大豆玉米带状复合种植机械化技术及装备应用研究*

郭 婷

（西安职业技术学院，陕西 西安 710032）

随着科技进步和农业现代化的步伐加快，农业机械化种植已成为农业发展的必然趋势。传统的种植方式由于劳动强度大、效率低，难以满足现代农业生产的需求[1-2]。因此，研究和开发适应现代农业生产需要的高效种植技术和装备显得尤为重要。大豆和玉米是我国的主要粮食作物，且在人们饮食中占有重要地位。因此，提高大豆和玉米的种植效率，对于保障国家粮食安全具有重要意义。带状复合种植是一种高效的种植方式，它通过合理配置作物种植比例和空间布局[3-4]，能够有效提高土地利用率[5-6]，增加单位面积的产量，同时减少病虫害的发生，提高农作物的抗逆性[7-8]。然而，带状复合种植的实施需要相应的种植机械和技术支持[9-10]，尤其是大豆与玉米此类粮食作物。因此，有必要开展研究，为大豆和玉米的高效种植提供科学依据和技术支持。

1 大豆玉米带状复合种植农艺技术对农机提出的要求

1.1 大豆玉米带状复合种植农艺技术

农艺技术的选择在带状复合种植中起着至关重要的作用。品种的选择是第一步，选择适合当地资源条件、种植熟制和水肥条件的高产、耐密、抗倒、适合机械化收获的品种是关键。在大豆和玉米的带状复合种植中，通常会选择高产、适宜密植和机械化收获的高品质玉米品种，同时选择耐荫、耐密、抗倒的大豆品种。这样可以确保在复合种植的条件下，两种作物都能得到良好的生长。玉米和大豆的播种密度是另一个需要考虑的重要因素。一般来说，为了提高玉豆套作体系的总产量和总产值，确保经济效益，会选择较高的播种密度。但是，过高的播种密度可能会导致作物竞争过于激烈，影响作物的生长。因此，需要根据具体的土壤条件、水肥条件和作物品种，确定最适宜的播种密度。播种时间需要根据当地的气候条件、前茬作物的收获时间以及经济效益目标来确定。一般来说，播种时间应在春季的适宜播种期内，既不能过早，以免受到晚霜的影响，也不能过晚，以免影响作物的生长周期。同时，播种时间还需要考虑到前茬作物的收获时间，以避免影响前茬作物的收获。

1.2 对农机提出的具体要求

大豆和玉米的带状复合种植技术在农艺和农机化的要求上确实呈现出很大的复杂性和多样性。具体来说，包括以下几个方面。

1）种植模式的差异性：大豆和玉米共生时间的差异导致种植模式的多样性，不同的种植模式需要配备不同作业幅宽的播种和收获机械，这对农机的通用性和可调性提出了高要求。为了满足这些要求，农机需要具备可调的播种和收获设备，以适应不同的种植模式。同时，农机需要具备高度的自动化和智能化水平，以便在种植过程中自动调整作业参数。

2）土壤和前茬秸秆条件的差异性：北方、黄淮、南方的土壤和前茬秸秆条件差异较大，因此种床创制技术也会有所不同。为了适应这些差异，农机需要具备灵活的调整能力，以适应不同的土壤和秸秆条件。例如，农机可能需要具备不同的土壤翻耕和秸秆处理设备，以适应不同的土壤和秸秆条件。

3）株行距的选择：“扩间增光、缩株保密”的原则需要考虑何种株行距能实现稳产、高产，同时也需要考虑何种株行距适合机械化作业，这对农机的设计和制造提出了高要求。例如，农机的播种和收获设备需要能够调整作业幅宽，以适应不同的株行距。同时，农机的控制系统也需要能够根据不同的株行距自动调整作业参数。

4）差异化精准施肥施药：为保证大豆和玉米的正常生长，施肥和用药需要分开进行，这就要求农机具备差异化精准施肥施药的能力。农机需要配备精准的施肥和施药设备，以实现对不同作物的精准施肥施药。同时，农机的控制系统也需要能够根据不同的作物类型和生长阶段自动调整施肥和施药的参数。

5）机械配置的多样性：由于大豆和玉米的生长周期、施肥和用药需求等都不同，因此机械配置需要具有一定的多样性，以满足不同作物的管理需求。例如，农机可能需要配备不同的播种、施肥、施药和收获设备，以适应不同的作物和种植模式。同时，农机也需要具备高度的自动化和智能化水平，以便在种植过程中自动调整设备配置和作业参数。

2 整地及播种的关键技术和装备

2.1 大豆玉米带状复合种植对耕播的具体要求

1）株距精确控制：复合种植中大豆和玉米的株距较小且要求严格，这就需要播种机具有精确的排种器和株距调控能力。当前的排种器可能在高速播种时出现株距不准确和漏种问题，这对排种器的设计和控制技术提出了较高的要求。为了解决这个问题，可能需要研发新型的排种器和株距调控技术，或者对现有的排种器和控制技术进行改进。

2）种床创制与播种机秸秆防堵技术：由于复合种植中大豆的植株行距小，免耕播种时行间易拥堵，因此对种床创制和播种机的秸秆防堵技术有一定的要求。为了解决这个问题，可能需要研发新型的种床创制技术和播种机秸秆防堵设备，或者对现有的技术和设备进行改进。

3）排肥机构的改进：由于玉米密植后对肥料的需求增大，现有的净作播种机的排肥量可能不足，这就需要对肥箱和排肥机构进行改进。为了解决这个问题，可能需要研发新型的肥箱和排肥机构，或者对现有的肥箱和排肥机构进行改进。

2.2 耕整地关键技术

在大豆和玉米的带状复合种植中，耕整地是决定种植成功与否的关键步骤之一。耕整地的目标是创造一个对大豆和玉米都有利的种植环境，因此需要的技术和设备必须能够同时满足这两种作物的需求。在耕作过程中，要求种床必须平整，以保证播种机的行距精度。同时，采用保护性耕作技术，如留茬垄作、少免耕、秸秆还田等，可以减少种床的风蚀和水蚀，提高土壤的抗旱能力和肥力。此外，对于耕整地的机械设备，也需要根据种植的特点进行选择和优化，以提高耕作的效率和质量，满足大豆和玉米带状复合种植的特殊需求。

2.3 关键装备

大豆和玉米的带状复合种植对耕整地装备提出了特殊的需求。首先，播种机的排种器多以地轮驱动，要保证大豆和玉米的株距精度，需要耕整地装备能够创造出较为平整的种床。其次，为了防止风蚀和水蚀，提高土壤的抗旱能力和肥力，需要采用如留茬垄作、少免耕、秸秆还田等保护性耕作技术，这就要求耕整地装备能够适应这些作业方式。在我国，常用的耕整地装备包括联合整地机、杆齿式深松机、全方位深松机等，它们能够满足大豆和玉米带状复合种植的耕作需求。最后，为了进一步提高耕作效率和质量，还需要对这些装备进行优化和改进，比如使用离散元软件模拟深松铲铲尖在土壤中的运动，以优化铲柄外形曲线，减小土壤扰动量和耕作阻力。

3 田间管理关键技术与装备

3.1 大豆玉米带状复合种植对田间管理的具体要求

1）杂草防除：对于带状复合种植，播种前的全封闭除草可以使用无人机或喷杆喷雾机进行，以确保种子萌发前的土壤环境是清洁的。然而，一旦玉米和大豆出苗后，由于这两种作物分别属于单子叶和双子叶作物，不能同期全覆盖除草。这要求农机具备精准施药技术，能够精确地对目标区域进行除草，避免对非目标区域的作物造成伤害。

2）病虫防治：大豆和玉米的病虫防治需要根据各自的生长阶段和实际生长情况选择相应的药剂独立喷施。这需要农机具备高度的自动化和智能化水平，能够自动识别作物的种类和生长阶段，自动选择和施用适合的农药。

3）化学控旺：对于大豆和玉米的化学控旺，也需要根据各自的生长阶段和实际生长情况选择相应的药剂独立喷施。这同样需要农机具备高度的自动化和智能化水平，能够自动识别作物的种类和生长阶段，自动选择和施用适合的药剂。

4）水肥管理：在带状复合种植中，大豆和玉米的水肥需求可能会有所不同。因此，农机需要具备精准灌溉和施肥技术，能够根据作物的种类和生长情况，精确地调控灌溉和施肥的量与时间。

3.2 田间管理关键技术

3.2.1 双喷雾系统分带定向施药技术

双喷雾系统分带定向施药技术是大豆和玉米带状复合种植中防飘移喷雾的关键技术之一。这项技术允许农药直接、精确地施加到需要的作物上，从而避免药液偏移，减少农药的使用量，同时减少对环境的影响。双喷雾系统可以分别对大豆和玉米进行针对性喷雾，从而满足两种作物不同的需求。此外，该系统还可以根据作物的生长阶段和病虫害情况进行调整，以实现更精准的施药。这一技术的实施需要配合先进的农田监测和数据分析技术，如遥感监测、智能决策支持系统等，以便实时获取田间情况，进行精准施药决策。

3.2.2 防飘移喷雾技术

在大豆和玉米的带状复合种植中，防飘移喷雾技术起着至关重要的作用。由于这两种作物对农药液体偏移极为敏感，因此精确喷施成为关键。防飘移喷雾技术的应用和优化，如考虑自然风的影响进行建模，使用静电喷雾技术以减少农药稀释水的使用量，或是利用基于LiDAR 和机器视觉的作物识别方法进行精确施药，都有助于提高农药施用的精确性，降低农药的用量，减少农药污染，从而提升种植效果。同时，通过优化植保无人机的作业参数，可以进一步提高喷雾的效率和精确度，更好地满足大豆和玉米带状复合种植的需求。

3.2.3 田间管理装备选择

在大豆和玉米的带状复合种植中，选择合适的田间管理装备是至关重要的。首先，播种机是必不可少的装备。由于大豆和玉米需要在相同的时间和地点播种，因此播种机必须具备同时播种两种作物的能力。其次，播种机需要具有精确的播种深度和株行距控制功能，以满足大豆和玉米的种植要求。除了播种机，保护性耕作机械也是必要的装备。这些机械可以帮助维持土壤的结构和肥力，防止风蚀和水蚀，提高土壤的抗旱能力。主要的保护性耕作机械包括垄作机、覆盖机、免耕播种机和深松机。其中，深松机可以帮助改善土壤的通气性和渗透性，提高土壤的肥力。另一项重要的装备是喷药机。由于大豆和玉米对农药的敏感性不同，因此需要采用能够精确施药的喷药机。最理想的喷药机应具有防飘移喷雾技术，能够将农药准确地喷洒到目标作物上，避免药液偏移。此外，还需要选择具有双喷雾系统的喷药机，可以分别对大豆和玉米进行针对性喷雾。除了上述基本装备，还可以考虑使用一些高科技装备，如无人机和遥感设备。无人机可以用于监测田间情况，收集关于作物生长和病虫害情况的数据，为决策提供依据。遥感设备可以帮助人们从宏观角度了解田间情况，发现问题并及时处理。

4 结语

大豆和玉米带状复合种植模式作为一种有效提高土地利用率的方式，已在农业领域得到广泛应用。这种种植模式对种植机械化技术和装备的需求也日益突出，包括精准播种、防飘移喷雾以及耕整地等关键技术的应用和发展。目前，各种类型的植保机具已能满足不同地区和种植模式的需求。然而，由于种植模式的多样性和复杂性，还需要针对性地研究和开发更多高效、精准的种植机械和技术。未来的研究应继续深入探讨带状复合种植模式下的机械化问题，以便更好地满足大豆和玉米种植的特殊需求。