王佳，嚴(yán)偉，紀(jì)要，祁兵，胡雙燕，張文毅

(農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所，南京市，210014)

0 引言

甘薯，又名紅薯，俗稱山芋、地瓜、紅苕等，因其高產(chǎn)、抗逆性強(qiáng)、用途廣等特點(diǎn)，種植區(qū)域遍及113個(gè)國家[1]。我國是世界上最大的甘薯生產(chǎn)國[2-3]，種植面積和總產(chǎn)量在全球居首位。據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織統(tǒng)計(jì)，2018年中國甘薯種植面積2 370 khm2[4]，約占世界甘薯種植面積的30%[5]，其總產(chǎn)量(鮮薯)53 000 kt，約占世界總產(chǎn)的58%[6]。我國甘薯種植地區(qū)主要有四川、河南、山東、重慶和廣東等[7]。甘薯在中國主要糧食作物中產(chǎn)量位列第四，是重要的經(jīng)濟(jì)作物以及國家糧食安全的底線作物[8]。

隨著國內(nèi)人均生活水平的不斷提高，營養(yǎng)攝入多元化逐漸被人重視，甘薯的營養(yǎng)和保健作用也得到廣泛認(rèn)同[9-11]，鮮食甘薯的市場規(guī)模不斷擴(kuò)大。此外，甘薯的工業(yè)經(jīng)濟(jì)附加值較高，其藤蔓和薯葉可加工為畜牧飼料[12]，其塊莖可深加工為淀粉、粉絲和酒精等食品或工業(yè)產(chǎn)品[13-18]。同時(shí)，甘薯具有耐貧瘠、適應(yīng)性強(qiáng)、種植技術(shù)難度低等生產(chǎn)優(yōu)勢[19]。國家甘薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)固定觀察點(diǎn)2019年調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2019年中國甘薯種植平均總生產(chǎn)成本20 727.45元/hm2，凈利潤8 922.45元/hm2[20]。因此甘薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,有利于提高我國農(nóng)民的種植收入和物質(zhì)生活水平。

甘薯作為壟作作物，其施肥施藥作業(yè)對于地下害蟲防治和肥料的合理利用有重要作用，以保證鮮食甘薯的商品性要求。目前甘薯生產(chǎn)過程中采用的施肥施藥方式較為粗放，肥藥施用量大、利用率低，不符合我國可持續(xù)化發(fā)展的理念。且我國甘薯機(jī)械化水平較低，只達(dá)到24.8%，加之人工成本較高。因此，我國甘薯機(jī)械化市場廣闊，加快推進(jìn)甘薯種植機(jī)械化對于甘薯產(chǎn)業(yè)具有重要意義。目前國內(nèi)已有多款甘薯生產(chǎn)過程相關(guān)機(jī)械，但甘薯專用的施肥施藥機(jī)械仍屬于相對空白的領(lǐng)域。甘薯生產(chǎn)用工量大，而勞動(dòng)力成本也在不斷增加，甘薯生產(chǎn)機(jī)械化迫在眉睫[21]。

本研究對國內(nèi)外甘薯施肥施藥機(jī)械的研究現(xiàn)狀進(jìn)行梳理和總結(jié)，根據(jù)不同農(nóng)藝的施肥施藥作業(yè)位置，將甘薯施肥施藥機(jī)械劃分為壟面淺層施肥、壟內(nèi)混合施肥、壟芯分層施肥三類，分析不同施肥施藥機(jī)械作業(yè)方式并進(jìn)行分類和比較，歸納不同農(nóng)藝方式下各自適用的機(jī)具，提出甘薯施肥施藥機(jī)械化存在的問題，并對其發(fā)展提出了展望和建議。

1 甘薯施肥施藥方式及作業(yè)農(nóng)藝

甘薯在生長過程中需要大量營養(yǎng)，以促進(jìn)塊莖生長膨大，而化肥的施用不僅可以提高甘薯的產(chǎn)量，且可以改善甘薯的營養(yǎng)品質(zhì)，滿足甘薯商品性的要求[22]。

在甘薯生長過程中蟲害不容小覷，害蟲啃食甘薯葉、莖以及薯塊，危害甘薯生長，嚴(yán)重影響甘薯的產(chǎn)量、品質(zhì)和商品性。甘薯葉面或地表的害蟲可以通過物理、生物防治得到控制，也可使用折疊式噴桿噴霧植保機(jī)、植保無人飛機(jī)或人工背負(fù)式、擔(dān)架式植保機(jī)噴灑農(nóng)藥解決；也可通過滴灌帶滴灌的方式進(jìn)行施藥。但以上方法所施用的藥物僅殘留在植株或壟體土壤表面，無法滲入壟土下部，不能滿足地下害蟲的防護(hù)需求，因此地下害蟲的防治仍需有更好的方法去解決。

1.1 甘薯壟面淺表層施肥施藥

甘薯壟面施肥一般采用人工撒施或撒肥機(jī)撒施的方法。粗放的施肥方式難以精確控制施肥量，肥量低則無法實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)，肥量高會(huì)導(dǎo)致作物燒苗，且化肥淺施肥效易揮發(fā)，因此傳統(tǒng)撒肥方式的氮肥利用率只有30%左右[23]，撒肥機(jī)撒施的肥料通過耕翻后掩埋，但只能完成淺表層施肥，難以達(dá)到所需的深度，且易分布不均。

水肥藥一體化技術(shù)可提高水、肥、藥的利用效率，提升作物的產(chǎn)量及品質(zhì)，降低勞動(dòng)力成本，還可減輕農(nóng)作物病蟲害。但水肥藥一體化前期一次性投入較大；肥料的選擇、日常維護(hù)要求高[24]；并且長期應(yīng)用會(huì)導(dǎo)致土層上部區(qū)域鹽分累積過多[25]，影響甘薯的生長；且肥、藥不能滲入土壤深層，無法形成全方位完整防護(hù)。

1.2 甘薯壟內(nèi)混合施肥施藥

甘薯的增產(chǎn)得益于有機(jī)肥的大量施用和無機(jī)肥的結(jié)合應(yīng)用，有機(jī)肥的施用不僅可以改善土質(zhì)，提高產(chǎn)量[26]，還可提高甘薯鮮食的品質(zhì)，因此可在旋耕前施撒有機(jī)肥，通過后續(xù)旋耕進(jìn)行混合以作為甘薯基肥使用。目前甘薯生產(chǎn)機(jī)械多在旋耕的同時(shí)將肥藥施入壟內(nèi)，隨著旋耕刀片的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，肥藥與土壤混拌，完成施肥施藥，但肥藥混合后易導(dǎo)致肥效、藥效失效。

1.3 甘薯壟芯分層施肥施藥

為防治地下害蟲以及節(jié)肥、節(jié)藥，農(nóng)藝上提出甘薯壟芯分層施肥施藥的方法，如圖1、圖2所示。該作業(yè)方式要求藥物撒在上方，肥料間隔一定距離撒在下方，并且在壟芯內(nèi)形成連續(xù)且均勻的弧形區(qū)域[27]，甘薯施肥的合理耕層為25～30 cm處，將肥料均勻施放在壟芯下方，可以使甘薯塊莖均勻的吸收土壤中的肥料，提高結(jié)薯均勻性；肥藥的分層施用，可以有效避免肥、藥混合而造成肥效、藥效失效；壟芯弧形施藥的方法，可以在結(jié)薯位置形成包裹層，有效防治地下害蟲，提升甘薯品質(zhì)及商品性。

圖1 施肥施藥規(guī)范示意圖

圖2 施肥施藥剖視圖

機(jī)械深施肥比人工深施省工省力，且施肥均勻，可保證充分吸收，比人工撒施肥效提高20%～30%，又可減少對環(huán)境的污染，起到節(jié)肥增效的作用[28]。一次性施肥技術(shù)可提高機(jī)器利用率，降低作業(yè)成本，是未來施肥發(fā)展的趨勢，適用于諸多壟作作物，如花生、大蒜、甜菜和煙草等。

根據(jù)甘薯施肥施藥模式的不同，可根據(jù)施肥位置簡單分為三種(表1)，綜合對比各種方式在不同方面的優(yōu)缺點(diǎn)，可以得知壟芯施肥優(yōu)勢明顯，需進(jìn)一步發(fā)展壟芯施肥施藥機(jī)械。

表1 甘薯施肥施藥模式(按農(nóng)藝劃分)Tab. 1 Fertilization and application mode of sweet potato (by agronomy)

2 國內(nèi)外甘薯施肥施藥機(jī)械研究進(jìn)展

2.1 國外甘薯施肥施藥機(jī)械研究現(xiàn)狀

美日韓等發(fā)達(dá)國家對甘薯生產(chǎn)機(jī)械化裝備的研究起步較早，甘薯生產(chǎn)機(jī)械化的普及讓其田間工作的勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低。據(jù)統(tǒng)計(jì)，日本生產(chǎn)紅薯在近年來的田間累計(jì)工時(shí)最低為46.5 h/hm2，其作業(yè)效率是傳統(tǒng)人工的數(shù)十倍。美國作為目前歐美國家中甘薯種植面積最大的國家，主要是以土質(zhì)松軟的沙壤土為主，適宜機(jī)械化生產(chǎn)。為了適應(yīng)大型農(nóng)場機(jī)械化的需求，發(fā)達(dá)國家的甘薯生產(chǎn)機(jī)械都偏大型化，作業(yè)幅寬15 m以上，動(dòng)力150 kW以上。隨著精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)施肥技術(shù)與信息技術(shù)相結(jié)合，智能化程度越來越高，大部分甘薯田間施肥機(jī)械都采用了基于處方圖的精準(zhǔn)變量施肥技術(shù)和基于傳感器技術(shù)的變量施肥機(jī)。目前國外業(yè)內(nèi)較為主流的施肥施藥機(jī)械主要分為以下幾類：氣力式寬幅施肥機(jī)、離心圓盤式撒肥機(jī)、大型旋耕起壟施肥一體機(jī)、小型化起壟施肥施藥一體機(jī)和航空施藥植保機(jī)等。

在大農(nóng)場發(fā)展背景下，氣力式寬幅施肥機(jī)得到大量的應(yīng)用，如圖3所示，德國的GRIMME氣力寬幅施肥機(jī)是其中的典型代表。該機(jī)械利用高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)機(jī)作為輸肥動(dòng)力，配以機(jī)械式噴頭和排肥器實(shí)現(xiàn)施肥作業(yè)，寬幅設(shè)計(jì)使作業(yè)單機(jī)作業(yè)面積大、工作效率高，適應(yīng)大農(nóng)場的工作環(huán)境。其缺點(diǎn)肥料只能施于作物和土壤表面，導(dǎo)致肥料易揮發(fā)、利用率低。

圖3 氣力寬幅施肥機(jī)

目前歐美甘薯施肥使用較多的為離心圓盤式撒肥機(jī)，代表機(jī)型為法國離心圓盤撒肥機(jī)[29-30]，如圖4所示，顆粒肥料經(jīng)重力從肥料箱下落到高速旋轉(zhuǎn)的圓盤上，利用撒肥機(jī)產(chǎn)生的離心力，將肥料呈左右兩個(gè)扇形拋灑至田間。但是由于沒有強(qiáng)制送料裝置，其只適用于流動(dòng)性較好的顆粒肥料，且在單行作業(yè)時(shí)需要通過重疊作業(yè)改善其沿橫向和縱向拋灑不均勻的問題。

圖4 離心圓盤撒肥機(jī)

還有一部分機(jī)械在旋耕起壟的同時(shí)進(jìn)行甘薯施肥作業(yè)，如圖5所示，德國的GRIMME旋耕起壟施肥機(jī)可一次性完成旋耕、起壟、施肥等多項(xiàng)作業(yè)，機(jī)器在旋耕的同時(shí)將肥料撒入土中，通過旋耕刀將肥料與土壤混拌，完成施肥作業(yè)，但一般不能實(shí)現(xiàn)精量定位操作。

圖5 旋耕施肥機(jī)

日本和韓國的甘薯生產(chǎn)機(jī)具為適應(yīng)本國山地多、成片耕地少的地理特點(diǎn)，機(jī)具設(shè)計(jì)都傾向小型化，鑒于我國甘薯生產(chǎn)機(jī)械化現(xiàn)狀，日本的小型化機(jī)械對我國甘薯機(jī)械的研發(fā)極具參考意義。日本非常重視農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝融合，如圖6所示，日本研發(fā)了起壟施肥施藥機(jī)器[31]，可以在起壟的同時(shí)將肥料和藥物混施于壟內(nèi)，形成包心肥，如圖7所示。該方法可以有效地降低肥、藥的使用量，減少肥藥揮發(fā)，但是肥藥混施會(huì)影響肥效、藥效，需要進(jìn)一步的改進(jìn)。

圖6 日本甘薯施肥施藥機(jī)

圖7 肥藥混施區(qū)

除了以上幾種施肥施藥方式以外，目前使用較廣泛的還有無人機(jī)噴灑施藥的方式。發(fā)達(dá)國家的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)航空施藥技術(shù)比較成熟且應(yīng)用較廣，其中美國的航空施藥占全國的40%，施藥設(shè)備上配有GPS自動(dòng)導(dǎo)航、自動(dòng)控制施藥系統(tǒng)等技術(shù)。日本由于地塊面積小，多采用微小型航空植保機(jī)施藥，相比于大型航空植保機(jī)械具有飄移量小的優(yōu)點(diǎn)。

2.2 國內(nèi)甘薯施肥施藥機(jī)械研究現(xiàn)狀

2.2.1 國內(nèi)甘薯施肥施藥機(jī)械概況

我國施肥機(jī)械發(fā)展始于20世紀(jì)60年代，出現(xiàn)了一些與播種機(jī)聯(lián)合使用的施肥機(jī)械，主要有圓盤式小麥播種施肥機(jī)、玉米播種施肥機(jī)等。目前我國甘薯的施肥施藥作業(yè)，主要靠三種方式：一是人工或機(jī)器撒施肥、藥后進(jìn)行旋耕作業(yè)；二是起壟作業(yè)時(shí)將肥、藥條施于壟體中；三是通過滴灌帶施肥施藥。但人工或機(jī)器撒施肥后，肥料施于地表，易生成大量氨氣揮發(fā)，不僅會(huì)影響肥料利用率，還會(huì)影響大氣環(huán)境；通過滴灌帶施肥施藥，如圖8所示，容易產(chǎn)生堵塞的情況，其次是肥藥僅殘留在表面，長期還會(huì)造成局部土壤鹽分過大，不利于作物生長。

圖8 甘薯水肥一體化作業(yè)示意圖

近年來，隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平的提高，我國施肥施藥機(jī)械得到了很大發(fā)展。國內(nèi)甘薯生產(chǎn)常借用其他作物的施肥播種一體機(jī)進(jìn)行施肥作業(yè)，如1GVF-240型煙草旋耕起壟施肥機(jī)、2BFX-240型旋耕施肥播種機(jī)等，二者通過開溝器開溝實(shí)現(xiàn)側(cè)位深施肥、正位深施肥、側(cè)位分施肥三種施肥方式。除此之外，隨著節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展，還研制出了水肥藥一體化的施肥施藥機(jī)械。

我國甘薯生產(chǎn)主要使用的施藥機(jī)有手動(dòng)背負(fù)式噴霧機(jī)、擔(dān)架式機(jī)動(dòng)噴霧機(jī)、拖拉機(jī)懸掛或牽引的噴霧式及風(fēng)送式噴霧機(jī)、航空噴霧機(jī)等，如圖9所示[32]。

圖9 小型航空植保機(jī)

2.2.2 國內(nèi)甘薯復(fù)式施肥施藥機(jī)械

目前國內(nèi)部分廠家研制的甘薯復(fù)式旋耕起壟機(jī)械，帶有施肥功能[33]，如SGFQ-180旋耕起壟施肥機(jī)、甘薯扶壟犁等，配套動(dòng)力小，可同時(shí)完成起壟、施肥工作，但其只適用于我國平原地區(qū)[34-35]，且工作效率低。此外還有多款旋耕起壟覆膜機(jī)械，如圖10所示，由旋耕機(jī)起壟，旋耕起壟時(shí)具有自動(dòng)施肥功能，但也只適用于平原地區(qū)的小田塊，且無法完成壟芯分層施藥工作。

圖10 甘薯旋耕起壟覆膜機(jī)械

甘薯產(chǎn)業(yè)體系機(jī)械化研究室甘薯種植團(tuán)隊(duì)根據(jù)甘薯種植施肥農(nóng)藝研發(fā)的1GQF-1型甘薯旋耕起壟施肥機(jī)，如圖11所示，可起壟高為30 cm，壟頂寬30 cm，壟底底寬80 cm[36]，在旋耕后，肥料通過排肥管施于壟底，形成包心肥，隨后通過壟形成型器成型，鎮(zhèn)壓輥整型作業(yè)。施肥原理類似于日本甘薯施肥施藥機(jī)械，肥藥混施，易造成肥效、藥效失效。

圖11 1GQF-1型甘薯旋耕施肥機(jī)

基于以上甘薯施肥施藥機(jī)械存在的問題，新研發(fā)的旋耕起壟施肥施藥作業(yè)機(jī)[37-38]，如圖12所示。

圖12 壟芯弧形施肥施藥裝備

該機(jī)作業(yè)幅寬為180 cm，旋耕深度為17～23 cm，配套動(dòng)力為66～88 kW，適用于沙壤土以及輕質(zhì)黏土，可一次性實(shí)現(xiàn)甘薯種植前的旋耕、施肥、施藥、起壟、鎮(zhèn)壓等工序，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，有效減少下地次數(shù)；電動(dòng)施肥施藥，且精準(zhǔn)可調(diào)；肥、藥通過氣力風(fēng)送，防堵塞，通過性好；可在壟芯形成兩條間隔一定距離的弧狀區(qū)域，符合農(nóng)藝要求的分層均勻施肥施藥作業(yè)[39]，有利于保證甘薯高產(chǎn)以及對商品性的要求。

綜合對比國內(nèi)外甘薯施肥施藥裝備(表2)，可以分析得知，針對當(dāng)前甘薯壟芯施肥施藥農(nóng)藝要求，旋耕前施肥施藥不能滿足該農(nóng)藝要求，旋耕時(shí)施肥不能完成肥藥分層；相比于大型施肥施藥機(jī)器，小型施肥施藥復(fù)式機(jī)械更滿足我國當(dāng)前甘薯生產(chǎn)現(xiàn)狀；壟芯分層施肥施藥模式更符合當(dāng)前甘薯機(jī)械化發(fā)展趨勢。

表2 甘薯施肥施藥機(jī)械對比分析Tab. 2 Comparison analysis of sweet potato fertilizer and pesticide application machinery

3 甘薯施肥施藥機(jī)械存在問題

我國雖是甘薯生產(chǎn)大國，但甘薯生產(chǎn)存在一系列問題，如農(nóng)藝標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，不同品種間差異性大，種植壟距各異，農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝融合度低，生產(chǎn)管理方式粗放，耕種收機(jī)械化水平低，新技術(shù)推廣困難，拖拉機(jī)配套難，機(jī)械作業(yè)環(huán)境復(fù)雜等問題。

3.1 機(jī)械化總體水平低

我國甘薯機(jī)械化水平相較于其他農(nóng)作物機(jī)械化水平低[40]，甘薯施肥施藥機(jī)械化水平略低于甘薯起壟以及收獲機(jī)械化水平，同時(shí)丘陵山區(qū)總體機(jī)械化水平低于平原地區(qū)[41-42]，目前甘薯施肥施藥專用機(jī)械不多，且從事甘薯施肥施藥機(jī)械化研發(fā)的科研院所及高校人員較少，研發(fā)力度不夠，從而導(dǎo)致市面上真正能投入生產(chǎn)使用的甘薯專用施肥施藥機(jī)械較少。

3.2 化肥施用量大且不精準(zhǔn)，且緩釋肥、藥研發(fā)力度不足

我國是化肥施用大國，使用量大，利用率低，超量使用化肥，造成生產(chǎn)成本上升，土壤理化性質(zhì)惡化，導(dǎo)致作物產(chǎn)量下降，品質(zhì)無法得到保障，從而導(dǎo)致效益下跌。肥料的施用量并不是越多越好，合理適當(dāng)?shù)氖┓什粌H可以節(jié)約成本，提高肥料利用率，還可以保證作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。變量精準(zhǔn)施肥技術(shù)具有合理精準(zhǔn)施肥、提高作物產(chǎn)量、減少化肥使用量的優(yōu)勢，雖然該技術(shù)所需的成本高，但從長遠(yuǎn)發(fā)展來看，未來變量精準(zhǔn)施肥技術(shù)將是施肥施藥機(jī)械研制的主流方向。其中值得一提的是緩釋肥藥技術(shù)的研發(fā)，要想通過一次施肥施藥解決問題，緩釋肥藥的應(yīng)用必不可少，目前我國緩釋肥藥的研發(fā)與應(yīng)用都處于低水平，要加大研發(fā)力度，緩釋肥藥的施用可以大大節(jié)約勞動(dòng)力，提高機(jī)械化效率。

3.3 甘薯全程機(jī)械化機(jī)具匹配問題

甘薯壟芯施肥施藥工作易受前面旋耕起壟的影響，若起壟后，存在旋耕不徹底、耕層淺、壟體高度不夠、壟體成型后緊實(shí)度差等問題，都將影響后續(xù)壟芯施肥施藥工作的進(jìn)行，影響肥藥施放的位置，嚴(yán)重影響后續(xù)甘薯移栽、薯塊生長等。目前我國甘薯施肥施藥機(jī)械化相配套的專業(yè)型機(jī)具還十分稀缺，機(jī)具在田間作業(yè)時(shí)，由于沒有固定的行業(yè)規(guī)范，存在配套拖拉機(jī)動(dòng)力輪距與壟距不匹配的情況，作業(yè)時(shí)存在壓壟、傷壟的情況，后續(xù)機(jī)具研發(fā)需要進(jìn)一步考慮動(dòng)力、輪距和種植壟距進(jìn)行合理配套，否則將會(huì)嚴(yán)重影響作業(yè)質(zhì)量，導(dǎo)致全程機(jī)械化配套作業(yè)難以實(shí)現(xiàn)[43]。此外還存在機(jī)具可靠性低、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度差，作業(yè)效率不高等問題。

3.4 作業(yè)環(huán)境復(fù)雜多樣

我國甘薯區(qū)域分布和種植規(guī)模差異較大，且不同地區(qū)用戶對機(jī)器的要求差異性大，國內(nèi)甘薯種植土壤環(huán)境千差萬別，氣候不同，種植制度、生產(chǎn)規(guī)程復(fù)雜多樣，田塊以小而分散居多，地形復(fù)雜，使得機(jī)械化生產(chǎn)成本大大增加，嚴(yán)重制約了機(jī)械化的推廣。甘薯施肥施藥技術(shù)在不同區(qū)域要求不同，機(jī)具的適應(yīng)性問題難以解決。我國甘薯施肥施藥機(jī)械各地發(fā)展不均衡，尤其是丘陵山區(qū)，道路崎嶇，田塊細(xì)碎，種植環(huán)境相當(dāng)復(fù)雜，機(jī)具難以適應(yīng)多種環(huán)境作業(yè)，導(dǎo)致施肥施藥機(jī)械化程度低。由于甘薯生產(chǎn)工序多，國內(nèi)甘薯生產(chǎn)機(jī)械普遍存在生產(chǎn)效率低，輔助人員多，現(xiàn)有機(jī)具難以一次性完成多項(xiàng)作業(yè)過程，且勞動(dòng)強(qiáng)度大，作業(yè)效率低，作業(yè)質(zhì)量差，不滿足甘薯種植農(nóng)藝要求，故推廣使用的綜合效益不突出。

4 甘薯施肥施藥機(jī)械展望

4.1 發(fā)展趨勢

國內(nèi)目前使用的甘薯施肥施藥機(jī)械多為兼用型機(jī)械，存在專用機(jī)具少、可靠性差、作業(yè)效率和作業(yè)質(zhì)量低等問題，且對農(nóng)機(jī)和農(nóng)藝融合問題研究不足，農(nóng)藝與農(nóng)機(jī)脫節(jié)，發(fā)展不協(xié)調(diào)，尚未根據(jù)甘薯生產(chǎn)特點(diǎn)研發(fā)先進(jìn)的設(shè)備，且存在功率消耗大、利用率低的問題，生產(chǎn)制造水平較低，質(zhì)量穩(wěn)定性差，對減損降耗等相關(guān)研究不足。可以將液力、氣力理論應(yīng)用到純機(jī)械施肥施藥機(jī)械，提高自動(dòng)化程度，既快又好的完成甘薯施肥施藥作業(yè)。但目前甘薯種植農(nóng)藝繁雜造成甘薯作業(yè)機(jī)具與動(dòng)力的配套難，聯(lián)合作業(yè)機(jī)具制造困難。應(yīng)加快甘薯生產(chǎn)聯(lián)合機(jī)具的研發(fā)，同時(shí)加大研發(fā)甘薯專用緩釋肥藥的力度，兩者結(jié)合起來，將有效節(jié)約生產(chǎn)力，提高品質(zhì)及產(chǎn)量。

4.2 技術(shù)展望

長期以來，我國甘薯生產(chǎn)機(jī)械化的發(fā)展和研發(fā)一直缺少理論上的論述，不利于機(jī)械化的中長期發(fā)展，為此，我們可以借鑒發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)，首先研究我國甘薯的生產(chǎn)特點(diǎn)、機(jī)械化現(xiàn)狀以及存在的問題，針對這些問題，有的放矢的解決機(jī)械化的問題。

1) 加深農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合。整體機(jī)械化水平的提高，首先需育種工作的支持，但我國適宜機(jī)械化的甘薯育種工作仍是一片空白[44]。全程機(jī)械化生產(chǎn)，首先是保障機(jī)械化生產(chǎn)與農(nóng)藝相結(jié)合，宜機(jī)化育種，統(tǒng)一種植模式，規(guī)范作業(yè)方式，不能盲目發(fā)展。

2) 加快研發(fā)輕簡型機(jī)具。多項(xiàng)生產(chǎn)作業(yè)過程一次性完成，不僅可以提高作業(yè)質(zhì)量和作業(yè)效率，還可以實(shí)現(xiàn)減阻降耗和整機(jī)優(yōu)化。研發(fā)輕簡型機(jī)具，提高機(jī)具的通過性、適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)性。對于有特殊農(nóng)藝種植要求的甘薯做出選擇性調(diào)整。解決甘薯種植工序多、作業(yè)過程復(fù)雜的問題，實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)作業(yè)工序一次性完成，聯(lián)合作業(yè)機(jī)集成度高，綜合效益好，作業(yè)效率高，利于減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，搶農(nóng)時(shí)，省心省力省時(shí)，聯(lián)合作業(yè)機(jī)是未來甘薯全程機(jī)械化的趨勢，以期能為中國甘薯施肥施藥機(jī)械的發(fā)展提供必要的借鑒。

3) 加強(qiáng)機(jī)械化推廣工作。加強(qiáng)科研成果推廣，加強(qiáng)全程機(jī)械化的推廣應(yīng)用[45]，不僅可以解決生產(chǎn)勞動(dòng)強(qiáng)度大、用工費(fèi)用高的問題，還可以有效節(jié)約時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，數(shù)據(jù)表明，全程機(jī)械化效率是人工的四倍。通過舉辦現(xiàn)場會(huì)的方式，對甘薯全程化機(jī)械進(jìn)行展示以及田間演示，以便更好的對機(jī)械進(jìn)行展示以及推廣。

4.3 具體改進(jìn)措施

以我國甘薯施肥施藥機(jī)械化現(xiàn)狀的分析為基礎(chǔ)，結(jié)合當(dāng)前甘薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，對我國甘薯施肥施藥機(jī)械化提出以下幾點(diǎn)拙見。

1) 分清輕重緩急。隨著我國土地流轉(zhuǎn)和農(nóng)村勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移，勞動(dòng)力短缺，成本升高已成為必須面對的問題，提高機(jī)械化水平刻不容緩。可以優(yōu)先提高宜機(jī)化地區(qū)的機(jī)械化水平，如平原沙壤土大戶種植區(qū)域，適宜機(jī)械化的使用，迫切需求機(jī)械化生產(chǎn)。其次才是地形復(fù)雜的丘陵地區(qū)，以及不適宜機(jī)械化生產(chǎn)的黏土區(qū)。由于我國甘薯種植地域遼闊，土壤類型，種植要求也不盡相同，很難有通用的甘薯生產(chǎn)機(jī)械，因此可以集中精力針對機(jī)械化需求強(qiáng)烈的地域先進(jìn)行研究、生產(chǎn)符合當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的甘薯專用機(jī)具。

2) 加深農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝的融合。農(nóng)機(jī)為農(nóng)藝服務(wù)，農(nóng)藝為農(nóng)機(jī)改良，首先是緩釋肥藥的研發(fā)，制造出適宜甘薯生長周期所需緩釋肥藥，農(nóng)機(jī)可以就農(nóng)藝上提出的，如分層弧形施肥施藥這一設(shè)想進(jìn)行研究，研發(fā)出符合農(nóng)藝要求的機(jī)械裝備。高效的農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行大田作業(yè)必須符合種植農(nóng)藝規(guī)范，而種植農(nóng)藝也需適應(yīng)機(jī)械化作業(yè)的要求，農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝相輔相成，為我國甘薯高產(chǎn)栽培創(chuàng)造優(yōu)良的條件。

3) 加快機(jī)具研發(fā)。改進(jìn)現(xiàn)有機(jī)具，提升現(xiàn)有機(jī)具的作業(yè)質(zhì)量，加快復(fù)式作業(yè)機(jī)具的研發(fā)，以便減少機(jī)具下田次數(shù)，方便后續(xù)步驟的進(jìn)行，提高機(jī)械作業(yè)效率，降低機(jī)具作業(yè)時(shí)出現(xiàn)的壓壟、傷壟的概率。針對不同地區(qū)，不同種植情況，因地制宜，研發(fā)出適和當(dāng)?shù)馗适頇C(jī)械化生產(chǎn)的機(jī)具，加強(qiáng)聯(lián)合作業(yè)機(jī)械的研發(fā)，雖然其機(jī)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備成本高，且要求種植農(nóng)藝規(guī)范，但其是甘薯全程機(jī)械化必經(jīng)之路，保證甘薯產(chǎn)業(yè)更快更好的發(fā)展。

4) 加速智能化與農(nóng)機(jī)結(jié)合。將先進(jìn)的施肥技術(shù)與高效的施肥機(jī)械結(jié)合起來，將智能化控制系統(tǒng)應(yīng)用于變量施肥上，在已開展的精準(zhǔn)施肥技術(shù)方面，加強(qiáng)對基于GIS處方圖的精準(zhǔn)施肥技術(shù)的研究，科學(xué)合理的施肥，減少肥料使用量，從而提高化肥的利用率，減少生產(chǎn)成本，減少化肥對環(huán)境造成的污染。