我國油菜生產(chǎn)全程機(jī)械化發(fā)展的瓶頸與對策

1、我國油菜生產(chǎn)全程機(jī)械化發(fā)展的瓶頸與對策1我國油菜產(chǎn)業(yè)概況我國是油菜生產(chǎn)大國，油菜常年種植面積和產(chǎn)量均占世界的 1/3左右，主要 集中在長江流域各省的冬油菜產(chǎn)區(qū)和北方高緯度地區(qū)與西部高海拔地區(qū)的春油 菜產(chǎn)區(qū)，其中，長江流域冬油菜產(chǎn)區(qū)的油菜播種面積、 產(chǎn)量均占全國的85%Z上。 目前，我國油菜生產(chǎn)活勞動力投入較大， 機(jī)械化水平低下，全國平均機(jī)械直播比 例不足50%機(jī)械收獲比例不足10%在國際市場的沖擊下，因生產(chǎn)效率和比較 效益低、生產(chǎn)成本較高等原因?qū)е挛覈筒藝H市場競爭力弱，從而嚴(yán)重影響了 農(nóng)民從事油菜生產(chǎn)的積極性。隨著我國油菜生產(chǎn)的迅速發(fā)展和品質(zhì)改良成效愈加 凸顯，農(nóng)民對實(shí)現(xiàn)油菜生產(chǎn)機(jī)械化的要

2、求愈加迫切。近年來，我國油菜生產(chǎn)機(jī)械化水平有了一定的提高。油菜生產(chǎn)在耕整、開溝、 植保、施肥等環(huán)節(jié)基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，油菜直播、收獲機(jī)械化技術(shù)取得了重要突破， 但是總體來看，油菜生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展還比較緩慢，水平還較低，尚處于起步時期。 而加拿大、法國、德國等國早在 20世紀(jì)就實(shí)現(xiàn)了全程機(jī)械化，其在生產(chǎn)中普遍 采用機(jī)械化種植和收獲。我國的油菜生產(chǎn)全程機(jī)械化試驗(yàn)示范處于起步階段，發(fā)展態(tài)勢良好。但是當(dāng)前由于我國油菜產(chǎn)業(yè)的特殊性， 油菜生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展存在諸 多制約因素：分散小規(guī)模生產(chǎn)為主，農(nóng)藝與農(nóng)機(jī)相脫節(jié)，油菜品種機(jī)械適應(yīng)性差 等，這嚴(yán)重影響著我國油菜生產(chǎn)全程機(jī)械化進(jìn)程的推進(jìn)。實(shí)現(xiàn)機(jī)械化必須有相關(guān) 的配套技

3、術(shù)作為支撐，因此，找準(zhǔn)制約油菜全程機(jī)械化種植的瓶頸環(huán)節(jié)， 分析影 響這些環(huán)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)，解決如播栽、收獲和干燥等方面的機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)和裝 備問題，對促進(jìn)油菜高產(chǎn)高效種植、提高油菜產(chǎn)業(yè)總體經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。2我國油菜生產(chǎn)全程機(jī)械化瓶頸環(huán)節(jié)的現(xiàn)狀與問題油菜生產(chǎn)全程機(jī)械化技術(shù)包括機(jī)械整地、機(jī)械播種、機(jī)械開溝、機(jī)械化育苗 移栽、機(jī)械植保、機(jī)械收獲、秸稈還田、機(jī)械脫粒、機(jī)械加工等環(huán)節(jié)，核心內(nèi)容 是機(jī)械化播種、機(jī)械化育苗移栽和收獲。我國油菜生產(chǎn)機(jī)械化相對于小麥、水稻 等主要糧食作物起步較晚、基礎(chǔ)差、發(fā)展緩慢，缺乏現(xiàn)實(shí)可行的技術(shù)支撐，導(dǎo)致 油菜生產(chǎn)機(jī)械化水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于小麥、 水稻，長期以來，油菜生產(chǎn)的人工

4、作業(yè)投入 巨大。目前國內(nèi)在油菜生產(chǎn)的機(jī)械整地、機(jī)械播種、機(jī)械制缽育苗、機(jī)械植保、 秸稈還田、機(jī)械脫粒、機(jī)械加工等環(huán)節(jié)的技術(shù)較為成熟， 但在機(jī)械移栽和收獲方 面還基本處于開發(fā)試驗(yàn)階段，種植環(huán)節(jié)和收獲環(huán)節(jié)已成為實(shí)現(xiàn)我國油菜生產(chǎn)全程 機(jī)械化的瓶頸環(huán)節(jié)。目前油菜種植機(jī)械與收獲機(jī)械裝備存在的問題與不足主要有： 2.1油菜種植機(jī)械油菜的機(jī)械化種植有育苗移栽和直播兩種。育苗移栽的主要育苗方式有苗床 育苗、營養(yǎng)缽育苗和穴盤育苗三種。育苗移栽可以解決稻油輪作的季節(jié)矛盾沖突， 但是勞動工作量大，且很難實(shí)現(xiàn)全自動化。油菜的直播種植可分為條播、點(diǎn)播和 撒播。撒播是比較粗獷的人工種植方式，播量較大，播種密度和均勻性難以

5、控制。 目前條播、點(diǎn)播均已實(shí)現(xiàn)機(jī)械化播種，但是直播油菜出苗后，需要及時間苗定苗。 問苗需要根據(jù)種植密度、幼苗的長勢來處理，很難實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)，目前完全依 賴人工，工作量大且效率低，容易造成優(yōu)良種子的浪費(fèi)。育苗移栽機(jī)械我國育苗移栽機(jī)械起步較晚，雖然通過引進(jìn)、借鑒開發(fā)了相關(guān)的機(jī)具，但還 存在著一定的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性難題，仍處于實(shí)驗(yàn)研究階段。日本早在 20世紀(jì)70 年代就已研制出TP/V1型全自動栽植機(jī)，用于缽苗栽植，大大提高了生產(chǎn)效率。 目前國內(nèi)主要在借鑒國外機(jī)型的基礎(chǔ)上開發(fā)了一系列半自動移栽機(jī)，通過人工將移栽苗喂入移栽機(jī)構(gòu)，再由機(jī)具完成開溝、放苗、扶苗、覆土、鎮(zhèn)壓等作業(yè)。該 類移栽機(jī)結(jié)構(gòu)相對簡單，成

6、本低，但是移栽速度受到人工喂苗速度的限制，一般在40-50株/min。全自動移栽機(jī)由人工或機(jī)械喂入一組秧苗， 由移栽機(jī)自動完成 分苗和栽植工作，效率較半自動化移栽機(jī)有很大的提高， 但是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，造 價高。目前該種機(jī)型尚處在研究起步階段，還沒有在油菜移栽中應(yīng)用，代表機(jī)型 有北京易潤佳灌溉設(shè)備有限公司的 Futura型全自動育苗移栽機(jī)。該機(jī)直接使用 溫室方形苗缽，全自動穴盤成排取苗，行距 45-75 cm,最小株距6cm,且連續(xù)可 調(diào)，栽植速度可達(dá)8000株/小時/行。目前國內(nèi)移栽機(jī)育苗移栽相配套的機(jī)具和設(shè)施薄弱，特別是缺乏工廠化的育苗設(shè)施。止匕外，育苗缺乏統(tǒng)一技術(shù)規(guī)范，難以形成標(biāo)準(zhǔn)化、系列化

7、和規(guī)格化。這 導(dǎo)致移栽機(jī)的參數(shù)輸入難以標(biāo)準(zhǔn)化， 使移栽機(jī)具研發(fā)無標(biāo)準(zhǔn)可循，適應(yīng)性差，與 農(nóng)藝難以協(xié)調(diào)。移栽機(jī)具研發(fā)缺乏基礎(chǔ)技術(shù)創(chuàng)新， 大多為仿制國外機(jī)型，且低水平重復(fù)研究問題突出。我國移栽機(jī)栽植機(jī)構(gòu)的類型主要有鉗夾式、撓性圓盤式、 吊籃式、帶式、導(dǎo)苗管式和回轉(zhuǎn)杯式等，代表機(jī)型有中國農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的2ZDF型導(dǎo)苗管式移栽機(jī)、吉林延邊自治州農(nóng)機(jī)所的2ZL-2型吊籃式聯(lián)合栽植機(jī)等。這 些機(jī)型一般由地輪驅(qū)動，機(jī)械結(jié)構(gòu)和運(yùn)動復(fù)雜，且栽植效率低，機(jī)具造價高。由 于采用人工喂入，喂入速度不能太高，否則易造成漏栽，因此其應(yīng)用受到了限制， 作業(yè)速度為30-70株/min。盡管我國在栽植機(jī)構(gòu)研發(fā)上取得了一定的成果，

8、但是分苗、放苗機(jī)構(gòu)的研究相對薄弱，而這正是實(shí)現(xiàn)全自動化移栽的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前，我國移栽機(jī)具普遍存在的問題是機(jī)具穩(wěn)定性差，直立度、株距和深度很難精確控制，而且機(jī)具機(jī)械性能和功能亟待完善，且新技術(shù)應(yīng)用較少，缺乏注水、 起壟和鋪膜以及免耕作業(yè)等一體化功能的研發(fā)。直播種植機(jī)械精量化播種是高效、經(jīng)濟(jì)的播種方式，可以使油菜籽粒分布均勻，通過合理 密植，利于幼苗生長，節(jié)約種子，利于良種化，已經(jīng)成為油菜直播機(jī)械研究的趨 勢。目前我國油菜直播種植基本上實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，但大部分仍然是采用傳統(tǒng)的條 播方式，具排種器則多采用窩眼輪式，由于油菜籽粒特性，易發(fā)生粘連堵塞，播 量不能得到精確控制，不利于實(shí)現(xiàn)精少量化播種。播

9、種效率和質(zhì)量是影響油菜直播作業(yè)機(jī)械效率和效益的關(guān)鍵技術(shù)，而起決定性作用的是核心部件排種器。油菜精量排種器按機(jī)理分為機(jī)械式和氣力式。機(jī)械 式精量排種器是依據(jù)種子類型和大小，通過排種器孔型來篩選分離油菜籽粒，并 靠籽粒自重或者機(jī)械裝置來完成沖種、清種、卸種。機(jī)械式排種器結(jié)構(gòu)相對簡單、 作業(yè)可靠性好、造價較低，制造工藝要求不高，目前應(yīng)用較為廣泛，應(yīng)用的代表 機(jī)型有上海市農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所設(shè)計制造的 2BGKF-6型油菜施肥播種機(jī)、碧浪牌 2BYF-6型油菜免耕直播聯(lián)合播種機(jī)。但是該類直播機(jī)過于依賴油菜特性，對籽 粒一致性要求高。由于油菜籽粒小、流動性強(qiáng)，小窩眼極易堵塞，應(yīng)用過程中需 要克服籽粒堵塞、損傷

10、、破碎等問題。氣力式排種器工作原理是依靠風(fēng)機(jī)產(chǎn)生真 空或空氣壓力，使籽粒吸附在型孔上，充種或清種依靠自重或氣力完成。 該種排 種器是以氣流輔助充種、清種，對籽粒大小要求不嚴(yán)格，對籽粒無損傷，且通用 性好，只需調(diào)整型孔大小和孔數(shù)便可適應(yīng)不同大小籽粒和株距的要求，應(yīng)用代表機(jī)型有黃鶴牌2BFQS列油菜精量聯(lián)合直播機(jī)。但是該類播種機(jī)動力消耗大、機(jī)器噪聲大，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，保養(yǎng)要求高。目前國外正利用一些新的播種原 理研制一系列精量播種機(jī)械，比如日本提出的靜電播種、英國提出的液體播種。 而國內(nèi)關(guān)于精量直播的研究關(guān)注重點(diǎn)主要在排種器上，很少有關(guān)于播種原理的研究，基礎(chǔ)技術(shù)創(chuàng)新不足，發(fā)展持續(xù)性差，深度不夠。

11、2.2油菜收獲機(jī)械人工收獲油菜用工量大、勞動強(qiáng)度大、收獲損失大，但目前我國油菜機(jī)械化 收獲的水平不足10%油菜收獲方式有聯(lián)合收獲和分段收獲兩種。聯(lián)合收獲主要 通過油菜聯(lián)合收割機(jī)一次完成，對收期要求嚴(yán)格，且收獲損失率不易控制。分段 收獲分為收割晾曬和清選脫粒兩個獨(dú)立的過程，主要通過割曬機(jī)和撿拾脫粒機(jī)來 實(shí)現(xiàn)，增加了適收期，損失率可控性強(qiáng)，且組合方式多樣。聯(lián)合收獲機(jī)械聯(lián)合收割機(jī)能完成油菜植株的切割、喂入、輸送和脫粒分離，最終進(jìn)入清選 環(huán)節(jié)。目前我國的油菜聯(lián)合收割機(jī)基本是通過局部改裝谷物聯(lián)合收割機(jī)或采用稻 麥聯(lián)合收割機(jī)兼用機(jī)型，市場上具有代表性的如上海向明機(jī)械有限公司生產(chǎn)的可 以兼收稻麥的4LYZ-

12、1.5B型油菜聯(lián)合收割機(jī)，而針對油菜研制的專用機(jī)型較少。 改裝機(jī)型和兼用機(jī)型導(dǎo)致油菜收獲適應(yīng)性差，損失率、破損率和含雜率均較高。 部分地區(qū)使用進(jìn)口的國外先進(jìn)的黑格油菜收割機(jī)、 紐荷蘭油菜收割機(jī)進(jìn)行油菜收 獲，但是其對我國油菜植株特性適應(yīng)性差，損失率高，機(jī)收效果不理想，且價格 昂貴。改裝機(jī)型主要是以改裝分禾器、改進(jìn)切割裝置、研制清選裝置為主，主要 措施包括：（1）加裝豎側(cè)切割器，以減少側(cè)向分禾損失；（2）加長割臺，增大撥 禾輪直徑，降低轉(zhuǎn)速，以減少擊打落粒次數(shù)，減少橫向分禾損失。目前豎側(cè)切割 器主要采用單側(cè)豎切、雙動刀往復(fù)切割。豎切割器和主切割器在往復(fù)運(yùn)動中， 由 于慣性力的存在，易造成割臺的沖

13、擊和振動。止匕外，割臺支撐框架結(jié)構(gòu)以及整機(jī) 基于振動特性的分析不夠全面、深入，造成割臺實(shí)際工作中振動較大，產(chǎn)生裂角， 損失率較難控制。脫粒分離裝置主要結(jié)構(gòu)型式有釘齒、短紋桿和紋桿-板齒式軸流脫粒滾筒。清選裝置主要是針對油菜籽粒細(xì)小的特性采用加密篩。國內(nèi)小型收割機(jī)主要采用風(fēng)機(jī)加振動篩和風(fēng)機(jī)加圓筒篩兩種型式的清選機(jī)構(gòu)。為了達(dá)到更好的清選效果，國內(nèi)部分機(jī)型采用雙風(fēng)機(jī)加雙振動篩結(jié)構(gòu)。 如中機(jī)南方機(jī)械股份有 限公司的碧浪4LZ（Y）-2.0型。該機(jī)采用釘齒縱軸流滾筒，雙魚鱗狀振動篩，風(fēng)4 量不可調(diào)，并采用回轉(zhuǎn)擊打式復(fù)脫器進(jìn)行復(fù)脫，其總損失率0 8%0目前國內(nèi)研 究主要是針對結(jié)構(gòu)和工作參數(shù)的優(yōu)化，對基于油

14、菜特性的脫粒分離、清選機(jī)理研 究不夠深入，使聯(lián)合收獲機(jī)械的損失率、破損率和含雜率無法進(jìn)一步降低。國外專用的油菜聯(lián)合收割機(jī)目前已廣泛采用先進(jìn)的電液氣自動控制技術(shù)，具備在線檢測、GPS球定位和監(jiān)控報警等功能，具有數(shù)字化、智能化等特點(diǎn)。而 國內(nèi)機(jī)型研究重點(diǎn)大多停留在機(jī)械結(jié)構(gòu)和工作參數(shù)上，電液氣自動控制等技術(shù)應(yīng)用較少。如采用液壓缸可以進(jìn)行割臺上方的撥禾輪的高度調(diào)節(jié)，安裝液壓馬達(dá)驅(qū) 動撥禾輪，對其轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，可以保證與油菜生長高度相匹配。電機(jī)或者 液壓馬達(dá)等技術(shù)的應(yīng)用可以有效解決機(jī)械傳動帶來的振動和收獲適應(yīng)性問題，進(jìn)一步降低損失率。分段收獲機(jī)械油菜割曬機(jī)的切割系統(tǒng)與聯(lián)合收割機(jī)基本一致， 但另外要完

15、成輸送通暢和中 間縱向放鋪均勻的功能。國內(nèi)外割曬機(jī)各種常見的輸送形式有立式和臥式兩種。國內(nèi)輸送機(jī)構(gòu)多采用鏈傳動，運(yùn)行過程中存在沖擊和振動，而輸送過程中的振動 會引起炸莢損失。止匕外，切割系統(tǒng)向輸送系統(tǒng)過渡過程中， 油菜植株的運(yùn)動分析 欠缺，造成部分機(jī)型因植株轉(zhuǎn)移到輸送系統(tǒng)時存在撞擊，產(chǎn)生炸角，使損失率提高。另外，鋪放均勻性和角度對后續(xù)撿拾脫粒環(huán)節(jié)非常重要。部分機(jī)型對鋪放板的摩擦特性和面型的分析設(shè)計不夠全面，造成鋪放效果不佳。撿拾脫粒機(jī)主要工 作部件有撿拾裝置、輸送裝置、脫粒分離裝置和清選裝置，代表機(jī)型有南京農(nóng)業(yè) 機(jī)械化研究所的4JY-1.8型油菜撿拾收獲機(jī)。我國撿拾脫粒機(jī)的撿拾器主要由撿 拾器

16、架、傳動機(jī)構(gòu)及撿拾機(jī)構(gòu)組成，工作時，撿拾器上帶有撥指的撿拾帶轉(zhuǎn)動拾 起作物送入割臺，后續(xù)環(huán)節(jié)原理跟聯(lián)合收割機(jī)大致相同。應(yīng)用于分段收獲的部分 機(jī)型存在的問題主要是機(jī)構(gòu)的振動、撿拾器動力學(xué)和力學(xué)分析不夠深入，輸送、 脫粒分離和清選環(huán)節(jié)需要進(jìn)一步改進(jìn)，以降低損失率。3加快推進(jìn)油菜生產(chǎn)全程機(jī)械化的對策大力推進(jìn)基于機(jī)械化生產(chǎn)的品種選育當(dāng)前油菜品種的選育，在指標(biāo)設(shè)計上主要追求“雙高”和“雙低”，即高油酸和亞油酸含量，低芥酸和硫代葡萄糖花（簡稱硫花）含量，卻忽略了對機(jī)械化 作業(yè)的適應(yīng)性。加拿大、法國等油菜生產(chǎn)大國選育的適合全程機(jī)械化生產(chǎn)的品種 普遍具有矮桿、株型緊湊、分支較少、結(jié)角相對集中、成熟期基本一致、

17、果角不 易炸裂等特點(diǎn)，機(jī)械適應(yīng)性強(qiáng)。借鑒這些國家的經(jīng)驗(yàn)，我國應(yīng)在兼顧優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、 高含油率的基礎(chǔ)上，從多方面綜合考慮，選育具有矮桿、抗倒伏、株型緊湊、抗 裂角、早熟、耐遲播性狀的油菜品種。構(gòu)建與農(nóng)藝相協(xié)調(diào)的生產(chǎn)機(jī)械化技術(shù)路線針對我國油菜生產(chǎn)的特殊性，應(yīng)從種植密度、播種（移栽）、適收期等方面 綜合考慮，制定適合油菜全程機(jī)械化生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化農(nóng)藝。在借鑒國外油菜全程機(jī) 械化生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合地域自然、社會和經(jīng)濟(jì)條件，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的農(nóng)藝，構(gòu) 建適合我國國情的油菜全程機(jī)械化路線。根據(jù)耕地條件，優(yōu)先選用直播技術(shù)，研發(fā)應(yīng)用開溝、滅荏、播種、覆土等各 項(xiàng)功能一體化的精量化播種機(jī)，實(shí)現(xiàn)油菜種植的精少量播種。結(jié)合免

18、耕技術(shù)，可 以采用輕型簡化栽培技術(shù)，以提高栽植效率。針對南方濕重地塊，可以采用機(jī)械 化移栽的種植模式。移栽前應(yīng)盡量采用工廠化育苗，促進(jìn)育苗的標(biāo)準(zhǔn)化，為進(jìn)行 標(biāo)準(zhǔn)化的機(jī)械化移栽作業(yè)奠定基礎(chǔ)。 在有條件的油菜大面積移栽地區(qū)，可以應(yīng)用 全自動化機(jī)械化移栽機(jī)，實(shí)現(xiàn)油菜的規(guī)?；?、高效化的移栽種植。油菜的機(jī)械化收獲應(yīng)因地制宜。聯(lián)合收獲有效率高的優(yōu)勢，但是針對油菜收 期短的特點(diǎn)，該收獲模式又具有適應(yīng)性差的劣勢，且收獲損失率不易控制。分段 收獲適應(yīng)性強(qiáng)、適收期長、損失率可控性強(qiáng)、組合方式多樣，但是具有兩次作業(yè)、 作業(yè)時間跨度大等缺點(diǎn)。油菜收獲可以綜合兩種收獲模式的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍?候、耕地、品種特性和裝備基

19、礎(chǔ)等情況，針對適收期制定合理的收獲方案，發(fā)展 聯(lián)合收獲和分段收獲并存的收獲模式。 南方收期氣溫較高，適收期短，且地形多 丘陵，地塊較小，機(jī)械收獲性差，因此在較長時間內(nèi)南方油菜還將主要以分段收 獲為主，逐步向聯(lián)合收獲過渡。在機(jī)械設(shè)備相對缺乏、耕地條件不好、適收期較 短的地區(qū)，可以考慮靈活采用人工和機(jī)械化分段收獲相結(jié)合的模式，以提高生產(chǎn)效率。在比較適合聯(lián)合收獲的北方種植區(qū)， 基于油菜的成熟期的差異，可以進(jìn)行 跨區(qū)域、大面積收獲作業(yè)；也可采用分段收獲模式，以延長油菜適收期，降低損 失率。加強(qiáng)性能優(yōu)良、功能完備、適用的油菜全程機(jī)械化裝備的研制目前科技發(fā)展日新月異，應(yīng)不斷推動新的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)。 針對我國品 種、栽培制度和栽培技術(shù)多樣性的特點(diǎn)，應(yīng)有針對性地研制系列化、功能化的油 菜生產(chǎn)農(nóng)機(jī)具，以滿足以精細(xì)、精準(zhǔn)和綠色為特征的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的新要求。 針對油 菜生產(chǎn)中最關(guān)鍵的收獲、種植環(huán)節(jié)，通過機(jī)構(gòu)創(chuàng)新和優(yōu)化、工作參數(shù)優(yōu)化等手段， 開發(fā)穩(wěn)定適用的油菜專用機(jī)械裝備。通過在油菜機(jī)械上采用渦輪增壓等發(fā)動機(jī)技 術(shù)，以滿足大規(guī)模機(jī)械化生產(chǎn)增大功率和馬力的要求。 加裝液壓傳動、電子監(jiān)控、 自動控制等機(jī)電一體化裝置，解決純機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)帶來的振動和穩(wěn)定