机械化生产和智能化装备在马铃薯种植中的应用分析

马铃薯作为一种多用途的农作物，不仅可作为蔬菜食用，亦可作为主食，同时还能用于饲料和工业原料的生产，其功能多样、价值显著、市场潜力巨大。传统的马铃薯种植方法需要大量的人力和物力投入，且产量受到多种因素的限制。随着科技的迅猛发展，农业机械装备不断升级换代，将智能化技术应用于马铃薯种植过程已成为现代农业发展的必然趋势。通过采用机械化的生产技术，不仅可以减少人为操作的失误，还能通过标准化和智能化的作业流程，提高马铃薯的种植效率和产量，进而增加农民的经济收益，为我国马铃薯种植产业的可持续和健康发展提供坚实的支持。

一、马铃薯全程机械智能化优势

1、播深一致，出苗齐壮

马铃薯起垄播种多功能一体机乃一种具备一致深度的起垄播种机械，该机械能在土层下10～12cm深处作业，从而确保了苗齐苗壮，便于进行管理。

2、马铃薯株距行距科学合理

在确定株距与行距的基础上，依据品种特性及农业技术需求，可实现马铃薯种植的标准化与规格化。此举旨在优化其个体与群体结构，提升对营养成分的吸收与利用效率。在确保适宜的通风与光照条件下，单位面积内的有效光合面积及光合速率均能得到显著提升，进而实现优质高产的种植效果。

3、马铃薯高垄栽培技术

采用高垄种植技术，有助于作物行间的作业，显著提升了农田的通风与透光效率，增强了对太阳能的吸收能力，并相应提高了土壤的保温性能。此外，该技术便于实施膜下滴灌与水肥一体化管理，具备优异的保水与保土效果。高垄种植还具有除草、中耕培土、节约肥料与水资源，以及改善土壤结构等多重优势，有效促进了作物根系对养分、水分和气体的均衡吸收，进而实现了作物的高产目标。

4、马铃薯机械播种中的节种节肥

依据作物品种特性及农业技术规范，调整机械播种的深度、株距与行距，确保平均用种量为120kg/667m2，相较于传统手工播种方法，可实现种子用量节约25～30kg。机械播种过程中采用种肥深施技术，将肥料施于种薯下方，以利于根系直接吸收和利用，从而在耕地上节约种肥10～15kg/667m2。

二、马铃薯机械种植前准备

1、马铃薯播种前的整地工作

播种前需细致地进行土壤整理，主要利用1 GQN系列灭茬旋耕机或1JH360杀茬机等设备粉碎前作物的残根，随后进行旋耕和深翻作业。通常在前作物收割后，秋季进行深翻整地。鉴于春季深度翻耕易破坏土壤水分，若遭遇干旱，马铃薯的抗旱能力将减弱。近年来，我国北方地区已广泛采用全机械化大垄栽培技术，主要使用2CM-2C型大垄双行旋耕覆膜马铃薯种植机，其垄宽介于80～90cm，单行种植，以及110～130cm的大垄双行种植模式。

2、马铃薯春季耕作施肥

在进行播种作业之前，应结合春季耕作，对地施加3000～4000kg/667m2的有机肥料，并追加50kg的马铃薯专用肥料，其氮磷钾比例为15-15-15-15。本研究聚焦于1～2cm大垄、双行旋耕以及覆膜式马铃薯播种机械。

三、马铃薯播种前种子处理及机械播种

1、马铃薯种子催芽处理

播种前，种子需经过催芽处理，通常于播种前7～10日，将种子从储藏设施中取出，置于散射光的温室环境下，同时保持温室温度在20～25℃。待种子萌发至1cm长度时，即可进行切苗及播种作业。马铃薯块茎经过催芽处理后，当幼苗生长至约1cm时，可进行切块操作。若种薯块茎重25～50g，可直接整薯播种，其抗旱性能及出苗速率均优于切块种薯。若块茎重量超过50g，则需切割，确保每个块茎至少带有1～2个芽眼，且重量维持在25～50g之间。若块茎较小，则可采用2cm至半块马铃薯播种机（电子振动型），该机械会为每块马铃薯挑选2个或更多块茎。若块茎过大，机械播种时，种植铲可能无法搬运，导致漏播或多播现象。在切割马铃薯之前，必须准备适合的切刀、75%酒精或高锰酸钾溶液、纱布等清洁工具。在切块过程中，若发现病薯或烂薯，应立即使用75%酒精或5%高锰酸钾溶液进行消毒擦拭，处理完毕后方可继续切割，以避免交叉感染。

2、马铃薯播种时药剂拌种

在马铃薯整块播种时，可以省略切种步骤，且无需进行拌种处理。然而，一旦马铃薯块茎被切割，由于新鲜的切口暴露，切碎的块茎必须经过化学拌种处理，以避免在播种过程中直接与土壤接触，从而受到病原菌的侵袭，这可能会对出苗率产生不利影响。在进行药剂拌种时，通常会使用滑石粉和适量的杀菌剂作为拌种的辅助材料。一般而言，将72%的霜脲-锰锌可湿性粉剂500g与3%的中生菌素可湿性粉剂250g混合，制备成50kg的滑石粉混合物。将切好的薯块放入网纱袋中，然后将装有薯块的网纱袋置于已添加药剂的滑石粉中，通过手工搅拌使之均匀混合，确保每个切口表面均覆盖有滑石粉，以防止伤口失水。

3、马铃薯机械播种技术

当土壤深度10～15cm处的温度稳定在10℃以上时，即可开展播种作业。本研究采用了2CM-1/2型电子振动式马铃薯播种机进行播种实验。一般而言，马铃薯的机械播种深度介于8～10cm。在大垄栽培模式下，垄距设定为80～90cm，株距则为20～25cm；或者采用110～130cm的大垄双行种植，其间植株间距为25～30cm。播种后，根据温度的波动情况适时进行滴灌，大约经过10d，种子开始发芽。

四、马铃薯水肥一体化系统的应用

膜下滴灌技术，即水肥一体化种植技术，通过在地膜上覆盖土壤并进行镇压，无需人工干预即可使幼苗从地膜中自然破土而出。此方法确保秧苗出土后，地膜底部无间隙，从而减少对地膜的损害，有效保持水分，实现节水目的。然而，为确保地膜的完整性，必须定期进行田间巡查，以防止家畜踩踏或强风对地膜造成破坏。

该系统的核心构成包括贮水系统、输水系统、过滤系统、施肥系统、滴灌系统以及水分监测系统。在冬季马铃薯的水肥一体化生产中，确保充足的供水至关重要，水源可来源于水库、堰塘或长流水沟渠。输水管道，亦称输水管道，由升压泵、输水管线和控制阀等部件构成。当水源的自然落差小于15m时，滴灌带的压力可能不足，此时必须安装升压泵以提升水压。根据灌区的具体情况，供水管网的管径通常由DN50-110 PVC或PE输水管线决定。对于超过220hm2的灌区，必须采用分区控制系统，并配备与主道相配套的区段控制阀。分支管线常选DN50～63聚氯乙烯或聚乙烯管，输水管因拆装简便优选。滴灌管易堵，需装过滤装置。大面积灌溉可并联多个过滤器+调节阀组过滤系统。施肥系统含溶肥装置，化肥溶解后增压泵输送。后施肥系统通过管路压力调整化肥溶液。小型种植可用手提式吸肥泵与软管施肥。滴灌系统含滴灌带、旁路阀门，孔距依排种间距和土壤含水量定。覆膜压土用宽100～110cm、厚0.008～0.01mm薄膜，覆土3～5cm。湿度测量系统含土壤含水量监测仪，可物联网实时监控。

五、马铃薯生长过程中的田间管理

1、马铃薯苗期中耕技术

在马铃薯的整个生长周期中，依据农业实践，需进行三次翻耕和三次除草作业，即所谓的“三铲三趟”。为此，可使用3MZ-4型耕作机械，其配套动力需超过80HP（1HP等于0.736kW，后同），其外部尺寸为3950mm×2350mm×1450mm。在马铃薯出苗后，当幼苗生长至10～15cm高度时，应进行首次翻耕和培土作业；第二次翻耕作业则通常在幼苗长至25～30cm时执行；第三次中耕及培土作业则应在封垄前进行，即在马铃薯现蕾期之前。此阶段由于植株和叶片较为脆弱，应避免机械作业，以免对植株和叶片造成损伤，进而影响马铃薯后期生长及块茎发育。

2、马铃薯生长不同阶段的水分管理

①马铃薯不同阶段的灌水指标

不同品种的马铃薯在其生长周期的不同阶段对水分的需求各异，土壤湿度状况以及作物的生长状况均需通过合理的水分管理来调控。在马铃薯幼苗生长阶段，土壤水分的管理周期应为15～20d。在适宜的气温条件下，幼苗的出芽率可超过80%。进入苗期之后，必须依据土壤的温度和湿度状况适时进行灌溉，通常情况下，苗期应维持土壤相对湿度在15%～16%之间。待到出蕾期，马铃薯开始开花结实，此时需增加滴灌量，确保土壤水分含量不低于18%。薯块的膨大阶段对于实现高产和稳定产量至关重要，因此，在此生产阶段，必须将土壤水分控制在大约20%的水平。在收获前大约一周，应停止灌溉。

②马铃薯播种到出苗阶段灌水量控制

在冬马铃薯的生长周期中，灌溉量应控制在2250～3000m3/hm2，灌溉频率为12～15次。以生育期为90～100d的水稻品种为例，从播种到出苗阶段，总共需要进行三次灌溉。首次灌溉时，必须确保垄面完全湿润，水分渗透深度达到15～20cm，灌溉量为300m3/hm2。之后，每隔12～15d进行一次灌溉，每次灌溉量为150m3/hm2。从齐苗至初花期，每日需进行三次灌溉，每次灌溉量为180m3/hm2，间隔时间为7～10d。在始花至终花阶段，每周灌溉一次，每次每株灌溉量为225m3/hm2。在终花期，需进行三次灌溉，每次间隔5～7d，每次每株灌溉量为270m3/hm2，同样保持5～7d的间隔。

3、马铃薯不同阶段追肥管理

马铃薯对钾的需求量较大，研究显示，每生产1000kg新鲜马铃薯，需要氮素4.4～5.5kg，磷素1.8～2.2kg，钾素7.9～10.2kg，氮、磷、钾的比例大约为5∶2∶10。鉴于基肥已充分施用，苗期的前两次灌溉无需施加肥料。待苗齐后，应及时追施肥料以促进幼苗生长，提前封行，追施尿素75kg/hm2。在蕾至始花结薯阶段，植物对养分的吸收量增加，此时追施尿素75kg/hm2与52%硫酸钾75kg/hm2，可提高养分吸收效率。在开花后的块茎膨大期，追施52%水溶性硫酸钾150kg/hm2，为防止植株过早衰老，可根据植株生长状况进行1～2次叶面喷施磷酸二氢钾，每次15kg/hm2。施肥时，应将化肥溶解于化肥罐中，通过施肥泵注入滴灌系统。在最初的1～2小时内，仅滴入清水，随后滴入含有肥料的水溶液，之后每隔0.5～1h再滴入清水，此方法既可防止化肥因过度稀释而导致的渗透损失，又可避免不溶性化肥堵塞滴孔。

六、马铃薯机械种植中的病虫害防治

近年来，众多马铃薯种植业者广泛采用无人机技术进行绿色病虫害的防治工作，该技术以其高效性、无损性以及显著的施药效果而备受青睐。

1、完善无人机施药前的准备工作

在植保无人机作业前，需确保控制条件满足机械化作业要求，保障机动性和安全性。作业时风速不超3m/s，温度5～35℃，湿度约50%。气温超35℃时中止作业。化学杀虫剂后等12～24h，生物杀虫剂后等48～72h，遇雨待晴再作业。操作人员需持证并培训，了解病虫害情况。作业前调查环境，设隔离带、通告、警示标志。

2、合理选用与配制马铃薯病虫害药剂

依据“预防为主，综合治理”的核心原则，深入了解马铃薯在各个生长阶段的病虫害发生及流行规律，并选用符合“三低”（低毒、低残留、低风险）标准的农药，同时实施科学而合理的管理措施。对于利用无人机进行病虫害防治的规范操作，建议采用小体积或超小体积的喷洒技术，以便更有效地稀释农药。在配制农药时，应根据实际需求添加适量的不同药剂，并确保混合比例的准确性。在配药过程中，推荐采用二次稀释法，并选用中性水溶液，避免使用井水或受污染的河水稀释药液。必须严格按照农药标签指示的用量施药，切勿随意增减剂量。药液应即配即用，并在加入药液时使用两层100目的过滤网过滤。配制好的药液应在3小时内完成喷施。

3、植保无人机正式作业前的试飞作业

在对马铃薯病虫害实施喷洒防治措施之前，工作人员需先行激活植保无人机，使其在空中进行飞行，以确认各部件连接的完好性。随后，工作人员应操控无人机进行前后、左右等不同方向的飞行与悬停测试，以评估其是否能正常运行。试飞完成后，工作人员需对电子装置的接线进行细致检查，确保无松动现象及局部过热等问题，并检验电压是否符合标准。同时，必须确保喷雾装置与药液内腔的对准，以避免使用过程中发生滴漏现象。

4、马铃薯生长周期内的喷药作业

针对马铃薯生长周期内病虫害的出现规律与流行特性，应选择适宜的无人机型号，并对飞行参数进行标准化设置。本研究主要针对马铃薯早疫病和蚜虫进行防治。在早疫病发生率达到5%～10%时，以25%嘧霉烯菌酯悬浮剂、75%代森锰锌水分散粒剂和10%苯醚甲环唑水分散粒剂作为对照，连续进行2～3次喷洒，每次间隔7d。若蚜虫数量较多，可在2～3个月内，基于上述2～3次喷洒的基础上，交替使用2500倍液和1500倍液进行喷洒。无人机飞行高度应控制在1.0～2.5m之间，航速维持在3～5m/s。降落地点应选择平坦开阔的地形，以确保起降的安全性和成功率。

选择马铃薯地作业方式需考虑地形、卫星信号及配套设施，科学决定作业模式。使用植保无人机施药时，应确保飞行高度合规，适时校正侧风并启动喷雾装置。风力超安全值时，中断作业，无人机安全返回。待风力合规后，继续喷洒。

七、马铃薯机械收获

1、马铃薯收获期

当马铃薯的地上部分有70%出现萎蔫和黄化现象时，这表明它们已经进入成熟期，此时便可以开始进行收获作业。

2、马铃薯机械收获前准备

运用1JH-360型马铃薯杀秧机（其配套功率介于78.5～135.6kW之间），在收割前一周，将地面上的植株击碎，保留5～8cm的残茬，以满足采收条件。清除田间马铃薯茎干及杂草，以减少单位运行过程中的阻力。

3、马铃薯收获机选择

马铃薯收割机通常配备554型动力输出装置，该装置搭载了一台具备55HP的柴油发动机。该发动机型号包括JD495T、JD4100T、JD4102T以及常柴4G33T和新柴A495、A498，属于四冲程发动机系列。其扭矩储备充足，能够提供三种不同的转速选择，分别为540r/min、730 r/min、1000r/min。在使用上述拖拉机进行马铃薯铲作业时，应根据不同的土地条件和地域特点，合理选择合适的机型。

综上所述，在马铃薯的种植过程中，采用了机械化生产技术，并配合智能设备的使用，显著减轻了种植工人的劳动强度，大幅降低了对人力的需求，进而提高了种植效率，确保了马铃薯的产量和品质。因此，有必要将机械化生产的策略推广至整个生产流程的各个阶段，包括土地整理、播种、田间管理、收获等环节，均应实施机械化生产。确保智能化设备在马铃薯种植中得到充分利用，充分发挥智能化与机械化生产的优势，促进马铃薯种植产业向更高效率、更环保、更可持续的发展方向迈进。

（作者单位：718500 陕西省靖边县现代农业产业示范区管委会；467300 河南省鲁山县农业农村局）