郭 婷

（西安職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710032）

隨著科技進(jìn)步和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的步伐加快，農(nóng)業(yè)機(jī)械化種植已成為農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢。傳統(tǒng)的種植方式由于勞動強(qiáng)度大、效率低，難以滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求[1-2]。因此，研究和開發(fā)適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要的高效種植技術(shù)和裝備顯得尤為重要。大豆和玉米是我國的主要糧食作物，且在人們飲食中占有重要地位。因此，提高大豆和玉米的種植效率，對于保障國家糧食安全具有重要意義。帶狀復(fù)合種植是一種高效的種植方式，它通過合理配置作物種植比例和空間布局[3-4]，能夠有效提高土地利用率[5-6]，增加單位面積的產(chǎn)量，同時減少病蟲害的發(fā)生，提高農(nóng)作物的抗逆性[7-8]。然而，帶狀復(fù)合種植的實施需要相應(yīng)的種植機(jī)械和技術(shù)支持[9-10]，尤其是大豆與玉米此類糧食作物。因此，有必要開展研究，為大豆和玉米的高效種植提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。

1 大豆玉米帶狀復(fù)合種植農(nóng)藝技術(shù)對農(nóng)機(jī)提出的要求

1.1 大豆玉米帶狀復(fù)合種植農(nóng)藝技術(shù)

農(nóng)藝技術(shù)的選擇在帶狀復(fù)合種植中起著至關(guān)重要的作用。品種的選擇是第一步，選擇適合當(dāng)?shù)刭Y源條件、種植熟制和水肥條件的高產(chǎn)、耐密、抗倒、適合機(jī)械化收獲的品種是關(guān)鍵。在大豆和玉米的帶狀復(fù)合種植中，通常會選擇高產(chǎn)、適宜密植和機(jī)械化收獲的高品質(zhì)玉米品種，同時選擇耐蔭、耐密、抗倒的大豆品種。這樣可以確保在復(fù)合種植的條件下，兩種作物都能得到良好的生長。玉米和大豆的播種密度是另一個需要考慮的重要因素。一般來說，為了提高玉豆套作體系的總產(chǎn)量和總產(chǎn)值，確保經(jīng)濟(jì)效益，會選擇較高的播種密度。但是，過高的播種密度可能會導(dǎo)致作物競爭過于激烈，影響作物的生長。因此，需要根據(jù)具體的土壤條件、水肥條件和作物品種，確定最適宜的播種密度。播種時間需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、前茬作物的收獲時間以及經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)來確定。一般來說，播種時間應(yīng)在春季的適宜播種期內(nèi)，既不能過早，以免受到晚霜的影響，也不能過晚，以免影響作物的生長周期。同時，播種時間還需要考慮到前茬作物的收獲時間，以避免影響前茬作物的收獲。

1.2 對農(nóng)機(jī)提出的具體要求

大豆和玉米的帶狀復(fù)合種植技術(shù)在農(nóng)藝和農(nóng)機(jī)化的要求上確實呈現(xiàn)出很大的復(fù)雜性和多樣性。具體來說，包括以下幾個方面。

1）種植模式的差異性：大豆和玉米共生時間的差異導(dǎo)致種植模式的多樣性，不同的種植模式需要配備不同作業(yè)幅寬的播種和收獲機(jī)械，這對農(nóng)機(jī)的通用性和可調(diào)性提出了高要求。為了滿足這些要求，農(nóng)機(jī)需要具備可調(diào)的播種和收獲設(shè)備，以適應(yīng)不同的種植模式。同時，農(nóng)機(jī)需要具備高度的自動化和智能化水平，以便在種植過程中自動調(diào)整作業(yè)參數(shù)。

2）土壤和前茬秸稈條件的差異性：北方、黃淮、南方的土壤和前茬秸稈條件差異較大，因此種床創(chuàng)制技術(shù)也會有所不同。為了適應(yīng)這些差異，農(nóng)機(jī)需要具備靈活的調(diào)整能力，以適應(yīng)不同的土壤和秸稈條件。例如，農(nóng)機(jī)可能需要具備不同的土壤翻耕和秸稈處理設(shè)備，以適應(yīng)不同的土壤和秸稈條件。

3）株行距的選擇：“擴(kuò)間增光、縮株保密”的原則需要考慮何種株行距能實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)，同時也需要考慮何種株行距適合機(jī)械化作業(yè)，這對農(nóng)機(jī)的設(shè)計和制造提出了高要求。例如，農(nóng)機(jī)的播種和收獲設(shè)備需要能夠調(diào)整作業(yè)幅寬，以適應(yīng)不同的株行距。同時，農(nóng)機(jī)的控制系統(tǒng)也需要能夠根據(jù)不同的株行距自動調(diào)整作業(yè)參數(shù)。

4）差異化精準(zhǔn)施肥施藥：為保證大豆和玉米的正常生長，施肥和用藥需要分開進(jìn)行，這就要求農(nóng)機(jī)具備差異化精準(zhǔn)施肥施藥的能力。農(nóng)機(jī)需要配備精準(zhǔn)的施肥和施藥設(shè)備，以實現(xiàn)對不同作物的精準(zhǔn)施肥施藥。同時，農(nóng)機(jī)的控制系統(tǒng)也需要能夠根據(jù)不同的作物類型和生長階段自動調(diào)整施肥和施藥的參數(shù)。

5）機(jī)械配置的多樣性：由于大豆和玉米的生長周期、施肥和用藥需求等都不同，因此機(jī)械配置需要具有一定的多樣性，以滿足不同作物的管理需求。例如，農(nóng)機(jī)可能需要配備不同的播種、施肥、施藥和收獲設(shè)備，以適應(yīng)不同的作物和種植模式。同時，農(nóng)機(jī)也需要具備高度的自動化和智能化水平，以便在種植過程中自動調(diào)整設(shè)備配置和作業(yè)參數(shù)。

2 整地及播種的關(guān)鍵技術(shù)和裝備

2.1 大豆玉米帶狀復(fù)合種植對耕播的具體要求

1）株距精確控制：復(fù)合種植中大豆和玉米的株距較小且要求嚴(yán)格，這就需要播種機(jī)具有精確的排種器和株距調(diào)控能力。當(dāng)前的排種器可能在高速播種時出現(xiàn)株距不準(zhǔn)確和漏種問題，這對排種器的設(shè)計和控制技術(shù)提出了較高的要求。為了解決這個問題，可能需要研發(fā)新型的排種器和株距調(diào)控技術(shù)，或者對現(xiàn)有的排種器和控制技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。

2）種床創(chuàng)制與播種機(jī)秸稈防堵技術(shù)：由于復(fù)合種植中大豆的植株行距小，免耕播種時行間易擁堵，因此對種床創(chuàng)制和播種機(jī)的秸稈防堵技術(shù)有一定的要求。為了解決這個問題，可能需要研發(fā)新型的種床創(chuàng)制技術(shù)和播種機(jī)秸稈防堵設(shè)備，或者對現(xiàn)有的技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)。

3）排肥機(jī)構(gòu)的改進(jìn)：由于玉米密植后對肥料的需求增大，現(xiàn)有的凈作播種機(jī)的排肥量可能不足，這就需要對肥箱和排肥機(jī)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。為了解決這個問題，可能需要研發(fā)新型的肥箱和排肥機(jī)構(gòu)，或者對現(xiàn)有的肥箱和排肥機(jī)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。

2.2 耕整地關(guān)鍵技術(shù)

在大豆和玉米的帶狀復(fù)合種植中，耕整地是決定種植成功與否的關(guān)鍵步驟之一。耕整地的目標(biāo)是創(chuàng)造一個對大豆和玉米都有利的種植環(huán)境，因此需要的技術(shù)和設(shè)備必須能夠同時滿足這兩種作物的需求。在耕作過程中，要求種床必須平整，以保證播種機(jī)的行距精度。同時，采用保護(hù)性耕作技術(shù)，如留茬壟作、少免耕、秸稈還田等，可以減少種床的風(fēng)蝕和水蝕，提高土壤的抗旱能力和肥力。此外，對于耕整地的機(jī)械設(shè)備，也需要根據(jù)種植的特點進(jìn)行選擇和優(yōu)化，以提高耕作的效率和質(zhì)量，滿足大豆和玉米帶狀復(fù)合種植的特殊需求。

2.3 關(guān)鍵裝備

大豆和玉米的帶狀復(fù)合種植對耕整地裝備提出了特殊的需求。首先，播種機(jī)的排種器多以地輪驅(qū)動，要保證大豆和玉米的株距精度，需要耕整地裝備能夠創(chuàng)造出較為平整的種床。其次，為了防止風(fēng)蝕和水蝕，提高土壤的抗旱能力和肥力，需要采用如留茬壟作、少免耕、秸稈還田等保護(hù)性耕作技術(shù)，這就要求耕整地裝備能夠適應(yīng)這些作業(yè)方式。在我國，常用的耕整地裝備包括聯(lián)合整地機(jī)、桿齒式深松機(jī)、全方位深松機(jī)等，它們能夠滿足大豆和玉米帶狀復(fù)合種植的耕作需求。最后，為了進(jìn)一步提高耕作效率和質(zhì)量，還需要對這些裝備進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，比如使用離散元軟件模擬深松鏟鏟尖在土壤中的運動，以優(yōu)化鏟柄外形曲線，減小土壤擾動量和耕作阻力。

3 田間管理關(guān)鍵技術(shù)與裝備

3.1 大豆玉米帶狀復(fù)合種植對田間管理的具體要求

1）雜草防除：對于帶狀復(fù)合種植，播種前的全封閉除草可以使用無人機(jī)或噴桿噴霧機(jī)進(jìn)行，以確保種子萌發(fā)前的土壤環(huán)境是清潔的。然而，一旦玉米和大豆出苗后，由于這兩種作物分別屬于單子葉和雙子葉作物，不能同期全覆蓋除草。這要求農(nóng)機(jī)具備精準(zhǔn)施藥技術(shù)，能夠精確地對目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行除草，避免對非目標(biāo)區(qū)域的作物造成傷害。

2）病蟲防治：大豆和玉米的病蟲防治需要根據(jù)各自的生長階段和實際生長情況選擇相應(yīng)的藥劑獨立噴施。這需要農(nóng)機(jī)具備高度的自動化和智能化水平，能夠自動識別作物的種類和生長階段，自動選擇和施用適合的農(nóng)藥。

3）化學(xué)控旺：對于大豆和玉米的化學(xué)控旺，也需要根據(jù)各自的生長階段和實際生長情況選擇相應(yīng)的藥劑獨立噴施。這同樣需要農(nóng)機(jī)具備高度的自動化和智能化水平，能夠自動識別作物的種類和生長階段，自動選擇和施用適合的藥劑。

4）水肥管理：在帶狀復(fù)合種植中，大豆和玉米的水肥需求可能會有所不同。因此，農(nóng)機(jī)需要具備精準(zhǔn)灌溉和施肥技術(shù)，能夠根據(jù)作物的種類和生長情況，精確地調(diào)控灌溉和施肥的量與時間。

3.2 田間管理關(guān)鍵技術(shù)

3.2.1 雙噴霧系統(tǒng)分帶定向施藥技術(shù)

雙噴霧系統(tǒng)分帶定向施藥技術(shù)是大豆和玉米帶狀復(fù)合種植中防飄移噴霧的關(guān)鍵技術(shù)之一。這項技術(shù)允許農(nóng)藥直接、精確地施加到需要的作物上，從而避免藥液偏移，減少農(nóng)藥的使用量，同時減少對環(huán)境的影響。雙噴霧系統(tǒng)可以分別對大豆和玉米進(jìn)行針對性噴霧，從而滿足兩種作物不同的需求。此外，該系統(tǒng)還可以根據(jù)作物的生長階段和病蟲害情況進(jìn)行調(diào)整，以實現(xiàn)更精準(zhǔn)的施藥。這一技術(shù)的實施需要配合先進(jìn)的農(nóng)田監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析技術(shù)，如遙感監(jiān)測、智能決策支持系統(tǒng)等，以便實時獲取田間情況，進(jìn)行精準(zhǔn)施藥決策。

3.2.2 防飄移噴霧技術(shù)

在大豆和玉米的帶狀復(fù)合種植中，防飄移噴霧技術(shù)起著至關(guān)重要的作用。由于這兩種作物對農(nóng)藥液體偏移極為敏感，因此精確噴施成為關(guān)鍵。防飄移噴霧技術(shù)的應(yīng)用和優(yōu)化，如考慮自然風(fēng)的影響進(jìn)行建模，使用靜電噴霧技術(shù)以減少農(nóng)藥稀釋水的使用量，或是利用基于LiDAR 和機(jī)器視覺的作物識別方法進(jìn)行精確施藥，都有助于提高農(nóng)藥施用的精確性，降低農(nóng)藥的用量，減少農(nóng)藥污染，從而提升種植效果。同時，通過優(yōu)化植保無人機(jī)的作業(yè)參數(shù)，可以進(jìn)一步提高噴霧的效率和精確度，更好地滿足大豆和玉米帶狀復(fù)合種植的需求。

3.2.3 田間管理裝備選擇

在大豆和玉米的帶狀復(fù)合種植中，選擇合適的田間管理裝備是至關(guān)重要的。首先，播種機(jī)是必不可少的裝備。由于大豆和玉米需要在相同的時間和地點播種，因此播種機(jī)必須具備同時播種兩種作物的能力。其次，播種機(jī)需要具有精確的播種深度和株行距控制功能，以滿足大豆和玉米的種植要求。除了播種機(jī)，保護(hù)性耕作機(jī)械也是必要的裝備。這些機(jī)械可以幫助維持土壤的結(jié)構(gòu)和肥力，防止風(fēng)蝕和水蝕，提高土壤的抗旱能力。主要的保護(hù)性耕作機(jī)械包括壟作機(jī)、覆蓋機(jī)、免耕播種機(jī)和深松機(jī)。其中，深松機(jī)可以幫助改善土壤的通氣性和滲透性，提高土壤的肥力。另一項重要的裝備是噴藥機(jī)。由于大豆和玉米對農(nóng)藥的敏感性不同，因此需要采用能夠精確施藥的噴藥機(jī)。最理想的噴藥機(jī)應(yīng)具有防飄移噴霧技術(shù)，能夠?qū)⑥r(nóng)藥準(zhǔn)確地噴灑到目標(biāo)作物上，避免藥液偏移。此外，還需要選擇具有雙噴霧系統(tǒng)的噴藥機(jī)，可以分別對大豆和玉米進(jìn)行針對性噴霧。除了上述基本裝備，還可以考慮使用一些高科技裝備，如無人機(jī)和遙感設(shè)備。無人機(jī)可以用于監(jiān)測田間情況，收集關(guān)于作物生長和病蟲害情況的數(shù)據(jù)，為決策提供依據(jù)。遙感設(shè)備可以幫助人們從宏觀角度了解田間情況，發(fā)現(xiàn)問題并及時處理。

4 結(jié)語

大豆和玉米帶狀復(fù)合種植模式作為一種有效提高土地利用率的方式，已在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。這種種植模式對種植機(jī)械化技術(shù)和裝備的需求也日益突出，包括精準(zhǔn)播種、防飄移噴霧以及耕整地等關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。目前，各種類型的植保機(jī)具已能滿足不同地區(qū)和種植模式的需求。然而，由于種植模式的多樣性和復(fù)雜性，還需要針對性地研究和開發(fā)更多高效、精準(zhǔn)的種植機(jī)械和技術(shù)。未來的研究應(yīng)繼續(xù)深入探討帶狀復(fù)合種植模式下的機(jī)械化問題，以便更好地滿足大豆和玉米種植的特殊需求。