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甘薯机械化移栽的技术路径

(2012-05-23 07:54:33)
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杂谈

 

江苏省水稻与旱地栽植技术工程研究中心 吴亦鹏 高级工程师

 

 

摘要:甘薯是中国排名第4的粮食作物,机械化移栽是甘薯生产的瓶颈,结合富来威移栽机的解决方案探讨甘薯机械化移栽的技术路径,包括如何解决浇水、垄作、膜上移栽等。

 

1、概述

甘薯是一年生或多年生蔓生草本,各地称谓各异,有山芋、番薯、红薯、白薯、地瓜、红苕等;起源于南美,世界上有111个国家栽培;在我国是仅次于水稻、小麦、玉米的粮食作物,常年种植面积超过600万公顷。

甘薯是重要的经济作物、粮食作物、饲料、工业原料与新能源作物。

.甘薯是劳动密集型种植,主要生产环节包括:排种育苗、耕整起垄、剪苗、移栽、田间管理(灌溉、中耕、施药等)、收获(割蔓、挖掘、捡拾、清选、收集)等。行业统计耕种收综合机械化水平26%,低于于主要粮食作物机械化水平。其中高性能机械化联合收获与机械化移栽是迫切需要突破的瓶颈。

 

2、甘薯移栽的基本农艺要求

甘薯移栽的农艺各地差异较大,一般采用垄作,能加深土层,改善通气,加快吸热和散热,温差大,还有利于排涝抗旱。凡秋季易涝和适宜密植的地区,双行大垄比单行小垄增产。适时早栽可延长生长期,增产显著。主产区春、夏薯当土温稳定在18℃左右时,每迟栽一天,就会减产1~1.5%;栽种壮苗,发根快,成活率高,结薯早,壮苗可比弱苗增产10%以上。

基本的农艺包括:

 

  1)、栽插时间

  南方夏秋薯区,主要包括福建、江西、湖南三省的南部,广东和广西的北部,夏薯一般在5月间栽插,秋薯一般在7月上旬至8月上旬栽插。南方秋冬薯区,包括海南全省,广东、广西、云南和台湾的南部,秋薯一般在7月上旬至8月中旬栽插,而冬薯一般在11月栽插。

  海南由于气候优越,全年可种。

  最好选择阴天土壤不干不湿时进行,晴天气温高时宜于午后栽插。不宜在大雨后栽插甘薯,这易形成柴根。应待雨过天晴,土壤水分适宜时再栽。也不宜栽后灌水,栽后灌水或在大雨后栽插,成活率较高,但薯苗往往长时间长势不好,原因在于土壤呈现水分饱和状态,且土温偏冷,同时,土壤也变得比较紧实,土壤中的氧气含量减少,妨碍了根系发展,生长缓慢。久旱缺雨,则可考虑抗旱栽插,挖穴淋水,待水干后盖上薄土,栽苗后踩实,让根与土紧密接触,提早成活。如栽苗后才淋水,则需再覆干土在表面保湿。

 

  2)、合理密植

  每亩插植2500--4000株,在一定密度内,一般产量随着密植程度提高而增加,而大中薯率随着密植程度提高而下降,如果是作为食用,不需要大薯,可适当密植,收获中小薯,容易销售。一般以垄宽1米,垄高25~35厘米,每亩插3300株左右最为适宜。要注意插植的株距一致,株距不匀,则容易造成靠在一起的两株成为弱势植株。

 

  3)、栽插方法

  甘薯栽插方法较多,主要有以下5种栽插法,一般以水平栽插法为佳,见图2。

  水平栽插法:苗长20-30厘米,栽苗入土各节分布在土面下5厘米左右深的浅土层。此法结薯条件基本一致,各节位大多能生根结薯,很少空节,结薯较多且均匀,适合水肥条件较好的地块,各地大面积高产田多采用此法。但其抗旱性较差,如遇高温干旱、土壤瘠薄等不良环境条件,则容易出现缺株或弱苗。此外,由于结薯数多,难于保证各个薯块都有充足营养,导致小薯多而影响产量。如是生产食用鲜薯,则小薯多反而好销。

  斜插法:适于短苗栽插,苗长15-20厘米,栽苗入土10厘米左右,地上留苗5~10厘米,薯苗斜度为45度左右。特点是栽插简单,薯苗入土的上层节位结薯较多且大,下层节位结薯较少且小,结薯大小不太均匀。优点是抗旱性较好,成活率高,单株结薯少而集中,适宜山地和缺水源的旱地。可通过适当密植,加强肥水管理,争取薯大而获得高产。

  船底形栽插法:苗的基部在浅土层内的2-3厘米,中部各节略深,在4~6厘米土层内。适于土质肥沃、土层深厚、水肥条件好的地块。由于入土节位多,具备水平插法和斜插法的优点。缺点是入土较深的节位,如管理不当或土质黏重等原因,易成空节不结薯,所以,注意中部节位不可插得过深,砂地可深些,黏土地应浅些。

  直栽法:多用短苗直插土中,入土2~4个节位。优点是大薯率高,抗旱,缓苗快,适于山坡地和干旱瘠薄的地块。缺点是结薯数量少,应以密植保证产量。

  压藤插法:将去顶的薯苗,全部压在土中,薯叶露出地表,栽好后,用土压实后浇水。优点是由于插前去尖,破坏了顶端优势,可使插条腋芽早发,节节萌芽分枝和生根结薯,由于茎多叶多,促进薯多薯大,而且不易徒长。缺点是抗旱性能差,费工,只宜小面积种植。

 

  4、栽插注意事项

  1)、浅栽。由于土壤疏松、通气性良好、昼夜温差大的土层最有利于薯块的形成与膨大,因此,栽插时薯苗入土部位宜浅不宜深,在保证成活的前提下宜实行浅栽。浅栽深度在土壤湿润条件下以5-7厘米为宜,在旱地深栽也不宜超过8厘米。

  但在阳光强烈且地旱的条件下,要注意如果过浅栽插,因地表干燥和蒸腾作用强烈,薯苗难长根,茎叶易枯干,导致缺苗,应考虑适当深栽等措施。

  2)、增加薯苗入土节数。这有利于薯苗多发根,易成活,结薯多,产量高。入土节数应与栽插深浅相结合,入土节位要埋在利于块根形成的土层为好,因此以使用20~25厘米的短苗栽插为好,入土节数一般为4~6个。

  3)、栽后保持薯苗直立。直立的薯苗茎叶不与地表接触,避免栽后因地表高温造成灼伤,从而形成弱苗或枯死苗。

  4)、干旱季节可用埋叶法栽插。埋土时,要将尽可能多的叶片埋入土中,埋叶法成活率高,返苗早,有利增产,由于甘薯的叶面积较大,通常需要较多的水分供其生长,特别是薯苗栽插后对水分需求较高。此时如果将大部分叶片暴露在土壤表面,在强烈的阳光照射下需要大量的水分供其生理调节,但刚栽插的薯苗没有根系,仅靠埋入土中的茎部难以吸收足够的水分,结果造成叶片与茎尖争水,茎尖呈现萎焉状态,返苗期向后推迟,严重时造成薯苗枯死。而将大部分叶片埋入湿土中可有效地解决薯苗的供水问题,叶片不仅不失水,还可从土壤中吸收水,保证茎尖能够尽快返青生长。

 

 

 

3、我国甘薯生产机械化技术路线概述

继水稻、小麦、玉米生产全程机械化取得突破后,中国现代农业甘薯产业体系做了许多具体的研究,从用户需求、品种特性、种植方式、收获工艺等角度进行机械化生产的探索,初步研究提出《我国甘薯生产机械化技术路线》,为甘薯生产机械的研发、制造、使用和配套农艺研究等提供参考。

我国甘薯生产机械化技术路线可以简要概括为:分步推进,先平原后丘陵,先大户后散户;农机农艺融合,以利于机械作业为目标,选育品种,改进和规范栽培技术;提升规范现有垄作技术,研发大型和微小型起垄机具;先栽后浇、分段作业、裸苗移栽优先、重视钵苗移栽;切蔓粉碎还田优先、逐步发展整蔓收集饲用;推进提升分段收获、重视开发丘陵机械、加快研发两段式收获、逐步发展联合收获。

 

4、实现移栽机械化的技术路径

(1)       利用机械化起垄,保证起垄的作业质量要求。

---目前国内甘薯起垄存在的主要问题是土壤耕层浅、起垄高度不高、垄体紧实度差、垄体易塌陷、垄侧破坏严重、垄距不规范、垄侧坡度角不规范等问题,影响垄体质量和后续栽插、收获作业及薯块生长;因此原则上应采用机械化起垄机进行起垄以保证规格统一、规范,同时确保不发生轮心距干涉,拖拉机可以实施后续作业。

 ---起垄方式和起垄作业要求依据栽培方式不同(大垄栽单行、小垄栽单行和大垄栽双行等)而不同。大垄栽单行一般垄距100厘米左右,垄高25-33厘米;小垄栽单行垄距66-75厘米,垄高20-26厘米;大垄栽双行垄距90-100厘米,垄高33-40厘米。起垄方向要因地制宜,坡岗地的垄向与山坡垂直,平原地区以南北向较好。

---垄体符合农艺要求:甘薯起垄农艺要求垄侧坡度角以45度为宜,有利于保肥、保墒和保持垄型的稳定性,有利于红薯块茎生长。

---采用机械化压实,甘薯生长需要一个有利的土壤环境,要求土垄具有适当的紧实度,紧实度过大或过小对甘薯的生长都不利,紧实度过大会造成通气孔隙度降低,土壤通气不良,根系生长机械阻力增大,氧的供应量和持水量减少,植物光合作用率下降;紧实度过低会使甘薯营养成分含量降低,并影响产量。所以要取得合适的紧实度要求起垄器在镇压过程中能按照田间状况的变化相应调节镇压强度。

 

(2)       借鉴烟草种植解决甘薯机械化移栽浇水难题

甘薯一般选择在雨后土壤湿润时栽插或非雨天栽插后浇水。由于雨后田间泥泞,机具难以下田作业,所以机械移栽一般都在非雨天作业,采用栽后浇水或带水栽插。栽插时浇水量每穴一般在250ml,甘薯每公顷栽插量约45000~75000 株,甚至更多,如果采用垄上定穴浇水,则每亩需水量约1m3,如采用条灌,则需3~5m3。一般机具的载水量十分有限(考虑配套动力、田间转弯等问题),难以满足如此大的需水量,如作业时停机加水,时断时续,会严重影响作业效率,机械移栽时浇水的技术路径:

移栽机的浇水装置包括水箱以及点施浇水控制装置,既节约水量同时满足穴施的要求。

甘薯种植的浇水要求主要是浇水量大,可以借鉴在烟草移栽已经成功使用的机组作业法实现,基本配置为三台移栽机配一台水车,移栽机自带的水箱作为过渡水箱,作业时水车可以到就近水源取水不影响作业。

 

甘薯机械化移栽的技术路径



【汤源县种植现场】

 

甘薯机械化移栽的技术路径

 

【南京农机化所种植甘薯试验】

 

(3)       常规栽植器进行必要的技术创新可以满足甘薯常规农艺的栽植要求

移栽技术发展到今天,在作物的半自动化移栽领域已经比较成熟,链夹式、钳夹式、导管苗、挠性圆盘、吊杯式、夹取式栽植器等已经可以满足不同作物的移栽农艺要求。甘薯的种植农艺方式包括水平栽插法、斜插法、直栽法、舟底形栽插法、压藤插法等;通过农艺专家与农机企业的合作研究,链夹式、钳夹式栽植器配置相应的调整装置可以满足垄作斜插、直栽、舟底形栽插的农艺要求。

对于膜上种植的甘薯则应采用夹取式栽植器。当然,相应成本较高。

 

(4)       移栽机的选择与配置

移栽是一个系统工程,与人机苗田水膜均有关联;结合农艺实践,主要的解决方案:

较大的地块,单垄单行移栽:机械化起垄,单行链夹式移栽机,先栽后浇水。

大面积单垄单行移栽:采用机械化起垄,移栽机组配水车同步浇水。

单垄双行移栽,可以配双行移栽机

小面积膜上移栽,采用夹取式移栽机,但是成本较高。

大面积膜上移栽:目前没有合适的解决方案,可以采用夹取式移栽机主要缺点是效率低。

 

(5) 在中国,甘薯的机械化移栽刚刚起步,还有待于农艺与农机融合探索出大家均认可的解决方案。

 

5 甘薯机械化移栽的科学试验与实践

国家现代农业甘薯产业体系课题组(http://gstx-jx.com)曾经组织多次沙壤土、粘土的移栽试验。

2011年11月24日至25日,甘薯体系机具与机械化岗位与商丘综合试验站合作,在河南省商丘市沙壤土地区开展甘薯裸苗机械移栽田间性能试验。

本次试验机具为试验筛选的是南通富来威农业装备有限公司生产的2ZQ-1型旱地作物移栽机。该机为链夹式移栽形式,为单元组配式结构,可根据用户需要增加单元数,实现一次完成单行至多行的移栽。该机由悬挂架、多层放苗架、苗箱、施肥装置、链夹机构、开沟放苗机构、回土镇压取功装置等组成,配套动力为20-30马力。移栽时人工将秧苗放置在转动的链夹上,秧苗被夹持并随着压土取功盘转动,到达苗沟时,链夹被打开,秧苗落入苗沟,然后覆土,完成栽植过程。该机可通过更换不同齿数的链轮以实现栽植株距的调节。

在继粘重土壤地区的机械移栽试验后,此次试验主要考核验证该移栽机在河南等相对疏松、细软的沙壤土地区作业的顺畅性、适应性、可靠性等,为沙壤土地区是否适宜链夹式移栽机作业提供决策参考。本次试验采用了先移栽、后浇水的分段式作业工艺,并先后测试了800mm、850mm、900mm三种不同垄距的垄,垄高约240mm,垄顶宽约220mm,起垄后垄均未进行镇压;试验用苗长约250-350mm,苗粗约5mm。栽植效率约为人工移栽的5倍以上,栽后垄顶中部被压实下陷约100mm,三种垄距中以900mm左右的垄效果最佳(便于轮距在960mm左右的中拖作业,栽插后苗的居中性好),适宜的苗长在250-300mm。

     试验表明,选择适宜的垄距,并通过调节该机的栽植株距、栽植深度、限深机构等,能基本满足沙壤土地区甘薯栽植的农艺要求。

 

 

 

 甘薯机械化移栽的技术路径

 

 

【富来威2ZQ-1型旱地作物移栽机在商丘种植甘薯试验】

 

 

 

参考文献:

 

 

1.       我国甘薯起垄技术及设备探讨 王冰,胡良龙※等

2.       《甘薯裸苗移栽机在商丘沙壤地进行移栽试验》,甘薯生产机械化信息交流平台http://gstx-jx.com/news_view.asp?id=105

3.       胡良龙等.国内甘薯生产收获机械化制因思索与探讨[J]. 中国农机化, 2011, (3): 

4.       胡良龙, 胡志超, 等. 我国甘薯生产机械化技术路线研究[J].中国农机化, 2011, (6): 

5.       胡良龙等,国内甘薯生产机械化研究进展与趋势,中国农机化, 2012, (2): 

 

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