封面新闻记者 车家竹

近日,2025年度四川省科学技术奖获奖名单公布,由四川省农业科学院作物研究所牵头,联合四川农业大学、中国农业大学、四川省农业机械科学研究院等单位完成的“丘陵山区玉米宜机丰产关键技术与装备创新及多场景应用”,获得四川省科学技术进步奖一等奖。

奖项背后,是一个具体而现实的问题。玉米是四川种植面积最大、对粮食增产贡献最大的作物,全省八成以上的玉米种在丘陵山区的坡地上,而这些地曾经长期与机械化无缘。项目团队给出的数据是,2011年四川玉米机播率只有0.07%,机收率只有0.03%,综合机械化率为6.33%,一千亩地里,用机器播种的还不到一亩。

四川省农业机械科学研究院研制的2BTYD-2型履带自走式电动玉米播种机

大型农机进了坡地,为什么“水土不服”

四川丘陵的地,为何难种?地块分散、单块面积小、坡度较陡,种植模式也不统一,机械很难施展;部分农田基础设施薄弱,抗灾稳产能力有限,玉米产量一直不稳。四川省农业科学院作物研究所研究员杨勤长期参与这项研究,他告诉记者,随着农村劳动力大量转移,留在村里的多是老人,劳动力不足加上管理粗放,“谁来种地、怎么种地”成了绕不开的问题。

把平原上的大型农机直接开进来行不行?杨勤解释,大型机具适合连片大田,一旦进入小地块和坡耕地,田间转移、掉头都很困难,效率不高;西南地区土壤黏重、湿度大、田间平整度低,北方机具在这样的田块容易打滑,播种和收获的质量都会打折扣。机器用不上,只能靠人力。杨勤记得2011年前后的情况:一亩玉米的生产成本约800元(不含土地租赁费),其中劳动力投入约320元,占四成;播种、收获最为费工,各需一至一个半工,收获季恰逢高温高湿,劳动强度很大。正是这样的现实,让项目团队把这块“硬骨头”啃了16年。

中国农业大学、四川农业大学研制研制的玉米籽粒联合收获机

让机器学会爬坡,也让种法跟上机器

要在6到15度的坡地上作业,先得解决打滑和倾翻。项目团队研发的履带式高通过性底盘,用履带增大接地面积、降低接地比压,提高机具与土壤之间的摩擦力,从而减少打滑;同时降低整机重心,配合履带较长的支撑基线,再加上电控驱动和姿态调整,让机器在坡地上走得稳。

这种履带很容易让人联想到坦克。四川省农业机械科学研究院高级农艺师刘波解释说,两者在“连续履带增大接触面积、提升地形适应能力”的原理上确实相通,但不能简单照搬。坦克用钢制履带,看重的是高强度冲击和越野能力;农用的是橡胶履带,除了防滑和轻量化,还要减轻对土壤的压实和破坏,是为农田场景专门设计的。

地块小、田埂窄,机器还得“瘦身”。项目团队通过结构拓扑优化,在保证强度的前提下减少非受力材料,整机减重10%以上;又重新排布动力和行走部件,把纵向尺寸缩短120毫米以上,转弯半径随之变小。刘波介绍,丘陵田埂宽窄不一,样机实测时常只能勉强通过,团队为此反复调整布局、修改图纸,既要过得去田埂,又不能牺牲作业的可靠性。

机器在变,种法也得跟着变。过去丘陵种玉米讲究稀植大穗,一亩只有2800到3000株,靠单株结大穗。项目团队反过来提出“小个体大群体”:通过耐密品种和合理密植,把每亩株数提高到4000到4500株,部分耐密宜机品种能达到5000到5500株。单株的穗子小了一些,但整片田对光能的利用更充分,总穗数上去了,总产反而提高。杨勤同时提醒,密植不是越密越好,密度过高,植株争光争水争肥,茎秆变细、倒伏风险上升,还会出现空秆、小穗和病害,产量不升反降;合适的密度,取决于品种耐受力和田间的光水肥条件。

收获环节的变化,让农户少了一道麻烦。过去要人工掰穗、转运、摊晒、脱粒,籽粒直收机械可以在田间一次完成收割脱粒,玉米粒简单清选后直接进入烘干设施,既省了人工,也缓解了丘陵农户晒场不足、粮食容易霉变的问题。

项目第一完成人、四川省农业科学院党委书记、院长、国家玉米产业技术体系岗位专家刘永红

机械化率过半之后,坡地还在等什么

16年下来,变化写进了数据里。四川玉米机播率、机收率和综合机械化率,从2011年的0.07%、0.03%和6.33%,提高到2024年的28.9%、27.8%和55.9%;玉米单产从每亩341公斤提高到401公斤,总产从810万吨增加到1123万吨。2020年以来,相关技术累计推广3621.78万亩。

对农户来说,变化更具体。据刘波观察,重体力活逐渐交给机器,留守老人打个电话就能预约农机服务,种植大户敢连片托管、适度扩种。项目试验时,一位六十多岁的农户因腰伤难以上坡,又舍不得撂荒,看到播种机真能开进自己的坡地,他当时就说:“这下这块地又能好好种下去了。”

不过,55.9%的综合机械化率和北方平原相比还有差距。在刘波看来,宜机化改造是必须补上的短板,“巴掌田”“鸡窝田”不整治,再好的机器也转不开;但丘陵不可能全部改成平原,“改地适机”和“以机适地”得两条路并行。这背后是农机与农艺的协同,工程人员关心机具的通过性,育种人员盯的是株型和行距,双方反复下田验证,让机器和品种彼此适配。

北斗导航、无人驾驶、人工智能这些新技术,也正在走进丘陵农机。刘永红告诉记者,自动爬坡、识别地块边界等功能已经在试验样机上实现,但全流程无人作业还需要时间。考虑到丘陵地形复杂、地块破碎,更现实的路径是先做到少人化、人机协同,再一步步往前走。

(图据四川省农业科学院作物研究所研究员杨勤)