物，而對(duì)丘陵山區(qū)專用玉米播種機(jī)的研究沒有引起關(guān)注和重視。

我國農(nóng)機(jī)智能化水平與發(fā)達(dá)國家相比還有很大差距，山東省農(nóng)機(jī)院、福田雷沃重工等自主研發(fā)了種子檢測(cè)與自動(dòng)補(bǔ)種系統(tǒng)、專用控制器與觸控軟件系統(tǒng)，具有已播數(shù)、重播數(shù)、漏播數(shù)計(jì)量功能，缺種、堵塞故障報(bào)警功能，以及自動(dòng)補(bǔ)種功能，并實(shí)現(xiàn)株距與施肥量的電動(dòng)無級(jí)調(diào)節(jié)?；贕PS和北斗導(dǎo)航系統(tǒng)研發(fā)的智能變量播種、施肥、旋耕復(fù)合作業(yè)機(jī)具，可通過后臺(tái)調(diào)控機(jī)具作業(yè)參數(shù)。國內(nèi)以大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、5G通訊等技術(shù)為支撐，集成物聯(lián)網(wǎng)、5G通信、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、衛(wèi)星遙感等技術(shù)，已研發(fā)出農(nóng)業(yè)機(jī)器人、無人駕駛、計(jì)算機(jī)視覺檢測(cè)系統(tǒng)等智能裝備，推動(dòng)我國耕種收機(jī)械化向大型化高效化智能化方向邁進(jìn)。但在丘陵山區(qū)，這些先進(jìn)裝備難有施展空間，導(dǎo)致丘陵山區(qū)機(jī)械化水平成為我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全程機(jī)械化的短板。

3 丘陵山區(qū)精簡型玉米播種機(jī)研發(fā)路徑分析

3.1 排種器的選擇

玉米精密播種具有省種、省時(shí)和高產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)[2]，玉米精密播種機(jī)械與傳統(tǒng)播種機(jī)械相比具有更好的科學(xué)性與先進(jìn)性[3]。以玉米播種機(jī)為例，其主要工作部件排種器可分為機(jī)械式和氣力式兩種。氣力式排種器包括氣吸式排種器、氣吹式排種器、氣壓式排種器等，一般由風(fēng)機(jī)產(chǎn)生真空吸力或工作壓力致使種子貼附在型孔上，進(jìn)而完成充種或清種作業(yè)。這種排種器對(duì)種子形狀和尺寸要求不嚴(yán)且種子破碎率低，故大多用于高速作業(yè)和大中型播種機(jī)。但其結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜且制造精度較高，故在丘陵山區(qū)玉米播種機(jī)難以采用氣力式排種方式。丘陵山區(qū)玉米播種機(jī)主要采用機(jī)械式排種器，包括窩眼輪式排種器、外槽輪式排種器、轉(zhuǎn)盤式排種器、勺輪式排種器等，其共同特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，缺點(diǎn)是對(duì)種子大小要求嚴(yán)格，種子破碎率偏高，通用性偏低。

3.2 行走方式的選擇

目前，我國玉米播種機(jī)生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量在500家左右，其中與小型動(dòng)力配套的播種機(jī)和畜力播種機(jī)產(chǎn)量占比較大。這些小型玉米播種機(jī)一般以微耕機(jī)為動(dòng)力，或以人、畜為動(dòng)力。尤其在坡度較大、動(dòng)力難以使用的地塊，通常使用扎槍式播種器、滾動(dòng)式播種器，也可使用手推式單行、雙行玉米點(diǎn)播機(jī)。小型機(jī)械式播種機(jī)按行走方式分為輪式播種機(jī)和鏈軌式播種機(jī)。輪式播種機(jī)能通過更換不同排種輪來播種玉米、大豆、花生，還可更換不同配件用以完成施肥、松土、除草、開溝、扶壟、培土等作業(yè)，進(jìn)而達(dá)到一機(jī)多用的效果。這種施肥播種機(jī)的行距、株距可調(diào)，作業(yè)效率在0.2 hm2/h左右，其特點(diǎn)是對(duì)地附著性能好，可在土壤潮濕及松軟地帶通行作業(yè)。

3.3 擬解決的關(guān)鍵技術(shù)問題

丘陵山區(qū)玉米播種機(jī)械化水平低的主因在于適宜平原地區(qū)的高性能播種機(jī)難以在條條塊塊、溝溝坎坎、起伏不平的地塊應(yīng)用，而實(shí)用型小型化播種機(jī)研發(fā)生產(chǎn)普遍不受重視，產(chǎn)業(yè)發(fā)展動(dòng)力不足。這就需要農(nóng)機(jī)相關(guān)部門在關(guān)注平原地區(qū)玉米播種機(jī)械向大型化智能化發(fā)展的同時(shí)，也要注重丘陵山區(qū)玉米播種裝備研發(fā)和實(shí)用化生產(chǎn)。遼寧丘陵山區(qū)玉米種植面積40多萬hm2，但播種機(jī)械化水平僅在50%左右，成為全省玉米全程機(jī)械化的明顯短板，亟待以問題為導(dǎo)向，以輕簡化實(shí)用化為目標(biāo)，著力解決技術(shù)問題，推動(dòng)全省農(nóng)機(jī)化向全程全面發(fā)展。重點(diǎn)解決以下技術(shù)問題：一是地形地貌復(fù)雜導(dǎo)致玉米播深一致性差、漏播率較高、大小苗現(xiàn)象普遍等問題，需在仿型設(shè)計(jì)上創(chuàng)新改進(jìn)。二是丘陵山區(qū)田塊小、不規(guī)則、坡地多，平原使用的大型動(dòng)力在此難以施展，微耕機(jī)等小型動(dòng)力略顯不足，手扶拖拉機(jī)多用于旋耕、起壟、鎮(zhèn)壓而很少用于播種作業(yè)，導(dǎo)致輕簡化播種施肥機(jī)具奇缺，這就需要解決動(dòng)力與配套機(jī)具匹配不合理問題。三是復(fù)雜地形容易導(dǎo)致地輪打滑，出現(xiàn)漏播等播種均勻性不佳問題，需用技術(shù)手段提高播種均勻度和減少漏播率。

4 提升丘陵山區(qū)玉米機(jī)械化水平的技術(shù)路徑

4.1 加強(qiáng)“宜機(jī)化”改造

為保障國家糧食安全，國家層面強(qiáng)調(diào)要“加強(qiáng)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田、農(nóng)田水利、農(nóng)業(yè)機(jī)械化等現(xiàn)代農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提升農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新水平并加快推廣使用，增強(qiáng)糧食生產(chǎn)能力和防災(zāi)減災(zāi)能力”。遼寧省在農(nóng)業(yè)機(jī)械化“十四五”發(fā)展規(guī)劃中也強(qiáng)調(diào)要推進(jìn)機(jī)械化生產(chǎn)與農(nóng)田建設(shè)相適應(yīng)，明確高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)、農(nóng)村土地綜合整治田間道路、田塊長度寬度與平整度等“宜機(jī)化”要求，推動(dòng)農(nóng)田地塊小并大、短并長、陡變平、彎變直和互聯(lián)互通，重點(diǎn)支持丘陵山區(qū)開展“宜機(jī)化”?！耙藱C(jī)化”改造就是為機(jī)械化高效作業(yè)創(chuàng)造良好的道路條件，使其能爬坡、進(jìn)山、入地。由于丘陵山區(qū)地理地貌的特殊性和復(fù)雜性，“宜機(jī)化”改造難度很大，且需要政府部門承擔(dān)土地整治任務(wù)。這就需要統(tǒng)籌政府資源，加快補(bǔ)齊丘陵山區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械化薄弱短板，為增強(qiáng)丘陵山區(qū)農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力創(chuàng)造條件。

4.2 加大資金支持力度

基于農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力提升的需要，進(jìn)一步拓展財(cái)政支持農(nóng)機(jī)化發(fā)展領(lǐng)域與范圍，突破丘陵山區(qū)播種施肥機(jī)械化薄弱環(huán)節(jié)，加大丘陵山區(qū)農(nóng)林機(jī)械及高端農(nóng)機(jī)裝備研發(fā)支持力度。支持農(nóng)機(jī)化科技創(chuàng)新，鼓勵(lì)和引導(dǎo)高校院所和企業(yè)開展技術(shù)攻關(guān)，構(gòu)建以企業(yè)為主體、科技為支撐、市場為導(dǎo)向的農(nóng)機(jī)裝備創(chuàng)新體系，以充分挖掘丘陵山區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)潛力，推動(dòng)農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收和鄉(xiāng)村振興。

4.3 優(yōu)化農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)布局

支持企業(yè)向“專、精、特、新”方向發(fā)展，加快推廣適合省情、農(nóng)民需要、先進(jìn)適用的農(nóng)機(jī)裝備，注重發(fā)展適應(yīng)小農(nóng)生產(chǎn)、丘陵山區(qū)作業(yè)的高效專用農(nóng)業(yè)機(jī)械，建立適宜區(qū)域發(fā)展的全程機(jī)械化技術(shù)路線和發(fā)展模式，促進(jìn)農(nóng)機(jī)均衡化協(xié)調(diào)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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[2] 劉慧敏.探討玉米精密播種機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀[J].北京農(nóng)業(yè)：2013（6）：141.

[3] 李海福.探討玉米精密播種機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀[J].科技經(jīng)濟(jì)市場，2015（4）：78-79.

Discussion on the Development of Light and Simple Corn Planter in Hilly Area

LIU Guohai

（Agricultural Technology Extension Service Center， Shuiyuan Town， Dashiqiao City， Yingkou Liaoning 115116 ，China）

Abstract： The planting area of corn in hilly and mountainous areas accounts for about 43% of the total planting area of corn in Liaoning Province， which is a concentrated planting area of corn. However， the planting plots are generally small and scattered， with poor flatness， complex and changeable land conditions， and diverse planting patterns， forming a semi-mechanized farming method. Combined with the characteristics of hilly and mountainous areas in Liaoning province， the technical requirements and application prospects of light and simplified corn planter are analyzed， so as to provide ideas for improving the mechanization level of corn sowing in hilly and mountainous areas.

Key words： corn planter; light simplification; hilly area; technical requirements; application prospect