朱彥濤, 茍升學, 穆建新, 韋世豪, 張 璞, 安 然
(陜西省雜交油菜研究中心豆類研究室,陜西 楊凌 712100)
大豆起源于我國,其栽培歷史悠久,是重要的糧、油、飼兼用作物,在國民經濟和人民生活中具有重要的戰略意義。長期以來,我國大豆生產采用傳統的人工方式,生產成本高、勞動強度大、產量水平低及經濟效益差,農民種植積極性不高,大豆種植面積和產量不斷下滑。由于國內大豆生產和市場供給不足,導致我國大豆消費主要依賴進口[1-5]。然而,由于進口大豆對我國大豆市場的沖擊,加劇了我國大豆生產規模的萎縮,進一步導致國內大豆供應嚴重不足。這種惡性循環,直接影響了我國大豆產業的可持續發展[6-7]。由此可見,我國大豆消費安全面臨著較大的不確定性和潛在威脅[8]。
近年來,隨著我國對大豆產業重視度的提高,國家陸續制定了相關調控和激勵政策,大豆振興計劃穩步實施并有效推進,為確保大豆產業持續健康發展注入了活力[5,9-10]。我國大豆產業迎來了新的發展機遇,大豆生產發展步入快車道。國家統計局數據顯示,2017—2020 年我國大豆種植面積連續4 年大幅增加,為我國有效應對復雜多變的國際環境、克服各種風險挑戰贏得了主動權,同時也為我國大豆機械化收獲提供了廣闊的發展空間[11-12]。由于大豆種植面積迅速增加,機械化收獲在大豆生產過程中的重要作用日益凸顯,已成為我國大豆產業振興面臨的急需解決的重大問題。鑒于此,本研究對機械化收獲技術在我國大豆產業振興中的重要性,我國大豆機械化收獲的現狀、存在問題與影響因素,以及發展趨勢和發展對策進行論述,以期為我國發展大豆機械化收獲技術和大豆產業振興提供科學依據。
大豆機械化收獲技術是采用機械化手段收獲大豆的一項先進實用技術,是指在大豆成熟季節,使用收獲機械在田間完成對大豆的收割、揀拾、輸送、脫粒及秸稈還田的作業技術。廣義的大豆機械化收獲技術是包括宜機收大豆品種選育、配套栽培技術研究、收獲機械裝備研發生產,以及有關品種、機械、技術推廣應用的系統工程技術,是大豆收獲機械化各環節有機結合、相互配套的技術體系,是相關技術的集成。大豆機械化收獲是大豆產業振興的重要內容,大豆機械化收獲技術的發展對我國大豆產業振興的重要作用可以概括為以下6 個方面。
(1)機械化是農業現代化的重要標志,是一個國家農業生產水平的重要體現,大豆機械化收獲適應了我國現代農業發展的客觀需要。
(2)在經濟發展全球化的背景下,機械化收獲能促進大豆產業提質增效,有利于提高我國大豆綜合生產能力和國際市場競爭力。
(3)大力發展大豆生產,提高大豆生產機械化水平特別是收獲機械化水平,是有效應對大豆進口的不確定性,維護國家大豆供給安全的有效途徑。
(4)傳統的大豆生產以手工勞動、人工收獲為主,占用勞動力多及生產效率低。大豆機械化收獲快捷高效、省時省力,能夠大大提高生產效率,有助于推動大豆機械化生產進程,促進大豆產業振興。
(5)機械化收獲是大豆機械化生產的一個關鍵環節,機械化收獲技術是大豆產業發展的關鍵技術和核心技術。大豆機械化收獲技術的突破,將大大促進大豆產業的發展。
(6)大豆機械化收獲能提高大豆產業的經濟效益、社會效益和生態效益,有利于我國大豆產業的持續健康發展。
我國大豆種植區域廣泛,主要分布在東北、華北、黃淮流域和長江流域。其中,東北春大豆區是我國大豆第1 產區,種植面積占全國的30%以上,大豆產量占全國的40%以上,黃淮平原夏大豆區為我國大豆第2 大產區。目前,我國大豆機械化收獲水平南北差異較大,各產區的發展不平衡。如東北地區特別是國營大型農場,主要采用紐荷蘭CSX7080 型、約翰迪爾W210 型和凱斯6088 型等國外大型聯合收獲機進行大豆收獲,機收水平達到95%以上,而且基本實現了大豆全程機械化生產,大豆生產綜合機械化水平高。但是,該地區大豆收獲機械主要以歐美發達國家進口為主,價格昂貴,大豆生產成本高。黃淮海大豆產區大豆收獲主要依靠稻麥聯合收獲機,機具適應性差、收獲損失大、破碎高。南方大豆產區由于受多方面因素的制約,尤其是缺乏專用的大豆收獲機具,機械化收獲發展緩慢,大豆機收水平只有30%左右。
目前,我國大豆機械化收獲一般分為直接收獲和分段收獲兩種方法[13]。前者采用大豆聯合收獲機(分為自走式和背負式兩種)進行收獲,一般可一次性完成整個收獲過程,其優點是作業效率高、損失率較小、適宜大片地塊收獲,缺點是機具成本高、利用率較低。后者是先采用大豆割曬機進行割曬,然后再進行脫粒,其優點是機具成本低、靈活機動、適應性強及適宜小地塊收獲,缺點是不能直接脫粒、作業效率較低。
機械化收獲是大豆機械化生產的關鍵環節,也是推動大豆產業振興的重要措施[9]。長期以來,機械化收獲技術一直是困擾我國大豆生產機械化的“瓶頸”。近年來,在國家有關政策的支持下,我國大豆機械化收獲得到了快速發展,收獲機械化率不斷提升,如2018 年我國大豆機收率達到79.56%,2020 年已經達到81.8%,但與美國、巴西等世界先進水平相比仍存在一定的差距,還不能滿足我國大豆產業發展的需要[14-15]。在國內,與大田糧食作物小麥、水稻和玉米相比,大豆機械化收獲水平也相對滯后。另外,從全國范圍來看,不同地區大豆機械化收獲水平參差不齊,發展也不平衡。
目前,制約我國大豆產業發展的主要因素仍然是機械化問題,難點是機械化收獲。現階段,我國大豆收獲仍表現為人工收獲、小型機械收獲、機械化分段收獲及大型聯合收割機收獲等多種收獲方式并存的局面,還有較大的發展空間。我國大豆機械化收獲的制約因素具體可分為以下7 個方面。
(1)國家政策和財政支持力度。國家政策和財政支持是發展大豆機械化收獲技術的重要保證,適于機收大豆新品種的選育、配套栽培技術研究及示范推廣,大豆收獲機械的研發、生產及推廣等需要政府強有力的支持。
(2)大豆品種選育及其栽培方式。長期以來,我國大豆生產由于缺乏適宜機收的大豆品種和配套的栽培技術措施,難以適應機械化收獲的需要。國內已有的大豆品種,還存在單產水平低、總產不穩定、易倒伏及易炸莢等問題。大豆品種、栽培措施和機械裝備等環節獨自研究、獨自示范,相關技術不配套,難以形成合力。
(3)收獲機械。目前,我國大豆收獲機械發展較慢,還存在自主創新能力不足的問題,國產機具核心技術有待突破。市場上銷售的大豆收獲機械種類和功能比較單一,一些收獲機械還存在產品設計和生產質量方面的問題,影響了大豆收獲機械的推廣和應用。
(4)自然環境和土地條件。由于不同地區自然條件的差異和經濟發展的不平衡,導致不同地區大豆機械化收獲的發展水平也不平衡。一些地區,土地平整、耕地面積大,已經較好地實現了大豆機械化收獲;另一些地區,由于土地按戶種植、條塊分割,沒有形成規模化連片種植,還不適合機收作業;還有一些丘陵、山地、坡地和梯田等,田塊散亂、作業難度大,難以實現機械化收獲。因此,要實行區域性解決方案逐步推廣大豆機械化收獲技術。
(5)農民種植大豆積極性。我國大豆種植長期存在單產不高和總產不穩的情況,經濟效益低下,導致農戶種植大豆的積極性不高。在選育和推廣高產宜機收大豆優良品種的同時,應采取種植補貼等激勵措施提高農民群眾種植大豆的積極性和能動性,促進農民增收、產業增效。
(6)農機手的技術水平。農機手的技術水平和對收獲機械的操作熟練程度是提高大豆收獲效率和降低大豆損失率的重要因素。由于農機手的技術水平參差不齊,一些農機手由于操作技能不熟練、收割期選擇不當等原因,導致有些地區出現大豆機收損失率和籽粒破損率偏高的現象,因此農機手的整體技術水平有待提高[11]。
(7)宣傳推廣力度和服務意識。目前,我國大豆機械化收獲技術的服務和推廣人才相對缺乏,大豆機械化收獲服務保障體系還不完善,政府部門、農機銷售企業及農機手的服務意識還有待提高,對大豆機械化收獲技術的宣傳和推廣力度還有待加強。
隨著人民群眾生活水平不斷提高,人們對豆制品和大豆油的需求量不斷增加,同時大豆振興計劃有效實施和中央1 號文件進一步落實,促進了我國大豆種植面積持續增加,客觀上為大豆機械化收獲技術提供了很好的發展空間,大豆機械化收獲呈現出良好的發展態勢,前景十分廣闊。
大豆機械化收獲需求不斷增長,機械化收獲規模不斷擴大,大豆生產機械化水平將得以顯著提高。在收獲技術及裝備上,大豆收獲機械的自動化程度更高、安全性能更強、作業更加高效便捷,大豆收獲機械大型化、專業化、智能化將成為大勢所趨[16-18]。在收獲方式上,大豆收獲進一步由人工收獲、半機械化收獲轉型為先進的機械化收獲,生產效率總體上將得到大幅度提升。同時,選育高產、優質、抗病蟲、抗倒伏和抗裂莢的綜合性狀優良的宜機收大豆品種將成為我國大豆機械化收獲的重要內容。大豆機械化收獲將為我國發展集約農業、效益農業和生態農業提供有力的技術支撐。大豆全程機械化生產模式將進一步推動我國大豆生產方式的變革,成為未來大豆生產的主要方式,從而進一步提高我國大豆產業的經濟效益和生產力水平[19]。
總體而言,未來我國大豆產業發展將實現生產用種優良化、栽培方式標準化、生產全程機械化、生產適度規模化及綜合開發產業化。因此,“大豆優良品種+標準化栽培模式+全程機械化生產技術+規模化種植+產業化開發”相結合的大豆綠色高效生產模式將成為我國大豆產業的發展方向。
各級政府要高度重視機械化收獲技術在大豆產業振興中的重要作用,充分發揮政府部門的能動性和政策的拉動效應,大力支持大豆機收技術的推廣和應用工作。
(1)制定政策文件,進行宏觀指導。政府部門要根據國家大豆生產機械化發展和產業振興的總體需要,合理布局、科學規劃、宏觀指導和統一部署,以及時制定相關的政策文件和實施方案,并認真抓好方案的協調和貫徹落實。
(2)通過科研項目和科研經費進行支持。政府部門應對大豆機收有關重大技術問題進行立項,通過項目導向、經費支持及項目實施,推動大豆機械化收獲的不斷發展。
(3)實行政策性補貼和優惠等激勵措施。通過對先進大豆收獲機械的生產和銷售進行補貼,對大豆種植大戶和種植合作社進行種植補助,對農機大戶和農機專業合作社給予作業補助,對大豆機收率高的地區進行獎勵等一系列措施,不斷提升我國大豆機械化收獲水平。
(4)通過舉辦會議等靈活多樣的形式,進行宣傳培訓。政府部門要適時舉辦大豆機械化收獲相關會議,開展大豆機收新品種示范、配套栽培技術推廣、收獲機械展示和作業演示,以及進行有關的政策宣傳、技術培訓和學術研討等活動,廣泛宣傳大豆機械化收獲的新政策、新技術。
首先,要注重適宜機收的抗倒伏、抗裂莢大豆品種的選育工作,培育的大豆新品種應該是高產、優質、多抗并且適于機收的優良品種。其次,要注重廣適性大豆品種和適宜特定地區的專用大豆品種的選育工作,以滿足我國不同地區大豆產業可持續發展的需要。特別要加強耐熱大豆品種、抗寒大豆品種及耐鹽堿大豆品種的選育力度,促進大豆種植區域向南方低緯度地區、北方高緯度地區及鹽堿性空閑地擴展,拓寬大豆作物的種植面積。
各大豆生產區應根據當地的地理環境、地塊條件和氣候因素等實際情況,因地制宜地科學選用適宜的大豆栽培模式。在栽培技術上,既要有利于大豆豐產又要適宜機械化收獲,做到良種良法相配套、農機農藝相結合。要加強宜機收大豆品種配套栽培技術研究,規范、改進和創新大豆栽培技術措施。逐步轉變傳統的、經濟效益低下的、難以實現機械化收獲的種植方式,建立區域性大豆高產高效的機械化生產技術體系。如我國大豆主產區黑龍江省實行的壟三栽培技術模式、窄行密植栽培技術模式和保護性耕作技術模式3 種主要大豆配套栽培技術模式,以及我國目前推廣的玉米-大豆帶狀套作模式(《2022 年全國大豆玉米帶狀復合種植技術方案》農技栽培2022〔10〕號文件),都是比較成熟的大豆高產綜合配套栽培技術措施。
近年來,我國大豆收獲機械的研發和生產已經取得了一定的成績。但是,國內大豆收獲機械的產品質量、技術含量和適用性還有待進一步提高,還需解決總體設計和制造工藝等方面的問題。因此,應加大大豆收獲機械化關鍵技術與先進裝備的研究力度,在技術原理上不斷創新。應研發性能優良、集成度高、通用性好的收獲機械,并提升整機的智能化水平。應針對不同地區的實際情況,研制低損高效、操作靈活、維修方便的多種類型收獲機械。不但要研發和生產適合于平原地區的大型聯合收獲機,而且要研發和生產適合于丘陵和山地的中、小型收獲機,逐步形成不同主產區高、中、低端產品共同發展的格局。
還應注意自主研發與技術引進相結合,應積極從國外引進先進實用的大豆收獲機械,并在不斷試驗的基礎上進行改進和完善,從而提高我國大豆機械化收獲水平。
(1)充分發揮農機購置補貼政策的導向作用,鼓勵農民購置先進適用、安全可靠和節能環保的收獲機械[20]。
(2)加強農機手的培訓和作業管理,不斷提高農機手的專業素質和技能水平,以有效降低大豆機收的損失率、含雜率和破碎率,提高收獲效率。
(3)建立和完善農機生產、銷售和收獲等信息化綜合服務平臺,加強農機產品的質量監督,提高收獲機械的售后服務質量,加強收獲機械統籌調度,不斷提升大豆機械化收獲水平。
(4)引導農機大戶、農機專業合作社開展訂單作業和機收跨區作業,積極開拓和培育大豆收獲機械化作業市場,以提高大豆收獲機械的利用率以及機械收獲的專業化、規模化程度。
大豆機械化生產示范基地建設是示范推廣大豆機械化收獲技術乃至大豆全程機械化生產技術的重要舉措,建立標準化的大豆機械化生產示范基地,以基地為依托進行試驗、示范和推廣工作,充分發揮基地的輻射帶動作用,對提高我國大豆機械化收獲水平、促進大豆產業提質增效和產業振興具有十分重要的示范和引領作用。
強化大豆試驗示范基地建設,高質量、高標準建好基地,為我國大豆機械化生產技術的推廣應用樹立典型。各大豆主產區可根據當地的實際情況,建立大豆機械化收獲示范基地乃至全程機械化生產綜合試驗示范基地等不同層次、不同形式的示范基地,加快大豆機械化相關技術的示范和推廣。這些試驗示范基地機械化作業水平高、技術支撐能力強、組織保障措施到位,能為全國各地大豆生產機械化的發展樹立標桿,通過重點示范、以點帶面,可對周邊地區起到較好的輻射和帶動作用[21]。
政府部門要把機械化收獲作為大豆振興計劃的一項重要任務來抓,積極整合各方面的技術和力量,加快推進大豆機收相關技術的集成和推廣應用。有關部門要加強溝通、相互協作,及時解決大豆機收中存在的實際問題。大豆作物的多學科專家要相互配合、協同攻關,對大豆機收相關技術進行全方位研究,建立和完善大豆機械化收獲高效協同創新機制[19,22]。
注重大豆機收各技術環節的配套和適應性研究,對相關環節的技術成果進行有效集成和組裝。要注重土地條件、品種類型、栽培措施、耕作模式及收獲機械之間的有機結合、相互配套、相互適應,協調好各個環節的技術參數。通過大豆機收各技術環節的集成和組裝,形成一套適合當地條件的系統、高效、完善的大豆機械化收獲綜合配套技術體系,該體系將大大提高我國大豆機械化生產水平。
大豆振興計劃的有效實施為我國大豆機械化收獲技術提供了廣闊的發展空間,為國家糧油安全提供了有力保障,大豆機械化收獲技術的發展對我國大豆產業振興具有重要的促進作用。隨著大豆振興計劃的實施及2022 和2023 年兩個中央1 號文件的落實,我國大豆生產迎來了快速發展的大好機遇,相應地大豆機械化收獲也呈現出良好的發展態勢,前景十分廣闊。
大豆機械化收獲是一個系統工程,大豆機械化收獲技術是一系列相關技術的集成。大豆機械化收獲的發展,有利于加速我國大豆生產機械化、規模化、標準化和產業化步伐,對推進我國大豆生產的全程機械化、促進大豆產業提質增效和產業振興具有重要意義。