基于提高玉米单产效益的全程机械化集成技术及应用方法与流程

本发明涉及农业生产综合，尤其涉及一种基于提高玉米单产效益的全程机械化集成技术及应用方法。

背景技术：

1、现实农业社会大生产中，农机、农艺、气象、水利、管理等各项技术存在技术壁垒、技术融合率低，以及科技成果难以下移等，成为一种阻碍实现农业现代化的屏障；作为黄淮海夏玉米区，气象条件不稳定、品种繁多杂乱、播种质量不高、水与土地资源分布不均衡、水肥利用率低、生产成本高等问题制约着玉米产业的发展。国家明确“开展吨粮田创建”、“实施玉米单产提升工程”是解决以上问题的重要途径，但核心是技术融合与技术创新，如何把各项技术融合在一起，充分利用各项技术的优点形成规范化、程序化的生产模式是亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明主要解决的技术问题是提供一种基于提高玉米单产效益的全程机械化集成技术及应用方法，通过全程机械化把玉米生产过程中所涉及的农机、农艺、气象、水利、管理等各项技术进行融合，充分利用各项技术的优点形成规范化、程序化的生产模式，通过产前降损、产中增益、产后减损，来提高玉米单产水平，促进有效增粮与资源高效协同。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于提高玉米单产效益的全程机械化集成技术及应用方法，其特征在于：包括以下步骤：

3、步骤一、产前准备：

4、根据种植地的自然环境条件选择玉米品种，并根据目标产量确定种植密度，根据种植密度调整具有密植免耕施肥三角定苗播种功能的播种机具，根据种植密度、目标产量和测土配方数据确定施肥总量及分配方案，根据种植地块大小、形状、坡度和水利条件布局水肥一体化设备；

5、步骤二、播种与水肥一体化设备安装：

6、具有导航自动驾驶功能的拖拉机带动播种机具一次完成种带清理、基肥深施、三角定苗密植播种、滴灌毛管铺设的联合作业；同时，安装水肥一体化设备，并通过连接管道与滴灌毛管连通；

7、步骤三、高效机械化田间管理：

8、利用水肥一体化设备分阶段精准调控水肥，利用植保无人机进行田间管理；

9、步骤四、机械化籽粒收获：

10、按照玉米机械化籽粒收获步骤适时完成低损收获；

11、步骤五、机械化干燥：

12、根据当地气象规律，按照机械化烘干要求及时干燥玉米籽粒达到储存标准。

13、进一步的，所述步骤一中，所述自然环境条件为种植地的气象数据、水利设施和土地经营规模，其中：

14、气象数据为玉米生育期最大风速及风向，并以顺风向作为垄向选择；

15、水利设施为地块内有满足4小时滴灌30-50亩作物的水井或水渠；

16、土地经营规模为整体地势相对平坦、坡度≤8°且面积大于等于20亩小于等于100亩的地块；

17、所述步骤一中，玉米品种的选择为：选择通过国家或省审定的株型紧凑、穗位适中、耐密植、抗倒、抗逆性强、后期籽粒脱水快的高产、稳产中早熟品种；

18、所述步骤一中，种植密度确定的过程为：按照玉米合理密植及三角定苗的原理，根据种植地的气候条件、土壤条件、种子品种特性、耕作习惯、目标产量确定适宜种植密度，使每亩种植株数比种植地的平均种植株数增加1000-1500株，黄淮海夏玉米区可在5500～7000株/亩之间选择、其它区域应经过试验验证确定适宜种植密度；

19、所述步骤一中，具有密植免耕施肥三角定苗播种功能的播种机具的调整过程为：根据种植密度、施肥量对播种机具进行清障装置，播种行距、株距、播深，基肥施量、位置与播深，滴灌毛管铺设设备进行调整；

20、所述步骤一中，目标产量确定的方法为：根据种植地的自然环境条件，高于技术实施前三年平均产量的20%以上；

21、所述步骤一中，施肥分配方案确定的过程为：根据种植密度、目标产量和测土配方数据确定施肥总量，按照 “一控两减”理念，减少氮肥施用总量，其中，氮肥施用分为基肥和追肥，氮肥基肥比例一般占总施用量的50%，基肥以种肥同播方式施入，追肥以水肥一体化方式施入；磷肥和钾肥均作基肥，并根据地情和苗情，进行追肥；

22、所述步一中，布局水肥一体化设备的过程为：检查水泵、压力表、流量表、过滤器、施肥罐、连接管道的质量和关键工作参数，连接管道包括主管、支管和毛管；根据水肥一体化设备效能和地块大小把地块均分为多个管理单元，每个管理单元不小于20亩，并根据管理单元布局水肥一体化首部与连接管路；

23、关键工作参数包括：水泵功率应≥7.5kw，过滤器符合过滤标准，施肥罐应氮肥和钾肥分设，且施肥罐容积满足20亩以上田地的一次性施肥量，连接管道承受水压应≥0.3mpa；主管选用90mm-110mm直径管道，支管选用65mm-90mm直径的管道，毛管选用贴片式或迷宫式滴灌带，贴片或迷宫出水口间隔小于350mm。

24、进一步的，玉米合理密植：根据以往试验数据建立不同种子品种密度与产量的相应函数，玉米单产随着种植密度的增加而增加，当达到最大值后开始下降，单产达最大值时，同时结合气象、地理条件以及种子品种特性、生产习惯确立的合理密度。

25、进一步的，三角定苗：以单行种植为基础，保持基础中心行距不变，将单行上植株间隔平移至两侧位75mm处，形成150mm行距错位小双行，使单行内植株间的相对株距增大，改善植株间通风透光条件；

26、中心行距和相对株距：根据气象、地理条件以及生产习惯、种子品种特性、种植密度等，中心行距可选择600mm-950mm；根据中心行距和种植密度，确定相对株距；

27、具有密植免耕施肥三角定苗播种功能的播种机具：采用垄作沟播技术、指甲式排种器和仿形单体结构，在种箱的下部设置左右对称的指夹式排种器，利用指夹式排种器排种指夹的错位对称设置，实现玉米种子的下落时间的错开，从而实现了对玉米种子的三角定苗播种，并加设清障装置、施肥装置、滴灌毛管铺设装置，能一次性完成清障、播种、施肥、铺设滴灌毛管的联合作业；

28、播种机具调整方法与要求：根据种植密度和农艺要求，调整仿形单体，使中心行距保持一直；调整塔轮变速器使相对株距和选定种植密度相适应，调整单体上开沟器支架使播深保证在30mm-50mm之间；调整清障装置与播种中心距前后对应，疏松种床深度达到120mm以上，同时保证清理后无秸草、不拥堵，适宜播种；调整施肥装置与播种中心距前后对应，确保基肥施肥位置在播种中心距上，施肥深度在播种中心距下70mm-100mm处，施肥量满足基肥施肥要求；调整滴灌毛管铺设装置，使滴灌毛管铺在窄行内、播种中心距上，一条滴灌带管两行玉米，滴灌毛管浅埋10-30mm。

29、进一步的，所述步骤二中，播种机具同时进行基肥、三角定苗密植播种、滴灌毛管铺设的过程为：

30、1）、试播：播种机具调整完成后应进行试播，且试播距离不少于20m，并检验清障情况，播种行距、株距与播深，基肥施量、位置与播深，滴灌毛管位置与覆土深度等是否与设定要求一致，未能达到要求的进行调整，直至达到播种质量要求；

31、2）、播种：试播完成后，进行大面积播种作业应随时观察播种机具作业情况，且播种速度应小于5km/h。

32、所述步骤二中，安装水肥一体化设备的过程为：在播种同时，根据水肥一体化首部与连接管路布局进行首部与连接管路的连接，并进行调试和试运转。

33、进一步的，所述步骤三中，水肥一体化设备分阶段精准调控水肥的过程为：根据玉米各生育期对水肥需求，进行分次分量灌溉或施肥，根据玉米各生育期高温干旱气象条件进行补水降温；

34、所述步骤三中，植保无人机进行田间管理的过程为：进行病虫草害防治、有效化控和人工干预授粉操作。

35、进一步的，1）、灌溉操作：利用水肥一体化设备，按照4h一个管理单元依次灌溉；播种后当天根据土壤墒情，浇灌蒙头水，一般滴水10-20m3/亩；玉米生育期内，如遇干旱，灌溉与追肥同步进行，每次灌溉与追肥用水量根据旱情保证在20-30m3/亩；如遇高温，滴水10-15m3对田块进行降温；

36、2）、追肥操作：利用水肥一体化设备，按照4h一个管理单元依次追肥；每次追肥时，先冲水0.5-1h，再进行追肥，追肥后，冲水0.5-1h。氮肥追肥比例占总施用量的50%；追施时期为小喇叭口期、大喇叭口期、灌浆期；

37、3）、杂草防治：利用植保无人机，在苗前或4-6片展叶时进行化学除草，除草化学药剂根据草害发生特点按照农艺要求选择；

38、4）、化学调控：利用植保无人机，根据品种要求，在玉米生育期6-8片展叶时采用相应化控药剂进行一次化控处理；

39、5）、病虫害防治：利用植保无人机，根据玉米病虫害发生规律和突发病虫害，按照植保要求统防统治；

40、6）、人工干预授粉：利用植保无人机，根据玉米授粉情况，在抽雄吐丝中期，航空器空飞进行人工干预授粉。

41、进一步的，所述步骤四中，玉米机械化籽粒收获步骤为：

42、1）机收时间：机收时间以籽粒含水率≤25%时确定，如果收获时籽粒含水率不能满足要求，应在下茬作物适期播种之前适时晚收；

43、2）田间调查：收获作业前必须对待收地块进行田间调查，掌握玉米品种、种植行距、株距、植株自然高度、果穗最低结穗高度、茎杆直径与干湿、倒伏倒折率、果穗粗细与干湿、成熟整体均匀性、籽粒含水率、地块大小干湿的情况；收获时玉米籽粒含水率≤25%，植株倒伏倒折率≤5%，果穗最低结穗高度≥350mm为最佳收获状态；土壤绝对含水率和土壤坚实度应适宜机器作业；作物表面无明水；对田间障碍物做出明显标志，有沟渠和田埂的地块要平出机车通行道路。

44、3）收前检查：收获作业前要对收获机进行全面检查，无问题后可进行空负荷运转，运转一段时间后停车检查主要运动部件的轴承、皮带是否发热，液压系统是否漏油，一些部件是否松动，有问题的部件及时给予调整或更换，然后进行空载行走观察；

45、4）机具调整：收获作业前根据田间调查，按照机具调整原则、方法及注意事项进行调整，使收获机保持良好的工作状态，降低机收损失，提高作业效率，以保证玉米品质和作业质量要求；

46、其中，作业质量要求为：机械收获的田间落粒与落穗合计总损失率不超过4%，籽粒破碎率不高于5%，含杂率不高于2.5%。

47、进一步的，1）割台系统调整：

48、调整原则：根据果穗、茎秆直径取中间值调整摘穗板、拉茎辊间隙，防止穗道堵塞；

49、调整方法：按照调整原则，根据各型号机具说明书的调整方法对拉茎辊间隙、剔除器与拉茎辊间隙、摘穗板间隙、拨禾链、输送装置进行调整；

50、注意事项：作业中割台高度应根据田间调查最低结穗高度调整，保证割台与穗位高度差不超过500mm；

51、2）脱粒分离系统调整：

52、调整原则：滚筒与凹板间隙调整以籽粒脱净为标准，能够脱净尽量放大间隙，胶质籽粒可调小，粉质籽粒要调大，并与滚筒转速调整配合；滚筒转速调整要根据凹板间隙、籽粒含水率、排草口夹带、粮箱籽粒破碎率等因素来确定；凹板间隙大时、排草口夹带多时可以适度提高滚筒转速；凹板间隙小时、粮箱籽粒破碎高时需降低滚筒转速；在适宜收获籽粒含水率内，籽粒含水率高时可适当提高滚筒转速，籽粒含水率越低，滚筒转速应随之适度降低；胶质籽粒可以适当提高转速，粉质籽粒适当降低转速；

53、调整方法：按照调整原则，根据各型号机具说明书的调整方法对滚筒与凹板间隙、滚筒转速进行调整；

54、注意事项：调整时以固定滚筒转速下调整凹板间隙为先，调整完毕后，凹板左右间隙应保持相对一致；按照调整原则，凹板间隙调至最大仍不能解决问题时，可根据不同机具调整滚筒转速的方法降低滚筒转速；玉米脱粒时滚筒转速一般在350～600r/min，遇到籽粒含水率低于适宜收获范围或粉质玉米时，应适当降低滚筒转速；

55、3）清选系统调整：

56、调整原则：清选部分调整，风机转速一般能高速则不低速，并以车尾清选损失为标准，清选损失大时可适当降低风机转速；

57、调整方法：按照调整原则，根据各型号机具说明书的调整方法对风机转速、调风板、导风板、网格筛进行调整；

58、注意事项：必须注意清选筛面的杂物堆积并定期清理；

59、4）行走系统调整：根据果穗成熟度和结穗高度、茎秆粗细与湿度及机具喂入量，由慢到快调整最佳收获速度后保持匀速行走。

60、10.根据权利要求1所述的基于提高玉米单产效益的全程机械化集成技术及应用方法，其特征在于：所述步骤五中，

61、1）收获后的籽粒，需立即干燥处理，严禁堆积；

62、2）根据收获后籽粒含水率高低以及天气情况采取机械化烘干或自然晾晒处理，籽粒含水率>25%、且气温高于25℃时，应在3h内进行机械化烘干；

63、3）机械化烘干应根据玉米用途的不同选取合理的烘干工艺。

64、本发明的有益效果是：

65、1、通过全程机械化把玉米生产过程中的各项技术进行融合，同时引入了农业气象和农业水利等技术，充分利用各项技术的优点形成规范化、程序化的生产模式，通过产前降损、产中增益、产后减损，来提高玉米单产水平，有效解决黄淮海夏玉米区玉米单产提高瓶颈，促进增产增收，保证了玉米的稳产高产优质，提高了农户收益。

66、2、本技术采用具有导航自动驾驶辅助功能的拖拉机带动播种机具进行播种，保证行距的一致性和播种直线度，提高了土地利用率和作物产出率。

67、3、本技术采用了三角定苗的栽培模式、垄作沟播技术和水肥一体化精准调控技术，节水节肥，提高了水肥利用率，降低了肥料成本和浇水难度，减少了人工浇水成本，提高了产量，增加了收益。

68、4、本技术采用新型玉米三角定苗免耕施肥精量播种机，可一次性完成清障、播种、施肥、铺设滴灌毛管等联合作业，提高了播种质量，减少了播种损失和人工成本；同时解决了秸秆焚烧和还田难的问题，有利于环境保护，改善土壤结构、增加土地肥力等。

69、5、本技术集成了玉米籽粒低损收获技术，减少了收获环节和收获损失，省工省时，降低了生产成本、提高了效率、增加了收益。

70、6、本技术采用了绿色机械化烘干技术，及时烘干，降低了霉变率，提高了玉米品质。

71、为了让本技术的上述和其他目的、特征和优点更能明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图示，做详细说明如下。