2021-4-9 | 农业机械论文
本文作者：史红梅 宋旭东 李爱军 张桂香 曹昌林 李作一 张海燕 单位：山西省农业科学院高粱研究所
粮食是人类生存的基本保障，人类增加粮食供应的途径主要有2个：扩大粮食种植面积和在现有土地上尽可能地产出更多的粮食。人类历史上大多数时期是采取第1种途径：扩大种植土地。近年来，由于新开发土地的可利用率减少和人口的增长，不得不采取第2种途径：在现有土地上尽可能多地产出更多的粮食。这种途径除育种技术外，还有有效的现代农业耕作方式，包括机械化（播种、中耕、收割）、合理施肥、有效灌溉等。据测算（C-D函数），1990—2000年，我国农业使用先进的农机化技术对增加粮食产量的贡献率达到11.17%～20.79%[1]。特别是在抢农时和抵御自然灾害等方面，农业机械化的作用是不可替代的。2000年，我国有效灌溉面积中，70%是机电排灌面积，使我国旱灾成灾率降低10%，水灾成灾率降低20%；全国有机动植保机械100多万台，能及时有效地控制病虫害，平均每年挽回粮、棉损失分别达总产量的10%和30%左右[2-4]。机械化旱地保护性耕作技术给无灌溉条件地区抵御干旱危害带来了希望[4]。现阶段，科技和经济的发展已成为整个世界的驱动力，我们已进入一个工业化、现代化的进程，农业生产中小麦、水稻、玉米已逐渐走向全程机械化，高粱产业只有适应现代农业的发展，才能保障高粱的供需平衡。
1现代农业机械的发展现状及其在农业中的地位
1982年，国家允许农民私人购买大中型拖拉机等农业机械，并提出发展小型农业机械的构想；1984年，允许农民私人拖拉机从事营业性运输。这2项政策为农村机械化注入了活力[5-6]。进入20世纪90年代后，农机所有制结构发生了重大变化，使个体经营户迅猛发展，农民逐步成为农机化事业的投资、经营主体。以农民为主体、多种经济成分并存的多元化投入机制初步形成，农业机械化进入了以市场为主导的发展阶段[7]。2004年，《农业机械化促进法》颁布实施，改善了农业机械化发展环境，极大地调动了农民、农业生产经营组织购置和使用农业机械的积极性，促进了农机化新技术、新机具的普及应用[8]，农业机械化事业进入快速发展时期。到2005年底，我国农机工业总产值为1083亿元，全国农机总动力6.8亿kW，大中型拖拉机8.9万台，联合收获机47.4万台，水稻插秧机8.0万台。全国机耕、播种、收获综合机械化水平达到36.50%，在粮食作物中，小麦机播和机收水平达到80%，基本实现了机械化；水稻机收水平达到30%，机械化种植水平达到10%；玉米的机播水平达到了50%[9-11]，机械化收割水平还相当低；高粱、棉花、甘蔗、油菜等作物及牧草生产机械化水平更低。目前，我国农业机械化作业领域正由粮食作物向经济作物、大田农业向设施农业、种植业向养殖业和农产品加工业发展，由产中向产前、产后延伸，发展空间不断扩大。虽然我国农业机械化事业取得了巨大发展、传统农业向现代农业转变的步伐加快，但是同世界先进国家、甚至世界平均水平相比，我国农业机械化水平还很低。欧、美、日等发达国家在20世纪40～60年代农业生产就实现了机械化，农业机械应用于农业生产的各个环节。日本和美国的学者研究显示，1880—1960年80a间，农业机械化对美国农业生产率增长的贡献率达70%；2000年，美国工程院把农业机械化评为20世纪对人类社会生活影响最大的20项工程技术之一，说明农业机械化对美国乃至世界的农业发展有重要影响。目前，美国农业人口占总人口的2.20%，农业劳动者仅占总人口的1%，平均每个农业劳动力负担人口达128人；法国农业人口占总人口的3.20%，农业劳动者仅占总人口的1.40%，占全社会从业人员的4.24%，平均每个农业劳动力负担耕地面积21hm2[12]。由于农业机械化和农机社会化服务的发展，从事农业的人口比例下降，更多的人从事其他工作，推动了其他行业的发展，促进了农业生产的可持续发展和经济繁荣。
2高粱生产发展现状及其在山西省农业中的地位
在20世纪六七十年代，高粱作为主要粮食作物之一，解决了我国某些地区当时的粮食危机。随着种植业结构的调整，人类生活水平的提高，小麦、水稻、玉米等作物的产业化优势逐渐显现，生产效益大幅增加，高粱由于适口性差，逐渐退出了主要食粮和五大作物的地位，进入了小杂粮行列，用途也由食用变为酿造业的工业原料，种植面积大幅萎缩。但高粱抗旱、耐瘠、耐盐碱、适应性强、种植范围广及其高光效的光合特性，还有其独特的单宁成分，在酿造行业中具有无可取代的作用，其是酿造业的主要原料。山西省素有酒都、醋乡之称，山西杏花村汾酒厂与老陈醋的主要原料均来自高粱。近年来，山西省白酒与老陈醋产量逐年扩大，对高粱的需求量逐年增多，但全省高粱由于种植面积的下滑，其产量远远不能满足市场的需求。据不完全统计，近几年山西省高粱播种面积为18万hm2，占粮食作物播种面积的4%左右；产量占粮食总产的6%～7%；单产水平在4500kg/hm2左右[13]。我省有450万hm2耕地，70%的耕地是旱地，由于高粱抗旱、耐瘠的特性，在旱地种植高粱较种植玉米有着无比的优越性，并且高粱和玉米的产量及价格基本持平。但随着经济与社会的发展，以及高粱种植效益的逐年下降（间苗困难、蚜虫防治繁琐、机收程度低），打工效益逐年上涨，吸引和推动了多数青壮年劳力外出打工，耕种土地的人几乎都是老人和妇女，种植省工省力的玉米适应了当前节约劳动力的现状。因此，迫切需要提高高粱种植的机械化程度，才有利于其产业化发展。实现机械化生产是提高高粱种植面积的先决条件。机械化生产省工省时，可以把农民从繁重的体力劳动中解放出来，只有实现了机械化，才能实现高粱生产现代化[14]。在机械化方面，玉米种植比较领先，50%～60%的播种面积实行单粒播种，高粱由于籽粒较小以及种子质量低下，难以推行单粒点播，仍采用传统的种植方式，种植后必须实行人工间苗，增加了劳动强度，限制了人们种植高粱的积极性，因此，高粱的机械化程度决定高粱的产业化进程，高粱种植与现代农业机械相结合显得尤为重要，意义也较深远。
3高粱产业化生产如何与现代农业机械相结合
3.1品种的选育要适应机械化的操作
选育耐密高粱品种是高粱机械化种植的首要因素。目前，我国推广的高粱品种种植密度在120000株/hm2左右[15-16]，分蘖和倒伏是2大不利于机械化操作的因素。在出苗定植后，会出现分蘖现象，分蘖的植株有时能自然退化，但水肥供应充足的情况下生长会旺盛，在正常年份分蘖果穗能正常成熟，但分蘖植株的株高较主茎高20～30cm，使收获期穗位出现2个层次，不利于机械化收获。倒伏是由于植株高、穗头大造成的，如晋杂12号、晋中405株高为200～210cm，穗头较大，种植密度为110000～120000株/hm2。而晋杂15号、晋杂16号、赤育8号等株高为170～180cm，穗头适中，种植密度能提到120000～150000株/hm2，分蘖和倒伏不宜出现。国外高粱的种植密度一般为180000～225000株/hm2，在这种密度条件下，能充分抑制高粱的分蘖特性，所以，几乎没有分蘖现象，成熟期穗位整齐一致。所以，从密度上考虑，要选育耐密植品种；依靠群体密度来达到现有的产量水平。因此，株型紧凑、叶片上冲、穗型松紧合理、株高低是选育的目标性状。其次，选育中早熟品种更有利于高粱机械化收获。因为中早熟品种成熟早、脱水快，机械化收割时，不宜打烂籽粒；穗周围的叶片老化后干燥，收获时容易吹出，与籽粒分离彻底，收获的籽粒净度高；成熟早，造成个体产量相对低，由于群体密度增大，整体产量却不会降低。