國(guó)內(nèi)外玉米生產(chǎn)機(jī)械化現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)--張東興 (PPTminimizer)

幻燈片1國(guó)內(nèi)外玉米生產(chǎn)機(jī)械化現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院張東興2012.09.13E-mail Tel燈片2一、我國(guó)糧食生產(chǎn)概況二、玉米產(chǎn)量主要影響因素分析三、玉米生產(chǎn)機(jī)械化現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)一、我國(guó)糧食生產(chǎn)概況二、玉米產(chǎn)量主要影響因素分析三、玉米生產(chǎn)機(jī)械化現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)幻燈片3目前我國(guó)主要糧食生產(chǎn)機(jī)械化程度（2011） 耕種收綜合機(jī)械化水平達(dá)到54.5% 水稻，機(jī)械種植25%，機(jī)械收獲67.5%玉米 ，機(jī)械播種79%，機(jī)械收獲33%小麥，機(jī)械播種80%以上，機(jī)械收獲80%以上大豆，機(jī)械播種80%，機(jī)械收獲80%馬鈴薯，機(jī)械播種 5%，機(jī)械收獲10%畝均擁有的動(dòng)力為（9.7/18.255=）0.53kw，這一數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全面機(jī)械化所需的0.32kw/畝的水平，問題何在？配套性差勞動(dòng)生產(chǎn)率、土地生產(chǎn)率同樣重要幻燈片4玉米3.16億噸 (3136萬hm2 ，1/3 用于生產(chǎn)乙醇)水稻 8000萬噸大豆 7900萬噸(2578萬hm2 ）小麥 5750 萬噸(2444萬hm2 ）馬鈴薯 1923 萬噸 (43.7噸/hm2)總計(jì)5.5億噸玉米 1.90億噸 (3300萬hm2 )水稻 1.96 億噸 (2970萬hm2 )小麥 1.018億噸 ( 2300萬hm2 )大豆 1480 萬噸（ 800萬hm2 , 每年進(jìn)口 5480萬噸 ) 馬鈴薯 9900萬噸 ( 600萬hm2 , 14.4t/hm2 )總計(jì) 5.8 億噸到2020年，全國(guó)主要糧食總產(chǎn)增產(chǎn)1000億斤（保障95%自給率）專家預(yù)測(cè)：60-80%靠玉米增產(chǎn)來實(shí)現(xiàn)（面積、單產(chǎn)）幻燈片5全球玉米生產(chǎn)概況各國(guó)玉米種植面積比例分布圖9.4t/hm25.5t/hm2全球玉米生產(chǎn)情況統(tǒng)計(jì)：種植總面積：1.53億hm2 總產(chǎn)量：7.92億噸單產(chǎn)：5.2t/hm2 (346kg/畝，中國(guó)382kg/畝）各國(guó)玉米總產(chǎn)及單產(chǎn)分布圖（噸/公頃 數(shù)據(jù)來源：FAO）幻燈片6AS OF: DECEMBER 2007In operation(136) 7.35 bgyConstruction (62) 5.78 bgy幻燈片7一、我國(guó)糧食生產(chǎn)概況二、玉米產(chǎn)量主要影響因素分析三、玉米生產(chǎn)機(jī)械化現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)幻燈片8Seven Wonders of the Corn Yield 15 6104Growth Regulators （生長(zhǎng)調(diào)控）Tillage（土壤耕作）208Plant Population（種植密度）25 10Previous Crop（輪作倒茬）50 19Hybrid（品種） 70 26Nitrogen（土壤肥力） 70+ 27Weather（氣候條件） 7654321bu/acre %ValueFactorRank幻燈片91、氣候條件-27%中國(guó)玉米主產(chǎn)區(qū)美國(guó)玉米主產(chǎn)區(qū)我國(guó)玉米主產(chǎn)區(qū)與美國(guó)伊利諾伊、衣阿華州玉米生產(chǎn)帶環(huán)境條件差異較大幻燈片102、土壤肥力-26%有機(jī)肥+秸稈還田土壤有機(jī)質(zhì)含量：46% VS 1%高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)農(nóng)田土壤(玉米產(chǎn)量:17-20噸/公頃)(Cassman & Dobermann)幻燈片11幻燈片12肥地效果幻燈片133、玉米品種-19% 制約我國(guó)玉米機(jī)械化播種和收獲生產(chǎn)水平提升的主要因素之一 國(guó)外種子質(zhì)量： 出售前需要經(jīng)過嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗(yàn)，發(fā)芽率在95以上，原種純度達(dá)到99.8，雜交種純度在98以上，無雜質(zhì)，檢驗(yàn)結(jié)果和有關(guān)信息印在包裝物上。 包衣、分級(jí)處理。 發(fā)芽率在85，凈度、純度不能滿足單粒精量播種需求。種子質(zhì)量直接影響精量播種技術(shù)的實(shí)施與推廣幻燈片14Pioneer Hi-Bred, A DuPont BusinessGlobal Resources, Local FocusMSDEmployees: 10,000Production Locations: 75Research Locations: 102CanadaUSAMxicoBrazilArgentinaPuerto RicoAustraliaIndiaChinaNew ZealandThailandIndonesiaPhilippinesTurkeyChileRomaniaUkraineHungaryCroatiaSpainItalyFranceGermanyAustriaSouth AfricaZimbabweKenyaPakistanZambia41434431611731111111111811111121223111111131411112111151EgyptCommercialCountries where Pioneer Markets SeedProductionCountries with Production FacilitiesResearch Countries with Research FacilitiesEthiopia幻燈片15l 通過對(duì)美國(guó)先鋒公司種子加工實(shí)驗(yàn)室的參觀和考察了解到，商品種子全部進(jìn)行嚴(yán)格分級(jí)和精選，發(fā)芽率達(dá)到95%以上，種子純度100%，芽勢(shì)強(qiáng)、種子質(zhì)量高，適應(yīng)各型號(hào)播種機(jī)械單粒精播的需要。l 先鋒公司根據(jù)不同廠家生產(chǎn)的播種機(jī)排種器型號(hào)，進(jìn)行嚴(yán)格的種子適應(yīng)性臺(tái)架試驗(yàn)和分級(jí)精選處理，向農(nóng)戶提供適應(yīng)各型號(hào)播種機(jī)械需要的種子及相應(yīng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)單粒精播。l 商品種子全部用針對(duì)性的種衣劑進(jìn)行包衣處理，以有效控制病蟲害，生育期間基本上不進(jìn)行化學(xué)防治。 幻燈片16基于高質(zhì)量種子的高速氣力式單粒精量播種幻燈片174、倒茬輪作-10%種養(yǎng)結(jié)合：一年一熟制玉米+大豆輪作幻燈片185、種植密度-8% 30003500株/畝 VS 5000-5500 株/畝4000050000600007000080000600070008000900010000Yield (kghm-2)Density (plant.hm-2) ZD958 XY335 密度決定穗數(shù)，是產(chǎn)量重要影響因子之一楊利華提供幻燈片19一增四改增加種植密度（1000株）合理密植目前品種條件下，要處理好種植耐密與倒伏的平衡關(guān)系適宜密度：先玉335為3500-4000株，鄭單958為4000-4500株幻燈片20玉米根系沿土壤縫隙生長(zhǎng)6、土壤耕作-6% 以深松為主，松整結(jié)合+秸稈還田的耕作模式幻燈片21耕地：雙向鏵式犁Reversible Plow幻燈片22整地：動(dòng)力驅(qū)動(dòng)耙Power Harrow工作幅寬2.53m，耕深 2530cm，配套動(dòng)力120hp以上幻燈片23開發(fā)各式整地機(jī)械幻燈片24整地機(jī)械與免耕少耕相配套Off-set Disks聯(lián)合作業(yè) 松土除草機(jī)（Cultivators） Mulch Finishers覆蓋整地機(jī)幻燈片25深松機(jī)（Min-Till Ripper）2100型少耕深松機(jī)25 cm幻燈片26過載保護(hù)裝置最新進(jìn)展快速掛卸裝置能方便地進(jìn)行鏟尖更換和角度調(diào)整幻燈片27土壤嚴(yán)重板結(jié)。作物根系生長(zhǎng)發(fā)育的適宜容重是1.11.3g/cm3 。而全國(guó)平均耕層土壤容重達(dá).38g/cm3 我國(guó)耕地存在明顯的 “淺、實(shí)、少”的問題 耕深明顯變淺。全國(guó)平均耕深為16.5cm，其中東北地區(qū)僅15.1cm，遠(yuǎn)低于22cm 的基本要求，與美國(guó)的35cm 相差甚遠(yuǎn) 。國(guó)內(nèi)外玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展報(bào)告2009幻燈片28 犁底層加厚。上世紀(jì)80年代，全國(guó)平均犁底層為6cm，現(xiàn)在普遍達(dá)到12cm，增加一倍。犁底層容重1.52g/cm3，嚴(yán)重影響作物根系生長(zhǎng)發(fā)育。長(zhǎng)期小拖+淺旋耕作，反復(fù)壓實(shí)15.1cm幻燈片29需要大馬力拖拉機(jī)（120hp以上）幻燈片30Middle sized hose power tractors are popularLow traction resistantrippers are neededVibration type of ripperTraction resistance reduced by 1318%幻燈片31Comparison of Vibration and non Vibration operation幻燈片32It could also be used for fertilizer application operation幻燈片33profile after rippingShake ripping fieldNon Shake ripping field幻燈片34Roots underneathCorn roots in ripped soilCorn roots in non ripped soil幻燈片357、生長(zhǎng)調(diào)控-4%幻燈片36一、我國(guó)糧食生產(chǎn)概況二、玉米產(chǎn)量主要影響因素分析三、玉米生產(chǎn)機(jī)械化現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)幻燈片37國(guó)外農(nóng)機(jī)裝備總體發(fā)展趨勢(shì)大型化、多功能、系列化、智能化、專業(yè)化幻燈片38生產(chǎn)規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化、機(jī)械化幻燈片391、動(dòng)力機(jī)械各發(fā)達(dá)國(guó)家已形成了適合本國(guó)國(guó)情的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)器系統(tǒng)動(dòng)力機(jī)械向大功率、多功能方向發(fā)展，并與多種型號(hào)農(nóng)機(jī)具合理配套，可一次完成深松、滅茬、施肥、播種等多項(xiàng)作業(yè)約翰迪爾公司John Deere凱斯公司Case紐荷蘭公司 New Holland愛科AGCO福克森公司Massey Ferguson幻燈片40四輪驅(qū)動(dòng)FWD、（前）后雙輪Dual橡膠履帶Rubber-track、液壓、PTO多路輸出大功率、通用性凱斯450幻燈片41智能化、專業(yè)化機(jī)、電、液、氣一體化基于CAN總線網(wǎng)絡(luò)的分布式控制技術(shù)基于壓力流量補(bǔ)償?shù)囊簤合到y(tǒng)控制技術(shù)基于GPS的自動(dòng)導(dǎo)航控制技術(shù) 幻燈片42橡膠鏈軌式拖拉機(jī)主要用于重負(fù)荷作業(yè)，如耕地、耙地、深松等幻燈片43我們的主要差距：缺乏動(dòng)力換擋技術(shù)以中小型拖拉機(jī)為主，無法生產(chǎn)200hp以上拖拉機(jī)幻燈片442、耕作機(jī)械深耙聯(lián)合整地機(jī) 特點(diǎn)：1、工作效率高：作業(yè)速度7-10km/h 2、工作幅寬大：caas(7m)，lemken(5-9m/12m) 3、自動(dòng)化程度高，液壓自動(dòng)調(diào)整耕深幻燈片45向多元化發(fā)展RipperDiskMoldboard PlowsMulch TillersChisel Plows幻燈片463、播種機(jī)械大型聯(lián)合系列氣力精量集中化幻燈片47發(fā)展方向：高速、高效、單粒精量播種德國(guó)Horsch公司排種器機(jī)械式排種與負(fù)壓吸種相結(jié)合有效克服氣吸式播種機(jī)在開始和結(jié)束時(shí)嚴(yán)重漏播現(xiàn)象氣壓要求低，節(jié)能工作速度可達(dá)16km/h幻燈片48瑞士VDERSTAD公司新型排種器機(jī)械式排種與正壓壓種原理相結(jié)合有效克服在開始和結(jié)束時(shí)漏播現(xiàn)象氣壓要求低，節(jié)能具有非常好的播種效果幻燈片49排種方式向集中高效方向發(fā)展Amazone公司的Xpress系列中央滾筒氣送式排種器（6-18行）工作速度可達(dá)15km/h幻燈片50大型聯(lián)合作業(yè)幻燈片51氣吸式排種器滿足高速作業(yè)需求，所需工作壓力：56Kpa幻燈片52法國(guó)Herriau-Turbosem XM12 傳感器監(jiān)測(cè)輸種管JohnDeere 傳感器監(jiān)測(cè)導(dǎo)種管幻燈片53動(dòng)力傳動(dòng)方式：柔性傳動(dòng)軸或萬向傳動(dòng)軸+渦輪蝸桿傳遞動(dòng)力，安裝使用方便，故障率低、使用壽命長(zhǎng)。軟軸傳動(dòng)萬向傳動(dòng)軸+渦輪蝸桿幻燈片54關(guān)注細(xì)節(jié)單粒精播單體仿形正位仿形幻燈片55免耕復(fù)式作業(yè)幻燈片56精準(zhǔn)化作業(yè)機(jī)械-變量施肥、打藥鎮(zhèn)壓器 播種機(jī) 種肥車 拖拉機(jī)變量施肥播種機(jī)組幻燈片57我們的差距多行播種機(jī)不好用？幻燈片58機(jī)械式排種器Planter槽輪式排種器穴播機(jī)，低速作業(yè)，不能實(shí)現(xiàn)精量播種勺輪式排種器屬于精播機(jī)，低速作業(yè)，重播率漏播率偏高簡(jiǎn)易式無單體仿形機(jī)構(gòu)播種機(jī)幻燈片59機(jī)械式排種器種：管=7:3幻燈片60 穴播tt幻燈片610.5t 半精量播種t幻燈片62播種機(jī)-開溝器尖角式容易堵塞 小麥?zhǔn)斋@后，在小麥秸稈覆蓋留茬的未耕地上直接播種玉米。由于當(dāng)前小麥產(chǎn)量很高，秸稈量很大，且粉碎不夠細(xì)、拋灑不均勻，以往使用的部分小型玉米播種機(jī)在播種經(jīng)常出現(xiàn)開溝器堵塞問題?；脽羝?3人工間苗：費(fèi)種、費(fèi)時(shí)、費(fèi)工、傷苗、耗費(fèi)土壤養(yǎng)分幻燈片64我們需要什么樣的播種機(jī)？幻燈片65我們?cè)摬捎檬裁礃拥呐欧N器？氣吸式？還是國(guó)外幾乎要淘汰的指夾式？幻燈片66單體仿形機(jī)構(gòu)適于黃淮海區(qū)的氣吹式玉米免耕播種機(jī)分禾?hào)虐逯鲃?dòng)滾筒防堵機(jī)構(gòu)幻燈片67主動(dòng)式滾筒防堵機(jī)構(gòu)&被動(dòng)式防堵機(jī)構(gòu)幻燈片68幻燈片69小型氣吹式玉米精量免耕播種機(jī)檢測(cè)結(jié)果種子破碎率(%)0.2合格粒距變異系數(shù)(%)14.4粒距合格率(%)98.9種子覆土深度合格率(%)92.9重播率(%)0.1作業(yè)速度(km/h)5.89漏播率(%)1.0機(jī)具通過性無堵塞幻燈片704、田間管理機(jī)械發(fā)展方向：寬幅、高地隙、智能化幻燈片71植保機(jī)械自走式、高地隙打藥機(jī)幻燈片72高地隙幻燈片73液壓升降底盤幻燈片74Amazone公司（UX 5200 Super噴藥機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)演示）技術(shù)特點(diǎn) ：（1）藥箱容積5200公升，工作幅寬27米，配套動(dòng)力125馬力以上。（2）氣流輔助方式增強(qiáng)霧滴穿透性，使葉子正反面藥液達(dá)到均勻一致。（3）電子流量控制器保證各噴頭及不同前進(jìn)速度時(shí)壓力均勻穩(wěn)定。（4）泡沫標(biāo)識(shí)方式防止重噴、漏噴?；脽羝?5苗期追肥液態(tài)肥幻燈片76除草機(jī)械幻燈片77液壓驅(qū)動(dòng)幻燈片78行間除草機(jī)構(gòu)苗間除草機(jī)構(gòu)幻燈片79行間除草機(jī)械幻燈片80適宜壟作的除草機(jī)幻燈片81苗間除草機(jī)械行間除草鏟照明攝像機(jī)苗間除草鏟幻燈片82我國(guó)田間管理機(jī)械幻燈片83灌溉機(jī)械指針式噴灌機(jī)-Pivot Sprinkling System幻燈片84噴灌機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)渦輪蝸桿幻燈片85平移式噴灌機(jī)幻燈片86指針式與平移式各自的特點(diǎn)指針式：控制簡(jiǎn)單，價(jià)格低，適用于各種不同地形，爬坡能力可達(dá)25%。地角專用一跨，或留地角平移式：不留地角，控制復(fù)雜，需要建造平整的渠道指針式平移式幻燈片87滾移式噴灌機(jī)Side-Roller 幻燈片88滴灌系統(tǒng)Drip Irrigation System幻燈片895、收獲機(jī)械通用型聯(lián)合收獲機(jī)幻燈片90國(guó)外直接脫粒收獲幻燈片91國(guó)外直接脫粒收獲品種：生育期縮短；結(jié)穗高度、成熟度一致；后期脫水快；包葉松散；不掉穗幻燈片92l 莖稈堅(jiān)硬、抗倒伏、不落穗，綜合抗逆性強(qiáng)l 玉米植株高度240-250cml 生育期短，播種至成熟109dl 穗大小均勻，穗位整齊，130-150cml 籽粒灌漿期長(zhǎng)，后期脫水快l 收獲時(shí)籽粒含水量降至15%-20%l 苞葉蓬松l 利于機(jī)械收獲籽粒幻燈片93經(jīng)驗(yàn)規(guī)?；a(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)化種植平作、行距一致美國(guó)： 76cm行距(個(gè)別90cm）澳大利亞： 90cm行距歐洲： 75cm行距（25cm的倍數(shù)）幻燈片94機(jī)遇？調(diào)節(jié)行株距，增加種植密度 據(jù)伊利諾州玉米種植者協(xié)會(huì)介紹，為了提高光能利用效率，也進(jìn)行大小行（但與我國(guó)的大小行種植概念不同，其大行距仍為76cm，小行距18cm三角形錯(cuò)位播種，兩列小行距株數(shù)之和與等行距單行株數(shù)相同）種植試驗(yàn)，但難于讓種植者接受（機(jī)器系統(tǒng)）。76cm76cm改變種植模式要付出機(jī)械改革代價(jià)幻燈片95籽粒損失3-4%幻燈片96 我國(guó)收獲機(jī)械化存在的問題：栽培模式多樣，種植行距不一（行距有 30cm, 40cm, 50cm, 55cm, 60cm, 65cm, 70cm, 90cm ） ，不利于機(jī)械化作業(yè)，尤其是機(jī)械化收獲。大小行種植目的：增產(chǎn)？幅度？利于人工作業(yè)？幻燈片97機(jī)械化收獲對(duì)栽培的要求種植行距的一致性種植方式和行距多樣性造成收獲難玉米種植機(jī)械化水平雖然相對(duì)較高，但種植標(biāo)準(zhǔn)化程度很低。各地種植模式多樣化，如黃淮海區(qū)域的平作/套種及各地均有的大小行種植等，且不同地區(qū)的行距不同(3075cm)，有時(shí)同一地區(qū)的行距就有多種，給機(jī)械化作業(yè)帶來極大不便。幻燈片98套種-引發(fā)灰飛虱-粗縮病幻燈片99不同行距收獲機(jī)示意圖每個(gè)對(duì)輥都有最大設(shè)計(jì)喂入量，超過這個(gè)值，就容易堵塞，造成落穗損失，甚至發(fā)生機(jī)器故障行距 50cm行距 40cm行距 60cm99幻燈片100制約因素1收獲與播種機(jī)不同，收獲機(jī)摘穗機(jī)構(gòu)復(fù)雜，很難進(jìn)行行距調(diào)整100幻燈片101 行距的不統(tǒng)一對(duì)機(jī)械化收獲而言，不僅增大了作業(yè)難度，降低機(jī)器生產(chǎn)效率，而且增大了收獲損失率。小窄行及全喂入式是發(fā)展方向嗎？ 當(dāng)前條件下，提高我國(guó)機(jī)械化收獲作業(yè)水平見效最快的措施應(yīng)該是種植行距的一致性?；脽羝?02星輪式摘穗機(jī)構(gòu)解決喂入堵塞問題幻燈片103連續(xù)5年的試驗(yàn)結(jié)果表明大田生產(chǎn)水平下，產(chǎn)量差異不明顯 （不同行距的產(chǎn)量相差一般不超過5%）機(jī)收產(chǎn)量有明顯差異行距對(duì)機(jī)械化收獲作業(yè)有顯著影響（果穗損失）8幻燈片104行距的不統(tǒng)一對(duì)機(jī)械化收獲而言，不僅增大了作業(yè)難度，降低機(jī)器生產(chǎn)效率，而且增大了收獲損失率。當(dāng)前條件下，提高我國(guó)機(jī)械化收獲作業(yè)水平見效最快的措施應(yīng)該是種植行距的一致性。幻燈片105黃淮海小麥玉米銜接標(biāo)準(zhǔn)化種植標(biāo)準(zhǔn)化種植：等行距種植，行距60cm畦寬240cm20cm小麥每次播11行玉米每次播4行拖拉機(jī)