大豆種子精選的重要性與機械化精選技術特征

賀尚玉

(五常市興隆鄉農機管理站，黑龍江 五常 150225)

0 引言

大豆是我國重要的農作物，大豆的優產高產能夠為社會生產生活提供良好的物資支持，大豆作為我國人民生活中重要的蛋白質和食用油原料，深受社會各界的廣泛關注。同時大豆也是重要的飼料物資，在畜牧業中，大豆生產的豆粕供給著60%左右的飼料蛋白，此外，大豆產業鏈廣泛涉及種植業、加工業、飼料業和養殖業和食品工業等領域，農業大豆生產是涉及國計民生的重要工作。隨著國家大豆振興計劃的逐步實施，我國的大豆種植面積實現了快速增長，對大豆的品質、產出等要求也明顯提高。從我國整體的大豆生產來看，2020年度中國大豆播種面積為987萬hm2，比2019年增長5.9%，2020年平均大豆產量達到1 980 kg·hm-2，實現了近15年的穩步增長。但與此同時，我國2020年的大豆進口規模達到1億t，進口依存度達到83.7%，為進一步保障大豆種植業的經濟利益，快速提升我國大豆的生產能力已十分迫切。

從機械化生產的角度來看，大豆種子的品質對于生產實施質量和大豆最終產量影響很大，為有效實施大豆的機械化生產，大豆種子的精選是初期的最重要工作之一。長久以來，大豆的種子精選主要依靠人工篩選的方式實施，盡管篩選的準確性較好，但是效率低下，已逐漸不能適應現代化生產的需要。因此，利用現代化的機械技術，結合自動控制、計算機等先進學科，研究大豆種子精選的機械化實現途徑，對于大豆產業的升級和糧食優產高產意義重大。

1 大豆種子及其精選技術的應用及研究情況

隨著高速播種機技術的普及與應用，為切實提升播種的精確性和效率，必須對種子進行精選處理，以實現播種機的農藝需求。種子精選機械技術作為種子工程實施的重要機型，對其開展相關的研究和應用探索意義重大。從大豆種子和精選技術的研究探索來看，現階段的相關研究數量和深入程度明顯落后于小麥、玉米等大宗糧食作物，且生產中實際應用的大豆種子精選設備也存在技術落后、功能單一可靠性不強等問題。隨著農業機械化技術的不斷發展，近年來針對大豆種子的研發工作得到了加強，加之國家加強對大豆生產的政策支持，使大豆種子相關的科研工作得到了有效實施，并為我國大豆種子精選技術的深入應用和產業化奠定了堅實的基礎。現階段我國農業生產中應用的大豆種子精選設備包括大豆選種器、大豆精選機等，這些機型大多利用振動、離心轉動等方式對種子進行精選，這些設備存在兩大弊端，一是設備的精選能力有限，往往只能實現去除雜質和部分尺寸不合格的種子，不能實現精選；二是設備質量粗糙，生產過程中易出現磨損、損壞種子等問題，且機具體積大、振動噪音大[1]。

針對現階段大豆種子精選中存在的問題，我國農機企業和科研工作人員結合國際先進技術開展了大量的研究工作，為大豆種子精選設備的研究應用奠定了良好的基礎。賈振超等[2]針對我國大豆種子精選分級的技術現狀展開研究，分析了大豆精選分級裝備及技術原理，對比了國內國際技術差異，總結了大豆精選工藝合理流程，強調了大豆精選分級技術裝備的合理發展途徑；王衍武等[3]對大豆種子粒徑變幅植株的生長發育進程及產量性狀變化進行了研究，實驗證實了大豆前期生長發育與子粒大小和粒徑變幅有直接相關；肖培[4]試驗研究了大豆分級播種對產量和品質的影響關系，驗證了分級播種對株高、莖粗、干物質累積及最終產量的影響，分析了多項不同處理方式的優缺點差異，為大豆種子分級篩選和技術應用奠定實踐基礎；徐新華等[5]對黃淮海地區不同規模大豆生產基地機具配套模式進行研究，設計了大豆生產全程機械化生產模式和規范，說明了大豆種子與施肥機具技術匹配的重要性，強調應形成大豆機械化持續發展的技術體系。

2 大豆種子精選的重要性

2.1 提高種子的整體質量

種子的精選工作對于提升種子品質作用明顯，種子精選不僅能剔除種子中的雜物和損壞、干癟的種子，還能有效保證種子的品質統一性。經過機械化精選的大豆種子，能夠實現飽滿度、種子直徑、外形整齊度等參數的均勻統一，還能進一步提升大豆種子在播種后的發芽率。通常情況下，采用傳統的振動式精選設備，利用振動篩篩選一次僅能提升種子純凈度約2%～3%，而利用自動化的螺旋靜電組合精選一次可提升純凈度9%～15%，精選后的種子更適合機械化大規模播種使用，并顯著提高大豆種子的整體質量。

2.2 使播種浪費問題得到控制

進行分級和精選后的大豆種子，由于品質得到了更好的保證，在良好的純凈度指標下，單粒種子的發芽率得到明顯提高，利用精選后的種子進行精精量播種，既能有效減少單位面積的播種量，又能保證大豆生長單位面積的最佳株數。對比而言，傳統的粗精選種子播種時每公頃耗種量約90～100 kg，而經過現代化技術精選的優質大豆種子每公頃僅為55～65 kg，省種率在26.5%以上。

2.3 促進大豆產量的提高

經過現代化設備精選的大豆種子，種子的平均質量得到了更好的保證，播種后更能保證實現苗齊、苗壯，有效避免了弱苗、病秧等問題。與此同時，由于種子含雜率顯著降低，劣質種子也被篩選排除，有效保證了機械播種的成功率，使機械播種時的漏播問題明顯減少，播種成功率明顯上升。比較來看，經過精選的種子與傳統粗精選的種子對比，每公頃可實現增產5%～15%，能更好保證大豆生產效益。

2.4 有效減輕選種、播種工作強度

傳統的粗精選種子，為保證播種質量，農民在購置后往往還須雇傭工人再次進行手工挑選，這在一定程度上增加了播種的準備工作量。通過高質量的機械裝備實現精量選種的自動化實施，能夠顯著提高勞動效率，使播種前不必專門實施人工選種工作。種子精選設備工作效率與3人共同選種相比，可提高工作效率25～30倍，并減少種子準備工作40%以上的工作量。同時利用精選種子播種，播種機出現堵塞、空播、卡種等問題概率降低，田間維護與播種質量檢查的工作量明顯減少，且精播后的大豆植株密度均勻，便于田間管理。

3 機械化精選的典型技術

3.1 風選篩選技術

風選篩選技術是大豆精選的常用技術，在現代化生產過程中應用的比較多，風選篩選技術通常采用多重機械組合的形式實施選擇的過程。多采用風機與篩網組合進行篩選。該類型設備主要生產流程如下，首先將大豆種子連續的喂入到篩選機械之中，通過篩選機械的皮帶輸送機或螺旋輸送機將種子輸送到風選結構，通過軸流式風機旋轉產生的吹力或吸力，將種子中的雜質逐漸去除，去除的雜質可被集中收集。經過風機初步去雜后的種子被繼續輸送到篩選裝置上，篩網上開有指定規格的孔，為實現多級篩選，通常上層篩網采用大直徑篩孔，下層篩網采用小直徑篩孔，用以篩分不同規格的種子，并去除細小的石子、塵土等雜物。篩分后的不同規格種子進入不同的輸送裝置，被分別輸出，分別存放。風選篩選設備的常見結構如圖1所示。

圖1 風選篩選機械結構

風選篩選機械的特點是結構相對簡單，所使用的技術主要集中在機械技術，機具的購置成本較低，使用操作與維護都相對容易。其缺點是通過風選裝置僅能去除較輕雜質，篩選機構的篩分過程也存在較多的不確定因素，無法對變質、破裂、磨損等種子實現有效去除，無法去除混雜在種子中的石子等較重雜物，導致精選種子的質量差強人意。

3.2 摩擦帶精選技術

摩擦帶精選技術是針對傳統的風選篩選機械篩分后種子純凈度不高，種子種混雜有破損、蟲眼等問題，而研發的提純新工藝。摩擦帶精選技術是利用大豆種子近似于球形的特點，將具有一定摩擦力的傳送帶成一定角度傾斜布置，完好無破損的大豆會在自動重力作用下向下滑落，而破損、蟲洞的大豆以及石子、雜物等表面不光滑，形狀不規則，則被傳送帶向上方輸送，實現種子的精選。摩擦帶精選的方式能很好地實現大豆種子的提純，與風選篩選機械分選的種子質量相比，種子純度明顯提升，劣質種子去除率也相對更高[6]。

3.3 功能復合型精選技術

很多進行的種子精選設備將傳統的種子風選、螺旋篩選、摩擦精選等技術進行了整合，研制并生產了多級篩選的功能復合型種子精選機(圖2)。應用功能復合型精選設備對大豆種子進行精選，能夠在多級精選設備的作用下有效實現種子的提純，劣質、損壞種子及雜質的去除率得到進一步提升，同時這類設備由于功能復合，通常體積較大，售價較高，且機械結構較為復雜，維修保養相對不便。

圖2 功能復合型種子精選設備

3.4 智能精選技術

智能精選技術是利用現代化的自動控制技術完成大豆種子精選過程，常用的技術為圖像識別與自動化分選技術，主要是通過視覺技術獲取種子的外形特征，然后對種子的尺寸、周長、投影面積、形狀等關鍵參數進行分析，利用RGB、HIS等色彩與圖形分析技術，實現種子表面色澤的分析，再結合計算機程序分析大豆種子的表面紋理，綜合評判種子品質，并對劣質種子進行定位，然后通過控制系統實現劣質種子的去除。除圖像處理技術外，智能精選技術對種子的判斷還可依靠光譜分析技術、x-ray成像技術等實現劣質種子的精準定位去除[7]。但從目前來看，智能精選技術的很多設備仍處于研究實驗階段，其設備盡管精度較高，但存在著效率低下等問題，仍需進一步優化。

4 結語

綜上所述，大豆種子的精選對于去除種子中的雜質及劣質種子，有效提高種子純凈度具有重要作用，經過精選的大豆種子能更好地保證播種質量，進而提升大豆產量與效益。總體上看，我國現階段的大豆種子精選設備技術還較為落后，很多設備的精選質量不盡人意，國產設備在自動化、智能化、功能復合化、結構合理化方面還有很多工作要做。