摘 要： 通过鲁中平原井灌区小麦-玉米周年生产现有规模化经营主体经营现状的调研,对影响小麦-玉米全程机械化生产的种植规模、种植方式、机具配备、机械作业过程及机械作业成本效益等进行分析总结,提出一种适合鲁中平原井灌区小麦-玉米全程机械规模化生产的规范化作业技术,并对机械化作业薄弱环节提出了解决思路及对策。
关键词： 井灌区; 小麦-玉米; 规模化经营主体; 全程机械化;
Abstract： This paper investigated the current situation of the large-scale management main body of wheat-corn anniversary planting in well irrigation area of central Shandong plain. Analyzed and summarized the planting scale, planting mode, mechanized equipment, mechanical operation and cost-effectiveness of mechanical operation that affect the whole process of mechanized production of wheat-corn. This paper putted forward a standardized operation technology suitable for the whole mechanical large-scale production of wheat-corn in central Shandong Plain well irrigation area, and proposed the solutions and countermeasures for the weak links of mechanized operation.
Keyword： well irrigation area; wheat-corn; large-scale operation main body; full mechanization;
0、 引言
农业现代化是推动农业经济发展的重要驱动力,在加快推进农业现代化的进程中,依法鼓励农民通过多种途径进行土地承包经营权的流转,是实现农业规模化经营进而实现农业现代化的道路选择[1]。随着城镇化进程的发展及农村劳动力的大量转移,迫使土地规模化经营发生改变,主要形成以专业大户、农机专业合作社、家庭农场和农业联合社为主的4种新型土地规模化经营主体。
山东位于中国东部沿海,处于黄河下游,自北而南与河北、河南、安徽、江苏4省接壤,地跨淮河、黄河、海河、小清河和胶东五大水系,地势类型较多,包括山地、丘陵、盆地、平原、湖泊等,属温带季风气候,是我国主要的小麦、玉米产区,农业种植基本上是一年两作制。从小麦玉米种植区域分布来看,全省划为4个小麦玉米种植区,即胶东半岛小麦玉米区、鲁中小麦玉米区、鲁西北小麦玉米区和鲁西南小麦玉米区[2]。由于地域差异各地区规模化机械作业程度不同,本文主要以鲁中平原井灌区为主,对小麦-玉米周年全程机械规模化生产进行研究[3]。为此,对济南、淄博、泰安、滨州4个市8个县16个专业大户、家庭农场、农机专业合作社以及农业联合社进行调研,对影响新型经营主体机械化作业的种植规模、种植方式、机具配备及成本效益等因素进行系统的阐述与分析,提出一种适合目前鲁中平原井灌区小麦玉米全程机械化规模化生产的规范化作业技术,并对机械化作业薄弱环节提出解决思路及对策,为小麦-玉米周年全程机械化生产提供参考。
1 、鲁中平原井灌区新型经营主体经营现状
1.1 、土地种植规模
土地经营主体由于其性质决定在种植面积上存在个体之间的差异,家庭农场由家庭成员组建,种粮大户由个人从事粮食种植,农机合作社、农业联合社由不少于一定数量的专业农民携带机具、承包一定规模的土地进行组建[4]。在调研过程中发现:种植大户土地承包面积在40hm2以上,家庭农场面积在133.3hm2以上,农机合作社和农业联合社面积最多可达到1333.3hm2。经营主体的土地生产主要以土地流转和土地托管为主[5],其中家庭农场与种粮大户以土地流转为主,农机合作社、农业联合社以土地托管为主,经营流转土地面积在15%～30%之间。在土地种植规模化建设过程中,耕地的集中实现了机械规模化作业,但在土地规模化建设过程中流转土地与托管土地仍然存在地块分散现象,不利于机械化作业。
1.2、 种植方式
种植规格是影响小麦玉米全程机械规模化生产机具的配备的主要因素之一[6]。在调研过程中,小麦的种植规格以传统条播和宽苗带播种为主,条播行距为12～18cm,条播宽度2～4cm,3行为1幅,行距15cm;宽苗带播种行距为28～30cm,苗带宽8～12cm;多数小麦的种植幅间预留30cm玉米播种行,玉米的种植行距以60cm为主、部分地区为65cm或75cm、少部分地区大小行45cm+75cm种植行距。根据种植地区水源条件,利于灌溉和排水进行畦作种植和平作种植,畦作种植规格分为220、240、360、600cm畦宽,畦作畦埂宽40～50cm、埂高20～25cm、形状为梯形或三角形。种植栽培方式的多样性决定经营主体的机具配备及机械化作业的发展。
1.3、 机械化机具配备
目前,土地规模化经营主体在机械化机具配备水平远远高于普通农户平均水平,但离规模经营的要求还有一定差距,经营主体存在拖拉机与农具配备上配套比不高、机械配备没有达到最优组合、机械系统与经营规模匹配不合理,以及经济效益不高等问题[7]。针对经营主体小麦玉米机械化作业机具配备情况进行简要阐述:
1)机械耕整地。经营主体配备机具存在两种极端,一种配备机具数量较少国外大型耕整机具,一种配备机具数量过多国内耕整机具,国内耕整机具与国外相比价格低廉,但作业质量不高。
2)机械播种施肥。经营主体配备播种机械玉米以精量播种为主,以气力式和机械式为主;小麦播种机以外槽轮式精量播种机为主,播种方式以传统条播机为主,少数配备宽苗带播种机;配备的播种机都具有施肥功能,以国内机型为主,机具数量存在过多的现象。
3)机械植保。经营主体配备植保机械机具以自走高地隙式植保机械和人力植保机械为主,其中人力植保机械人工成本较高。航空植保机械大多采用社会调用的方式,存在一定的时限性。
4)机械灌溉。经营主体配备灌溉机具以井灌为主,灌溉大多以大水漫灌为主,少数配备节水灌溉技术设备,配备节水灌溉设备以滴灌为主。
5)机械收获。经营主体配备玉米收获机以果穗收获机为主,小麦收获机以全喂入式为主。在收获过程中,收获机对秸秆进行处理,多数以粉碎还田为主,少数存在秸秆打捆回收处理装备。
6)机械存储。经营主体少数配备粮食烘干与储藏设备,多数以简要粮仓为主,不进行烘干与储藏,直接进行销售或加工。
7)机械秸秆处理。经营主体配备的秸秆回收处理装置较少,多数直接进行秸秆还田处理。
1.4、 机械化作业
小麦玉米生产全程机械化包括机械耕整地、机械播种施肥、机械植保、机械灌溉、机械收获、机械存储,以及机械秸秆处理等[3]。随着新型规模化经营主体的发展,目前经营主体土地机械化作业中存在以下问题:
1)机械化耕整地作业。鲁中平原井灌区小麦-玉米种植为一年两熟,在玉米收获后由于田间存在大量秸秆,影响播种小麦质量,现有的小麦播种机在玉米秸秆未处理前,免耕播种作业质量不高。在调研过程中,小麦播种前多数进行耕整地,经营主体现阶段多数采用旋耕机机械旋耕2～3遍,部分采用深耕或深松1遍、旋耕1遍,少数采用免耕。由于土地深耕成本较高,经营主体多数采用旋耕作业,以成本最小化、不影响作业即可。经营主体进行土地深松的原因来源于国家免费政策的支持,很少主动进行深松作业。因此,在耕作过程中土地耕作不合理严重影响耕地的质量,不利于长期发展。
2)机械化播种施肥作业。小麦玉米机械化播种作业基本实现作业规范化,小麦播种时种植方式条播或宽幅播种,宽幅播种小麦苗带宽度10～12cm,行距30cm。传统条播小麦条宽3～4cm,行距15cm,播深3～5cm;玉米免耕精量播种是在小麦收获后不耕翻土壤进行播种,在播种时种植方式为等行距播种,行距60、65、75cm等,播深3～5cm。在小麦玉米种植过程中仍存在种肥利用率不高的问题,没有根据当地土壤的墒情确定合理的种肥播量,小麦播种过早造成年前出现旺苗镇压的现象,应根据当年的情况适当调整小麦播种时间。
3)机械化植保作业。机具作业大多以人工为主,在配药过程中存在农药使用量造成苗弱或者死苗、农药使用过少田间杂草和病虫害得不到有效控制。另外,在航空植保过程中,机具采用社会调用,导致农忙时存在用药不及时的现象。玉米后期植株较高,不利于自走式植保机械田间作业,后期病虫害防控效果差。
4)机械化灌溉作业。鲁中地区地跨黄河、大汶河、徒骇河及小清河等水系[8],由于地下水源较好,作物水分充足,主要以井灌为主,主要技术包括喷灌、滴灌和漫灌。在调研过程中,经营主体灌溉的主要方式以畦作大水漫灌为主,少数采用滴灌和喷灌。节水灌溉技术在多数地区未被采用,主要原因包括:滴灌和喷灌前期投入成本较高,需要在播种时铺设灌溉带,安装其他灌溉设备等;播种时带有灌溉带的播种机较少,不利于播种;小麦播种前要进行耕整地,灌溉带只能人工回收,增加了劳动成本,若粉碎还田则会造成环境污染,不利于长期发展;农民对农田灌溉节水意识不够,从根本上造成大量水资源浪费。
5)机械化收获存储及秸秆处理作业。小麦玉米机械化收获作业基本实现作业规范化,但仍存在小麦收获时割茬过高、秸秆粉碎效果差、抛撒不均匀及田间秸秆量大影响播种机的作业质量等问题,秸秆回收利用率低,资源浪费严重;玉米行距不统一,影响玉米收获机作业,收获时间过早影响玉米产量。小麦收获后仍以晾晒为主,玉米收获以果穗收获为主,果穗经过晾晒后进行脱粒处理,脱粒完成后经营主体大多进行简单的晾晒,入仓短存进行售卖,不具备安全储粮功能,粮食损耗较大。
1.5 、机械化生产成本与经济效益现状
生产成本主要包括农资投入、机械作业、人工费和土地承包费。农资投入主要包含种子化肥和农药,机械作业包括耕整地、播种、灌溉、植保、收获和干燥。通过对经营主体成本投入、产量、经济效益调研可以发现经营主体仍存在成本较高、效率较低的问题[9,10,11,12,13],其数据如表1所示。由表1可知:农资投入中肥料费用所占比例较高,约占农资投入的80%;机械投入成本中个别经营主体配备干燥装备,除去前期投入成本其作业所占成本较低,其余投入相差不大,灌溉和植保费用较高,但仍有较大下降空间。由于经营主体土地采用租赁承包,其费用比例较高占总成本的30%左右,机械成本占总成本的30%左右,在机械投入过程中由于缺少干燥设备其总体费用较低。综合经营主体玉米小麦生产成本投入、产量可知:经济效益最低可达0.55万元/hm2。
表1 经营主体成本投入、产量、经济效益
2 、小麦玉米周年生产全程机械化推荐作业技术
针对目前规模化经营主体存在的问题,通过农机农艺相融合,归纳总结出两种先进的且农民能普遍接受的机械化作业技术模式,作为山东省小麦-玉米周年机械化生产的推荐技术模式。其分别为:少(免)耕技术模式和周期组合耕作技术模式,作业流程为耕整地→小麦播种施肥→小麦田间管理(植保、灌溉)→小麦收获→玉米免耕精量播种→玉米田间管理(植保、灌溉)→玉米收获(秸秆回收、烘干)。两者区别在于耕整地环节,少(免)耕是耕作土壤不进行任何翻耕,用深松代替翻耕,且在播种时进行一定的苗带旋耕;周期耕作是通过合理配置土壤耕作技术措施,来解决长期少、免耕的负效应,将翻、旋、免、松等土壤耕作措施进行合理的组合与配置;推荐周期为5年[14],周期的首年进行翻耕,全面松动耕层;周期的第2年采用免耕;周期的第3年(或第4年)采用深松;周期的第5年采用免耕。针对两种技术模式推行一种适合山东省的小麦玉米统一种植规格的周年生产全程机械化作业技术规范。
2.1 、种植方式
种植方式影响机械规模化生产机具配备与机械化作业。为便于机械化作业,推荐经营主体小麦玉米的种植栽培方式为:小麦的播种以传统条播和宽苗带播种为主。玉米等行距种植60cm,畦作种植幅宽为240cm。图1和图2为两种常见的典型种植模式。其中,小麦条播或宽苗带种植,小麦的种植幅间预留30cm玉米播种行;玉米60cm等行距,种植幅宽为240cm。
图1 小麦条播、玉米等行距规格240cm种植模式示意图
图2 小麦宽幅、玉米等行距规格240cm种植模式示意图
2.2 、各环节作业技术
2.2.1、 耕整地作业
耕整地是指玉米收获后、小麦播种前进行的一系列土壤耕作措施的总称,主要针对翻耕、深松和旋耕作业。在播种前根据土壤条件和地表秸秆覆盖状况,选择适宜的机械整地方式,可采用深翻作业或附带深松功能的旋耕机整地2～3遍。翻耕的作业深度一般不小于25cm,深松时必须打破犁底层,作业深度不小于25cm。
2.2.2、 小麦播种施肥
小麦播种包括耕后播种和免耕播种,冬小麦一般在9月20日—10月10日播种。在播种前需对种子进行处理,包括品种选择、种子杀菌及杀虫处理;在播种时种植方式可为条播或宽幅播种,宽幅播种小麦苗带宽度10～12cm,行距30cm;传统条播小麦条宽3～4cm,行距15cm,播深3～5cm。根据土壤的墒情选择播量、合理的施肥深度和施肥量,播种施肥应符合农艺要求。鲁中地区推荐底肥量300～450kg/hm2,底肥均匀施在两行小麦中间地下12～20cm,种肥施在种子下方3～5cm 处,播种机播种质量符合国家标准,播后及时镇压[15]。
2.2.3 、小麦植保作业
根据小麦不同生长期病虫草害发生特点,密切关注病虫害的预测预报,在准确预报的前提下,选择合适的农药品种,对症下药,并按标准用药量用药。防治为主、综合防治,使用高效、低毒、低残留化学药剂和生物药剂,有针对性地防治各种病虫害。病虫害防治包括白粉病、4月中下旬小麦吸浆虫和抽穗期成虫的防治、5月中旬小麦蚜虫的防治,以及小麦起身后拔节前化学除草和化控防倒[16]。
2.2.4、 小麦灌溉作业
根据小麦品种、栽培模式、产量目标和当地水源情况,在满足小麦不同生长期需水的基础上,宜选择采用喷灌、滴灌等节水灌溉技术。根据小麦不同生育期根系活动层的深度和土壤含水量确定每次灌水定额,实行适量灌水。灌水定额宜小不宜大,防止灌后遇雨。因地因苗管理、分类指导、节约用水、灵活补肥,重点在早播旺苗、晚播弱苗上。在小麦越冬期、返青期、拔节期和扬花灌浆期,应根据田间持水量的情况适时进行灌溉。
2.2.5、 小麦收获作业
小麦在腊熟后期,籽粒含水量小于20%时开始收获,收获时间约在6月中旬,含水量达到12.5%即可入库贮存。联合收割机适合收割作物高度为70～120cm:高度大于70cm时,割茬应尽量留高;高度小于70cm时,割茬应尽可能留低,并可酌情加快收割速度;作物穗幅高差大于25cm时,应使用全喂入联合收割机。割茬高度一致,一般情况下不超过15cm,留高茬还田最高不宜超过25cm。
2.2.6、 玉米播种施肥
玉米免耕机量播种在小麦收获后不耕翻土壤进行播种,播种前需对种子进行处理,包括品种选择、种子分选、种子包衣或拌种处理。在播种时,种植方式为等行距播种,行距60cm,播深3～5cm;根据土壤墒情选择播种密度,一般密度6～7.5万株/ hm2;底肥可正位或侧位深施,与种子分开适当距离,防止烧种、烧苗。工作时,用玉米免耕播种机一次进地,即可完成开沟、深施肥、播种、覆土和镇压等作业工序。
2.2.7 、玉米植保作业
玉米病虫害防治的关键生育期分为播种期、苗期、拔节期及穗粒期(抽穗开花-完熟)。播后苗前进行化学除草封地,玉米三叶期灰飞虱防冶,拔节期玉米螟防治,穗粒期玉米螟虫、玉米叶锈病、玉米大斑病、小斑病、褐斑病、弯孢叶霉病的防冶及玉米纹枯病的防治。
2.2.8、 玉米灌溉作业
玉米灌溉是指补充玉米生长所需的土壤水分,以改善玉米生长条件的技术措施,一般根据各地气候条件和玉米不同生育期用水需求进行灌溉。黄灌区等水源充足的地区可以选择畦灌或喷灌,其他有灌溉条件的地区可以选用喷灌。灌溉时间在玉米播后、拔节孕穗期、抽雄开花期和灌浆成熟期,应根据田间持水量的情况适时进行灌溉。
2.2.9 、玉米收获作业
按照玉米生产目的,确定收获时期。一般玉米收获在玉米成熟期即籽粒乳线基本消失、基部黑层出现时收获,鲁中夏玉米大致在9月下旬或10月上旬收获。饲用青贮玉米,以乳熟末期至蜡熟期收获为宜,粮饲兼用玉米为兼顾籽粒产量和获得较多的质优青贮饲料,宜在腊熟期末期收获。玉米收获机械作业一般要求籽粒含水率<30%,玉米最低结穗高度>35cm,植株倒伏率≤5%,果穗下垂率≤15%。
2.2.10 、秸秆处理作业
山东省小麦秸秆采用全部粉碎还田为主,粉碎后的麦秸长度≤15cm。玉米收获后秸秆包括还田和回收处理。秸秆还田应采用根茬粉碎还田机将残留在地里的玉米根茬进行粉碎还田,其碎茬深度应不小于8cm,根茬粉碎率和碎土率应不小于90%,根茬覆盖率应不小于80%。青贮装置的玉米联合收获机,其秸秆粉碎、切断长度要求为2～3cm,留茬高度不大于10cm,为下茬作物整地创造良好条件。
2.2.11 、烘干处理作业
山东省小麦一般在收获后经过短暂时间的晾晒可入库贮存。玉米则需烘干处理,玉米烘干前,要采取适当的晾晒措施,将玉米棒水分含量控制在25% 以下,再进行脱粒与烘干,尽可能地降低玉米的破碎率,提高玉米烘干作业质量;烘干设备将玉米籽粒含水率下降到15%时,方可进行入仓存储。玉米干燥前需进行清选,含杂率不大于2%,且花丝、苞叶及玉米芯含量应不大于0.1%。
3 、结论
1)改变传统的耕整地方式,推行适合山东省的周期性耕作,通过合理配置土壤耕作技术措施,来解决长期少、免耕的负效应,将翻、旋、免、松等土壤耕作措施进行合理的组合与配置,既能达到节本增效又能实现农田土壤质量改善的目的。
2)改变鲁中井灌区“大水漫灌”的农业灌溉方式,转变农村对灌溉的认识,大力倡导节约用水,从思想上改变传统的粗放型灌溉方式。应在鲁中井灌区地下水资源评价的基础上,对井灌区进行规划设计,并合理地确定年开采量和井灌面积。在井灌区推行喷、微灌等节水灌溉技术,以提高井灌区水的利用率。
3)改变秸秆粉碎过量还田的方式,在玉米小麦收获时配置秸秆回收装置,实现秸秆的回收综合利用,从根本上解决秸秆回收利用率低及秸秆过量还田影响播种作业的问题。
4)改变传统晾晒模式,增加粮食烘干设备,减少山东省每年因晾晒不及时储存产生霉变,造成籽粒损失严重的问题。建议增大粮食烘干机械配套设施补贴额度,支持规模化经营主体烘干设备与存储设备的购置与运作。
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