蔬菜聯(lián)合收獲機(jī)作業(yè)適應(yīng)性及作業(yè)質(zhì)量評(píng)價(jià)

蔬菜聯(lián)合收獲機(jī)作業(yè)適應(yīng)性及作業(yè)質(zhì)量評(píng)價(jià)

油菜是我國(guó)廣泛種植的油料作物，面積和產(chǎn)量為世界第一位。但目前我國(guó)油菜種植的機(jī)械化總水平,尤其是機(jī)械化收獲水平低下,長(zhǎng)期處于人工作業(yè)階段。在農(nóng)村勞動(dòng)力結(jié)構(gòu)性短缺的大環(huán)境下,油菜生產(chǎn)機(jī)械化程度低、勞動(dòng)力成本高,已嚴(yán)重影響了油菜的生產(chǎn)效益和農(nóng)民種植的積極性。油菜具有植株高大、分枝眾多且相互交織、籽粒細(xì)小、角果分布范圍大、異熟性和裂角性等與稻麥不同的農(nóng)藝和生物特性,是少數(shù)幾個(gè)機(jī)械化收獲最困難的大田作物之一。目前,油菜機(jī)械化收獲分為分段收獲和聯(lián)合收獲2種方式。為提高作業(yè)效率、節(jié)省人力,同時(shí)搶農(nóng)時(shí),在大田種植方式下傾向于聯(lián)合收獲。近幾年來(lái),油菜聯(lián)合收獲機(jī)的研究和應(yīng)用取得了重要進(jìn)展,江蘇、上海、浙江、山東、湖南等地研發(fā)的油菜聯(lián)合收獲機(jī)已進(jìn)入試用和推廣階段,這些機(jī)型基本上是在現(xiàn)有的全喂入式稻麥聯(lián)合收獲機(jī)的基礎(chǔ)上改裝而成的,屬水稻、小麥、油菜兼用型,大都采用了裝有側(cè)立式往復(fù)切割器的分禾裝置,可以改變割臺(tái)長(zhǎng)度等。油菜機(jī)械收獲質(zhì)量與油菜品種、種植模式、收獲時(shí)機(jī)、機(jī)具性能等因素密切相關(guān)。若農(nóng)藝條件、操作規(guī)范不配套,同樣的機(jī)型在不同地區(qū)的作業(yè)質(zhì)量可能會(huì)出現(xiàn)較大差異。為了做好油菜機(jī)械化收獲技術(shù)規(guī)范的制定和機(jī)具選型工作,本課題組從2008年開始開展了渭北高原油菜機(jī)械化聯(lián)合收獲的機(jī)具引進(jìn)、試驗(yàn)研究和技術(shù)推廣工作。本研究在廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上,引進(jìn)4LYZ-2型油菜聯(lián)合收獲機(jī)進(jìn)行田間試驗(yàn),對(duì)其作業(yè)適應(yīng)性、作業(yè)質(zhì)量等進(jìn)行了分析,旨在為渭北高原油菜機(jī)械收獲技術(shù)的推廣提供技術(shù)依據(jù),并為油菜聯(lián)合收獲機(jī)的改進(jìn)及油菜機(jī)械化收獲的推進(jìn)提供支持。1材料和方法1.1試驗(yàn)點(diǎn)作業(yè)區(qū)和核心試驗(yàn)區(qū)項(xiàng)目試驗(yàn)區(qū)設(shè)在渭北高原中部平原臺(tái)塬區(qū)——陜西省寶雞市陳倉(cāng)區(qū)慕儀鎮(zhèn)五星村。該區(qū)域?qū)嵭杏衩?小麥-油菜兩年三熟的輪作種植體系。第1年的6月中旬免耕種植夏玉米,9月底至10月初收獲玉米后立即種植小麥,次年6月中旬收獲小麥后,經(jīng)過3個(gè)月左右的休閑期,于9月中旬對(duì)麥茬地進(jìn)行深翻或深旋耕作處理后種植油菜。試驗(yàn)點(diǎn)設(shè)置大田作業(yè)區(qū)和核心試驗(yàn)區(qū)。大田作業(yè)區(qū)面積約10hm2,用于機(jī)具的收獲損失率、含雜率和破碎率等作業(yè)質(zhì)量評(píng)價(jià)試驗(yàn)。選擇地塊相鄰、條件一致的田塊,作為核心試驗(yàn)區(qū),并將其劃分成2個(gè)試驗(yàn)小區(qū),面積分別為2.4和1.8hm2,用于進(jìn)行油菜機(jī)械化收獲的最佳種植密度和成熟度的單因素試驗(yàn)。該試驗(yàn)區(qū)海拔高度716～730m,屬于暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候。冬冷夏熱,春暖秋涼,四季分明。年平均降水量664mm,但分布極不均勻,4-10月份降水量占全年降水總量的90%。年日照時(shí)數(shù)2100h,全年無(wú)霜期210d左右。土壤類型以黏土和土為主。為了確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可比性,大田作業(yè)區(qū)和核心試驗(yàn)區(qū)的單因素試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行。因此,需要2臺(tái)收獲機(jī)進(jìn)行試驗(yàn),其中1臺(tái)用于大田作業(yè)區(qū),1臺(tái)用于單因素試驗(yàn)。作業(yè)前對(duì)試驗(yàn)機(jī)具進(jìn)行保養(yǎng)、調(diào)試,使其各類參數(shù)一致,并保持最佳的工作狀態(tài)。1.2油裝飾1.2.1播前利用辛硫磷可制地下害蟲,播干的率4.選擇油菜品種“甘雜1號(hào)”,其千粒質(zhì)量為3.2g,含水率11.5%,清潔度98.6%,發(fā)芽率97%,播前用辛硫磷拌種以防治地下害蟲。與其他品種相比,該品種產(chǎn)量穩(wěn)定,抗凍性好,花期集中,植株分枝少,相對(duì)適應(yīng)機(jī)械收獲的要求。1.2.2準(zhǔn)備好的地板試驗(yàn)地塊在播前施足底肥,施磷肥、氮肥各750kg/hm2,并進(jìn)行深旋處理。做到地表平整,土壤細(xì)碎,在適合的播期和墑情下播種。1.2.3播期、播種機(jī)和播種量油菜播種機(jī)使用西安大洋農(nóng)機(jī)科技有限公司經(jīng)過改制生產(chǎn)的2BFY-4型窩眼式播種機(jī),可以一次完成開溝、施肥、播種、覆土、鎮(zhèn)壓等多項(xiàng)工序。結(jié)合渭北高原氣候特點(diǎn)與墑情條件,選擇播期在09-01-09-10;播種機(jī)播種量調(diào)整為4.5kg/hm2,肥料選擇流動(dòng)性好的顆粒狀復(fù)合肥,施肥量為450kg/hm2。播種行距40～50cm,播種深度1cm,施肥深度3～4cm。1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)于2011-06-10-06-16在選定的試驗(yàn)區(qū)內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)分為單因素試驗(yàn)和大田收獲試驗(yàn)。1.3.1含果莢的油率成熟度是油菜機(jī)械化收獲的關(guān)鍵影響因素。若成熟過度,作業(yè)中撥禾輪的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)碰落油菜莢造成浪費(fèi);若過早收獲,油菜菜籽不飽滿,出油率低,同時(shí)菜籽不易與果莢分離,易隨果莢等雜物從排雜口排出,同樣會(huì)造成收獲損失。種植密度是指單位面積的植株數(shù),在油菜品種已確定的情況下,其與油菜的植株高度、枝蔓長(zhǎng)度、莖稈粗細(xì)、成熟期等密切相關(guān),對(duì)油菜的機(jī)械作業(yè)性能有一定影響。試驗(yàn)以這2個(gè)因素分別設(shè)計(jì)單因素試驗(yàn),分析油菜不同成熟度和不同種植密度下機(jī)械收獲時(shí)的損失率,以確定適應(yīng)油菜機(jī)械收獲的最佳成熟度和種植密度。(1)油茶最佳成熟度的測(cè)定試驗(yàn)區(qū)面積為2.4hm2,共分為A、B、C、D4個(gè)小區(qū),每個(gè)小區(qū)的面積約為0.6hm2。試驗(yàn)于油菜接近成熟的2011-06-10開始。06-10在A區(qū)進(jìn)行試驗(yàn),試驗(yàn)前測(cè)試A區(qū)的油菜成熟度,在此成熟度下收獲油菜,同時(shí)測(cè)試油菜機(jī)械化收獲時(shí)的損失率。以后每隔2d,分別在其他區(qū)內(nèi)實(shí)施相同的試驗(yàn)方案,即于06-12,06-14和06-16,分別在對(duì)比試驗(yàn)小區(qū)B、C和D測(cè)取油菜莢角的成熟度,隨后進(jìn)行油菜收獲損失率的測(cè)定。最后以收獲損失率最小的試驗(yàn)小區(qū)所對(duì)應(yīng)的油菜成熟度為油菜機(jī)械化收獲的最佳成熟度。油菜成熟度的測(cè)試:隨機(jī)在供試小區(qū)割取整株油菜10株,摘取其莢角,計(jì)算其中變干、變黃的莢角數(shù)占莢角總數(shù)量的百分比,即為油菜當(dāng)時(shí)的成熟度。經(jīng)過測(cè)試,確定A、B、C、D4個(gè)小區(qū)油菜機(jī)械收獲時(shí)的成熟度分別為79%,84%,90%和94%。油菜機(jī)械化收獲損失率的測(cè)試:為了確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可比性,在每個(gè)小區(qū)所對(duì)應(yīng)的成熟度下又分為3個(gè)小區(qū),按以下方法隨機(jī)測(cè)取3個(gè)小區(qū)的收獲損失率,取3個(gè)小區(qū)收獲損失率的平均值,作為該成熟度下油菜機(jī)械收獲的損失率。①收獲前測(cè)產(chǎn)。在每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)隨機(jī)選擇10個(gè)取樣點(diǎn),每個(gè)取樣點(diǎn)人工收割單行的長(zhǎng)度為1m,測(cè)取每個(gè)取樣點(diǎn)的產(chǎn)量,然后計(jì)算10個(gè)取樣點(diǎn)的平均產(chǎn)量,最后按行距計(jì)算各小區(qū)的產(chǎn)量,取各小區(qū)的平均產(chǎn)量作為整個(gè)試驗(yàn)區(qū)的產(chǎn)量。經(jīng)測(cè)試,該試驗(yàn)區(qū)油菜的平均產(chǎn)量為1980kg/hm2。②收獲損失率的計(jì)算。機(jī)械收獲作業(yè)時(shí),在測(cè)試地塊隨機(jī)放置10個(gè)紙盒,紙盒的底面積均為675.6cm2。機(jī)械通過后,測(cè)取掉入紙盒內(nèi)的油菜粒數(shù),根據(jù)紙盒內(nèi)的油菜粒數(shù)、紙盒面積、油菜千粒質(zhì)量和油菜產(chǎn)量等計(jì)算損失率,其計(jì)算公式如下:ξ=n1000×m×100×100Q×A×1000×100%ξ=n1000×m×100×100Q×A×1000×100%。式中:ξ為油菜收獲機(jī)損失率,%;n為紙盒中的油菜粒數(shù);m為油菜千粒質(zhì)量,g;Q為油菜產(chǎn)量,kg/m2;A為紙盒底面積的總面積,m2。(2)試驗(yàn)點(diǎn)的確定在試驗(yàn)點(diǎn)的核心試驗(yàn)區(qū)內(nèi),選取面積為1.8hm2的試驗(yàn)區(qū)域,從東到西劃分為A、B、C3個(gè)小區(qū),每小區(qū)的面積約為0.6hm2。油菜過冬前間苗、定苗,其中A區(qū)定苗數(shù)為19.4萬(wàn)株/hm2,B區(qū)定苗數(shù)為28.8萬(wàn)株/hm2,C區(qū)定苗數(shù)為45.2萬(wàn)株/hm2。油菜過冬后,因有一部分油菜凍死,2011-03-15測(cè)得A、B、C3個(gè)小區(qū)油菜的實(shí)際密度分別為18.1,27.3和33.0萬(wàn)株/hm2。為了確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性,每一個(gè)種植密度下隨機(jī)測(cè)取3個(gè)小區(qū)機(jī)械收獲時(shí)的損失率,取3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的平均值作為試驗(yàn)數(shù)據(jù)。損失率的測(cè)試方法同1.3.1。1.3.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)及條件大田試驗(yàn)是通過4LYZ-2型油菜聯(lián)合收獲機(jī)在試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行大面積收獲作業(yè),測(cè)試收獲機(jī)各部位的損失率及收獲含雜率和破碎率。大田作業(yè)區(qū)面積大,考慮到地塊的均勻程度會(huì)給試驗(yàn)造成誤差,故將試驗(yàn)分成3個(gè)小區(qū),每小區(qū)的試驗(yàn)條件為:種植密度28.8萬(wàn)株/hm2,播種深度1cm,成熟度85%,作業(yè)面積約為3.3hm2。最終的機(jī)械收獲試驗(yàn)數(shù)據(jù)為3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均值。(1)不同部位收獲損失的測(cè)定取大小相同、底面積為660cm2的鐵盒9個(gè),在收獲機(jī)的立刀部位、排糠口部位和排草口部位的對(duì)應(yīng)地面分別放置3個(gè),當(dāng)收獲機(jī)割臺(tái)通過后停車,確定立刀部位鐵盒內(nèi)掉落的油菜籽粒數(shù)(割臺(tái)損失),然后將鐵盒(含籽粒)放置在原位,待收獲機(jī)通過后再確定掉落在所有鐵盒內(nèi)的油菜籽總粒數(shù)(收獲損失),計(jì)算得出總損失率,再由不同部位下面鐵盒內(nèi)掉落的粒數(shù),計(jì)算出不同部位收獲損失占總損失的比例。(2)文酸類型的篩選結(jié)果隨機(jī)抽取收獲后的含雜油菜籽8份,干透后,測(cè)取每份的總質(zhì)量和清選出的雜質(zhì)質(zhì)量,計(jì)算其含雜率,以8份樣品的平均值作為油菜機(jī)械收獲的含雜率。含雜率的計(jì)算公式如下:φ=∑i=18m1im2i8×100%φ=∑i=18m1im2i8×100%。式中:φ為油菜機(jī)械收獲的含雜率,%;m1i為第i份樣品中雜質(zhì)的總質(zhì)量,g;m2i為第i份樣品的總質(zhì)量,g。(3)破碎率的計(jì)算隨機(jī)抽取收獲后的油菜籽8份,干透后,測(cè)取每份油菜籽的數(shù)量和破碎油菜籽的數(shù)量,計(jì)算破碎率。以8份樣品破碎率的平均值作為油菜機(jī)械收獲的破碎率,其計(jì)算公式如下:ψ=∑i=18n1in2i8×100%ψ=∑i=18n1in2i8×100%。式中:ψ為油菜機(jī)械收獲的破碎率,%;n1i為第i份樣品中破碎油菜籽總數(shù);n2i為第i份樣品的油菜籽總數(shù)。2結(jié)果與分析2.1高原區(qū)油茶機(jī)械收割單因素試驗(yàn)2.1.1最大損失率為90%,符合我國(guó)ny/t-1-2006《柴油質(zhì)量改進(jìn)規(guī)范》表306-10后連續(xù)4次測(cè)定的油菜成熟度及不同成熟度下油菜產(chǎn)量和機(jī)械收獲的損失率見表1。表1表明,除成熟度在79%時(shí)的損失率為8.4%外,其他3個(gè)成熟度下的損失率均符合農(nóng)業(yè)部NY/T1231-2006《油菜聯(lián)合收割機(jī)質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》總損失率≤8%的標(biāo)準(zhǔn)要求。另外由表1還可知,隨著油菜成熟度的增加,機(jī)械收獲損失率呈減小趨勢(shì),但當(dāng)成熟度過大時(shí),其損失率有增大趨勢(shì)。因此,建議油菜機(jī)械收獲時(shí)的最佳成熟度為90%。從測(cè)試時(shí)主要的損失部位來(lái)看,成熟度小時(shí)主要的損失部位為排草口,是因?yàn)槊摿r(shí)莖稈中籽粒的夾帶較大所致。成熟度大時(shí)主要的損失部位為割臺(tái),是由于撥禾輪、立式切刀與油菜接觸時(shí)落粒較多造成的。2.1.2種植密度影響機(jī)械收獲的率不同種植密度下油菜機(jī)械收獲損失率的測(cè)定結(jié)果見表2。表2表明,種植密度越大,機(jī)械收獲時(shí)的損失率越低,這是由于增加油菜種植密度,可控制油菜株高和分枝,并且油菜花期集中,單株油菜莢角成熟度比較統(tǒng)一,有利于機(jī)械收獲。但當(dāng)種植密度太大時(shí),產(chǎn)量呈現(xiàn)降低趨勢(shì)。2.2高良原區(qū)油松機(jī)械收割及大型場(chǎng)地試驗(yàn)2.2.1立刀部位損失采用4LYZ-2型油菜聯(lián)合收獲機(jī)進(jìn)行大田油菜收獲時(shí),收獲機(jī)械各部位損失率的測(cè)定結(jié)果見表3。由表3可知,割臺(tái)的收獲損失占總損失的64.4%,是收獲機(jī)產(chǎn)生收獲損失的主要部位。其中立刀部位損失最大,占割臺(tái)總損失的47.2%,其次是排草口和排糠口的損失,分別占割臺(tái)總損失的32.6%和20.2%。立刀部位損失的主要原因是撥禾輪、立式切刀和油菜植株的接觸,造成落粒不能回收到割臺(tái),建議改進(jìn)割臺(tái)和立式切刀設(shè)計(jì),使立刀向外向后傾斜,并使立刀和撥禾輪位于整個(gè)割臺(tái)上部,使撥禾輪撞落的籽粒能最大限度地落在割臺(tái)上。排草口的損失主要是由于莖稈中籽粒夾帶較大,尤其在低成熟度收獲時(shí)更為嚴(yán)重。建議進(jìn)一步對(duì)脫粒形式、清選方式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),以降低損失率。2.2.2含雜率及破碎率采用4LYZ-2型油菜聯(lián)合收獲機(jī)進(jìn)行大田油菜收獲時(shí),含雜率和破碎率的測(cè)定結(jié)果分別見表4和表5。由表4和表5可以看出,4LYZ-2型油菜聯(lián)合收獲機(jī)收獲大田油菜的平均含雜率為7.3%,平均破碎率為0.2%。根據(jù)農(nóng)業(yè)部NY/T1231-2006《油菜聯(lián)合收割機(jī)質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》的標(biāo)準(zhǔn)要求,含雜率≤6%,破碎率≤0.5%?？梢?該機(jī)械收獲油菜時(shí)的含雜率略高于標(biāo)準(zhǔn)要求,破碎率符合標(biāo)準(zhǔn)。含雜率較高的原因可能是機(jī)械作業(yè)時(shí)為了減少篩面損失降低了進(jìn)風(fēng)量所致,但具體原因還需進(jìn)一步分析。3產(chǎn)品密度和作業(yè)性能1)油菜成熟度是決定油菜機(jī)械收獲損失率的一項(xiàng)關(guān)鍵因素。油菜成熟度越高,其機(jī)械收獲損失率越小,推薦油菜“甘雜1號(hào)”機(jī)械收獲的最佳成熟度為90%。2)本研究結(jié)果表明,油菜的種植密度越高,采用機(jī)械收獲時(shí)的損失率越低。在不影響產(chǎn)量的前提下,增加種植密度以降低油菜植株高度、莖稈直徑和分枝數(shù)量等,是降低收獲損失的一條重要途徑。3)4LYZ-2型油菜聯(lián)合收獲機(jī)收獲油菜時(shí)的主要損失部位在割臺(tái),特別是立式切刀部位。要降低收獲時(shí)的損失率,應(yīng)