我國向日葵機(jī)械化收獲現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

王海洋，葉 彤，劉興博，張范良，楊金磚，邢璐露，蘭海濤，常建國

(黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械工程科學(xué)研究院，哈爾濱 150081)

0 引言

向日葵又稱葵花，原產(chǎn)北美，世界各國均有栽培，通過人工培育，在不同環(huán)境上形成許多品種，一年生草本植物，生長期為90天左右，北方多為6月初播種，10月份收獲，生長期其花盤直徑可達(dá)到30 cm，株高1～3 m。向日葵根據(jù)其用途可分為食用型向日葵和油用型向日葵，食用型向日葵在市場上較常見，多為內(nèi)蒙古地區(qū)種植，油用型向日葵產(chǎn)地為內(nèi)蒙古和新疆地區(qū)。油用型向日葵籽粒較小，植株較矮，含油率高，秸稈細(xì)，脫水快易于機(jī)器收割，生育期短，一般在85～120天；其種子較短小，果皮多為黑色，種子含油率高達(dá)40%～55%，油用向日葵為我國四大油料作物之一，葵花籽油含70%的亞油酸(人體必需脂肪)，有降低膽固醇、軟化血管、預(yù)防心腦血管疾病的功效，被譽(yù)為“植物保健油”，葵花籽油的人體消化率為96.5%，不飽和脂肪酸含量高達(dá)88%，在歐美發(fā)達(dá)國家、中國的港澳臺，約有70%的人食用葵花籽油，中國內(nèi)地僅占8%，市場前景廣闊。向日葵在我國種植面積位居世界種植面積的第六位[1]，每年向日葵種植大約在100萬hm2，年產(chǎn)量高達(dá)250萬t左右，食用型和油用型向日葵的種植各占一半，主要集中在東北三省和內(nèi)蒙古以及新疆和寧夏部分地區(qū)[2]。野生向日葵原產(chǎn)于北美，但該植物的商業(yè)化發(fā)生在俄羅斯，直到近代，向日葵植物才回到北美成為一種栽培作物。但是，美國印第安人首先將植物馴化成單頭植物，種子顏色多種多樣，包括黑色、白色、紅色和黑白色條紋[3]。我國向日葵種植面積從解放前不到2萬hm2到2004年的46.75萬hm2，增長了近24倍[4]，但是，近十年來，向日葵的種植面積增長速度緩慢并有下滑趨勢[5]。主要是現(xiàn)階段向日葵機(jī)械化收割水平低，農(nóng)村大量勞動(dòng)力輸出，需要大量人工，造成成本增加，而且人工收獲效率低、損失大，實(shí)際耕作人數(shù)大幅下降，從而導(dǎo)致種植面積逐年減少。因此加快向日葵收獲機(jī)具的研發(fā)，提高向日葵機(jī)械化水平，減輕農(nóng)民勞動(dòng)強(qiáng)度，是促進(jìn)向日葵產(chǎn)業(yè)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。

1 我國向日葵機(jī)械化收獲現(xiàn)狀

我國向日葵種植面積較大，但機(jī)械化收獲水平很低。目前，向日葵收獲主要包括人工、分段和聯(lián)合收獲等作業(yè)模式，其中以人工收獲為主要收獲模式，分段收獲和聯(lián)合收獲屬于機(jī)械收獲，發(fā)展水平較低[6]。

1．1 人工收獲

向日葵的收獲多集中在雨季，需要晴朗高溫的天氣，如果遇到陰雨天氣，向日葵籽由于沒有充分晾曬，會發(fā)霉變質(zhì)或者表皮破損，給農(nóng)民帶來很大損失。人工收獲多用于食用向日葵的收獲，一種指利用人工將花盤割下，插在向日葵秸稈上，等籽粒水分降低到安全水分，再利用人工將花盤裝車，運(yùn)送到場地后利用人工敲打或者脫粒機(jī)進(jìn)行脫粒等，一系列步驟全由人工完成；另一種是將花盤割下后直接運(yùn)輸?shù)綀龅兀脵C(jī)器或者人工脫粒，等晾曬到安全水分后再清選。兩種方法缺點(diǎn)是作業(yè)過程中勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低，增加種植成本；優(yōu)點(diǎn)是籽粒完整，破損少，表皮磨損小，籽粒整齊。此外，人工作業(yè)步驟多，某一個(gè)環(huán)節(jié)延誤都會導(dǎo)致整個(gè)周期延長。目前，農(nóng)村大量勞動(dòng)力外出務(wù)工，缺少勞動(dòng)力，人工成本水漲船高，導(dǎo)致向日葵種植經(jīng)濟(jì)效益降低[7-8]。

1．2 分段收獲

分段收獲又稱半機(jī)械化收獲，主要分為兩種，一種是需要人工把向日葵花盤割下，將花盤向上插在秸稈上，晾曬一段時(shí)間后，再由人工將花盤收獲送至場地，利用脫粒機(jī)進(jìn)行脫粒，此種方法雖然仍需要一定人工，但是向日葵籽粒含水少，不易變質(zhì)，葵花籽粒質(zhì)量高；另一種是將晾曬一定時(shí)間后的花盤利用特殊的收割機(jī)收獲，需要較少的人工，但是葵花的籽粒存在一定程度的破損。分段收獲對作物的成熟度及其一致性、株型等不敏感，因此適應(yīng)性強(qiáng)、適收期長，有利于提高單機(jī)收獲作業(yè)量，增加作業(yè)收入[9]。分段收獲在割曬環(huán)節(jié)也存在損失，但這些損失可以被其潛在的產(chǎn)量彌補(bǔ)[10]，從而實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)低損，尤其是可以緩解陰雨天氣對收獲影響的問題[11]。

1．3 向日葵聯(lián)合收獲

向日葵聯(lián)合收獲主要用于油葵和矮稈食用葵花的收獲，即當(dāng)籽粒處于完全成熟期時(shí)，下部大部分葉片發(fā)黑，上部分極少數(shù)葉片發(fā)黃，秸稈發(fā)黑，花盤變成褐色，用手掰較脆[12]，在田間利用機(jī)器能一次性完成花盤的收割、輸送、脫粒、籽粒分離清選等作業(yè)工序的收獲方式。機(jī)械聯(lián)合收獲具有高效，省工省時(shí)的優(yōu)點(diǎn)，在天氣條件不好的情況下，有利于進(jìn)行搶收。但也存在缺點(diǎn)，需要在合適時(shí)間收獲，不能過早或過遲，過早收獲會存在籽粒的外皮破損嚴(yán)重、籽粒含水多、品質(zhì)差、出油率低等問題，需要晾曬，不易儲藏，而過晚收獲會有大量籽粒破殼，果仁會隨其他雜質(zhì)被清選出，造成較大損失。

目前，中國市場上的向日葵收獲機(jī)，多數(shù)是在現(xiàn)有的谷物聯(lián)合收割機(jī)的基礎(chǔ)上，配合向日葵特定的割臺進(jìn)行作業(yè)。近年來，國內(nèi)引進(jìn)國外先進(jìn)聯(lián)合收割機(jī)，與之相匹配的向日葵割臺為大型割臺，性能好，可靠性強(qiáng)，但對地塊要求較大，不適用我國的種植模式，而且價(jià)格非常昂貴。因此研制符合我國國情的多用途中小型低損失向日葵聯(lián)合收獲機(jī)至關(guān)重要[13]。

2 現(xiàn)階段存在問題

我國向日葵收獲機(jī)研發(fā)比較晚，現(xiàn)階段多數(shù)為實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)階段，相比于歐美發(fā)達(dá)國家具有較大差距，我國向日葵的收獲存在以下兩點(diǎn)問題。

(1) 雖然國內(nèi)近幾年葵花種植面積有顯著回升，但相比于三大主糧來說仍是小眾作物，國家和各個(gè)科研院所對其研究投入較少，僅有個(gè)別種植地區(qū)的小作坊進(jìn)行向日葵收獲機(jī)的研究，而且主要是在割臺方面的研究，沒有形成一整套的系統(tǒng)，脫粒、輸送、清選仍采用其他作物收獲系統(tǒng)。

(2) 現(xiàn)階段國內(nèi)食用型向日葵株高較高，一般在2.5 m以上，而油葵的株高在1 m左右，存在較大高度差距，致使一機(jī)很難通用。

3 我國向日葵機(jī)械化收獲發(fā)展建議

(1)針對于國內(nèi)向日葵的生長特性，研發(fā)出與其相適配的特定割臺和脫粒清選系統(tǒng)，降低籽粒破碎率，減少損失。

(2)加大農(nóng)藝研究和農(nóng)機(jī)研究的合作，培育出矮稈、脫水快等適合農(nóng)機(jī)作業(yè)的新品種，使農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝相互結(jié)合，降低收獲難度。