陳立暢　李佩妮　楊振杰　張艷誠　張佳進(jìn)

摘要：中耕施肥作為馬鈴薯種植的必要管理環(huán)節(jié)，對促進(jìn)馬鈴薯植株生長發(fā)育、提高馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。中耕施肥機(jī)械是實(shí)現(xiàn)馬鈴薯生產(chǎn)全程機(jī)械化的重要組成部分，目前馬鈴薯中耕施肥存在機(jī)械化率低，農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝融合程度較低，勞動(dòng)時(shí)間長、強(qiáng)度大，作業(yè)效率低等問題，丘陵山區(qū)馬鈴薯生產(chǎn)機(jī)械化存在明顯的短板。本文介紹了馬鈴薯種植模式及中耕施肥農(nóng)藝要求，重點(diǎn)闡述了國內(nèi)外馬鈴薯中耕施肥機(jī)械的研究現(xiàn)狀，代表機(jī)型的技術(shù)參數(shù)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并結(jié)合我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平區(qū)域發(fā)展不平衡的特點(diǎn)，對未來馬鈴薯中耕施肥機(jī)械的研究與發(fā)展趨勢作出展望，以期為我國馬鈴薯中耕施肥機(jī)械和馬鈴薯生產(chǎn)全程機(jī)械化發(fā)展提供參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：馬鈴薯；中耕施肥；機(jī)械裝備；發(fā)展趨勢

中圖分類號(hào)：S224.21文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1002-1302（2023）17-0001-08

馬鈴薯，別稱洋芋、土豆等，是全球第四大糧食作物［1-4］。我國是馬鈴薯種植和生產(chǎn)大國，種植面積和總產(chǎn)量均位居世界第一。2020年，我國馬鈴薯種植面積約為465.6萬hm2，總產(chǎn)量為1 798.3萬t，種植面積和總產(chǎn)量約占全球的1/4［5-7］。但我國馬鈴薯單位面積產(chǎn)量水平還遠(yuǎn)低于世界平均水平［8-10］，機(jī)械化程度低、區(qū)域發(fā)展不協(xié)調(diào)等都是制約我國馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問題。為了促進(jìn)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，2016年初農(nóng)業(yè)農(nóng)村部出臺(tái)了《關(guān)于推進(jìn)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)開發(fā)的指導(dǎo)意見》［11］，將馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略和馬鈴薯生產(chǎn)全程機(jī)械化提升到國家高度［12-13］。

中耕施肥作業(yè)是馬鈴薯生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，對促進(jìn)馬鈴薯植株生長發(fā)育和提高馬鈴薯產(chǎn)量具有很大的現(xiàn)實(shí)意義，中耕施肥機(jī)械也是實(shí)現(xiàn)馬鈴薯生產(chǎn)全程機(jī)械化的重要組成部分。近年來我國加大了中耕施肥機(jī)械方面的研究，涌現(xiàn)出了一大批優(yōu)秀的科技成果，農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平逐步提升。但目前馬鈴薯中耕施肥機(jī)械化率低，農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝融合程度較低，勞動(dòng)時(shí)間長、強(qiáng)度大，作業(yè)效率低等問題依然存在，并且丘陵山區(qū)馬鈴薯生產(chǎn)機(jī)械化存在明顯的短板。因此，本文重點(diǎn)闡述了我國和世界發(fā)達(dá)國家馬鈴薯中耕施肥機(jī)械的研究現(xiàn)狀、代表機(jī)型的技術(shù)參數(shù)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并結(jié)合我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平區(qū)域發(fā)展不平衡的特點(diǎn)，對我國馬鈴薯中耕施肥機(jī)械研制和發(fā)展趨勢作出展望。

1 馬鈴薯種植模式及農(nóng)藝要求

平作和壟作是馬鈴薯最常見的種植模式，其中壟作又分為單壟單行和單壟雙行［14-15］，單壟單行相對于單壟雙行來說，是在保證壟高的前提下減少壟寬的栽植模式，其栽植密度小，單株結(jié)薯多、薯塊大，更加便于機(jī)械化作業(yè)。根據(jù)中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T 3483—2019《馬鈴薯全程機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范》中的要求，馬鈴薯單壟雙行種植模式：2行植株交錯(cuò)呈三角形分布，馬鈴薯種薯距壟邊10～15 cm，壟上行距S為17～36 cm，壟高h(yuǎn)為 15～30 cm，株距d為15～35 cm，壟間距L為100～130 cm（圖1）；馬鈴薯單壟單行種植模式：馬鈴薯種薯沿壟的中心線分布，種植株距d為16～30 cm，壟間距L為60～90 cm，壟高h(yuǎn)為20～25 cm（圖2）。

2 國內(nèi)外馬鈴薯中耕施肥機(jī)研究現(xiàn)狀

2.1 國外馬鈴薯中耕施肥機(jī)研究現(xiàn)狀

西方發(fā)達(dá)國家早在20世紀(jì)初便開始研究和開發(fā)中耕施肥機(jī)械，有著深厚的技術(shù)積累，目前的研究向通用化、智能化、精準(zhǔn)化等方面進(jìn)一步發(fā)展［16-20］。

以美國和歐洲為代表的西方發(fā)達(dá)國家和地區(qū)，由于工業(yè)化完成較早，農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展進(jìn)程較快，農(nóng)業(yè)裝備和機(jī)械化水平處于全球領(lǐng)先地位［21-22］。但國外馬鈴薯中耕施肥機(jī)械主要由企業(yè)研發(fā)，并注重專利權(quán)保護(hù)，因此可供參考的外文文獻(xiàn)相對有限。

美國代表性機(jī)型為約翰迪爾施肥機(jī)（圖3）、凱斯的IH4600中耕施肥機(jī)（圖4）［23］以及阿里斯-查莫斯的6000、8000系列中耕機(jī)，主要以構(gòu)建大型聯(lián)合作業(yè)機(jī)械和復(fù)式聯(lián)合作業(yè)機(jī)械為主，大幅提高農(nóng)機(jī)作業(yè)效率，追求更高的經(jīng)濟(jì)收益［24］。約翰迪爾施肥機(jī)由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)控制，機(jī)架具有仿形功能，采取撓性設(shè)計(jì)，配備深度測量和控制裝置，能根據(jù)田間地表的情況實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)機(jī)器工作狀態(tài)［25］。凱斯的IH4600型中耕施肥機(jī)采用三點(diǎn)懸掛式與輪式拖拉機(jī)連接，由液壓控制中耕機(jī)上端的折疊部分散開，從而進(jìn)入工作狀態(tài)，作業(yè)效率高，作業(yè)范圍也更大。

德國代表性機(jī)型為Amazone公司ZA-M系列的新型施肥機(jī)（圖5）。該系列施肥機(jī)均設(shè)計(jì)安裝Safety-Set新型安全機(jī)構(gòu)，極大提高施肥作業(yè)的安全性，另外還裝用SBS型軟彈道系統(tǒng)，保證施肥精確度，設(shè)置有稱量系統(tǒng)，可以對作業(yè)寬度和流量進(jìn)行調(diào)整，使施肥機(jī)作業(yè)達(dá)到最佳效率［26］。德國BASELIER公司的馬鈴薯中耕機(jī)（圖6），設(shè)有液壓松土機(jī)構(gòu)，可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況調(diào)整犁鏵的入土角度及深度，該機(jī)具作業(yè)穩(wěn)定、適應(yīng)性較強(qiáng)［27］。德國GRIMME公司的GH系列馬鈴薯中耕機(jī)（圖7），適用于不同的土壤條件，能根據(jù)土壤條件，靈活方便地安裝配置不同的松土彈齒和培土犁鏵進(jìn)行碎土、培土作業(yè)［28］，可調(diào)節(jié)向下的壓力和角度，以便筑起不同形狀的壟脊。

英國代表性機(jī)型為STANDE公司Baselier GKB系列馬鈴薯中耕機(jī)（圖8）［29］。該系列有3種型號(hào)，其適應(yīng)行距分別為75、80、90 cm，可以通過拆卸形塑造板來改變作業(yè)行數(shù)和壟型，還能根據(jù)不同的土壤條件靈活方便地更換耕作部件。該機(jī)具成本較低，適應(yīng)性強(qiáng)，作業(yè)效率高，1次作業(yè)行數(shù)為4行，且速度可達(dá)10 km/h［30］。

比利時(shí)代表性機(jī)型為DEWULF公司的SC300馬鈴薯中耕機(jī)（圖9）［31］。該中耕機(jī)械適應(yīng)范圍極廣，可與各種型號(hào)拖拉機(jī)配套使用，其轉(zhuǎn)子直徑為65 cm，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)額定功率為180 kW，作業(yè)效率高，在作業(yè)中能調(diào)節(jié)培土寬度和深度來保證壟型，適用于各種黏重土壤。該機(jī)具綜合性能好，工作效率高，結(jié)構(gòu)相對緊湊。

2.2 國內(nèi)馬鈴薯中耕施肥機(jī)研究現(xiàn)狀

國內(nèi)馬鈴薯中耕施肥機(jī)械的研究相對于西方發(fā)達(dá)國家起步較晚，但近幾十年來經(jīng)過國內(nèi)各大高校、企業(yè)和科研院所的不斷探索和研發(fā)，相關(guān)技術(shù)裝備得到了較為迅速的發(fā)展，出現(xiàn)了種類繁多的各類中耕施肥機(jī)械。從地域劃分來看，主要為大中型拖拉機(jī)及其配套的各種中耕施肥機(jī)具和小型丘陵山地中耕施肥機(jī)2種，具體裝備分別闡述如下。

2.2.1 大中型中耕施肥機(jī)械

北方平原由于地勢平坦，種植面積廣闊，中耕施肥機(jī)械主要以大中型為主。這類機(jī)械多采用大中型農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)牽引懸掛各種中耕施肥機(jī)具進(jìn)行作業(yè)，按照工作部件的形式可分為驅(qū)動(dòng)式中耕機(jī)械和被動(dòng)式中耕機(jī)械。這類機(jī)具總體結(jié)構(gòu)尺寸較大，作業(yè)幅寬大，一般作業(yè)行數(shù)在4行及以上，配套功率在40 kW以上，機(jī)具作業(yè)效率高，操作方便，購置成本高，適合北方平原地域或農(nóng)場規(guī)?；?、集約化使用。

2.2.1.1 被動(dòng)式中耕施肥機(jī)械

田斌等設(shè)計(jì)研制的2LZF-2型壟作馬鈴薯中耕施肥機(jī)［32］（圖10），仿形地輪行走系統(tǒng)能適應(yīng)馬鈴薯行距的變化，也能適應(yīng)不同壟臺(tái)高度和耕深的變化，對機(jī)架和深松鏟部件進(jìn)行了有限元仿真分析，進(jìn)一步驗(yàn)證了機(jī)械結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度，整機(jī)外形尺寸為2 230 mm×2 250 mm×1 200 mm（長×寬×高），作業(yè)行數(shù)為3行，配套最低動(dòng)力為40 kW，適應(yīng)壟距為75～90 cm，采用三點(diǎn)懸掛方式與拖拉機(jī)連接。該機(jī)具能一次性和單獨(dú)完成深松、鋤草、追肥、培土等不同作業(yè)。

車剛等研制的3ZFC-7型復(fù)式中耕機(jī)（圖11）［33］，整機(jī)外形尺寸為5 200 mm×2 160 mm×1 810 mm（長×寬×高），質(zhì)量為1 863 kg，配套最低動(dòng)力為59.2 kW，作業(yè)行數(shù)為7行，適應(yīng)壟距為60～70 cm，施肥量為 70～100 kg/hm2，與拖拉機(jī)懸掛連接，利用平行四桿仿形原理巧妙設(shè)計(jì)了液控可變地隙機(jī)架，能自動(dòng)調(diào)節(jié)所需要的深松和施肥深度，此外還設(shè)計(jì)應(yīng)用了智能計(jì)量系統(tǒng)，在作業(yè)過程中節(jié)省了5%的肥料。該機(jī)具結(jié)構(gòu)簡單緊湊，通用性強(qiáng)，作業(yè)效果好，能一次性完成深松、施肥和修復(fù)壟臺(tái)等作業(yè)，適合農(nóng)場規(guī)模化作業(yè)。

李洋等研制的1304馬鈴薯中耕機(jī)（圖12）［34］，是目前國內(nèi)綜合性能比較優(yōu)越的中耕機(jī)具， 其整機(jī)外形尺寸為1 900 mm×3 800 mm×1 100 mm（長×寬×高），整機(jī)質(zhì)量930 kg，作業(yè)行數(shù)為4行，適應(yīng)行距為90 cm，配套最低動(dòng)力為74 kW，與拖拉機(jī)掛接。該機(jī)具結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)新穎，“S”形彈齒和培土犁鏵更換維修方便，松土深度和壟薯高度可調(diào)整，松土、培土的一致性好，適用性強(qiáng)，作業(yè)效率高。

3ZM-4型馬鈴薯中耕機(jī)（圖13）［35］，整機(jī)外形尺寸為2 500 mm×3 950 mm×1 510 mm（長×寬×高），整機(jī)質(zhì)量為1 060 kg，作業(yè)行數(shù)為4行，配套最低動(dòng)力為66 kW，與拖拉機(jī)懸掛連接。該機(jī)具結(jié)構(gòu)新穎，工作可靠性高，作業(yè)性能強(qiáng)，能一次性實(shí)現(xiàn)松土、起壟、整形、施肥等功能，起壟的壟型整齊規(guī)律，尤其適合于在松土地表上作業(yè)。

曹海峰研制的3ZQ-10型中耕追肥起壟機(jī)（圖14）［36］，整機(jī)外形尺寸為2 570 mm×6 580 mm×3 000 mm（長×寬×高），作業(yè)行數(shù)為9行，配套最低動(dòng)力為90 kW，起壟高度為14～16 cm，以拖拉機(jī)相連接。該機(jī)具利用地輪，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來帶動(dòng)排肥器工作，仿形機(jī)構(gòu)的精妙設(shè)計(jì)保持了施肥和深松的一致性，可一次完成深松、施肥、碎土、起壟、鎮(zhèn)壓多項(xiàng)作業(yè)，并已驗(yàn)證機(jī)具符合中耕農(nóng)藝要求。該機(jī)具通用性較廣、適用性較強(qiáng)。

趙旭志研制的3Z-1.6型壟作馬鈴薯中耕機(jī)（圖15）［37］，整機(jī)外形尺寸為1 830 mm×1 790 mm×1 200 mm（長×寬×高），作業(yè)行數(shù)為2行，適應(yīng)行距為80 cm，配套最低動(dòng)力為40.4 kW，與拖拉機(jī)懸掛掛接，對仿形機(jī)構(gòu)進(jìn)行巧妙合理的設(shè)計(jì)，其仿形機(jī)構(gòu)可使整形鎮(zhèn)壓部件隨地表變化而始終保持深度的一致性，能自動(dòng)適應(yīng)起伏不定的地表變化。該機(jī)具結(jié)構(gòu)簡單可靠、操縱方便、作業(yè)性能穩(wěn)定、適應(yīng)性強(qiáng)。

呂金慶等研制的1ZL5型馬鈴薯中耕機(jī)（圖16）［38］，整機(jī)外形尺寸為3 600 mm×1 400 mm×1 630 mm（長×寬×高），整機(jī)質(zhì)量為1 150 kg，作業(yè)行數(shù)為5行，適應(yīng)行距為75～90 cm，配套最低動(dòng)力為50 kW，采用三點(diǎn)懸掛方式與拖拉機(jī)連接，該機(jī)具通過橡膠地輪帶動(dòng)排肥裝置工作，可一次性實(shí)現(xiàn)除草、松土、施肥、筑壟等多項(xiàng)作業(yè)。對覆土鏵進(jìn)行了設(shè)計(jì)和受力分析，確定了其機(jī)械結(jié)構(gòu)參數(shù)，并進(jìn)行了該中耕機(jī)的田間試驗(yàn)，驗(yàn)證了機(jī)具的作業(yè)性能。該機(jī)具結(jié)構(gòu)簡單，作業(yè)效率高，適應(yīng)性較強(qiáng)且施肥效果好， 并能通過V型卡子調(diào)節(jié)兩犁鏵之間的距離去適應(yīng)不同行距的作業(yè)要求。

程鵬飛等改進(jìn)設(shè)計(jì)了3ZMP-360型馬鈴薯中耕起壟施肥機(jī)（圖17）［39］，在原有基礎(chǔ)上增加了棘輪驅(qū)動(dòng)的工作方式，很好地解決了輪子在濕、凹地面因抓地力不足發(fā)生空轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，增強(qiáng)了對環(huán)境適應(yīng)能力；另外增加了肥料調(diào)節(jié)裝置，解決了肥箱體積肥、堵塞的現(xiàn)象，改善了施肥效果，實(shí)現(xiàn)了變量施肥。

衣淑娟等研制了圓盤式馬鈴薯中耕機(jī)（圖18）［40］，整機(jī)外形尺寸為2 100 mm×3 400 mm×1 200 mm（長×寬×高），整機(jī)質(zhì)量為422 kg，作業(yè)行數(shù)為2～4行，適應(yīng)壟距為80～90 cm，配套最低動(dòng)力為44.1 kW，采用三點(diǎn)懸掛方式與拖拉機(jī)連接。設(shè)計(jì)采用了圓盤式培土裝置，對培土圓盤進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)分析和培土作業(yè)過程分析，很好地解決了中耕前期作業(yè)易傷苗的問題，并且能夠通過調(diào)節(jié)圓盤的角度去調(diào)整培土量。

4.2.1.2 驅(qū)動(dòng)式中耕施肥機(jī)械

呂金慶等對馬鈴薯中耕施肥機(jī)的關(guān)鍵部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)（圖19）［41］，碎土刀設(shè)計(jì)采用了鑿形直刀，方式為兩側(cè)刀盤對稱布置，并對碎土刀進(jìn)行了切削應(yīng)力分析，對旋轉(zhuǎn)部件進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)分析，使中耕施肥機(jī)得到了更好的碎土率。呂金慶等對碎土刀、深松鏟和培土器等關(guān)鍵部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析，確定了整機(jī)性能及結(jié)構(gòu)參數(shù)，并通過田間試驗(yàn)驗(yàn)證了機(jī)具各項(xiàng)指標(biāo)均滿足中耕農(nóng)藝要求［42］。

王莉等研制的驅(qū)動(dòng)式馬鈴薯中耕機(jī)（圖20），其整機(jī)外形尺寸為2 500 mm×2 300 mm×1 800 mm（長×寬×高），整機(jī)質(zhì)量為800 kg，作業(yè)行數(shù)為4行，適應(yīng)壟距為80～90 cm，配套最低動(dòng)力為65 kW，采用三點(diǎn)懸掛方式與輪式拖拉機(jī)連接［43］。對重要部件培土器進(jìn)行了受力分析并調(diào)整其結(jié)構(gòu)參數(shù)，使中耕機(jī)各項(xiàng)性能指標(biāo)均有所提高，機(jī)具尤其適合黏重土壤的東北地區(qū)。

彭曼曼等設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)式馬鈴薯中耕機(jī)（圖21）［44］，整機(jī)外形尺寸為1 650 mm×2 550 mm×1 650 mm（長×寬×高），整體質(zhì)量1 300 kg，作業(yè)行數(shù)為4行，適應(yīng)壟距為70～90 cm，配套最低動(dòng)力為50 kW，采用三點(diǎn)懸掛方式與輪式拖拉機(jī)連接，設(shè)計(jì)采用了有角度的鑿形直刀，兩側(cè)刀盤作對稱布置，并對其旋轉(zhuǎn)單體進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)軌跡分析和運(yùn)動(dòng)仿真分析，確定了旋轉(zhuǎn)體的合理性和可靠性。該機(jī)具可以一次性完成壟間松土、碎土、除草、培土等作業(yè)，適合我國北方等黏重土壤地區(qū)的中耕作業(yè)。

2.2.2 小型中耕施肥機(jī)械

南方地區(qū)主要是丘陵山地，由于地塊小、地勢陡峭等各種自然因素的限制，采用的是小型中耕施肥機(jī)械。這類機(jī)械多采用小型汽油機(jī)或者柴油機(jī)為作為機(jī)具的動(dòng)力來源，大多需要作業(yè)人員推動(dòng)行走，一次作業(yè)寬幅較小，作業(yè)行數(shù)一般為1行；作業(yè)中利用地輪，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)排肥器進(jìn)行作業(yè)，能夠?qū)崿F(xiàn)開溝、施肥、覆土等作業(yè)，相關(guān)性能指標(biāo)滿足中耕農(nóng)藝要求。相對于大中型機(jī)械而言，小型中耕施肥機(jī)械效率較低，但其靈活、小巧且操作方便，適用云南、貴州等丘陵地區(qū)。云南農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院的孫鵬等研制的丘陵山地馬鈴薯中耕施肥機(jī)［45-47］（圖22），機(jī)具結(jié)構(gòu)簡單緊湊，性能優(yōu)良，能一次性完成松土、施肥、覆土等作業(yè)，相關(guān)指標(biāo)滿足當(dāng)?shù)刂懈r(nóng)藝要求；但機(jī)具施肥的一致性和均勻性較差，肥料利用率較低。沈鵬等對山地馬鈴薯中耕施肥機(jī)的排肥器進(jìn)行了仿真優(yōu)化，利用EDEM仿真軟件，對排肥器在不同坡度下4種工作狀態(tài)的排肥效果進(jìn)行了模擬，并對機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，從而保證了排肥器在最佳狀態(tài)下進(jìn)行施肥作業(yè)［48］。沈東華等基于自激振動(dòng)減阻原理對施肥機(jī)的培土器進(jìn)行了分析研究，主要對培土曲面進(jìn)行了設(shè)計(jì)，確定了培土器結(jié)構(gòu)參數(shù)，并通過有限元仿真和土槽試驗(yàn)分別驗(yàn)證了培土器的鏟柄強(qiáng)度和培土器的減阻效果，結(jié)果表明培土器的鏟柄強(qiáng)度滿足要求，培土器作業(yè)時(shí)的減阻效果好［49］。孔皓等研制了一款馬鈴薯中耕追肥機(jī)（圖23），將驅(qū)動(dòng)行走輪設(shè)計(jì)成履帶式結(jié)構(gòu)，防止機(jī)具在作業(yè)過程中因路面濕滑和凹陷產(chǎn)生打滑和滑移現(xiàn)象，提高了機(jī)具適應(yīng)不同作業(yè)環(huán)境的能力，因此機(jī)具施肥的一致性和均勻性較好［50］。肥料箱兩側(cè)出口處設(shè)置有排肥軟管，降低了肥料出口與施肥位置之間的高度，一定程度上保證了肥料的施放位置。

3 發(fā)展分析與展望

我國馬鈴薯種植面積和產(chǎn)量均位居世界第一，種植區(qū)域分布廣泛，種植模式及農(nóng)藝要求多樣，地域顯著性差異較大。國外先進(jìn)的大型中耕施肥機(jī)械不適合我國馬鈴薯種植特點(diǎn)，國內(nèi)對相關(guān)的技術(shù)裝備研究起步較晚，我國馬鈴薯生產(chǎn)機(jī)械化水平較低。但近幾年來，在國家政策不斷支持和扶持的背景下，經(jīng)各大高校、企業(yè)、科研院所的不懈鉆研，我國中耕施肥機(jī)械得到了快速發(fā)展，逐步配套適合我國的馬鈴薯種植特點(diǎn)和區(qū)域性的中耕機(jī)械，逐步向著馬鈴薯全程機(jī)械化的進(jìn)程邁進(jìn)。針對馬鈴薯中耕施肥技術(shù)及裝備，將在以下幾方面取得突破性進(jìn)展。

3.1 大型集成化和高效化

為了提高機(jī)械作業(yè)的生產(chǎn)效率，中耕施肥機(jī)械的研發(fā)正在向增加作業(yè)幅寬、提升機(jī)械功率和作業(yè)速度且一次性能實(shí)現(xiàn)行間中耕、噴霧、噴灑除草劑等功能的大型聯(lián)合作業(yè)機(jī)械方向發(fā)展。我國馬鈴薯種植正在向產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；⒓s化方向發(fā)展，將更有利于實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物全程機(jī)械化管理，從而進(jìn)一步提升我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平。

3.2 精準(zhǔn)化和精量化

在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中，施肥技術(shù)比較粗獷，無法做到因地制宜，易引起肥料不合理施用，造成浪費(fèi)、作物長勢不一致等情況，從而導(dǎo)致作物產(chǎn)量下降、環(huán)境污染和肥料利用率較低等問題。目前，隨著3S技術(shù)（遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)）在機(jī)械化施肥技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)正在向精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)施肥技術(shù)正在不斷提升肥料施放位置和施放量的準(zhǔn)確性，在作業(yè)前檢測土壤肥力，按作物生長對不同養(yǎng)分的需求規(guī)律進(jìn)行按需定量施肥，并根據(jù)作物長勢的不同情況，調(diào)節(jié)肥料量的供給，提高肥料利用率。

3.3 自動(dòng)化和智能化

隨著自動(dòng)化技術(shù)及人工智能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，智能控制、圖像識(shí)別處理、人工智能等技術(shù)被應(yīng)用于施肥機(jī)械中，為相關(guān)機(jī)具實(shí)現(xiàn)行間自動(dòng)調(diào)行、自動(dòng)調(diào)節(jié)作業(yè)參數(shù)、自動(dòng)避讓、自動(dòng)控制施肥等功能打下了基礎(chǔ)。因此，中耕施肥機(jī)具自動(dòng)化、智能化的程度不斷提高，有效降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)低損傷、高效和安全可靠的機(jī)械化作業(yè)，向著智慧農(nóng)機(jī)進(jìn)行全面突破。自動(dòng)化和智能化將是馬鈴薯全程機(jī)械裝備發(fā)展的必然趨勢。

3.4 地域化

我國馬鈴薯種植區(qū)域分布廣泛，北方多為平原，南方多為丘陵山地，地域條件差異顯著，中耕施肥機(jī)械具有區(qū)域發(fā)展不平衡的特點(diǎn)。由于馬鈴薯種植模式及農(nóng)藝要求多樣，種植區(qū)域廣泛且復(fù)雜，中耕施肥機(jī)械難以實(shí)現(xiàn)通用化和標(biāo)準(zhǔn)化。我國馬鈴薯中耕機(jī)械未來主要以高效、低損傷、智能化的大型中耕施肥機(jī)具為核心，為了適應(yīng)地域差異及提高丘陵地區(qū)機(jī)械化水平的需求，應(yīng)加大投入研究力量及科研經(jīng)費(fèi)，進(jìn)一步加強(qiáng)丘陵山地馬鈴薯中耕施肥技術(shù)及裝備的研究，開展研發(fā)及推廣應(yīng)用具有高原特色的小型馬鈴薯中耕施肥機(jī)械。

3.5 無人化

隨著新一代信息技術(shù)（物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、5G、人工智能等技術(shù)）的迅猛發(fā)展，以美國、日本為代表的發(fā)達(dá)國家紛紛開始構(gòu)建無人農(nóng)場。但目前為止，無人農(nóng)場仍處在探索階段。作為未來農(nóng)業(yè)的一種全新模式，無人農(nóng)場將成為未來全球農(nóng)業(yè)領(lǐng)域不同國家競爭的主賽道。無人農(nóng)機(jī)裝備是未來能否實(shí)現(xiàn)無人農(nóng)場的關(guān)鍵一步，無人農(nóng)機(jī)化裝備的研發(fā)與應(yīng)用是未來馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。

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收稿日期：2022-11-21

基金項(xiàng)目：云南省重大科技專項(xiàng)計(jì)劃（編號(hào)：2018ZC001-303）；云南農(nóng)業(yè)大學(xué)科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)行動(dòng)基金項(xiàng)目（編號(hào)：2022XGKX005）。

作者簡介：陳立暢（1979—），女，湖南邵陽人，碩士，副教授，主要從事農(nóng)業(yè)機(jī)械研究。E-mail：147791610@qq.com。

通信作者：張佳進(jìn)，碩士，副教授，主要從事農(nóng)業(yè)信息化研究。E-mail：zjjclc@ynau.edu.cn。