烏蘭布和沙漠山藥機械化種植技術及存在問題探究

張 勇，張曉蒙，張艷芳，菅志亮，霍秀文，邊學忠，趙瑞平

（1.巴彥淖爾市農牧業科學研究所，內蒙古自治區 臨河 015000；2.內蒙古農業大學，內蒙古自治區 呼和浩特 010000）

山藥是一種具有良好市場前景和產業開發潛力的藥食同源、高產高效特色經濟作物，其藥用和滋補價值高，深受人們喜愛。山藥性喜光、低空氣濕度和較高土壤溫度，忌水澇。烏蘭布和沙漠地處內蒙古巴彥淖爾市和阿拉善盟境內，地理區域為東經106°09′～106°57′、北緯39°16′～40°57′，光照充足，氣候干旱，晝夜溫差大，土壤結構疏松，土層深厚肥沃，排灌方便，非常適合山藥的生長，且種植的山藥不易生病，品質好，耐貯存，被譽為沙漠人參。

烏蘭布和沙漠種植山藥始于2013 年，至今沿用機械粉壟開溝、人工輔助播種+機械覆膜、挖掘機+人工輔助收獲的作業方式，播種和收獲環節配套機械尚不完善，機械化水平低，人工勞動強度大、作業效率低、種植投入成本高，雖然經濟效益尚可，但種植面積難以持續擴大[1]。目前市場上沒有專門收獲山藥的特有機械，現有機械極易損壞山藥，造成損失。所以研制一款針對山藥的收獲機械對于提高山藥的經濟價值，使其價值得到充分發揮有著至關重要的作用。為此，課題組從2020年—2022年依托內蒙古科技計劃優質山藥新品種選育及高產高效栽培技術研究項目，連續3 a 在烏蘭布和沙漠磴口縣巴音套海農場開展山藥的機械化種植技術試驗研究，集成了烏蘭布和沙漠山藥機械化生產技術，旨在為烏蘭布和沙漠種植山藥提供可行性研究方案，促進烏蘭布和沙漠山藥的產業化、規?；?、機械化發展。

1 烏蘭布和沙漠山藥機械化種植技術要點

1.1 品種選擇

選擇抗病、抗逆性強，耐肥水，產量高，品質好，耐貯存的優良品種。經過山藥新品種選育試驗，白玉和鐵棍這2 個品種田間長勢好、無病蟲害、產量高、品質好，適宜在烏蘭布和沙漠種植。播種前選擇晴朗天氣，晾曬山藥栽子2～3 d，以便促進種子的發芽和滅菌。

1.2 選地

選擇土層深厚、疏松肥沃、排灌方便的輕壤土或砂壤土，0～1 m 土層內無黏性土、砂粒土等斷層，表層壤土、下層砂壤土最為適宜，0～1.2 m 土層內不能有黏土夾層，為山藥垂直向下直立生長創造條件，忌鹽堿地、黏土地、種植薯類作物地塊和連作山藥，尤其是重溝種植。

1.3 耕整地

4月10日后，利用撒肥機均勻撒施羊糞8 m3/667 m2，磷酸二銨50 kg/667 m2，硫酸鉀50 kg/667 m2，土壤調理劑20 kg/667 m2，隨后用旋耕機旋耕1～2 遍，以便將肥料和土壤均勻混合。

1.4 播種

1.4.1 播種農藝要求

山藥播種要求地表10 cm 內土層地溫穩定在10 ℃以上，南北種植，可為一膜兩行或單行種植。烏蘭布和沙漠播種一般在4 月中下旬開始整地播種，5 月中上旬完成播種。一膜兩行種植適宜地膜寬度為120 cm，大行距120～150 cm、小行距為60 cm、株距20 cm，鐵棍種植大行距120～150 cm、小行距60 cm、株距10 cm，滴灌帶鋪設為一膜兩帶；單行種植宜為等行距種植，適宜地膜寬度為100 cm，行距90～95 cm。滴灌帶鋪設可為膜上鋪設或膜下鋪設，若為膜上鋪設，需在鋪膜時后端加裝破膜裝置（僅破滴水小孔），同時可起到防止地膜被大風卷起。

1.4.2 播種

播種前，由拖拉機后置懸掛的粉壟機進行粉壟作業，一膜兩行種植選用深耕深旋式粉壟機進行粉壟開溝，一次作業可完成2 行粉壟和開溝作業；單行種植選用等行距粉壟機進行粉壟開溝，一次作業可完成3行粉壟和開溝作業。作業時，拖拉機需配套北斗高精導航設備，并利用拖拉機后輸出軸為粉壟機提供動力完成粉壟作業，粉壟深度約110～120 cm，以保證山藥種植后可以向下直立生長。同時在粉壟后的對應行上，由粉壟機后端連接的開溝輪作用下進行開溝，溝型呈倒梯形狀，溝深20～25 cm，上開口寬20～25 cm，底部寬5～10 cm，人工在溝內將山藥栽子或山藥段芽端向上沿一個方向擺放至溝中央。播種完成后利用覆膜覆土一體機對倒梯形溝回填土、開溝、覆膜、滴灌帶鋪設、鎮壓等作業；最后采用拖拉機懸掛連接的旋耕回土機進行膜上回土作業，覆土厚度3～5 cm，膜上覆土保證山藥破膜發芽。膜上覆土后應及時滴管澆水并澆透，防止膜上表層土壤被大風吹走。

1.5 田間管理

山藥田間管理過程包括搭架引蔓、滴水施肥、中耕除草、病蟲害防治等。

1.5.1 搭架引蔓

搭架引蔓應在行間采用竹竿搭設支架，支架截面呈“人”字型，一膜兩行種植每膜搭設一個支架，單行等行距種植兩膜搭設一個支架，架高1.8～2 m，支架間距7～8 m，并在相應支架上穿鐵絲，鋪設爬藤網，以便山藥出苗后引蔓上架。通過搭架引蔓，可防止山藥莖蔓伏地生長，避免莖葉枯黃和減少病害發生，同時可使山藥莖葉之間形成良好通風，有助于莖葉的光合作用，生長更加旺盛，促進山藥地下塊莖的增長、增粗、增質量[2]。

1.5.2 滴水施肥

通過滴水滴肥配套滴灌裝置進行滴水施肥。滴水應視土壤濕度狀況進行，去除植株附近表層土壤，下層土壤濕度以手握住土壤不散開為最佳狀態。從播種到出苗累計滴水5～6 次，每次滴水持續12 h，滴水周期為5～6 d。苗期施肥按照穩氮、增磷、補鉀、添微的原則，待山藥藤蔓爬到網上后滴水滴肥1次，平衡肥4 kg/667 m2，后間隔7 d 左右，連續滴平衡肥3 次，滴肥量分別為4 kg/667 m2、7.5 kg/667 m2、15 kg/667 m2；后間隔7 d 左右滴水滴肥1 次，滴松爾肥15 kg/667 m2，間隔7 d 左右，滴松爾肥、青藤復合肥3 次，滴肥量為松爾肥10 kg/667 m2、青藤復合肥10 kg/667 m2。間隔7 d 后，連續滴鉀肥4 次，前2 次為15 kg/667 m2，后2 次為10 kg/667 m2。后期不再滴肥，間隔7 d滴水1次。

1.5.3 中耕除草

苗期采用田園管理機進行行間除草和培土，使得行間成溝、架內起壟。作業時避免傷苗、埋苗。苗期無法采用機具進行中耕除草作業時，適時安排人工拔草。

1.5.4 病蟲害防治

烏蘭布和沙漠具有山藥種植的自然優勢條件，基本都是輪作種植，一般不會發生病蟲害。如遇到炭疽病、褐斑病、白銹病等病害和蠐螬、地老虎、黑肉蟲等蟲害發生時，應統籌農業防治、物理防治、生物防治和藥物防治等措施，盡最大可能減少病害和蟲害帶來的損失，保證種植效益。

1.6 收獲

1.6.1 最佳收獲期

待山藥莖葉淡黃，下層葉片枯黃或脫落，地下莖塊進入休眠狀態時，適時收獲，一般為10 月下旬—11 月上旬，可保證山藥產量最大化[3]。

1.6.2 撤網撤架

收獲前，人工將爬藤網連同山藥莖蔓一起移除，從人字架上取下固定鐵絲，后人字架拔出運送到指定地點擺放整齊，便于重復利用。

1.6.3 收獲方式

山藥收獲采用“人工劃線+挖掘機開溝+人工輔助”的作業方式，挖機鏟頭為耙式鏟頭。作業時，人工在山藥種植行附近先畫出挖機開挖線，挖機沿開挖線方向順行挖溝，人工利用鐵鍬去除山藥根莖附近土壤后取出山藥，輔助人員佩戴手套去除山藥表層浮土。收獲時注意保證的山藥完整，外觀不受損傷，收獲后根據山藥長短、完好情況進行分揀，集中堆放，便于運送至恒溫庫。

1.7 貯存

山藥貯存應選擇恒溫庫貯存，恒溫庫地面鋪設濕沙，分層整齊擺放，溫度保持在5 ℃左右，可保持山藥的新鮮。

2 烏蘭布和沙漠山藥機械化種植的制約因素

2.1 農機與農藝配套不到位

山藥種植過程中，播種環節需要播前粉壟、機械化開溝、人工擺放山藥種子、覆膜、滴灌帶鋪設、覆土、膜上覆土、機械化回填土等工序，出苗后需要搭架上網引蔓，收獲前需要撤架撤網，收獲期需要挖掘機開溝、人工輔助收獲。為了能夠實現山藥全程機械化作業，山藥配套播種和收獲機具方面存在的短板問題最為關鍵。在播種環節，機械粉壟、開溝、覆膜、滴灌帶鋪設、膜上回填土等作業基本可以依靠機械完成作業，但由于山藥栽子易破損和斷裂的特性，使得山藥栽子在溝內定向投苗、等間距擺放時無法使用機械完成，成為山藥機械化播種一體機研制的瓶頸；在收獲環節，局限于收獲期山藥莖塊深度、易破損、易斷裂等因素，使得山藥收獲基本都是依靠挖掘機開挖和人工輔助方式完成收獲，工作效率低，勞動強度大。因此，研制一種集挖掘、莖土分類、收集功能于一體的山藥聯合收獲機迫在眉睫[4]。

2.2 殘留地膜清除遇難題

當前，由于烏蘭布和沙漠氣候原因，山藥播種期土壤溫度不足，一般均需覆蓋地膜，以起到增溫、增墑、抑制雜草、提升出苗率等作用。但是在山藥收獲期，地膜清除是一項值得重點關注的生態問題。若采用機械化清除地膜，容易對地下的山藥莖塊造成損害，故種植戶的選擇一般是不予清除。收獲時地膜隨挖機收獲作業被深埋于土壤之中，而大量的地膜殘留勢必會造成土壤耕地質量下降，不利于烏蘭布和沙漠耕地的可持續利用。因此，在烏蘭布和沙漠種植山藥應盡可能利用生物降解膜技術，以適應烏蘭布和沙漠現代農業的高質量發展要求。

3 討論

3.1 產業發展前景

在烏蘭布和沙漠種植的山藥保苗率高，植株整齊，長勢旺盛，病害少，品質好，耐貯存。綜合產量、產值、成本核算，凈利潤可保持在1.5×104元/667 m2以上，經濟效益可觀，適宜大面積示范推廣。但是，由于播種、收獲環節機具不配套，常常呈現出費時、費工、費錢的特點，嚴重影響了種植戶的積極性，使得種植面積逐年遞減。因此，急需要開展山藥播種一體機和專用收獲機械，實現山藥種植全程機械化，促進山藥種植農機和農藝融合。此外，在烏蘭布和沙漠種植山藥過程中，應探索應用生物降解膜技術替代塑料地膜，走綠色高質量發展之路，為建設美麗中國做出應有貢獻。

3.2 機械化發展趨勢

3.2.1 機具整合

當前，山藥種植配套機具有粉壟機、開溝機、鋪膜機、田園管理機、膜上回土作業機等，在山藥播種作業過程中，機具種類多、功能單一，每臺機具基本只能完成單項作業，無形之中延長了作業鏈長度，作業效率低、周期長、強度大。因此，需對種植中應用的機具進行功能整合，盡可能采用單臺機具完成多項作業，減少配套動力投入和機具數量，以提升作業效率，同時也可降低購買機具成本和租賃機具成本。

3.2.2 通用型播種一體機研制

當前山藥種植尚無標準化種植農藝模式，農戶大多根據經驗進行種植，株距、行距、深淺等農藝參數不統一，使得機具與農藝難以配套。因此，想要實現山藥的機械化種植，必須制定出山藥種植農藝標準，統一農藝參數，統籌考慮山藥種植中的粉壟、開溝、施肥、投苗擺放、覆膜、滴灌帶鋪設、膜上回土全過程和山藥栽子易損、易斷特性，為山藥一體化播種技術、裝備的研發和關鍵部件參數提供設計依據。結合精量取種、定向精量排種、低損排種等技術，研制一種、精量取種、定向投苗、播種溝回填土、覆膜、滴灌帶鋪設的山藥播種一體機[5]。

3.2.3 研制山藥聯合收獲機

根據山藥種植農藝模式，當前山藥機械化收獲難度較大，嚴重制約了山藥的機械化生產水平。因此，在研究山藥收獲機械方面需統籌研究山藥幾何形狀、根莖的抗拉強度、剪切力、拉撥力，為山藥機械化收獲技術及裝備的研發及關鍵部件參數提供設計依據。結合液壓系統、電氣系統、導航、智能機器人等技術，研制一種集挖掘、莖土分離、分類、收集等功能的山藥聯合收獲機[5]。