玉米耕种技术装备与产量提升

北方玉米春播生产技术网络培训

玉米耕种技术装备与产量提升

内容提要

一、我国玉米产业现状

二、玉米机械化发展概况

三、耕整地技术与装备

四、播种技术与装备

五、机械化生产技术发展趋势

一、我国玉米产业现状

玉米的地位和作用：粮、经、饲兼用

肉、蛋、奶主要饲料来源

1%

31%9%

食用消费

饲料及损耗

工业消费

种用

59%

玉米消费途径占比

我国玉米生产情况

1.2012年首次超过水稻总产，成为我国第一大粮食作物；

2.面积由2010年的5.3亿亩增至2015年6.75亿亩，2022年6.55亿亩；

3.单产由360公斤/亩增至429.1公斤/亩，亩产增幅69.1公斤；

时间玉米播种面积时间玉米产量

2010年34976.732010年19075.2

2010-

2011年36766.522011年21131.62010-

20222022

年我2012年39109.232012年22955.9年我国

国玉

2013年41299.212013年24845.3各省市

米播玉米产

种面2014年42996.812014年24976.4量数据

积数

表(万

据表2015年44968.392015年26499.2

吨)

(千公2016年44177.612016年26361.3

顷)

2017年423992017年25907.1

2018年42130.052018年25717.4

2019年41284.062019年26077.9数据来

2020年412642020年26067源：国

2021年43324202127255家统计

2022年43070202227720局

美国玉米生产情况

美国单产：720.6kg/亩收获时籽粒含水率：15.3-17.5%

美国播种至成

4、5月条件有利于及时播种大范围的降水灌浆后期温暖干燥，促进及时收获

熟即全生育期

110-120d，但

从成熟到收获

还有近1个月的

脱水时间。

有利于作物生长的天气条件有利于授粉和作物发育较低含水率的收获

玉米产业发展面临的挑战

单产水平低

我国玉米单产429.1kg左右，仅为欧美国家的60%左右。

二十大报告明确提出：“全方位夯实粮食安全根基，牢牢守住

十八亿亩耕地红线，确保中国人的饭碗牢牢端在自己手中”。

2023年度一号文件：实施新一轮千亿斤粮食产能提升行动

★玉米是实现“稳粮保供，保障国家粮食安全”的主力！

受耕地资源的刚性制约，提高单产水平是保障有效供给的

唯一途径！

中外玉米生产形势对比

欧美：美国、巴西、阿根廷亚洲：中国

一年一熟一年一熟或一年两熟（多熟）

优势是生产标准化、机械化和规模化，我国户均生产规模不足100亩，集约

美国家庭农场规模6千亩左右化程度低，种植模式多样

生产成本和价格低、质量优而稳定，劳动效率低，生产成本高，收获时

籽粒外观好，成熟度好，容重高，大含水率高，品质差、专用率低，工

小均匀，工业出粉率在70%业出粉率低

中美生产技术差异对比

美国：中国：

重视推广矮秆、早熟、耐密、适现有品种品质不优、类型不专、

宜机械的品种品种抗逆弱，适宜机械化相对缺乏

重视秸秆还田、增施有机肥和新

土壤耕作、播种、肥水药利用、

型控释肥料，保育合理耕层地力

病害草防控、收获技术等与品

重视依靠生物控害技术提高病虫种缺乏配套性

草害治理水平管理

农机农艺技术系统集成性、标

重视发展以机械化为核心的精量

准化率低

播种、施肥、籽粒直收技术机械化

生产成本高

我国农户生产规模小，生产成本高，其中人工成本占比很大

项目稻谷小麦玉米大豆

总成本.元/亩1055.1830.44924.22578.2

453.51396.69344.58204.73

物质服务元/亩

(43%)(47.8%)(37.3%)(35.4%)

426.62291.4398.4177.5

人工成本元/亩

(40.4%)(35.1%)(43.1%)(30.7%)

土地成本.元/亩174.97142.35181.24195.97

净利润元/亩285.7321.29197.68128.63

亩用工.日7.25.166.953.04

人工成本：中国2007年150元增加到2016年的458元，美国33元基本没有变化

生产成本机械费用土地成本

国别劳动力占成本比例（%）

（元/公斤）（元/公斤）（元/公斤）

中国2.0450.170.4

美国1.424.20.210.31

巴西1.164.40.210.13

优化机器系统，提升机械化内涵与质量，形成全程全面、优质高效的机械化生

产体系

农业的根本出路在于机械化！

应用先进生产技术，依靠先进的农机装备，实现大面

积的增产，增产提效。

（1）农机农艺融合

（2）规模化经营绿色、节本—

（3）机械化生产增产、增效—

（4）精准化作业

依靠机械化实现人力成本的降低

我国农业生产已进入机械化主导阶段，农机正由部分品种生产的局部需求转变为种养

加全链条的需求，由非刚性需求转变为“离不开、还要好”的刚性需求。

二、玉米机械化发展概况

机械化发展历程

（1）初建起步阶段：1949—1980年

主要特征：国家主导推动机械化发展，集体所有，成立农机站提供服务。

1959年4月29日，毛泽东主席提出了“农业的根本出路在于机械化”的著名论断，为

我国农业发展之路指明了方向。

（2）体质转换阶段：1981—1995年

主要特征：农机小型化。家庭联产承包责任制的实行，土地包产到户，农民生产积极

性提高，收入增加，对农业机器的购买意愿提升。

（3）市场引导阶段：1996—2003年

城镇工业发展迅猛，大量农业劳动力外流，出现季节性短缺，形成对农机的迫切需求；

小麦跨区作业，大中型农机具恢复性增长，联合收获机异军突起。

（4）快速发展阶段：2004—2015年

主要特征：农机大中型化

2004年，《农业机械化促进法》公布实施、

农机购机补贴政策开始启动，农机化进入快速发

展时期。2004年开始实施农机补贴政策，补贴金

额从2004年的0.78亿元增加到2014年的237.55，

之后有所调整，2020年170亿元。

迈向优质高效发展阶段!

二、玉米机械化发展概况

（1）生产机械化水平低，有短板

全国农作物耕种收综合机械化率

农作物机耕率机播率机收率耕种收综合机械化水平

综合86.4260.2264.6672.03

小麦99.9393.4897.5997.29

水稻98.8259.1194.4385.59

玉米98.2790.0278.9590.00

大豆90.4687.4882.0387.04

油菜87.4638.8150.9761.92

马铃薯81.2129.7731.1650.76

花生81.9658.6550.9065.65

棉花99.4490.2268.0287.25

二、玉米机械化发展概况

（2）“老三样”发展较快（3）“新三样”更需要加强

玉米机械化发展速度较快，到2021年，主要粮食作物不同环节机械化程度差异

玉米机械化综合率已达到90.00%，其中机

耕98.27%、机播90.02%，机收78.95%。

新三样（秸秆综合利用、粮食作物

2020年，籽粒收获超过2000万亩烘干、高效植保）亟需加强

二、玉米机械化发展概况

（4）区域间差异显著

西南地区以人工作业为主，农机具：

面积（万单产机耕率机播率机收率

区域综合（%）

亩）（kg/亩）（%）（%）（%）•无机可用

全国64986429.198.2790.0278.9590.00•无好机用

•需要研发新型实用机具

西南地区受限于地形地貌、黏重土壤等问题，综

•适宜轻简小型作业机具

合机械化率不足50%，机播、机收率不足10%。

二、玉米机械化发展概况

其他问题全程全面、高质高效

产前：种子生产与精加工

产中：机械化率较高，但水平有待提升

精量播种质量问题

籽粒直收仅为5%左右

大型高端机具

产后：烘干、储运

最突出的问题还是如何提升产能！！!

2023年一号文件：实施玉米单产提升工程

三、耕整地技术与装备

影响作物单产水平的七大因素

气候、资源、自然条件等

一年一熟Vs多熟

无霜期：

130-145天Vs160-200天

三、耕整地技术与装备

土地是基石

2021年，机耕率98.27%

用小拖替代耕牛

长期小拖+浅旋耕作反复压实

三、耕整地技术与装备

土地长期不合理使用（只用不养、

高强度使用）及长期不合理耕作

方式（浅耕浅旋），反复碾压、

剪切，

我国耕地存在的问题：

犁底层加厚并逐年向上发展

“浅、实、少”

东东黄淮海西西黑龙江垦区新疆中国美国

0

耕深明显变浅。全国平均耕深为16.5cm，

10

其中东北地区仅，远低于的基本15.1

15.1cm22cm17.216.5

2018.220.0

要求，与美国的35cm相差甚远。

3028.9

35.0

土壤严重板结。作物根系生长发育的适宜40

3

容重是1.1～1.3g/cm。而全国平均耕层土壤容50

重达1.38g/cm3。耕层深度（厘米）

三、耕整地技术与装备

我国耕地存在的问题：土壤团粒结构不合理

不合理的耕作及灌溉、化肥的大量施用、有机肥缺乏，加

剧了土壤团粒结构的破坏，致使土壤板结、粉化越来越严重，

直接影响到土壤的自然活力和自我调节能力

土壤粉化、板结

三、耕整地技术与装备

后果：易倒伏：影响根系生长

低密度：4000株vs5500株

玉米根系沿土壤缝隙生长

三、耕整地技术与装备

我国耕地存在的问题：土壤有机质含量降低

不施有机肥，秸秆还田少，土壤有机质长期得不到补充。

再加上化学氮肥超量施用，加剧了土壤碳的耗竭。致土壤有

机质含量严重不足。

高产稳产农田土壤

(玉米产量:17-20吨/公顷)

土壤有机质含量：2%VS5%

(Cassman&Dobermann)

三、耕整地技术与装备

国外可供借鉴的经验：作物轮作制

玉米+大豆轮作

三、耕整地技术与装备

国外可供借鉴的经验：种+养结合

施有机肥

每3年轮施一次农家肥

每年秋季地温低于4℃时施用

三、耕整地技术与装备

国外可供借鉴的经验：

有机肥+秸秆还田

培肥地力

研究表明：土壤有机质每提高一

个百分点，增产幅度5-10%左右。

高产稳产农田土壤

(玉米产量:17-20吨/公顷)

土壤有机质含量：

4~6%VS1~2%(Cassman&Dobermann)

国外耕地养护效果：肥沃土壤特征

国外耕作机械化技术：

耕作机械向多元化发展

MoldboardChisel

PlowsPlows

Mulch

Tillers

DiskRipper

垂直深松机:max50cm

深松深度：25-35cm

垂直涡轮圆盘耙

传统耕作垂直耕作

垂直耕作增产：73.5kg/亩

国外可供借鉴的经验

美国——以深松为主，松耙结合欧洲——双向犁

+秸秆还田的耕作模式（ReversiblePlow）很普遍

条带耕作

三、耕整地技术与装备

不同耕作方式的组合轮耕综合技术措施——

秸秆还田+松+耙+旋+翻+免

三、耕整地技术与装备

翻耕/条带覆盖/松耙联合整地

三、耕整地技术与装备

土壤耕作技术发展趋势

松、耙、耕、免相结合，适应高密度栽培、秸秆还田需求

三、耕整地技术与装备

藏粮于地

最终效果——

作物根系发达、

健康生长

四、精量播种技术与装备

四、精量播种技术与装备

种与种2021年

单产

播种面积总产量机耕率机播率机收率

区域（公斤/公

（千公顷）(万吨)（）（）（）

顷）%%%

全国平均4332427255629198.2790.0278.95

数据来源：国家统计局。

2021年，我国机播率超过90%，但以小型机械式播种为主，真正单

粒精播率还远低于发达国家水平，也与我国现代农业、绿色农业发展

需求相差甚远。种子是芯片

＊种子：适合机械化精播的种子

种与种——（种子精加工、分级）

＊种植：先进的机械化种植技术

种与管——3:7与7:3

四、精量播种技术与装备

玉米种子质量

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

跨国公司：

—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93％，商品种子未分级，不能很好地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

四、精量播种技术与装备

农艺对精量播种技术需求：

高速高效—争抢农时

密度适宜—田间保苗

株距均匀—降低重漏

播深一致—出苗整齐

四、精量播种技术与装备

播种作业质量要求

质量指标要求

序号项目

≤10（种子粒距，＞10-20（种子粒＞20-30（种子粒

cm）距，cm）距，cm）

1粒距合格指数，%≥60≥75≥80

2重播指数，%≤30≤20≤15

3漏播指数，%≤15≤10≤8

4合格粒距变异系数，%≥40≤35≤30

5播深合格率a，%≥80

6播行直线性偏差，cm≤6

7机具通过性通过性好，不拥堵、不架种

8播种后地表状况地表平整、无撒落的种植、化肥；镇压应连续

9播种后地头情况地头平整，无漏播和堆种、堆肥现象

a当地农艺要求的播种深度大于或等于3cm时，播种深度误差为±1cm时为合格播种深度，当地农艺要求的播种

深度小于3cm时，播种深度误差为±0.5cm时为合格播种深度。

播种质量≠出苗（保苗）质量

四、精量播种技术与装备

合适的播种深度

影响玉米产量的

均匀一致的播深深度（整个地块）

播深合格率潜力：

隐性良好的种子与土壤接触9%–22%

均匀一致的种子周围土壤压力

粒距合格指数影响玉米产量的

精确的播量

重播指数显性潜力：

漏播指数精确的行内粒距2%–4%

合格粒距变异系数

YieldimpactstatisticsbaseduponPurdueUniversityDepartmentofAgronomyPublicationAGRY-91-

01“StandEstablishmentVariabilityinCorn”.

Basedona200-bushelyieldpotentialand26,000to30,000seedsperacrewithspacingvariabilitywith

standarddeviationofabout2inches.

四、精量播种技术与装备

影响精量播种质量的关键因素

播种质量单粒率株距一致性出苗一致性

播种效果

播深

排种器单体跳动

水份

传动系统跳动

影响因素

氧气

与打滑

温度

种子输送

地表条件

种子释放

地表残留物体

四、精量播种技术与装备

玉米播种机核心技术部件

单粒率：排种器

将种子由群体分化为单独个体

适宜作业速度：

3~5km/h6~8km/h8~10km/h

单粒率：排种器

（1）机械式排种器

结构简单；

单粒性较差；

作业速度低。

单粒率：排种器

（2）指夹式排种器FingerType

单粒率：排种器

（3）气吸式排种器

播种单粒性好，精度高；

结构复杂，成本高；

工作压力大：5~6Kpa；

要求种子分级；

地头易漏播，不适宜小地块，规模

化农场使用。

单粒率：排种器

（3）气吸式排种器

工作速度16km/h，合格率98%以上

2017年，播种世界纪录：24小时，16行播种机作业7530.75亩，作业

速度20-22km/h，重播0.35%，漏播1.21%，合格98.4%，株距变异系数

24.3%，播深精确度：±0.5cm

单粒率：排种器

机械气力组合式高速单粒精量排种技术

农业农村部农机鉴定总站检测结果：

作业速度13km/h，株距合格率97.3%，漏播率＜2%

四、精量播种技术与装备

排种盘对玉米产量的影响95%粒距精确性vs.99.5%.

添加额

外的孔

=重播

堵塞排种孔=漏播

43.5kg/亩53.1kg/亩

种子单粒率每损失1个百分

点，产量平均下降9.42kg/

亩。

四、精量播种技术与装备

株距均匀性：单体振动

由地表的起伏不平导致

液压或者弹簧调节，保证与地面的接触

四、精量播种技术与装备

株距均匀性：驱动系统跳动

地轮驱动

地轮打滑传动装置易振动

四、精量播种技术与装备

株距均匀性：种子运移

种子在导种管内碰撞

当种植速度从5英里/小时提高到10英里/小时时，排种管导致的产量下降约为49.77kg/亩（4-

5%的产量）

四、精量播种技术与装备

株距均匀性：种子运移有序、可控

四、精量播种技术与装备

出苗一致性：播深一致

单体同位仿形

开沟

清秸覆土镇压

播种

双圆盘开沟器同位仿形轮

出苗时间对产量的影响试验

78%的作物在最初的12小时内出苗

在24小时内、12小时后出苗的植株占14.5%

36小时出苗的植株占3.8%

48小时出苗的植株占2.9%，48+小时出苗的植株占0.7%

14.5%*0.10+3.8%*0.5+3.6%*0.9=6.59%

-10%产量损失在24小时出苗时间

-50%产量损失在36小时出苗时间

-92%产量损失在48小时出苗时间

-91%产量损失在大于48小时出苗时间

出苗时间对产量的影响试验

播深不一致，出苗不整齐田间保苗率85%左右……

•产量潜在损失...

如果有25%以上

的苗子存在2叶片

以上差距，则造

成的产量损失可

达8to20%

四、精量播种技术与装备

玉米播种种植深度试验合理选择播深

深度为1”-1.25”导致产量损失为87.88-137.19kg/亩（6.8-10.7%）

最佳种植深度为1.75”，而1.5”和2”深度的产量损失为9.86-22.87kg/亩

（0.7-1.7%）

当种植深度增加到2.25”~2.75”时，产量降低26.00-29.14kg/亩

四、精量播种技术与装备

出苗一致性：播深一致、种-土接触适宜

下压力过小意味着播深下压力过大导致根部土

800N左右为好不一致，出苗不整齐壤压实，阻碍根系生长

四、精量播种技术与装备

2.机械化精量播种技术

出苗一致性：合理的种床条件

水份、氧气、温度、地表条件、地表残留物

四、精量播种技术与装备

玉米覆土轮、种子镇压试验

将种子轻轻地压紧到V型沟槽底部。保证深度均匀，种子正确的与土壤接触，种子

能够均匀一致的发芽，使平均产量收益增加13.00kg/亩

行清洁器试验研究

与无清洁器的100%升程设置相比，行清洁器提供了18.83kg/亩的产量效益

20#psi下，装有CleanSweep®的排种器与不装CleanSweep®的排种器相比，产

量提高了37.21kg/亩

20#psi降幅也使0#浮点位置的收益率提高了10.76kg/亩

单体下压力、残茬清理机构、排

种器单粒率对产量的影响

降幅16.5%

四、精量播种技术与装备

精量播种区域性问题

☞东华北春玉米区

玉米精量播种遇到的难点——秸秆处理

•秸秆量大

•垄沟内的秸秆不易处理

•气候寒冷，秸秆不易腐烂

•春季播种时，影响播种质量

对策与措施

（1）机械收获玉米→秸秆粉碎还田覆盖地表→免耕播种

（2）机械收获玉米→高留根茬秸秆粉碎还田覆盖地表→错行免耕播种

（3）秸秆粉碎还田覆盖地表→机械深翻→耙压→精量播种

对策与措施

国外常用的几种免耕播种机清茬开沟装置，东北地区可以借鉴

四、精量播种技术与装备

目前农机农艺融合存在的问题与对策

东华北春玉米区

对策与措施

垄改平：少/免耕播种机具

对策与措施

☞西北地区西部大部分干旱少雨，覆膜播种

覆膜+播种+滴灌

四、精量播种技术与装备

残膜污染问题

四、精量播种技术与装备

“硬壳”影响出苗、幼苗灼伤问题

打孔错位，钻地膜

四、精量播种技术与装备

解决措施——膜侧播种技术

四、精量播种技术与装备

结合区域特点和需求，研发高效精量播种关键技术与系列化播种机

突破精量播种技术难题，创制系列精量排种核心部件，创新播种机智能

控制系统，与企业合作研发了系列精量播种机具。

精

量

适

排

宜

种

不

核

同

心作业速度与播种精度同步提升

区

技作业速度：8km/h→15km/h

域

术播种精度：85%→96%

的

播玉

种米

智播

能种

控系

制列

技机

术具

播种装备智能化、精准化水平提升

四、精量播种技术与装备

大型高速精量播种机

作业速度12-14km/h

合格指数≥90%

四、精量播种技术与装备

•水肥一体化技术

•缓控施肥技术

•有效减少面源污染

浅埋滴灌

在不覆地膜的前提下，将滴灌带埋设于两行中间，覆土深度为2-4cm。

玉米浅埋滴灌即可以实现水肥一体化，又能实现减膜增效的目的

五、机械化生产技术发展趋势

耕整地—向大型、联合、多样、高效方向发展

五、机械化生产技术发展趋势

玉米播种：向精准、变量、智能化方向发展

土壤信息往年产量信息天气信息播种决策系统播种处方图

数据图层1

数据图层2

数据图层3

播种量1变量播种技术+GPS技术+GIS

技术，实现按土壤肥力、产量

信息进行精准变量播种，从而

有效利用土地资源、节约良种、

播种量2播种量3

挖掘产量潜力。

转弯变量播种变量播种

五、机械化生产技术发展趋势

玉米播种：向精准、变量、智能化方向发展

感知土壤的有机质含量、温度和湿度、犁沟中的残留物，以用于随时调整播种状态

五、机械化生产技术发展趋势

玉米生产机械向智能化、网联化和信息化方向发展

智能耕作机械

智能喷药机

控制中心

智能播种机

智能收获机智能运输机

耕作机械、播种机械、收获机械以及农资运输机械安装有GPS卫星定位系统、自动

驾驶系统、自动控制系统，及各种传感器；

控制中心可实时收集并处理来自耕作机械、播种机械、收获机械以及农资运输机械

的数据，以便在播种、施肥和收获等方面做出最优化的决策；

耕作、播种、收获机械以及农资运输机械之间可通过物联网进行信息交互。

五、机械化生产技术发展趋势

玉米生产机械向智能化、网联化和信息化方向发展

通过对土壤肥力、作物长势、天气环境、种子、

化肥、农药，以及生产装备作业信息实时进行数据收

集和预测分析，以便做出更优化的决策，从而提高玉

米产量。

1、依靠先进的遥感、传感技术，针对播种、收获等各

个作业环节的需求，进行大尺度下土壤、植株、环境

等信息的精准获取，精准施策；

2、对各个作业环节（如播种、收获）进行实时监控，

并将作业详细信息实时保存，以方便后期问题分析和

决策。

3、建立数据管理和分析中心，将测得的多种数据融合，

利用大数据技术进行分析、决策，得到最优作业方案。