柴达木盆地藜麦机械化生产模式

武小燕， 何超波， 胡积送， 马春阳

（1. 安徽省农业机械技术推广总站，安徽 合肥 230000； 2. 安徽省农业科学院棉花研究所，安徽 合肥 230000）

0 引言

藜麦原产于南美洲安第斯山脉，营养价值极高，不仅含有丰富的优质植物蛋白质、矿物质、维生素等，同时含有多酚、类黄酮类、皂苷及植物甾醇类物质等多种对人类身体有益的物质，被联合国粮农组织推荐为适宜人类食用的全营养食物，有着“植物黄金”的美誉[1-2]。我国从20 世纪八九十年代开始引进藜麦种植，取得初步成功，到目前我国藜麦种植面积扩大到2 万hm2，总产量达到2 万t，主要分布在青藏高原及云贵高原等高海拔地区[3]。青海柴达木盆地平均海拔3 000 m左右，降雨量300 mm，具有与原产地高度吻合的生态气候特点，是我国最适合种植藜麦的地区之一[4]。

藜麦属于藜科，与灰灰菜同科，是一年生草本植物，对除草剂非常敏感，加之生产环境及对藜麦品质的要求，柴达木盆地藜麦除草仍以人工作业为主，人工除草费工时、成本高，中后期基本放弃除草，严重影响藜麦的产量和品质[5]。该地区地广人稀、劳动力极度缺乏，农忙时农工难觅，而且工价高，制约了藜麦产业的发展。因此，研究适宜当地的机械作业模式，尽快破解藜麦田间杂草防除难题，对柴达木目盆地的藜麦产业发展十分必要。本试验来源于安徽省重点研究与开发计划−科技援藏援疆援青专项，通过研究不同机械化生产模式，分析不同模式对藜麦田间杂草、成本投入及产量的影响等，从而分析适宜于柴达木盆地大规模推广的机械化生产模式。

1 试验方法与材料

1.1 试验地概况

试验区位于青海省海西州德令哈市，位于柴达木盆地东北边缘，平均海拔2 980 m，年平均气温4.5 °C，年平均降水量169 mm， 日光辐射量为669.7～732.5 kJ/cm2，全年日照时数为3 554 h，日照充足、高寒缺氧、干燥少雨，属典型的高原大陆性气候[6]。试验区位于德农公司四大队二工区，地势平坦、水渠通畅、交通便利，试验田块前茬为冬季空白田块，依托德令哈久农种植专业合作社开展藜麦除草机械化技术研究试验示范工作。试验时间为2021 年5−11 月。

1.2 试验材料

1.2.1 供试品种

供试品种为青藜5 号。

1.2.2 供试机具

耕整地机具：冀旋 1GQN-180 型旋耕机。

播种机具：甘肃天诚2MBJ-1/4 型覆膜播种机。

除草机具：山东华盛便携式除草机。

收获机具：约翰迪尔W100 型谷物联合收割机。

残膜回收机具：灞野残膜回收机。

配套动力：约翰迪尔604 型拖拉机。

1.2.3 其他材料

1.5 丝加金属丝黑地膜，膜幅宽120 cm，数量90～105 卷/hm2，每卷100 m；卷尺1 把，秒表1 个、天平1 台、铲子1 把。

1.3 试验设计

采用小区对比试验设计，设置3 个作业模式处理，不设重复。为了保证产量考察的科学性，试验田块品种一致、基本条件一致、单位面积基本苗保持一致，耕整地、播种、田间管理及收获等主要环节作业时间一致，肥水管理一致，如表1 所示。根据供试田块情况和播种幅宽要求，设置每个小区净面积3 335 m2。

表1 田间试验设计Tab. 1 Field experiment design

1.4 试验方法

1.4.1 杂草密度、种类调查

6 月24 日，藜麦处于3～4 叶期，对田块进行杂草密度和种类调查。采取5 点取样法，每个田块取5 个测区。每个测区面积为1 个幅宽（行距0.3 m×行数4）×1 m。考察每个测区内每种杂草的数量，根据式（1）计算每个处理的杂草密度。

1.4.2 除草率考察

6 月24 日，对T2、T3处理进行机械和人工中耕除草作业后，再对每个小区进行杂草株数调查，按照式（2）计算机械和人工的除草率。

1.4.3 残膜回收作业质量考察

10 月16 日，依据 NY/T 1 227−2019《残地膜回收机 作业质量》检测残膜回收机的表层拾净率[7]。采取5 点取样法在田块中选取5 个测区作为耕前测区，然后在作业前的5 个测区附近但不重叠的区域再选5 个测区，作为作业后的5 个测区。测区长5 m，宽为一个膜的幅度。

分别将5 个测区按土层深度0～100 mm 取出残膜。将各测点取出的残地膜洗净、晾干后称质量，按照式（3）计算捡拾率。

1.4.4 作业成本考察

统计各处理田块的播种、除草、收获及残膜回收环节作业时间，计算所需人工费用。统计各处理燃油、薄膜、机具折旧等费用，计算每个处理各环节作业成本及各试验处理总作业成本。

1.4.5 生育期及农艺性状考察

记录藜麦播种、出苗、分枝、现蕾、开花、灌浆、成熟各生育时间的日期，以田间50%以上植株达到对应生育时期标准的日期为准。10 月16 日，藜麦成熟期，每个处理定点选取20 个植株，测量株高、茎宽、主穗穗长、主茎分枝数和全株质量等参数。

1.4.6 产量考察

10 月16 日，藜麦成熟期，对试验田块进行实收测产，计算每个处理产量。

2 结果与分析

2.1 不同处理杂草生长情况

由表2 和表3 可以看出，覆盖黑膜种植藜麦，苗期田间杂草密度和杂草种类数都比不覆膜种植杂草密度和种类少。黑膜覆盖种植藜麦苗期田间杂草平均密度为4.5 株/m2；不覆膜种植藜麦田块T2、T3杂草平均密度为41.5 和44.0 株/m2。由于黑色地膜折光率高（80%～90%）、透光率低（10%～20%），光照不足，杂草种子不能正常进行光合作用，无法萌发生长，达到了抑制杂草的作用，但在地膜破裂处及两幅膜间空隙处仍有部分杂草生长[8]。调查显示，项目区藜麦田块主要杂草种类为8 种，分别为 野燕麦（禾本科）、丝草（水草本）、灰灰菜（藜科阔叶）、竹节草（禾本科）、水燕麦、野油菜（十字花科）、萹蓄（草本科）和苦苣菜，其中野燕麦、丝草、灰灰菜为项目区藜麦生长前期的主要杂草，占杂草总数的90%以上。

表2 杂草情况调查结果Tab. 2 Results of weed investigation单位：株

表3 杂草密度统计结果Tab. 3 Statistical results of weed density单位：株/m2

2.2 不同除草方式除草作业效果

从表4 可以看出，人工除草（T3）作业比机械除草作业（T2）除草率高。人工除草作业机动灵活、操作方便，藜麦行间、株间及藜麦植株根系附近杂草都能有效耕除。T2处理采用便携式除草机作业，只能对行间杂草进行耕除，株间杂草和植株根系附近的杂草不能得到彻底去除。

表4 除草率对比结果Tab. 4 Comparison results of weeding rate

2.3 残膜回收作业质量

从表5 可以看出，用1.5 丝加金属丝黑膜覆盖播种藜麦，收获后再用残膜回收机进行残膜回收作业，用耙齿式残膜回收机作业2 遍后，表层残膜拾净率达到81.45%，满足残膜回收机作业质量要求（《残膜回收机 作业质量》规定表层拾净率≥80%）。

表5 残膜捡拾效果Tab. 5 Picking effect of residual film

试验结果显示，全喂入联合收获机进行收获作业后，秸秆粉碎抛撒地表，如果直接进行残膜回收作业，残膜回收效果较差[9]。藜麦茎秆粗壮，植株高大，生物产量高，成熟后茎粗可达到10～20 mm，株高可达到2 m左右，全喂入联合收割机作业后，地表残茬多，秸秆量大，直接进行残膜回收导致残膜回收机齿耙被大量秸秆、残茬拥堵，作业部件无法入土进行搂拾残膜作业，残膜回收达不到作业效果。要保证残膜回收作业质量需要人工或者机械减少地表的秸秆量。

由于试验区是游牧民族放牧区，藜麦收获季节天气变冷，牧民会将羊群迁到平原地区，藜麦收获后，牧民将羊群赶到藜麦田块，羊群啃食藜麦茎秆和根茬。联合收获机收获后，经过3～5 d 自然风化和羊群啃食，田块藜麦残茬和秸秆明显减少，秸秆含水率降低，容易粉碎，残膜回收机进地作业再次碾压，秸秆粉碎程度高，残膜回收机耙齿的拥堵现象明显减少，提高了残膜回收机的作业质量。

2.4 作业成本分析

2.4.1 耕整地环节作业成本

机械（旋耕机+配套动力）折旧费（元/m2）=（8 000元÷8 年+ 86 000÷8 年×1/3）÷（40 020 m2/d×15 d/年）=0.007 6元/m2。

机械操作人员（1 人）费用（元/m2）= 300 元/（人·d）×1 人÷40 020 m2/d= 0.007 5 元/m2。

机械辅助人员（1 人）费用（元/m2）= 200 元/（人·d）×1 人÷40 020 m2/d=0.005 元/m2。

耕整地环节机械化作业成本如表6 所示。

表6 耕整地环节机械化作业成本Tab. 6 Cost of mechanized operation in tillage and land preparation

2.4.2 播种环节作业成本

机 械（ 播 种 机+配 套 动 力） 折 旧 费=（ 8 400元÷8 年+ 86 000÷8 年×1/3）÷（40 020 m2/d×15d/年）=0.007 7元/m2。

机械操作人员（1 人）费用= 300 元/（人·d）×1 人÷40 020 m2/d=0.007 5 元/m2。

覆 膜 机 械 辅 助 人 员（3 人） 费 用= 200 元/（人·d）×3 人÷40 020 m2/d=0.015 元/m2。

不覆膜机械辅助人员（2 人）费用= 200 元/（人·d）×2 人÷40 020 m2/d=0.01 元/m2。

播种环节机械化作业成本如表7 所示。

目前，很多风场的单桩基础结构中，电缆管开始从基础内部延伸到法兰面位置，目的是为了方便安装与方便电缆保护，也避免了由于电缆管加强不当而产生的涡激振动现象。但在钢管桩上开口，在局部位置产生了应力集中，开口位置的疲劳强度问题将变得尤为重要。电缆从单桩基础底部进入钢管桩内侧的基本形式如图6所示。

表7 播种环节机械化作业成本Tab. 7 Cost of mechanized operation in seeding

2.4.3 除草环节作业成本

（1）覆膜种植除草作业成本。

覆膜播种方式整个生育期需要进行2 次人工除草作业。

除 草 作 业 成 本=150 元/（ 人·d） ÷3 335 m2/（人·d）×2 次=0.09 元/m2。

（2）不覆膜种植除草作业成本。

不覆膜种植整个生育期需进行4～5 次人工除草作业，除草作业成本约1.004 5 元/m2。

（3）机械化除草作业成本。

机 械 折 旧 费=（ 1 500 元÷8 年） ÷（ 4 002 m2/d×10 d/年）= 0.004 7 元/m2。

除草环节作业成本如表8 所示。

表8 除草环节作业成本Tab. 8 Operation cost of weeding link

2.4.4 收获环节作业成本

机械折旧费=（270 000 元÷8 年）÷（66 700 m2/d×10 d/年）= 0.050 6 元/m2。

机械操作人员（1 人）费用= 500 元/（人·d）×1 人÷66 700 m2/d=0.007 5 元/m2。

拉粮辅工（1 人）费用= 500 元/（人·d）×1 人÷ 66 700 m2/d=0.007 5 元/m2。

其他机械辅助人员（3 人）费用=3 人×200 元/（人·d）÷ 66 700 m2/d=0.009 元/m2。

收获环节作业成本如表9 所示。

表9 收获环节作业成本Tab. 9 Operation cost of harvest link

2.4.5 残膜回收环节作业成本

机械（残膜回收机+配套动力）折旧费=（4 500元÷8 年+ 86 000÷8 年×1/3）÷（40 020 m2/d×15 d/年）=0.006 9 元/m2。

机械操作人员（1 人）费用=500 元/（人·d）×1 人÷ 40 020 m2/d= 0.012 5 元/m2。

机械辅助人员（3 人）费用=[150 元/（人·d）×2 人+300 元/（人·d）×1 人]÷40 020 m2/d=0.015 元/m2。

残膜回收作业成本如表10 所示。

表10 残膜回收作业成本Tab. 10 Residual film recovery operation cost

将耕整地、播种、除草、收获及残膜回收等各环节作业成本进行统计，如表11 所示。不覆膜播种+机械化除草（T2）生产模式，作业成本最低，为0.282 1 元/m2；覆黑膜播种（T1）的生产方式作业成本为0.535 7 元/m2；不覆膜播种+人工除草的生产方式作业成本最高，为1.199 4元/m2。覆黑膜播种方式（T1）减少了除草环节的作业成本，但在播种环节增加了薄膜的生产资料成本，并且增加了残膜回收作业环节的作业成本，但总体生产成本还是比传统生产方式（T3）节约成本约0.663 7 元/m2。

表11 作业成本统计Tab. 11 Operation cost statistics单位：元/m2

2.5 生育期及农艺性状

2.5.1不同处理对生育期的影响

从表12 可以看出，藜麦覆黑膜种植生育期比裸地种植生育期短10～15 d。黑膜覆盖土壤表面的土壤水分无法从薄膜散发到外界空气中，减少水分的蒸发，起到了保湿保墒的作用；同时黑色薄膜能吸收太阳光照，转化为热能，散发到土壤中，从而提高土壤温度。因适宜藜麦种植区域多为高海拔、气候冷凉地区，覆黑膜种植能够对土壤具有明显的增温、保墒作用，给藜麦种植萌发、生长发育创造了更适宜的温度、湿度环境，使藜麦具有加速生育进程、缩短生育期，促进早生、快发的优势[10]。

表12 生育期Tab. 12 Growth period

2.5.2不同处理对农艺性状的影响

从表13 可以看出，覆黑膜种植藜麦植株株高、茎粗、有效分枝数及千粒质量等植株性状均具有明显的促进作用。株高T1>T3>T2，茎粗T1>T3>T2，主穗长T1>T3>T2，有效分枝数T1>T2>T3，千粒质量T1>T3>T2。机械化除草作业及人工除草作业对植株农艺性状影响不大。

表13 农艺性状Tab. 13 Agronomic characters

2.6 不同处理产量表现

藜麦成熟后对试验田块进行实收测产，测产结果为T1覆黑膜种植的产量最高，达到3 952.5 kg/hm2，T2不覆膜机械化除草产量为3 324 kg/hm2，T3不覆膜人工除草产量为3 361.5 kg/hm2。覆黑膜种植藜麦具有显著增温、保湿、抑制杂草的效果，从而达到增产作用。机械化除草作业及传统人工除草作业产量差异不大。

3 结论

对藜麦不同生产作业模式的杂草密度、杂草种类、生育期、农艺性状、产量、作业成本及机械化除草作业效果、残膜回收作业效果进行考察分析，结果表明，在该区域内开展藜麦覆黑膜播种+残膜回收（T1）生产模式具有明显的增产和节约成本的特点，开展不覆膜种植+机械化除草（T2）生产模式具有显著的节约生产成本的特点。

藜麦覆黑膜播种+残膜回收（T1）可以显著减少杂草的生长，从而减少了除草环节的作业成本，并且由于光、热、水、土等生态条件的改善，促进了各生育阶段的生长发育，从而有明显增加产量的作用[8]。与传统生产方式（T3）对比节约成本6 637 元/hm2、增产591 kg/hm2，以10 元/kg 的销售价格来计算，节本增效12 547 元/hm2，经济效益显著。前提是要选择厚度适宜、不宜老化、抗拉伸、无毒、无其他污染的薄膜，以及适宜的残膜回收机具，保证残膜回收作业达到质量要求，避免残膜长期得不到合理回收，造成对土壤的破坏。

不覆膜种植+机械化除草（T2）与传统生产方式（T3）对比，节约成本约9 173 元/hm2。与人工除草对比产量影响不大，能缓解农业生产劳动力缺乏带来的问题，大大减少作业成本、提高生产效益，并且避免了覆膜种植带来的残膜遗留、破坏土壤、影响生态环境的作用，具有更为显著的经济、社会和生态效益。