楊明金，楊 仕，李守太，陳子文，楊 玲，張 濤，龐有倫

（1.西南大學工程技術(shù)學院，重慶 400715；2.重慶市農(nóng)業(yè)科學院，重慶 401329）

0 引言

馬鈴薯是我國第四大糧食作物，2020 年我國馬鈴薯種植面積536 萬hm2以上，鮮薯產(chǎn)量超過1 億噸[1]。我國有四大馬鈴薯種植區(qū)，分別為北方一季作區(qū)、西南混作區(qū)、中原二季作區(qū)和南方冬作區(qū)[2]，分別占我國馬鈴薯總面積的50%、35%、10%和5%。西南混作區(qū)包括四川、重慶、云南、貴州、西藏以及湖南和湖北的部分地區(qū)，該區(qū)域馬鈴薯四季可種，生產(chǎn)的馬鈴薯主要用于鮮食消費[3]。其中，貴州威寧被譽為“中國馬鈴薯之鄉(xiāng)”。重慶市常年馬鈴薯種植面積約33.5 萬hm2，鮮薯產(chǎn)量600 萬噸左右，種植面積和產(chǎn)量均居全國第六位[4]。馬鈴薯是重慶鄉(xiāng)村振興的重要產(chǎn)業(yè)，重慶“巫溪洋芋”“城口洋芋”已經(jīng)獲得國家地理標志認證。機械化殺秧是馬鈴薯機械化收獲前必不可少的重要準備環(huán)節(jié)，通過機械化殺秧割除馬鈴薯地表秧蔓（莖葉），能有效減少馬鈴薯收獲時的負荷、卡堵，大大提高薯土分離質(zhì)量和收獲效率。同時，殺秧過程割除馬鈴薯秧蔓，可以促進馬鈴薯表皮老化、硬化，能增加馬鈴薯的防損能力[5]。國外發(fā)達國家馬鈴薯生產(chǎn)已經(jīng)普遍采用機械化殺秧，例如美國、荷蘭和法國等，積累了相當?shù)慕?jīng)驗，其技術(shù)較為先進。我國馬鈴薯機械化殺秧的研究雖然起步較晚，但也取得了較大的進步，在北方平原地區(qū)達到了較高的機械化水平。西南丘陵山區(qū)馬鈴薯種植地塊細碎、土壤黏重、土地不平整、秧苗高度不一致，品種多、種植標準化程度低、秧苗生長狀況差異較大[2]，這些因素致使國外和北方大中型馬鈴薯殺秧機在西南丘陵山區(qū)的適應(yīng)性差，難以應(yīng)用。本文綜述了西南丘陵山區(qū)馬鈴薯種植農(nóng)藝、機械化殺秧技術(shù)需求和機械化殺秧研究進展，為構(gòu)建西南丘陵山區(qū)馬鈴薯種植全程機械化體系提供基礎(chǔ)參考。

1 馬鈴薯種植農(nóng)藝

西南丘陵山區(qū)自然條件優(yōu)越，一年四季均有馬鈴薯種植和收獲。根據(jù)不同海拔高度，一二季混作，盆周山區(qū)和高原區(qū)一般種植一季春馬鈴薯，平壩丘陵區(qū)一般種植秋、冬二季馬鈴薯[6]。

1.1 主要種植模式

1.1.1 春馬鈴薯

盆周山區(qū)和高原區(qū)：采用“春馬鈴薯/玉米”模式，1.5 m或2.0 m開箱，馬鈴薯和玉米帶各占一半，2∶2行比。馬鈴薯和玉米帶隔年交替，馬鈴薯和玉米分帶間套輪作。在茬口銜接上，馬鈴薯2 月中下旬播種，6 月中下旬、7 月上旬收獲；玉米3 月下旬、4 月播種，8、9 月收獲。也可采用“春馬鈴薯/大豆”模式，馬鈴薯與大豆的行比為1∶1或1∶2。

平壩丘陵區(qū)：稻田采用“早春馬鈴薯-水稻-秋馬鈴薯（或秋菜）”模式，地膜覆蓋，凈作。一般在12 月中、下旬播種，次年4 月上、中旬收獲。馬鈴薯收獲后種植水稻，水稻收獲后再種植秋馬鈴薯（或秋菜）。旱地采用“早春馬鈴薯/玉米/大豆（或甘薯）+秋馬鈴薯（或秋菜）”模式，早春馬鈴薯于12 月中下旬采用地膜覆蓋栽培，次年3 月下旬、4 月上中旬在馬鈴薯行間種玉米。馬鈴薯收獲后種植大豆（或甘薯），玉米收獲后再種植秋馬鈴薯（或秋菜）[5-6]。

1.1.2 秋馬鈴薯

在海拔300 m～800 m的丘陵山區(qū)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)三季不足，兩季有余。利用水稻、玉米收獲后，小春作物播栽前的空閑時間，通過合理間套，增種秋馬鈴薯。

稻田采用“中稻-秋馬鈴薯/油菜”模式，秋馬鈴薯在8 月下旬、9 月上中旬播種，10 月下旬、11 月上旬套栽油菜，12月中下旬收獲馬鈴薯。

旱地采用“小麥/玉米/甘薯（大豆）/秋馬鈴薯”模式[6-7]。

1.1.3 冬馬鈴薯

“小麥+馬鈴薯/玉米/甘薯（大豆）”：在“小麥/玉米/甘薯”模式基礎(chǔ)上，利用改制后預(yù)留空行增種一季冬馬鈴薯。

“冬馬鈴薯-水稻”：適用于水稻收獲后不能蓄水過冬的高塝田、漏篩田，冬馬鈴薯凈作。

“果樹（桑樹、林木）+冬馬鈴薯”：適用于幼齡果園、桑園和苗木地，冬馬鈴薯間作[6-7]。

1.2 主推技術(shù)

西南丘陵山區(qū)馬鈴薯的主要種植模式都根據(jù)本區(qū)域自然條件、海拔高度、地塊條件和品種等因地制宜選擇，以提高土地利用率、高產(chǎn)和抗病為主要目標，農(nóng)機農(nóng)藝不協(xié)調(diào)，融合低，使本區(qū)域馬鈴薯耕種收綜合機械化水平低，特別是種收機械化水平很低，僅為5%左右[7-8]。

制約機械化水平提高的主要因素包括機械化立地條件支撐性、間套輪作差異性、品種多樣性、種植不規(guī)范性等。地塊細碎、土壤黏重、土地不平整，高山及陡坡種植面積占比高，機械化立地條件差。主要種植模式中，僅“早春馬鈴薯-水稻-秋馬鈴薯（或秋菜）”“冬馬鈴薯-水稻”為馬鈴薯凈作，間套輪作不利于機械化作業(yè)。對于品種多樣性，如重慶優(yōu)先推廣品種便有“鄂馬鈴薯5 號”“渝馬鈴薯1 號”“中薯3 號”“費烏瑞它”“青薯9 號”“紫云1 號”等，品種多樣性限制了作業(yè)機械的適應(yīng)性。對于種植不規(guī)范性，“窩播平作”“溝播壟作”并存，且平作行距、窩距不規(guī)范（或稀大窩種植），壟作壟距不標準（如壟距為0.6 m、0.7 m、0.8 m到1.0m），導(dǎo)致機收困難。

為此，西南丘陵山區(qū)都在積極探索先進適宜技術(shù)，為馬鈴薯種植機械化作業(yè)創(chuàng)造條件。例如，四川馬鈴薯種植4套主推技術(shù)中包含馬鈴薯機械化高產(chǎn)栽培技術(shù)，重慶馬鈴薯種植4 套主推技術(shù)中包含丘陵山區(qū)馬鈴薯高壟雙行覆膜機播機收高效栽培技術(shù)，云南、貴州馬鈴薯種植主推技術(shù)中包含冬馬鈴薯機械化栽培技術(shù)[6]。

1.3 機械化種植生產(chǎn)路線

起壟播種技術(shù)路線為本區(qū)域馬鈴薯機械化種植主推生產(chǎn)路線，即機械耕整地→機械化起壟施肥播種→機械化中耕→機械噴藥→機械殺秧→機械收獲。

機械耕整地：耕深0.2 m～0.25 m（旋耕），地表平整，有條件應(yīng)全方位深松，耕深0.45 m～0.55 m。

機械化起壟施肥播種：壟高0.2 m～0.25 m，雙行壟作的壟距為0.8 m～1.0 m，單行壟作的壟距為0.7 m～0.9 m，種塊覆土深度大于0.1 m為宜。復(fù)式作業(yè)播種機一次完成開溝、施肥、播種、起壟、鋪膜等作業(yè)。

機械化中耕：苗期進行扶壟除草作業(yè)，花期進行追肥培土作業(yè)。追肥深度0.06 m～0.1 m，追肥部位離植株行側(cè)0.1 m～0.2 m，培土厚度0.05 m，地表起伏不超過0.04 m。

機械噴藥：起壟后苗期噴藥作業(yè)有效覆蓋密度≥20 霧滴/cm2，藥液在植株上的覆蓋率100%。

機械殺秧：露出壟型，保持壟型完整，不傷壟。莖葉雜草去除率≥80%，切碎長度≤0.15 m，割茬高度≤0.15 m。

機械收獲：挖凈率≥98%，明薯率≥97%，傷薯率≤3%，薯塊帶土率≤15%[9]。

2 馬鈴薯機械化殺秧技術(shù)需求

馬鈴薯機械化殺秧應(yīng)滿足一定的技術(shù)需求。據(jù)筆者查閱了部分相關(guān)標準文獻，如表1 所示。包括3 項國家標準（標準序號1～3）、6 項農(nóng)業(yè)行業(yè)標準（標準序號4～9）、8 項西南混作區(qū)地方標準（標準序號10～16）和4 項其他區(qū)域地方標準（標準序號17～20），這些標準對殺秧時間的選擇、殺秧作業(yè)質(zhì)量要求、殺秧作業(yè)技術(shù)規(guī)范或殺秧刀具、機具等進行了規(guī)定。

從表1 中的相關(guān)規(guī)定可知，國家標準對馬鈴薯殺秧機（或莖葉切碎器）的安全防護進行了強制性規(guī)定（標準序號1），對馬鈴薯脫毒種薯和商品薯生產(chǎn)的殺秧環(huán)節(jié)和殺秧方式進行推薦（標準序號2、3）。

表1 國家標準、農(nóng)業(yè)行業(yè)標準和地方標準對馬鈴薯機械化殺秧技術(shù)需求的相關(guān)規(guī)定

根據(jù)馬鈴薯主糧戰(zhàn)略、機械化生產(chǎn)、全程機械化生產(chǎn)的技術(shù)需求，農(nóng)業(yè)行業(yè)標準適時先后制定了馬鈴薯生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程、種薯生產(chǎn)技術(shù)操作規(guī)程、馬鈴薯機械化收獲作業(yè)技術(shù)規(guī)范、收獲機作業(yè)質(zhì)量、馬鈴薯打秧機質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)范、馬鈴薯全程機械化生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范等（標準序號4～9），對于機械化殺秧技術(shù)，主要規(guī)定包括：一般收獲前7 d～10 d殺秧、莖葉打碎長度合格率≥80%（打碎長度≤0.15m）、漏打率≤8%、留茬長度≤0.15 m、傷薯率≤1%。

對于西南混作區(qū)（湖北部分地區(qū)屬于該區(qū)域），僅湖北制定了《馬鈴薯機械化生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程》地方標準，規(guī)定了機械化殺秧的技術(shù)需求。四川、貴州、西藏僅制定了馬鈴薯生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程、栽培技術(shù)規(guī)程等，未涉及機械化殺秧技術(shù)需求（標準序號10～16），而重慶、云南未根據(jù)地方需求制定相關(guān)技術(shù)規(guī)程。這些充分說明西南丘陵山區(qū)馬鈴薯機械化生產(chǎn)和馬鈴薯機械化殺秧方面，與《國務(wù)院關(guān)于加快推進農(nóng)業(yè)機械化和農(nóng)機裝備產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的指導(dǎo)意見》（國發(fā)〔2018〕42號）中制定的“2025年丘陵山區(qū)農(nóng)作物耕種收綜合機械化率達到55%的發(fā)展目標”還有很大差距。

相比西南丘陵山區(qū)省市區(qū)，遼寧、內(nèi)蒙古、青海、黑龍江制定了馬鈴薯機械化殺秧作業(yè)技術(shù)規(guī)范、操作規(guī)范，以及全程機械化種植技術(shù)規(guī)程（標準序號17～20），在馬鈴薯機械化殺秧標準制定、全程機械化及轉(zhuǎn)型升級方面走在了全國前列。

基于以上原因，本文綜述國內(nèi)外馬鈴薯機械化殺秧現(xiàn)狀、西南丘陵山區(qū)機械化殺秧相關(guān)進展，為西南丘陵山區(qū)馬鈴薯機械化生產(chǎn)、全程機械化種植提供基礎(chǔ)支撐。

3 馬鈴薯機械化殺秧研究進展

丘陵山區(qū)馬鈴薯機械化殺秧、機械化生產(chǎn)、全程機械化種植是我國馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的國家戰(zhàn)略，體現(xiàn)了馬鈴薯種植技術(shù)的發(fā)展方向。而且，國家正在大力推進丘陵山區(qū)開展農(nóng)田“宜機化”改造，擴展大中型農(nóng)機運用空間，加快補齊丘陵山區(qū)農(nóng)業(yè)機械化基礎(chǔ)條件薄弱的短板，能為丘陵山區(qū)馬鈴薯生產(chǎn)機械化水平提升創(chuàng)造良好條件。

3.1 國外機械化殺秧進展

國外馬鈴薯殺秧機發(fā)展起步較早，具有成熟的作業(yè)技術(shù)。德國Grimme、荷蘭APH、比利時AVR 和美國Reekie等公司配套設(shè)施完備，形成了完整的作業(yè)體系，開發(fā)出不同系列不同型號殺秧機，作業(yè)穩(wěn)定，殺秧效率較高。德國Grimme 具有KS6000、KS5400、KS4500、KS3600 等馬鈴薯殺秧機系列產(chǎn)品，如KS3600 型殺秧機，雙側(cè)驅(qū)動，適于行寬0.85/0.9 m 壟作，一次完成4 行作業(yè)[29]。荷蘭APH 具有4LKB-370、4LK-320、4LK-310、2LKB-190、2LK-170 等馬鈴薯殺秧機系列產(chǎn)品，如4LK-310 型殺秧機，一側(cè)驅(qū)動，適于行寬0.75 m，一次完成4 行作業(yè)[30]。美國Reekie 具有RHT2200、RHT1900SD 等不同型號殺秧機，如RHT2200 型殺秧機，一側(cè)驅(qū)動，具有高速動態(tài)平衡刀軸，打碎效果好，工作幅寬2.2 m，可前掛，避免拖拉機對秧蔓的碾壓而影響殺秧效果[5]。2011 年，德國Grimme 在我國建立格立莫農(nóng)業(yè)機械（北京）有限公司，2017 年在天津建立格立莫農(nóng)業(yè)技術(shù)（天津）有限公司，為中國用戶提供本土化需求的高端馬鈴薯設(shè)備，目前用戶主要集中在新疆、內(nèi)蒙等北方一季作區(qū)。

3.2 國內(nèi)機械化殺秧進展

國內(nèi)馬鈴薯殺秧機發(fā)展起步較晚，技術(shù)不夠成熟。中機美諾、青島洪珠、山東德州希森天成等公司都開發(fā)出不同型號殺秧機，基本達到殺秧作業(yè)要求。中機美諾具有1802、1804 等型號殺秧機，如1802 型殺秧機，雙側(cè)驅(qū)動，適于行寬0.8/0.9 m 壟作，一次完成2 行作業(yè)，其甩刀結(jié)構(gòu)型式多樣，配置有導(dǎo)流隔板，可將打碎莖葉分流至兩側(cè)壟溝[31]。青島洪珠具有1JH-100、1JH-110 和1JH-360 等型號殺秧機，如1JH-100型殺秧機，一側(cè)驅(qū)動，工作幅寬1.0 m，適于單行壟業(yè)，刀軸2 000 r/min高速旋轉(zhuǎn)，配套動力14.7～26 kW[32]。山東希成具有4JM-180、4JM-360B 等型號殺秧機，如4JM-360B型號殺秧機，雙側(cè)驅(qū)動，工作幅寬3.6 m，適于行寬0.9 m壟作，一次完成4行作業(yè)，刀軸轉(zhuǎn)速1 300 r/min，按照薯壟特點雙螺旋對稱布置殺秧刀，配置有導(dǎo)流隔板[33]。

與國外先進機械化殺秧作業(yè)技術(shù)相比，我國馬鈴薯機械化殺秧機還存在一些問題，主要體現(xiàn)在：秧蔓由高速旋轉(zhuǎn)甩刀打斷，再由高速旋轉(zhuǎn)的甩刀形成的負壓吸入罩殼進一步切碎，功率消耗較高；作業(yè)中秧蔓易纏繞在刀軸上，進一步增加作業(yè)阻力；甩刀結(jié)構(gòu)不完善，不能達到高質(zhì)量作業(yè)要求，且甩刀磨損嚴重[5]。

3.3 丘陵山區(qū)機械化殺秧進展

全程機械化生產(chǎn)是西南丘陵山區(qū)馬鈴薯生產(chǎn)的發(fā)展趨勢。四川省農(nóng)機化技術(shù)推廣總站在多年試驗示范基礎(chǔ)上，提出了西南地區(qū)馬鈴薯機械化生產(chǎn)技術(shù)路線，包括耕整地、播種、中耕培土、植保、收獲5 大關(guān)鍵農(nóng)機技術(shù)，給出了適應(yīng)丘陵山區(qū)馬鈴薯機械化生產(chǎn)4套主流機具配套方案。

對于機械化收獲關(guān)鍵農(nóng)機技術(shù)，建議收獲前7 d采用橫軸立刀式殺秧機殺秧，露出壟型，保持壟型完整不傷，殺秧作業(yè)質(zhì)量滿足：莖葉雜草去除率≥80%，切碎長度≤0.15 m，割茬高度≤0.15 m。

對于主流機具配套方案：山區(qū)小地塊（或間套作）馬鈴薯生產(chǎn)（海拔800 m～1 000 m，田塊面積≤0.067 hm2，單壟雙行，壟距0.7 m～0.8 m），采用單行殺秧機作業(yè)，幅寬1.0m；丘陵區(qū)馬鈴薯生產(chǎn)方案一（海拔800 m～1 000 m，田塊面積≥0.067 hm2，大壟雙行，壟距0.9 m～1.0 m），采用單行殺秧機作業(yè)，幅寬1.0 m；丘陵區(qū)馬鈴薯生產(chǎn)方案二（海拔≤600 m，田塊面積≥0.067 hm2，單壟雙行，壟距0.8 m～0.9 m），采用雙行殺秧機作業(yè)，幅寬1.6 m～1.8 m；高原馬鈴薯生產(chǎn)（海拔高度≥2 200 m，田塊面積≥0.067 hm2，單壟單行，壟距0.9 m），采用雙行殺秧機作業(yè)，幅寬1.8 m[9]。

根據(jù)推薦的主流機具配套方案，中機美諾、青島洪珠、山東德州希森天成等公司的單行或雙行殺秧機可供西南丘陵山區(qū)馬鈴薯機械化殺秧試驗。但是，由于西南丘陵山區(qū)機械化立地條件、間套輪作模式、品種多樣性、種植不規(guī)范性等限制了本區(qū)域馬鈴薯機械化殺秧的推廣應(yīng)用。而且，收獲前的機械化殺秧環(huán)節(jié)增加了作業(yè)成本，其經(jīng)濟性較低，加大了其推廣應(yīng)用難度。因此，重慶市科學技術(shù)局和四川省科學技術(shù)廳2019 年和2021 年先后立項研發(fā)集殺秧、挖掘、分離和收集功能于一體的馬鈴薯聯(lián)合收獲機，并開展馬鈴薯機械化技術(shù)及裝備集成示范，積極推進馬鈴薯生產(chǎn)機械化及其裝備的轉(zhuǎn)型升級。

4 總結(jié)

1）西南丘陵山區(qū)是我國馬鈴薯主要種植區(qū)，其收獲機械化水平很低，嚴重阻礙了馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。制約本區(qū)域收獲機械化水平提高的主要因素包括機械化立地條件支撐性、間套輪作差異性、品種多樣性、種植不規(guī)范性等。

2）西南丘陵山區(qū)缺乏馬鈴薯機械化生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程、機械化殺秧作業(yè)技術(shù)規(guī)范、全程機械化種植技術(shù)規(guī)程等地方標準，應(yīng)加強本區(qū)域相關(guān)地方標準的制定，提高對馬鈴薯種植機械化水平提升的支撐，以及對馬鈴薯機械化生產(chǎn)的引領(lǐng)。

3）全程機械化生產(chǎn)是西南丘陵山區(qū)馬鈴薯生產(chǎn)的發(fā)展趨勢，推廣起壟播種技術(shù)路線，規(guī)范機械化種植模式，根據(jù)主流機具配套方案，加強西南丘陵山區(qū)殺秧機研制、試驗和適應(yīng)性改進，可促進本區(qū)域馬鈴薯生產(chǎn)機械化及其裝備的轉(zhuǎn)型升級。