蔬菜聯(lián)合收獲機作業(yè)適應(yīng)性及作業(yè)質(zhì)量評價

蔬菜聯(lián)合收獲機作業(yè)適應(yīng)性及作業(yè)質(zhì)量評價

油菜是我國廣泛種植的油料作物，面積和產(chǎn)量為世界第一位。但目前我國油菜種植的機械化總水平,尤其是機械化收獲水平低下,長期處于人工作業(yè)階段。在農(nóng)村勞動力結(jié)構(gòu)性短缺的大環(huán)境下,油菜生產(chǎn)機械化程度低、勞動力成本高,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)幾個機械化收獲最困難的大田作物之一。目前,油菜機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,同時搶農(nóng)時,在大田種植方式下傾向于聯(lián)合收獲。近幾年來,油菜聯(lián)合收獲機的研究和應(yīng)用取得了重要進展,江蘇、上海、浙江、山東、湖南等地研發(fā)的油菜聯(lián)合收獲機已進入試用和推廣階段,這些機型基本上是在現(xiàn)有的全喂入式稻麥聯(lián)合收獲機的基礎(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,可以改變割臺長度等。油菜機械收獲質(zhì)量與油菜品種、種植模式、收獲時機、機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,同樣的機型在不同地區(qū)的作業(yè)質(zhì)量可能會出現(xiàn)較大差異。為了做好油菜機械化收獲技術(shù)規(guī)范的制定和機具選型工作,本課題組從2008年開始開展了渭北高原油菜機械化聯(lián)合收獲的機具引進、試驗研究和技術(shù)推廣工作。本研究在廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上,引進4LYZ-2型油菜聯(lián)合收獲機進行田間試驗,對其作業(yè)適應(yīng)性、作業(yè)質(zhì)量等進行了分析,旨在為渭北高原油菜機械收獲技術(shù)的推廣提供技術(shù)依據(jù),并為油菜聯(lián)合收獲機的改進及油菜機械化收獲的推進提供支持。1材料和方法1.1試驗點作業(yè)區(qū)和核心試驗區(qū)項目試驗區(qū)設(shè)在渭北高原中部平原臺塬區(qū)——陜西省寶雞市陳倉區(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個月左右的休閑期,于9月中旬對麥茬地進行深翻或深旋耕作處理后種植油菜。試驗點設(shè)置大田作業(yè)區(qū)和核心試驗區(qū)。大田作業(yè)區(qū)面積約10hm2,用于機具的收獲損失率、含雜率和破碎率等作業(yè)質(zhì)量評價試驗。選擇地塊相鄰、條件一致的田塊,作為核心試驗區(qū),并將其劃分成2個試驗小區(qū),面積分別為2.4和1.8hm2,用于進行油菜機械化收獲的最佳種植密度和成熟度的單因素試驗。該試驗區(qū)海拔高度716～730m,屬于暖溫帶半濕潤大陸性季風(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%。年日照時數(shù)2100h,全年無霜期210d左右。土壤類型以黏土和土為主。為了確保試驗數(shù)據(jù)的可比性,大田作業(yè)區(qū)和核心試驗區(qū)的單因素試驗同時進行。因此,需要2臺收獲機進行試驗,其中1臺用于大田作業(yè)區(qū),1臺用于單因素試驗。作業(yè)前對試驗機具進行保養(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”,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,相對適應(yīng)機械收獲的要求。1.2.2準(zhǔn)備好的地板試驗地塊在播前施足底肥,施磷肥、氮肥各750kg/hm2,并進行深旋處理。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、播種機和播種量油菜播種機使用西安大洋農(nóng)機科技有限公司經(jīng)過改制生產(chǎn)的2BFY-4型窩眼式播種機,可以一次完成開溝、施肥、播種、覆土、鎮(zhèn)壓等多項工序。結(jié)合渭北高原氣候特點與墑情條件,選擇播期在09-01-09-10;播種機播種量調(diào)整為4.5kg/hm2,肥料選擇流動性好的顆粒狀復(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試驗設(shè)計試驗于2011-06-10-06-16在選定的試驗區(qū)內(nèi)進行。試驗分為單因素試驗和大田收獲試驗。1.3.1含果莢的油率成熟度是油菜機械化收獲的關(guān)鍵影響因素。若成熟過度,作業(yè)中撥禾輪的轉(zhuǎn)動會碰落油菜莢造成浪費;若過早收獲,油菜菜籽不飽滿,出油率低,同時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、枝蔓長度、莖稈粗細(xì)、成熟期等密切相關(guān),對油菜的機械作業(yè)性能有一定影響。試驗以這2個因素分別設(shè)計單因素試驗,分析油菜不同成熟度和不同種植密度下機械收獲時的損失率,以確定適應(yīng)油菜機械收獲的最佳成熟度和種植密度。(1)油茶最佳成熟度的測定試驗區(qū)面積為2.4hm2,共分為A、B、C、D4個小區(qū),每個小區(qū)的面積約為0.6hm2。試驗于油菜接近成熟的2011-06-10開始。06-10在A區(qū)進行試驗,試驗前測試A區(qū)的油菜成熟度,在此成熟度下收獲油菜,同時測試油菜機械化收獲時的損失率。以后每隔2d,分別在其他區(qū)內(nèi)實施相同的試驗方案,即于06-12,06-14和06-16,分別在對比試驗小區(qū)B、C和D測取油菜莢角的成熟度,隨后進行油菜收獲損失率的測定。最后以收獲損失率最小的試驗小區(qū)所對應(yīng)的油菜成熟度為油菜機械化收獲的最佳成熟度。油菜成熟度的測試:隨機在供試小區(qū)割取整株油菜10株,摘取其莢角,計算其中變干、變黃的莢角數(shù)占莢角總數(shù)量的百分比,即為油菜當(dāng)時的成熟度。經(jīng)過測試,確定A、B、C、D4個小區(qū)油菜機械收獲時的成熟度分別為79%,84%,90%和94%。油菜機械化收獲損失率的測試:為了確保試驗數(shù)據(jù)的可比性,在每個小區(qū)所對應(yīng)的成熟度下又分為3個小區(qū),按以下方法隨機測取3個小區(qū)的收獲損失率,取3個小區(qū)收獲損失率的平均值,作為該成熟度下油菜機械收獲的損失率。①收獲前測產(chǎn)。在每個試驗小區(qū)隨機選擇10個取樣點,每個取樣點人工收割單行的長度為1m,測取每個取樣點的產(chǎn)量,然后計算10個取樣點的平均產(chǎn)量,最后按行距計算各小區(qū)的產(chǎn)量,取各小區(qū)的平均產(chǎn)量作為整個試驗區(qū)的產(chǎn)量。經(jīng)測試,該試驗區(qū)油菜的平均產(chǎn)量為1980kg/hm2。②收獲損失率的計算。機械收獲作業(yè)時,在測試地塊隨機放置10個紙盒,紙盒的底面積均為675.6cm2。機械通過后,測取掉入紙盒內(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)量等計算損失率,其計算公式如下: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)試驗點的確定在試驗點的核心試驗區(qū)內(nèi),選取面積為1.8hm2的試驗區(qū)域,從東到西劃分為A、B、C3個小區(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19.4萬株/hm2,B區(qū)定苗數(shù)為28.8萬株/hm2,C區(qū)定苗數(shù)為45.2萬株/hm2。油菜過冬后,因有一部分油菜凍死,2011-03-15測得A、B、C3個小區(qū)油菜的實際密度分別為18.1,27.3和33.0萬株/hm2。為了確保試驗數(shù)據(jù)的可靠性,每一個種植密度下隨機測取3個小區(qū)機械收獲時的損失率,取3個試驗點的平均值作為試驗數(shù)據(jù)。損失率的測試方法同1.3.1。1.3.2試驗設(shè)計及條件大田試驗是通過4LYZ-2型油菜聯(lián)合收獲機在試驗區(qū)進行大面積收獲作業(yè),測試收獲機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給試驗造成誤差,故將試驗分成3個小區(qū),每小區(qū)的試驗條件為:種植密度28.8萬株/hm2,播種深度1cm,成熟度85%,作業(yè)面積約為3.3hm2。最終的機械收獲試驗數(shù)據(jù)為3個試驗點試驗數(shù)據(jù)的平均值。(1)不同部位收獲損失的測定取大小相同、底面積為660cm2的鐵盒9個,在收獲機的立刀部位、排糠口部位和排草口部位的對應(yīng)地面分別放置3個,當(dāng)收獲機割臺通過后停車,確定立刀部位鐵盒內(nèi)掉落的油菜籽粒數(shù)(割臺損失),然后將鐵盒(含籽粒)放置在原位,待收獲機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)果隨機抽取收獲后的含雜油菜籽8份,干透后,測取每份的總質(zhì)量和清選出的雜質(zhì)質(zhì)量,計算其含雜率,以8份樣品的平均值作為油菜機械收獲的含雜率。含雜率的計算公式如下:φ=∑i=18m1im2i8×100%φ=∑i=18m1im2i8×100%。式中:φ為油菜機械收獲的含雜率,%;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)破碎率的計算隨機抽取收獲后的油菜籽8份,干透后,測取每份油菜籽的數(shù)量和破碎油菜籽的數(shù)量,計算破碎率。以8份樣品破碎率的平均值作為油菜機械收獲的破碎率,其計算公式如下:ψ=∑i=18n1in2i8×100%ψ=∑i=18n1in2i8×100%。式中:ψ為油菜機械收獲的破碎率,%;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)油茶機械收割單因素試驗2.1.1最大損失率為90%,符合我國ny/t-1-2006《柴油質(zhì)量改進規(guī)范》表306-10后連續(xù)4次測定的油菜成熟度及不同成熟度下油菜產(chǎn)量和機械收獲的損失率見表1。表1表明,除成熟度在79%時的損失率為8.4%外,其他3個成熟度下的損失率均符合農(nóng)業(yè)部NY/T1231-2006《油菜聯(lián)合收割機質(zhì)量評價技術(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,機械收獲損失率呈減小趨勢,但當(dāng)成熟度過大時,其損失率有增大趨勢。因此,建議油菜機械收獲時的最佳成熟度為90%。從測試時主要的損失部位來看,成熟度小時主要的損失部位為排草口,是因為脫粒時莖稈中籽粒的夾帶較大所致。成熟度大時主要的損失部位為割臺,是由于撥禾輪、立式切刀與油菜接觸時落粒較多造成的。2.1.2種植密度影響機械收獲的率不同種植密度下油菜機械收獲損失率的測定結(jié)果見表2。表2表明,種植密度越大,機械收獲時的損失率越低,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,有利于機械收獲。但當(dāng)種植密度太大時,產(chǎn)量呈現(xiàn)降低趨勢。2.2高良原區(qū)油松機械收割及大型場地試驗2.2.1立刀部位損失采用4LYZ-2型油菜聯(lián)合收獲機進行大田油菜收獲時,收獲機械各部位損失率的測定結(jié)果見表3。由表3可知,割臺的收獲損失占總損失的64.4%,是收獲機產(chǎn)生收獲損失的主要部位。其中立刀部位損失最大,占割臺總損失的47.2%,其次是排草口和排糠口的損失,分別占割臺總損失的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,建議改進割臺和立式切刀設(shè)計,使立刀向外向后傾斜,并使立刀和撥禾輪位于整個割臺上部,使撥禾輪撞落的籽粒能最大限度地落在割臺上。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更為嚴(yán)重。建議進一步對脫粒形式、清選方式進行優(yōu)化設(shè)計,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)合收獲機進行大田油菜收獲時,含雜率和破碎率的測定結(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)合收割機質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)范》的標(biāo)準(zhǔn)要求,含雜率≤6%,破碎率≤0.5%?？梢?該機械收獲油菜時的含雜率略高于標(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械作業(yè)時為了減少篩面損失降低了進風(fēng)量所致,但具體原因還需進一步分析。3產(chǎn)品密度和作業(yè)性能1)油菜成熟度是決定油菜機械收獲損失率的一項關(guān)鍵因素。油菜成熟度越高,其機械收獲損失率越小,推薦油菜“甘雜1號”機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,采用機械收獲時的損失率越低。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)合收獲機收獲油菜時的主要損失部位在割臺,特別是立式切刀部位。要降低收獲時的損失率,應(yīng)