农机农艺融合促进玉米机械化生产发展[1]

ChinaAgriculturalUniversity农机农艺技术融合促进我国玉米机械化生产发展中国农业大学工学院张东兴E-mailzhangdx@cau.edu.cnTel010-62737765ChinaAgriculturalUniversity2012年中国粮食生产情况作物播种面积（hm2）总产（100mt）单产（t/hm2）玉米34672.085.96水稻29702.046.87小麦24161.154.75马铃薯5730.8214.4ChinaAgriculturalUniversity年份播种面积（亿亩）总产（亿吨）单产（公斤/亩）20064.2691.516355.120074.4221.523344.520084.4801.659370.420094.6651.635350.420115.01451.9175382.3920125.02422.0812397.00近年我国玉米生产情况（数据来源：农业部）ChinaAgriculturalUniversity阿根廷,1.7法国,1.1意大利,0.8其它,36.6加拿大,0.8印度尼西亚,2.3墨西哥,5.0印度,5.1巴西,8.5中国,17.6美国,20.50246810印度墨西哥印度尼西亚巴西世界平均单产中国阿根廷加拿大法国意大利美国各国玉米总产及单产分布图（吨/公顷数据来源：FAO）全球玉米生产情况统计：各国玉米种植面积比例分布图9.4t/hm2美国,40.0其它,20.5中国,19.9巴西,5.9墨西哥,2.9阿根廷,2.6法国,1.8印度,2.1加拿大,1.3意大利,1.4印度尼西亚,1.7种植总面积：1.53亿hm2总产量：7.92亿吨单产：5.2t/hm2(346kg/亩，中国365kg/亩）ChinaAgriculturalUniversity●目前我国粮食总产5.5亿吨●到2020年，全国主要粮食（小麦、玉米、水稻和大豆）总产要增产1000亿斤（5000万吨）●专家预测：60-80%靠玉米增产来实现新增1000亿斤的目标●2030年，预计全国玉米需求3.1亿吨，按播种面积5.56亿亩，单产473kg/亩算，总产只能达到2.6亿吨，（保障85%自给率）缺口5100万吨ChinaAgriculturalUniversity1.根本——机械化耕作—播种—管理—收获2.关键——农机农艺融合提高我国粮食总产量的出路何在？ChinaAgriculturalUniversity汇报提纲●土壤耕作●播种技术●田间管理●收获技术ChinaAgriculturalUniversity长期小拖+浅旋耕作，反复压实15.1cm一、土壤耕作ChinaAgriculturalUniversity我国农业抵御自然灾害能力变弱我国耕地存在明显的“浅、实、少”的问题耕深明显变浅。全国平均耕深为16.5cm，其中东北地区仅15.1cm，远低于22cm的基本要求，与美国的35cm相差甚远。耕层深度（厘米）01020304050东北黄淮海西南黑龙江垦区中国美国新疆15.117.218.220.028.916.535.0土壤严重板结。作物根系生长发育的适宜容重是1.1～1.3g/cm3。而全国平均耕层土壤容重达１.38g/cm3ChinaAgriculturalUniversity犁底层加厚。上世纪80年代，全国平均犁底层为6cm，现在普遍达到12cm，增加一倍。犁底层容重1.52g/cm3，严重影响作物根系生长发育。ChinaAgriculturalUniversity解决方案？大型拖拉机+宽幅农具ChinaAgriculturalUniversity耕地：双向犁（ReversiblePlow）很普遍ChinaAgriculturalUniversity深松机（Min-TillRipper）2100型少耕深松机25cmChinaAgriculturalUniversity目前主要差距：—缺乏动力换挡技术以中小型拖拉机为主，无法生产200hp以上拖拉机ChinaAgriculturalUniversityVibrationtypeofripper4个铲时振动深松机受到的牵引阻力567891011120510152025时间(s)力(KN)非振动振动Tractionresistancereducedby13~18%MiddlesizedhosepowertractorsarepopularLowtractionresistantrippersareneededChinaAgriculturalUniversityComparisonofVibrationandnonVibrationoperationChinaAgriculturalUniversityprofileafterrippingShakerippingfieldNonShakerippingfieldChinaAgriculturalUniversityRootsunderneathCornrootsinrippedsoilCornrootsinnonrippedsoilChinaAgriculturalUniversity联合整地将来ChinaAgriculturalUniversity肥地效果ChinaAgriculturalUniversity以深松为主，松整结合+秸秆还田的耕作模式玉米根系沿土壤缝隙生长ChinaAgriculturalUniversity二、播种技术种与管3:77:3ChinaAgriculturalUniversity目前：小型简易播种机为主ChinaAgriculturalUniversity机械式排种器简易式无单体仿形机构播种机Planter勺轮式排种器—属于精播机，低速作业，重播率漏播率偏高槽轮式排种器—穴播机，低速作业，不能实现精量播种ChinaAgriculturalUniversity机械式排种器ChinaAgriculturalUniversity●玉米条播或穴播穴播ttChinaAgriculturalUniversity费种、费时、费工、伤苗、耗费土壤养分人工间苗或补苗山东省德州地区齐河现代农业示范园区ChinaAgriculturalUniversity小麦收获后，在小麦秸秆覆盖留茬的未耕地上直接播种玉米。由于当前小麦产量很高，秸秆量很大，且粉碎不够细、抛洒不均匀，以往使用的部分小型玉米播种机在播种经常出现开沟器堵塞问题。播种机-开沟器尖角式容易堵塞ChinaAgriculturalUniversity以往采用秸秆焚烧的方式解决问题ChinaAgriculturalUniversityChinaAgriculturalUniversity满足高速作业需求，所需工作压力：5~6Kpa解决方案：气吸式排种器ChinaAgriculturalUniversity我国也生产有气吸式精量播种机，但受种子品质的制约，目前只能采取一种妥协方式—半精量播种，以保全苗。气吸式玉米播种机ChinaAgriculturalUniversity中国农业大学研发的气吹式玉米精量免耕播种机ChinaAgriculturalUniversity对不分级的玉米种子适应性更好,满足高速作业需求。ChinaAgriculturalUniversity主动滚筒防堵机构分禾栅板单体仿形机构针对黄淮海地区小麦收获后播种玉米的特点,专门设计的滚筒式主动防堵机构、分禾栅板、单体仿形机构、尖角式施肥开沟及双圆盘开沟播种机构。ChinaAgriculturalUniversity主动式滚筒防堵机构&被动式防堵机构ChinaAgriculturalUniversity种子破碎率(%)0.2合格粒距变异系数(%)14.4粒距合格率(%)98.9种子覆土深度合格率(%)92.9重播率(%)0.1作业速度(km/h)5.89漏播率(%)1.0机具通过性无堵塞ChinaAgriculturalUniversity适应东北垄作区的大型气吹式玉米播种机作业速度达到9km/hChinaAgriculturalUniversity玉米田以深松为主条带深松耕作占70%玉米条带耕作约占20%玉米田条带耕作（StripTill）玉米田免耕（No-till）ChinaAgriculturalUniversity免耕复式作业ChinaAgriculturalUniversity法国Herriau-TurbosemXM12传感器监测输种管JohnDeere传感器监测导种管ChinaAgriculturalUniversity国外采用施液体肥-利用率高1.中耕施肥与除草技术三、田间管理ChinaAgriculturalUniversity行间深松+施肥+除草机械ChinaAgriculturalUniversity行间除草机械ChinaAgriculturalUniversity液压驱动行间+苗间除草机械ChinaAgriculturalUniversity行间除草机构苗间除草机构行间+苗间除草机械ChinaAgriculturalUniversity除草机械ChinaAgriculturalUniversity行间除草铲照明摄像机苗间除草铲苗间除草机械ChinaAgriculturalUniversity起垄+除草机械ChinaAgriculturalUniversity马铃薯田间管理-中耕培土/追肥ChinaAgriculturalUniversity深松作业2.灌溉技术ChinaAgriculturalUniversity指针式喷灌机-PivotSprinklingSystemChinaAgriculturalUniversity指针式喷灌适用于各种不同地形，爬坡能力可达25%每个喷灌圈可以覆盖500-1000亩，每个技术人员可以管理40个喷灌圈深松作业一个圆为一台圆形喷灌机ChinaAgriculturalUniversity滴灌系统DripIrrigationSystemChinaAgriculturalUniversity顶盖10厘米传感器连记录仪的电缆导入管传感器电极20厘米传感器30厘米传感器土壤水分自动检测系统ChinaAgriculturalUniversity24h监测植物吸收水的速度蒸发和蒸腾夜晚白天ChinaAgriculturalUniversityNoirrigationwithirrigation深松作业ChinaAgriculturalUniversity3.喷药技术ChinaAgriculturalUniversity发展方向：ChinaAgriculturalUniversity•自动识别变量喷药•航化技术等ChinaAgriculturalUniversity•多功能一体田间管理机ChinaAgriculturalUniversity国外经验：茎秆坚硬、抗倒伏、不落穗，综合抗逆性强•玉米植株高度240-250cm•生育期短，播种至成熟109d•穗大小均匀，穗位整齐，130-150cm•籽粒灌浆期长，后期脱水快•收获时籽粒含水量降至15%-20%•苞叶蓬松•利于机械收获籽粒四、收获技术ChinaAgriculturalUniversity—适宜人工作业：稀植、高杆、大穗，便于人工作业；—生育期偏长，晚熟，收获时籽粒含水率高；—包叶厚、长、紧，结穗高度不一致，秸秆后期易折断，导致机收作业效率低、剥叶不净、损失高，收获质量差。我国玉米育种目标问题：ChinaAgriculturalUniversity国外品种：中早熟、高密度、群体优势国内品种：生育期长、高杆大穗、个体优势品种中国稀植高秆大穗（3000~3500株/亩）VS美国矮秆密植（5000-6000株/亩）美国玉米植株高240-250cm左右、穗位高110cm左右、整齐度高、耐密植、抗倒、抗病虫等综合抗逆性强中国玉米植株高300-350cm左右、穗位高180cm左右、稀植秆粗、不抗倒伏、不利于机械化收获ChinaAgriculturalUniversi