油菜機(jī)械化生產(chǎn)影響因素及收獲方式研究

胡 英,顧建疆,郭 健

(新疆石河子職業(yè)技術(shù)學(xué)院,新疆 石河子 832000)

0 引言

油菜在我國(guó)有幾千年的種植歷史,目前面積達(dá)到0.07億hm2,是種植規(guī)模最大的油料作物。油菜種子富含菜籽油,出油后剩余的餅粕中也含有多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),可以直接用作飼料和肥料。近些年,油菜花還被作為旅游資源進(jìn)行開(kāi)發(fā),體現(xiàn)出了更豐富的應(yīng)用價(jià)值[1]。我國(guó)油菜的總產(chǎn)量約占世界的三分之一,且國(guó)內(nèi)對(duì)菜籽油的消費(fèi)量巨大,導(dǎo)致油菜的產(chǎn)能相對(duì)不足,每年需要通過(guò)大量進(jìn)口大豆來(lái)彌補(bǔ)。因此,保證油菜的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn),對(duì)我國(guó)的食用油供應(yīng)具有重要意義。

從20世紀(jì)80年代開(kāi)始,我國(guó)油菜栽培以育苗移栽模式為主,并在長(zhǎng)江流域等重要的油菜產(chǎn)區(qū)普及。這種栽培模式有利于提高油菜的單位面積產(chǎn)量,一定時(shí)期內(nèi)推動(dòng)了油菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[2]。育苗移栽模式屬于勞動(dòng)密集型,農(nóng)藝操作較多,對(duì)人工的需求量大。隨著農(nóng)村勞動(dòng)力的流失,油菜種植收益出現(xiàn)下降趨勢(shì),農(nóng)民種植油菜的積極性受到影響[3]。依托現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技的進(jìn)步,改良油菜的種植模式,同時(shí)引入農(nóng)業(yè)機(jī)械降低勞動(dòng)強(qiáng)度已經(jīng)勢(shì)在必行。張春雷等在長(zhǎng)江流域選擇多個(gè)點(diǎn)進(jìn)行多年的試驗(yàn),比較了4種油菜栽培方式的產(chǎn)量水平和收益情況,發(fā)現(xiàn)機(jī)耕直播具有最高的凈收益,為解決當(dāng)前油菜生產(chǎn)所面臨的問(wèn)題提供了指導(dǎo)[2]。

農(nóng)業(yè)機(jī)械的作業(yè)效率高,且能大幅降低對(duì)勞動(dòng)力的需求,提高作物的種植收益。油菜的全程機(jī)械化生產(chǎn)過(guò)程包括機(jī)械整地、機(jī)械播種、機(jī)械移栽、機(jī)械收獲及機(jī)械加工等,而目前制約我國(guó)機(jī)械化水平的瓶頸主要在直播、移栽和收獲這3個(gè)環(huán)節(jié)上[4]。

人工灑播相比機(jī)械直播要耗費(fèi)更多的人力,且給后續(xù)的間苗和雜草防治帶來(lái)麻煩,劣勢(shì)較為明顯[5]。對(duì)此,吳明亮等設(shè)計(jì)了一種2BYF-6型油菜免耕聯(lián)合播種機(jī),能一次完成開(kāi)溝、播種、施肥和覆土的作業(yè)。試驗(yàn)表明：該型機(jī)械能夠大幅降低油菜播種環(huán)節(jié)的成本[6]。田波平等研制了2BFQ-6型油菜精量聯(lián)合直播機(jī),在實(shí)現(xiàn)油菜籽精量播種的同時(shí),還能完成與2BYF-6型相似的一系列作業(yè),播種的質(zhì)量較高,為油菜生產(chǎn)者提供了更多的播種機(jī)型號(hào)[7]。

根據(jù)我國(guó)的具體國(guó)情,金誠(chéng)謙提出油菜移栽機(jī)械的發(fā)展方向是田間育苗為主要技術(shù)模式,中小型和多功能為主要機(jī)型[8]。相比于直播和收獲,油菜移栽可用的成熟機(jī)械相對(duì)較少,江蘇、湖北和湖南等地在該方面的試驗(yàn)獲得了技術(shù)上的突破,但自動(dòng)化水平不高,操作過(guò)程對(duì)人工較為依賴(lài),移栽質(zhì)量不太理想,需要進(jìn)行較大的改進(jìn)后才能推廣應(yīng)用[9]。

收獲是油菜機(jī)械化生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié),作業(yè)水平對(duì)油菜的種植效益有著明顯的影響。油菜的機(jī)械收獲方式有分段收獲和聯(lián)合收獲兩種,與人工收獲相比它們?cè)斐傻目倱p失率較大,但是種植效益更高[10]。兩種機(jī)械收獲方式對(duì)油菜品質(zhì)的影響不同,適用的栽培模式各異,需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇[11-12]。

我國(guó)南方的油菜主栽品種為甘藍(lán)型,植株高大且分支分叉多,增加了機(jī)械收割時(shí)的分行和切割難度[13]。研究表明,抗裂角和抗倒伏是機(jī)械化生產(chǎn)對(duì)油菜品種最主要的特性要求?？沽呀强梢詼p少油菜機(jī)械收獲時(shí)因裂角落粒而造成的損失,而抗倒伏可以保證機(jī)械收獲的順利進(jìn)行。此外,油菜品種還具有萌發(fā)力強(qiáng)、早熟、半矮稈等特性,則更適合于機(jī)械化生產(chǎn)。

油菜的機(jī)械化生產(chǎn)效益除了與機(jī)械和油菜品種這兩個(gè)主體有關(guān)外,還受到其它多種因素的影響,可以歸納為農(nóng)業(yè)資源與體制、經(jīng)濟(jì)環(huán)境和社會(huì)環(huán)境這幾大類(lèi)[14]。田間土壤特性是其中的一種重要因素,具體指標(biāo)包括土壤含水量及力學(xué)性質(zhì)等,它們對(duì)油菜的機(jī)械直播和移栽效果都會(huì)產(chǎn)生影響[15]。為此,針對(duì)品種特性和土壤特性這兩種因素,分析它們對(duì)油菜機(jī)械化直播的影響,同時(shí)設(shè)置不同的收獲方式評(píng)價(jià)種植效益,以便為技術(shù)路線(xiàn)的選擇提供依據(jù)。

1 摘植及收獲機(jī)械

試驗(yàn)所用的機(jī)械包括油菜免耕直播機(jī)、分段收割機(jī)和聯(lián)合收割機(jī)。免耕直播機(jī)為武漢的黃鶴牌2BFQ-6型油菜精量聯(lián)合直播機(jī),原型機(jī)由華中農(nóng)業(yè)大學(xué)研制。該直播機(jī)由雷沃M604L-E型輪式拖拉機(jī)牽引并提供動(dòng)力,作業(yè)幅寬200mm,一次播種6行,同時(shí)完成開(kāi)溝、破茬、播種、施肥和覆土等作業(yè)。播種機(jī)采用正負(fù)氣壓組合式的排種器,具有較好的播種均勻性,能夠?qū)崿F(xiàn)油菜的精量播種。機(jī)械的播種量在2.25～3.00kg/hm2之間可調(diào),最高工作效率達(dá)到0.6hm2/h。

油菜的分段收獲由割曬機(jī)和撿拾脫粒機(jī)完成。割曬機(jī)采用星光至尊4SY-2.0型油菜割曬機(jī),原型機(jī)由農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所和星光農(nóng)機(jī)股份有限公司共同研制。機(jī)械的配套動(dòng)力為50kW,作業(yè)幅寬2.5m,作業(yè)效率可以達(dá)到0.4hm2/h,割曬的總損失率較小。撿拾脫粒機(jī)采用4SJ-1.8型履帶式油菜撿拾脫粒機(jī),由農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所和湖州星光農(nóng)機(jī)制造有限公司共同設(shè)計(jì)。機(jī)械的組成部分包括撿拾裝置、割臺(tái)裝置、輸送裝置、脫粒裝置、行走裝置和清選裝置6個(gè)部分,具有自走能力,也能完成稻麥的收獲。撿拾脫粒機(jī)的動(dòng)力為45kW,作業(yè)幅寬1.8m,最大生產(chǎn)效率可以達(dá)到0.5 hm2/h,油菜的總損失率小于5%,且具有較高的可靠性。

油菜的聯(lián)合收獲用碧浪4LZ-1.8型全喂入履帶式聯(lián)合收割機(jī)完成。該型機(jī)械由中機(jī)南方機(jī)械股份有限公司生產(chǎn),采用油菜專(zhuān)用割臺(tái),鏈條輸送,雙層篩清選。聯(lián)合收割機(jī)的動(dòng)力為36.7kW,割幅寬度1.8m,喂入量1.8kg/s,最高生產(chǎn)效率達(dá)到0.4 hm2/h。整機(jī)設(shè)計(jì)合理,結(jié)構(gòu)緊湊,操作簡(jiǎn)單,收割油菜的總損失率小于10%。

2 油菜品種和土壤類(lèi)型

試驗(yàn)在本單位的試驗(yàn)基地中進(jìn)行,設(shè)置品種特性和土壤特性這兩種影響因素。油菜品種是烏魯木齊黑油菜和烏魯木齊黃油菜,分別屬于白菜型和芥菜型,具有耐貧瘠、耐干旱和抗寒的特性,在西北各省區(qū)具有一定的種植規(guī)模。選擇兩個(gè)試驗(yàn)田塊：一種為黃棕壤,自然肥力較高,試驗(yàn)過(guò)程中的總平均含水率為23.2%,總平均貫入阻力為157N;另一種土為栗鈣土,自然肥力較低,試驗(yàn)過(guò)程中的總平均含水率為18.5%,總平均貫入阻力為134N。

3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

單個(gè)試驗(yàn)田塊的面積約為0.5hm2,分為相同的4個(gè)大區(qū),每個(gè)油菜品種種植2個(gè)大區(qū),各大區(qū)用種量相同。油菜種植采用免耕直播的方式,記錄直播機(jī)作業(yè)的燃料消耗量。直播過(guò)程中統(tǒng)計(jì)種子破損率,出苗后統(tǒng)計(jì)出苗數(shù)。進(jìn)行常規(guī)的高產(chǎn)栽培管理,成熟后從每個(gè)大區(qū)中均勻選擇6個(gè)5m×5m的區(qū)域考察油菜的生育期、千粒質(zhì)量并測(cè)產(chǎn),以反映該大區(qū)油菜的實(shí)際產(chǎn)量;然后,對(duì)相同品種的兩個(gè)大區(qū)分別進(jìn)行機(jī)械分段收獲和機(jī)械聯(lián)合收獲,比較不同機(jī)械收獲方式的含油率、油菜損失率和種植效益。

4 試驗(yàn)結(jié)果與分析

采用免耕直播的種植方式,直播機(jī)在黃棕壤田塊中消耗的燃料成本高于栗鈣土田塊,沒(méi)有受到油菜品種的影響。其原因是黃棕壤田塊的貫入阻力更大,導(dǎo)致機(jī)械行進(jìn)時(shí)需要更強(qiáng)的動(dòng)力。直播的種子破損率僅與油菜品種有關(guān),烏魯木齊黃油菜品種高于烏魯木齊黑油菜品種,可能是由種子的大小和形態(tài)決定。直播的出苗數(shù)同時(shí)受油菜品種和土壤類(lèi)型的影響,黃棕壤田塊中的烏魯木齊黃油菜出苗數(shù)最多,如表1所示。

表1 品種和土壤特性對(duì)免耕直播效果的影響Table 1 Influence of variety and soil characteristics to the effect of direct seeding on zero tillage field

免耕直播的油菜品種在不同土壤中的生育期不同,相差9～12天。土壤的含水率因類(lèi)型而異,油菜種子在低含水率的土壤中萌發(fā)較慢,生長(zhǎng)發(fā)育相應(yīng)的延遲,會(huì)給后續(xù)的機(jī)械化作業(yè)帶來(lái)影響,這一問(wèn)題需要在播種時(shí)給予考慮。油菜籽的千粒質(zhì)量在不同土壤中沒(méi)有較大差異,主要由品種的特性決定。免耕直播的油菜實(shí)際產(chǎn)量與生育期一樣,同時(shí)受到品種和土壤類(lèi)型的影響,黃棕壤田塊中的烏魯木齊黃油菜產(chǎn)量最高,取得了較好的免耕直播效果,如表2所示。

表2 免耕直播的油菜農(nóng)藝性狀Table 2 Agronomic traits of rapeseed directly seeded on zero tillage field

分析不同收獲方式的相關(guān)指標(biāo)發(fā)現(xiàn)：聯(lián)合收獲相比分段收獲的含油率較低,且損失率較高,這與之前的研究報(bào)道結(jié)果是一致的。但是,由于聯(lián)合收獲方式消耗的人工和燃料較少,因此在不同的品種和土壤因素下都能取得更高的種植效益,如表3所示。

表3 不同收獲方式下的油菜種植效益Table 3 Planting benefit of rapeseed under different harvest methods

5 結(jié)論

選擇合適的農(nóng)業(yè)機(jī)械對(duì)油菜進(jìn)行免耕直播,以及分段和聯(lián)合收獲試驗(yàn),分析品種和土壤特性對(duì)油菜機(jī)械化直播效果的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：黃棕壤田塊中的烏魯木齊黃油菜出苗數(shù)最多,且產(chǎn)量最高,取得了較好的免耕直播效果。設(shè)置不同的收獲方式評(píng)價(jià)種植效益,結(jié)果表明：聯(lián)合收獲相比分段收獲的含油率較低,損失率較高,但消耗的人工和燃料較少,因此在不同的品種和土壤因素下都能取得更高的種植效益。本研究篩選出了適合油菜機(jī)械化生產(chǎn)的兩種因素和收獲方式組合,可以為技術(shù)路線(xiàn)的優(yōu)化提供依據(jù)。