国内外玉米生产机械化现状与发展趋势--张东兴 (PPTminimizer)

幻灯片1国内外玉米生产机械化现状与发展趋势中国农业大学 工学院张东兴2012.09.13E-mail Tel灯片2一、我国粮食生产概况二、玉米产量主要影响因素分析三、玉米生产机械化现状与发展趋势一、我国粮食生产概况二、玉米产量主要影响因素分析三、玉米生产机械化现状与发展趋势幻灯片3目前我国主要粮食生产机械化程度（2011） 耕种收综合机械化水平达到54.5% 水稻，机械种植25%，机械收获67.5%玉米 ，机械播种79%，机械收获33%小麦，机械播种80%以上，机械收获80%以上大豆，机械播种80%，机械收获80%马铃薯，机械播种 5%，机械收获10%亩均拥有的动力为（9.7/18.255=）0.53kw，这一数据远远高于全面机械化所需的0.32kw/亩的水平，问题何在？配套性差劳动生产率、土地生产率同样重要幻灯片4玉米3.16亿吨 (3136万hm2 ，1/3 用于生产乙醇)水稻 8000万吨大豆 7900万吨(2578万hm2 ）小麦 5750 万吨(2444万hm2 ）马铃薯 1923 万吨 (43.7吨/hm2)总计5.5亿吨玉米 1.90亿吨 (3300万hm2 )水稻 1.96 亿吨 (2970万hm2 )小麦 1.018亿吨 ( 2300万hm2 )大豆 1480 万吨（ 800万hm2 , 每年进口 5480万吨 ) 马铃薯 9900万吨 ( 600万hm2 , 14.4t/hm2 )总计 5.8 亿吨到2020年，全国主要粮食总产增产1000亿斤（保障95%自给率）专家预测：60-80%靠玉米增产来实现（面积、单产）幻灯片5全球玉米生产概况各国玉米种植面积比例分布图9.4t/hm25.5t/hm2全球玉米生产情况统计：种植总面积：1.53亿hm2 总产量：7.92亿吨单产：5.2t/hm2 (346kg/亩，中国382kg/亩）各国玉米总产及单产分布图（吨/公顷 数据来源：FAO）幻灯片6AS OF: DECEMBER 2007In operation(136) 7.35 bgyConstruction (62) 5.78 bgy幻灯片7一、我国粮食生产概况二、玉米产量主要影响因素分析三、玉米生产机械化现状与发展趋势幻灯片8Seven Wonders of the Corn Yield 15 6104Growth Regulators （生长调控）Tillage（土壤耕作）208Plant Population（种植密度）25 10Previous Crop（轮作倒茬）50 19Hybrid（品种） 70 26Nitrogen（土壤肥力） 70+ 27Weather（气候条件） 7654321bu/acre %ValueFactorRank幻灯片91、气候条件-27%中国玉米主产区美国玉米主产区我国玉米主产区与美国伊利诺伊、衣阿华州玉米生产带环境条件差异较大幻灯片102、土壤肥力-26%有机肥+秸秆还田土壤有机质含量：46% VS 1%高产稳产农田土壤(玉米产量:17-20吨/公顷)(Cassman & Dobermann)幻灯片11幻灯片12肥地效果幻灯片133、玉米品种-19% 制约我国玉米机械化播种和收获生产水平提升的主要因素之一 国外种子质量： 出售前需要经过严格的质量检验，发芽率在95以上，原种纯度达到99.8，杂交种纯度在98以上，无杂质，检验结果和有关信息印在包装物上。 包衣、分级处理。 发芽率在85，净度、纯度不能满足单粒精量播种需求。种子质量直接影响精量播种技术的实施与推广幻灯片14Pioneer Hi-Bred, A DuPont BusinessGlobal Resources, Local FocusMSDEmployees: 10,000Production Locations: 75Research Locations: 102CanadaUSAMxicoBrazilArgentinaPuerto RicoAustraliaIndiaChinaNew ZealandThailandIndonesiaPhilippinesTurkeyChileRomaniaUkraineHungaryCroatiaSpainItalyFranceGermanyAustriaSouth AfricaZimbabweKenyaPakistanZambia41434431611731111111111811111121223111111131411112111151EgyptCommercialCountries where Pioneer Markets SeedProductionCountries with Production FacilitiesResearch Countries with Research FacilitiesEthiopia幻灯片15l 通过对美国先锋公司种子加工实验室的参观和考察了解到，商品种子全部进行严格分级和精选，发芽率达到95%以上，种子纯度100%，芽势强、种子质量高，适应各型号播种机械单粒精播的需要。l 先锋公司根据不同厂家生产的播种机排种器型号，进行严格的种子适应性台架试验和分级精选处理，向农户提供适应各型号播种机械需要的种子及相应参数，实现单粒精播。l 商品种子全部用针对性的种衣剂进行包衣处理，以有效控制病虫害，生育期间基本上不进行化学防治。 幻灯片16基于高质量种子的高速气力式单粒精量播种幻灯片174、倒茬轮作-10%种养结合：一年一熟制玉米+大豆轮作幻灯片185、种植密度-8% 30003500株/亩 VS 5000-5500 株/亩4000050000600007000080000600070008000900010000Yield (kghm-2)Density (plant.hm-2) ZD958 XY335 密度决定穗数，是产量重要影响因子之一杨利华提供幻灯片19一增四改增加种植密度（1000株）合理密植目前品种条件下，要处理好种植耐密与倒伏的平衡关系适宜密度：先玉335为3500-4000株，郑单958为4000-4500株幻灯片20玉米根系沿土壤缝隙生长6、土壤耕作-6% 以深松为主，松整结合+秸秆还田的耕作模式幻灯片21耕地：双向铧式犁Reversible Plow幻灯片22整地：动力驱动耙Power Harrow工作幅宽2.53m，耕深 2530cm，配套动力120hp以上幻灯片23开发各式整地机械幻灯片24整地机械与免耕少耕相配套Off-set Disks联合作业 松土除草机（Cultivators） Mulch Finishers覆盖整地机幻灯片25深松机（Min-Till Ripper）2100型少耕深松机25 cm幻灯片26过载保护装置最新进展快速挂卸装置能方便地进行铲尖更换和角度调整幻灯片27土壤严重板结。作物根系生长发育的适宜容重是1.11.3g/cm3 。而全国平均耕层土壤容重达.38g/cm3 我国耕地存在明显的 “浅、实、少”的问题 耕深明显变浅。全国平均耕深为16.5cm，其中东北地区仅15.1cm，远低于22cm 的基本要求，与美国的35cm 相差甚远 。国内外玉米产业技术发展报告2009幻灯片28 犁底层加厚。上世纪80年代，全国平均犁底层为6cm，现在普遍达到12cm，增加一倍。犁底层容重1.52g/cm3，严重影响作物根系生长发育。长期小拖+浅旋耕作，反复压实15.1cm幻灯片29需要大马力拖拉机（120hp以上）幻灯片30Middle sized hose power tractors are popularLow traction resistantrippers are neededVibration type of ripperTraction resistance reduced by 1318%幻灯片31Comparison of Vibration and non Vibration operation幻灯片32It could also be used for fertilizer application operation幻灯片33profile after rippingShake ripping fieldNon Shake ripping field幻灯片34Roots underneathCorn roots in ripped soilCorn roots in non ripped soil幻灯片357、生长调控-4%幻灯片36一、我国粮食生产概况二、玉米产量主要影响因素分析三、玉米生产机械化现状与发展趋势幻灯片37国外农机装备总体发展趋势大型化、多功能、系列化、智能化、专业化幻灯片38生产规模化、标准化、机械化幻灯片391、动力机械各发达国家已形成了适合本国国情的农业生产机器系统动力机械向大功率、多功能方向发展，并与多种型号农机具合理配套，可一次完成深松、灭茬、施肥、播种等多项作业约翰迪尔公司John Deere凯斯公司Case纽荷兰公司 New Holland爱科AGCO福克森公司Massey Ferguson幻灯片40四轮驱动FWD、（前）后双轮Dual橡胶履带Rubber-track、液压、PTO多路输出大功率、通用性凯斯450幻灯片41智能化、专业化机、电、液、气一体化基于CAN总线网络的分布式控制技术基于压力流量补偿的液压系统控制技术基于GPS的自动导航控制技术 幻灯片42橡胶链轨式拖拉机主要用于重负荷作业，如耕地、耙地、深松等幻灯片43我们的主要差距：缺乏动力换挡技术以中小型拖拉机为主，无法生产200hp以上拖拉机幻灯片442、耕作机械深耙联合整地机 特点：1、工作效率高：作业速度7-10km/h 2、工作幅宽大：caas(7m)，lemken(5-9m/12m) 3、自动化程度高，液压自动调整耕深幻灯片45向多元化发展RipperDiskMoldboard PlowsMulch TillersChisel Plows幻灯片463、播种机械大型联合系列气力精量集中化幻灯片47发展方向：高速、高效、单粒精量播种德国Horsch公司排种器机械式排种与负压吸种相结合有效克服气吸式播种机在开始和结束时严重漏播现象气压要求低，节能工作速度可达16km/h幻灯片48瑞士VDERSTAD公司新型排种器机械式排种与正压压种原理相结合有效克服在开始和结束时漏播现象气压要求低，节能具有非常好的播种效果幻灯片49排种方式向集中高效方向发展Amazone公司的Xpress系列中央滚筒气送式排种器（6-18行）工作速度可达15km/h幻灯片50大型联合作业幻灯片51气吸式排种器满足高速作业需求，所需工作压力：56Kpa幻灯片52法国Herriau-Turbosem XM12 传感器监测输种管JohnDeere 传感器监测导种管幻灯片53动力传动方式：柔性传动轴或万向传动轴+涡轮蜗杆传递动力，安装使用方便，故障率低、使用寿命长。软轴传动万向传动轴+涡轮蜗杆幻灯片54关注细节单粒精播单体仿形正位仿形幻灯片55免耕复式作业幻灯片56精准化作业机械-变量施肥、打药镇压器 播种机 种肥车 拖拉机变量施肥播种机组幻灯片57我们的差距多行播种机不好用？幻灯片58机械式排种器Planter槽轮式排种器穴播机，低速作业，不能实现精量播种勺轮式排种器属于精播机，低速作业，重播率漏播率偏高简易式无单体仿形机构播种机幻灯片59机械式排种器种：管=7:3幻灯片60 穴播tt幻灯片610.5t 半精量播种t幻灯片62播种机-开沟器尖角式容易堵塞 小麦收获后，在小麦秸秆覆盖留茬的未耕地上直接播种玉米。由于当前小麦产量很高，秸秆量很大，且粉碎不够细、抛洒不均匀，以往使用的部分小型玉米播种机在播种经常出现开沟器堵塞问题。幻灯片63人工间苗：费种、费时、费工、伤苗、耗费土壤养分幻灯片64我们需要什么样的播种机？幻灯片65我们该采用什么样的排种器？气吸式？还是国外几乎要淘汰的指夹式？幻灯片66单体仿形机构适于黄淮海区的气吹式玉米免耕播种机分禾栅板主动滚筒防堵机构幻灯片67主动式滚筒防堵机构&被动式防堵机构幻灯片68幻灯片69小型气吹式玉米精量免耕播种机检测结果种子破碎率(%)0.2合格粒距变异系数(%)14.4粒距合格率(%)98.9种子覆土深度合格率(%)92.9重播率(%)0.1作业速度(km/h)5.89漏播率(%)1.0机具通过性无堵塞幻灯片704、田间管理机械发展方向：宽幅、高地隙、智能化幻灯片71植保机械自走式、高地隙打药机幻灯片72高地隙幻灯片73液压升降底盘幻灯片74Amazone公司（UX 5200 Super喷药机的现场演示）技术特点 ：（1）药箱容积5200公升，工作幅宽27米，配套动力125马力以上。（2）气流辅助方式增强雾滴穿透性，使叶子正反面药液达到均匀一致。（3）电子流量控制器保证各喷头及不同前进速度时压力均匀稳定。（4）泡沫标识方式防止重喷、漏喷。幻灯片75苗期追肥液态肥幻灯片76除草机械幻灯片77液压驱动幻灯片78行间除草机构苗间除草机构幻灯片79行间除草机械幻灯片80适宜垄作的除草机幻灯片81苗间除草机械行间除草铲照明摄像机苗间除草铲幻灯片82我国田间管理机械幻灯片83灌溉机械指针式喷灌机-Pivot Sprinkling System幻灯片84喷灌机的驱动系统：电动机驱动涡轮蜗杆幻灯片85平移式喷灌机幻灯片86指针式与平移式各自的特点指针式：控制简单，价格低，适用于各种不同地形，爬坡能力可达25%。地角专用一跨，或留地角平移式：不留地角，控制复杂，需要建造平整的渠道指针式平移式幻灯片87滚移式喷灌机Side-Roller 幻灯片88滴灌系统Drip Irrigation System幻灯片895、收获机械通用型联合收获机幻灯片90国外直接脱粒收获幻灯片91国外直接脱粒收获品种：生育期缩短；结穗高度、成熟度一致；后期脱水快；包叶松散；不掉穗幻灯片92l 茎秆坚硬、抗倒伏、不落穗，综合抗逆性强l 玉米植株高度240-250cml 生育期短，播种至成熟109dl 穗大小均匀，穗位整齐，130-150cml 籽粒灌浆期长，后期脱水快l 收获时籽粒含水量降至15%-20%l 苞叶蓬松l 利于机械收获籽粒幻灯片93经验规模化生产，标准化种植平作、行距一致美国： 76cm行距(个别90cm）澳大利亚： 90cm行距欧洲： 75cm行距（25cm的倍数）幻灯片94机遇？调节行株距，增加种植密度 据伊利诺州玉米种植者协会介绍，为了提高光能利用效率，也进行大小行（但与我国的大小行种植概念不同，其大行距仍为76cm，小行距18cm三角形错位播种，两列小行距株数之和与等行距单行株数相同）种植试验，但难于让种植者接受（机器系统）。76cm76cm改变种植模式要付出机械改革代价幻灯片95籽粒损失3-4%幻灯片96 我国收获机械化存在的问题：栽培模式多样，种植行距不一（行距有 30cm, 40cm, 50cm, 55cm, 60cm, 65cm, 70cm, 90cm ） ，不利于机械化作业，尤其是机械化收获。大小行种植目的：增产？幅度？利于人工作业？幻灯片97机械化收获对栽培的要求种植行距的一致性种植方式和行距多样性造成收获难玉米种植机械化水平虽然相对较高，但种植标准化程度很低。各地种植模式多样化，如黄淮海区域的平作/套种及各地均有的大小行种植等，且不同地区的行距不同(3075cm)，有时同一地区的行距就有多种，给机械化作业带来极大不便。幻灯片98套种-引发灰飞虱-粗缩病幻灯片99不同行距收获机示意图每个对辊都有最大设计喂入量，超过这个值，就容易堵塞，造成落穗损失，甚至发生机器故障行距 50cm行距 40cm行距 60cm99幻灯片100制约因素1收获与播种机不同，收获机摘穗机构复杂，很难进行行距调整100幻灯片101 行距的不统一对机械化收获而言，不仅增大了作业难度，降低机器生产效率，而且增大了收获损失率。小窄行及全喂入式是发展方向吗？ 当前条件下，提高我国机械化收获作业水平见效最快的措施应该是种植行距的一致性。幻灯片102星轮式摘穗机构解决喂入堵塞问题幻灯片103连续5年的试验结果表明大田生产水平下，产量差异不明显 （不同行距的产量相差一般不超过5%）机收产量有明显差异行距对机械化收获作业有显著影响（果穗损失）8幻灯片104行距的不统一对机械化收获而言，不仅增大了作业难度，降低机器生产效率，而且增大了收获损失率。当前条件下，提高我国机械化收获作业水平见效最快的措施应该是种植行距的一致性。幻灯片105黄淮海小麦玉米衔接标准化种植标准化种植：等行距种植，行距60cm畦宽240cm20cm小麦每次播11行玉米每次播4行拖拉机