烏蘭布和沙漠山藥機(jī)械化種植技術(shù)及存在問題探究

張 勇，張曉蒙，張艷芳，菅志亮，霍秀文，邊學(xué)忠，趙瑞平

（1.巴彥淖爾市農(nóng)牧業(yè)科學(xué)研究所，內(nèi)蒙古自治區(qū) 臨河 015000；2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，內(nèi)蒙古自治區(qū) 呼和浩特 010000）

山藥是一種具有良好市場前景和產(chǎn)業(yè)開發(fā)潛力的藥食同源、高產(chǎn)高效特色經(jīng)濟(jì)作物，其藥用和滋補(bǔ)價值高，深受人們喜愛。山藥性喜光、低空氣濕度和較高土壤溫度，忌水澇。烏蘭布和沙漠地處內(nèi)蒙古巴彥淖爾市和阿拉善盟境內(nèi)，地理區(qū)域為東經(jīng)106°09′～106°57′、北緯39°16′～40°57′，光照充足，氣候干旱，晝夜溫差大，土壤結(jié)構(gòu)疏松，土層深厚肥沃，排灌方便，非常適合山藥的生長，且種植的山藥不易生病，品質(zhì)好，耐貯存，被譽(yù)為沙漠人參。

烏蘭布和沙漠種植山藥始于2013 年，至今沿用機(jī)械粉壟開溝、人工輔助播種+機(jī)械覆膜、挖掘機(jī)+人工輔助收獲的作業(yè)方式，播種和收獲環(huán)節(jié)配套機(jī)械尚不完善，機(jī)械化水平低，人工勞動強(qiáng)度大、作業(yè)效率低、種植投入成本高，雖然經(jīng)濟(jì)效益尚可，但種植面積難以持續(xù)擴(kuò)大[1]。目前市場上沒有專門收獲山藥的特有機(jī)械，現(xiàn)有機(jī)械極易損壞山藥，造成損失。所以研制一款針對山藥的收獲機(jī)械對于提高山藥的經(jīng)濟(jì)價值，使其價值得到充分發(fā)揮有著至關(guān)重要的作用。為此，課題組從2020年—2022年依托內(nèi)蒙古科技計劃優(yōu)質(zhì)山藥新品種選育及高產(chǎn)高效栽培技術(shù)研究項目，連續(xù)3 a 在烏蘭布和沙漠磴口縣巴音套海農(nóng)場開展山藥的機(jī)械化種植技術(shù)試驗研究，集成了烏蘭布和沙漠山藥機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)，旨在為烏蘭布和沙漠種植山藥提供可行性研究方案，促進(jìn)烏蘭布和沙漠山藥的產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化、機(jī)械化發(fā)展。

1 烏蘭布和沙漠山藥機(jī)械化種植技術(shù)要點

1.1 品種選擇

選擇抗病、抗逆性強(qiáng)，耐肥水，產(chǎn)量高，品質(zhì)好，耐貯存的優(yōu)良品種。經(jīng)過山藥新品種選育試驗，白玉和鐵棍這2 個品種田間長勢好、無病蟲害、產(chǎn)量高、品質(zhì)好，適宜在烏蘭布和沙漠種植。播種前選擇晴朗天氣，晾曬山藥栽子2～3 d，以便促進(jìn)種子的發(fā)芽和滅菌。

1.2 選地

選擇土層深厚、疏松肥沃、排灌方便的輕壤土或砂壤土，0～1 m 土層內(nèi)無黏性土、砂粒土等斷層，表層壤土、下層砂壤土最為適宜，0～1.2 m 土層內(nèi)不能有黏土夾層，為山藥垂直向下直立生長創(chuàng)造條件，忌鹽堿地、黏土地、種植薯類作物地塊和連作山藥，尤其是重溝種植。

1.3 耕整地

4月10日后，利用撒肥機(jī)均勻撒施羊糞8 m3/667 m2，磷酸二銨50 kg/667 m2，硫酸鉀50 kg/667 m2，土壤調(diào)理劑20 kg/667 m2，隨后用旋耕機(jī)旋耕1～2 遍，以便將肥料和土壤均勻混合。

1.4 播種

1.4.1 播種農(nóng)藝要求

山藥播種要求地表10 cm 內(nèi)土層地溫穩(wěn)定在10 ℃以上，南北種植，可為一膜兩行或單行種植。烏蘭布和沙漠播種一般在4 月中下旬開始整地播種，5 月中上旬完成播種。一膜兩行種植適宜地膜寬度為120 cm，大行距120～150 cm、小行距為60 cm、株距20 cm，鐵棍種植大行距120～150 cm、小行距60 cm、株距10 cm，滴灌帶鋪設(shè)為一膜兩帶；單行種植宜為等行距種植，適宜地膜寬度為100 cm，行距90～95 cm。滴灌帶鋪設(shè)可為膜上鋪設(shè)或膜下鋪設(shè)，若為膜上鋪設(shè)，需在鋪膜時后端加裝破膜裝置（僅破滴水小孔），同時可起到防止地膜被大風(fēng)卷起。

1.4.2 播種

播種前，由拖拉機(jī)后置懸掛的粉壟機(jī)進(jìn)行粉壟作業(yè)，一膜兩行種植選用深耕深旋式粉壟機(jī)進(jìn)行粉壟開溝，一次作業(yè)可完成2 行粉壟和開溝作業(yè)；單行種植選用等行距粉壟機(jī)進(jìn)行粉壟開溝，一次作業(yè)可完成3行粉壟和開溝作業(yè)。作業(yè)時，拖拉機(jī)需配套北斗高精導(dǎo)航設(shè)備，并利用拖拉機(jī)后輸出軸為粉壟機(jī)提供動力完成粉壟作業(yè)，粉壟深度約110～120 cm，以保證山藥種植后可以向下直立生長。同時在粉壟后的對應(yīng)行上，由粉壟機(jī)后端連接的開溝輪作用下進(jìn)行開溝，溝型呈倒梯形狀，溝深20～25 cm，上開口寬20～25 cm，底部寬5～10 cm，人工在溝內(nèi)將山藥栽子或山藥段芽端向上沿一個方向擺放至溝中央。播種完成后利用覆膜覆土一體機(jī)對倒梯形溝回填土、開溝、覆膜、滴灌帶鋪設(shè)、鎮(zhèn)壓等作業(yè)；最后采用拖拉機(jī)懸掛連接的旋耕回土機(jī)進(jìn)行膜上回土作業(yè)，覆土厚度3～5 cm，膜上覆土保證山藥破膜發(fā)芽。膜上覆土后應(yīng)及時滴管澆水并澆透，防止膜上表層土壤被大風(fēng)吹走。

1.5 田間管理

山藥田間管理過程包括搭架引蔓、滴水施肥、中耕除草、病蟲害防治等。

1.5.1 搭架引蔓

搭架引蔓應(yīng)在行間采用竹竿搭設(shè)支架，支架截面呈“人”字型，一膜兩行種植每膜搭設(shè)一個支架，單行等行距種植兩膜搭設(shè)一個支架，架高1.8～2 m，支架間距7～8 m，并在相應(yīng)支架上穿鐵絲，鋪設(shè)爬藤網(wǎng)，以便山藥出苗后引蔓上架。通過搭架引蔓，可防止山藥莖蔓伏地生長，避免莖葉枯黃和減少病害發(fā)生，同時可使山藥莖葉之間形成良好通風(fēng)，有助于莖葉的光合作用，生長更加旺盛，促進(jìn)山藥地下塊莖的增長、增粗、增質(zhì)量[2]。

1.5.2 滴水施肥

通過滴水滴肥配套滴灌裝置進(jìn)行滴水施肥。滴水應(yīng)視土壤濕度狀況進(jìn)行，去除植株附近表層土壤，下層土壤濕度以手握住土壤不散開為最佳狀態(tài)。從播種到出苗累計滴水5～6 次，每次滴水持續(xù)12 h，滴水周期為5～6 d。苗期施肥按照穩(wěn)氮、增磷、補(bǔ)鉀、添微的原則，待山藥藤蔓爬到網(wǎng)上后滴水滴肥1次，平衡肥4 kg/667 m2，后間隔7 d 左右，連續(xù)滴平衡肥3 次，滴肥量分別為4 kg/667 m2、7.5 kg/667 m2、15 kg/667 m2；后間隔7 d 左右滴水滴肥1 次，滴松爾肥15 kg/667 m2，間隔7 d 左右，滴松爾肥、青藤復(fù)合肥3 次，滴肥量為松爾肥10 kg/667 m2、青藤復(fù)合肥10 kg/667 m2。間隔7 d 后，連續(xù)滴鉀肥4 次，前2 次為15 kg/667 m2，后2 次為10 kg/667 m2。后期不再滴肥，間隔7 d滴水1次。

1.5.3 中耕除草

苗期采用田園管理機(jī)進(jìn)行行間除草和培土，使得行間成溝、架內(nèi)起壟。作業(yè)時避免傷苗、埋苗。苗期無法采用機(jī)具進(jìn)行中耕除草作業(yè)時，適時安排人工拔草。

1.5.4 病蟲害防治

烏蘭布和沙漠具有山藥種植的自然優(yōu)勢條件，基本都是輪作種植，一般不會發(fā)生病蟲害。如遇到炭疽病、褐斑病、白銹病等病害和蠐螬、地老虎、黑肉蟲等蟲害發(fā)生時，應(yīng)統(tǒng)籌農(nóng)業(yè)防治、物理防治、生物防治和藥物防治等措施，盡最大可能減少病害和蟲害帶來的損失，保證種植效益。

1.6 收獲

1.6.1 最佳收獲期

待山藥莖葉淡黃，下層葉片枯黃或脫落，地下莖塊進(jìn)入休眠狀態(tài)時，適時收獲，一般為10 月下旬—11 月上旬，可保證山藥產(chǎn)量最大化[3]。

1.6.2 撤網(wǎng)撤架

收獲前，人工將爬藤網(wǎng)連同山藥莖蔓一起移除，從人字架上取下固定鐵絲，后人字架拔出運送到指定地點擺放整齊，便于重復(fù)利用。

1.6.3 收獲方式

山藥收獲采用“人工劃線+挖掘機(jī)開溝+人工輔助”的作業(yè)方式，挖機(jī)鏟頭為耙式鏟頭。作業(yè)時，人工在山藥種植行附近先畫出挖機(jī)開挖線，挖機(jī)沿開挖線方向順行挖溝，人工利用鐵鍬去除山藥根莖附近土壤后取出山藥，輔助人員佩戴手套去除山藥表層浮土。收獲時注意保證的山藥完整，外觀不受損傷，收獲后根據(jù)山藥長短、完好情況進(jìn)行分揀，集中堆放，便于運送至恒溫庫。

1.7 貯存

山藥貯存應(yīng)選擇恒溫庫貯存，恒溫庫地面鋪設(shè)濕沙，分層整齊擺放，溫度保持在5 ℃左右，可保持山藥的新鮮。

2 烏蘭布和沙漠山藥機(jī)械化種植的制約因素

2.1 農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝配套不到位

山藥種植過程中，播種環(huán)節(jié)需要播前粉壟、機(jī)械化開溝、人工擺放山藥種子、覆膜、滴灌帶鋪設(shè)、覆土、膜上覆土、機(jī)械化回填土等工序，出苗后需要搭架上網(wǎng)引蔓，收獲前需要撤架撤網(wǎng)，收獲期需要挖掘機(jī)開溝、人工輔助收獲。為了能夠?qū)崿F(xiàn)山藥全程機(jī)械化作業(yè)，山藥配套播種和收獲機(jī)具方面存在的短板問題最為關(guān)鍵。在播種環(huán)節(jié)，機(jī)械粉壟、開溝、覆膜、滴灌帶鋪設(shè)、膜上回填土等作業(yè)基本可以依靠機(jī)械完成作業(yè)，但由于山藥栽子易破損和斷裂的特性，使得山藥栽子在溝內(nèi)定向投苗、等間距擺放時無法使用機(jī)械完成，成為山藥機(jī)械化播種一體機(jī)研制的瓶頸；在收獲環(huán)節(jié)，局限于收獲期山藥莖塊深度、易破損、易斷裂等因素，使得山藥收獲基本都是依靠挖掘機(jī)開挖和人工輔助方式完成收獲，工作效率低，勞動強(qiáng)度大。因此，研制一種集挖掘、莖土分類、收集功能于一體的山藥聯(lián)合收獲機(jī)迫在眉睫[4]。

2.2 殘留地膜清除遇難題

當(dāng)前，由于烏蘭布和沙漠氣候原因，山藥播種期土壤溫度不足，一般均需覆蓋地膜，以起到增溫、增墑、抑制雜草、提升出苗率等作用。但是在山藥收獲期，地膜清除是一項值得重點關(guān)注的生態(tài)問題。若采用機(jī)械化清除地膜，容易對地下的山藥莖塊造成損害，故種植戶的選擇一般是不予清除。收獲時地膜隨挖機(jī)收獲作業(yè)被深埋于土壤之中，而大量的地膜殘留勢必會造成土壤耕地質(zhì)量下降，不利于烏蘭布和沙漠耕地的可持續(xù)利用。因此，在烏蘭布和沙漠種植山藥應(yīng)盡可能利用生物降解膜技術(shù)，以適應(yīng)烏蘭布和沙漠現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展要求。

3 討論

3.1 產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景

在烏蘭布和沙漠種植的山藥保苗率高，植株整齊，長勢旺盛，病害少，品質(zhì)好，耐貯存。綜合產(chǎn)量、產(chǎn)值、成本核算，凈利潤可保持在1.5×104元/667 m2以上，經(jīng)濟(jì)效益可觀，適宜大面積示范推廣。但是，由于播種、收獲環(huán)節(jié)機(jī)具不配套，常常呈現(xiàn)出費時、費工、費錢的特點，嚴(yán)重影響了種植戶的積極性，使得種植面積逐年遞減。因此，急需要開展山藥播種一體機(jī)和專用收獲機(jī)械，實現(xiàn)山藥種植全程機(jī)械化，促進(jìn)山藥種植農(nóng)機(jī)和農(nóng)藝融合。此外，在烏蘭布和沙漠種植山藥過程中，應(yīng)探索應(yīng)用生物降解膜技術(shù)替代塑料地膜，走綠色高質(zhì)量發(fā)展之路，為建設(shè)美麗中國做出應(yīng)有貢獻(xiàn)。

3.2 機(jī)械化發(fā)展趨勢

3.2.1 機(jī)具整合

當(dāng)前，山藥種植配套機(jī)具有粉壟機(jī)、開溝機(jī)、鋪膜機(jī)、田園管理機(jī)、膜上回土作業(yè)機(jī)等，在山藥播種作業(yè)過程中，機(jī)具種類多、功能單一，每臺機(jī)具基本只能完成單項作業(yè)，無形之中延長了作業(yè)鏈長度，作業(yè)效率低、周期長、強(qiáng)度大。因此，需對種植中應(yīng)用的機(jī)具進(jìn)行功能整合，盡可能采用單臺機(jī)具完成多項作業(yè)，減少配套動力投入和機(jī)具數(shù)量，以提升作業(yè)效率，同時也可降低購買機(jī)具成本和租賃機(jī)具成本。

3.2.2 通用型播種一體機(jī)研制

當(dāng)前山藥種植尚無標(biāo)準(zhǔn)化種植農(nóng)藝模式，農(nóng)戶大多根據(jù)經(jīng)驗進(jìn)行種植，株距、行距、深淺等農(nóng)藝參數(shù)不統(tǒng)一，使得機(jī)具與農(nóng)藝難以配套。因此，想要實現(xiàn)山藥的機(jī)械化種植，必須制定出山藥種植農(nóng)藝標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一農(nóng)藝參數(shù)，統(tǒng)籌考慮山藥種植中的粉壟、開溝、施肥、投苗擺放、覆膜、滴灌帶鋪設(shè)、膜上回土全過程和山藥栽子易損、易斷特性，為山藥一體化播種技術(shù)、裝備的研發(fā)和關(guān)鍵部件參數(shù)提供設(shè)計依據(jù)。結(jié)合精量取種、定向精量排種、低損排種等技術(shù)，研制一種、精量取種、定向投苗、播種溝回填土、覆膜、滴灌帶鋪設(shè)的山藥播種一體機(jī)[5]。

3.2.3 研制山藥聯(lián)合收獲機(jī)

根據(jù)山藥種植農(nóng)藝模式，當(dāng)前山藥機(jī)械化收獲難度較大，嚴(yán)重制約了山藥的機(jī)械化生產(chǎn)水平。因此，在研究山藥收獲機(jī)械方面需統(tǒng)籌研究山藥幾何形狀、根莖的抗拉強(qiáng)度、剪切力、拉撥力，為山藥機(jī)械化收獲技術(shù)及裝備的研發(fā)及關(guān)鍵部件參數(shù)提供設(shè)計依據(jù)。結(jié)合液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、導(dǎo)航、智能機(jī)器人等技術(shù)，研制一種集挖掘、莖土分離、分類、收集等功能的山藥聯(lián)合收獲機(jī)[5]。