我國大豆機(jī)械化生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)與裝備研究進(jìn)展

岳星宇

(阜新市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展服務(wù)中心，遼寧 阜新 123000)

0 引言

大豆是我國重要的糧食作物之一，東北地區(qū)為大豆主產(chǎn)區(qū)[1]。大豆富含豐富的優(yōu)質(zhì)蛋白，用途廣泛，可以用來制作各種豆制品，提煉豆油或蛋白質(zhì)，大豆渣也可以用作畜禽飼料。我國大豆種植業(yè)發(fā)展較為緩慢，尤其是近幾年，受到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)政策的影響及國際市場的激烈競爭，南美地區(qū)大豆種植面積激增，尤其是巴西地區(qū)，大豆生產(chǎn)規(guī)模、種植水平及大豆油分含量指標(biāo)遠(yuǎn)高于我國[2]。

目前，我國大豆生產(chǎn)在耕整地和播種作業(yè)環(huán)節(jié)基本已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化發(fā)展，2020年，我國大豆耕種收機(jī)械化綜合效率達(dá)到87.2%，較2019年提高了1.21%，但是，與發(fā)達(dá)國家相比還存在一定的差距。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年我國大豆進(jìn)口量突破1億t[3]，大豆自給率不足18%，因此，提高大豆機(jī)械化發(fā)展，是提高我國大豆市場競爭力，實(shí)現(xiàn)大豆生產(chǎn)穩(wěn)步發(fā)展的重要保障條件之一。

目前，我國大豆機(jī)械化生產(chǎn)存在高性能大豆農(nóng)機(jī)裝備自主創(chuàng)新能力較弱，我國北方大豆主產(chǎn)區(qū)主要為引進(jìn)歐美發(fā)達(dá)國家高性能農(nóng)機(jī)裝備，大豆生產(chǎn)成本較高[4]，影響大豆機(jī)械化水平的提升。黃淮海地區(qū)大豆收獲目前主要依靠稻麥聯(lián)合收獲機(jī)改裝完成，收獲效率低，損失率及破損率較高。另一方面，目前大豆種植經(jīng)營模式多以小戶分散種植為主，規(guī)?；⒖茖W(xué)化及標(biāo)準(zhǔn)化較低，大豆種植品種雜亂，栽培模式差異性較高。因此，加快大豆關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)及相關(guān)農(nóng)機(jī)裝備的研制，努力提升國產(chǎn)農(nóng)機(jī)具的生產(chǎn)制造水平與研發(fā)能力，是提高大豆機(jī)械化發(fā)展水平的重要方向。

1 發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 大豆加工制品研究現(xiàn)狀

大豆是世界進(jìn)出口貿(mào)易中重要的油料作物之一，其主要用途為傳統(tǒng)豆制品、新型豆制品及油脂制品等(表1)。目前，世界范圍內(nèi)以大豆為原材料制作而成的各類產(chǎn)品約為12 000種，且以大豆制作而成的磷脂占據(jù)世界營養(yǎng)產(chǎn)品銷售量的第三位，還有新型防癌藥物——磷脂制劑等。因此，大豆在世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)重要地位[5]。

表1 大豆加工發(fā)展現(xiàn)狀

1.2 大豆機(jī)械化發(fā)展存在的問題

1.2.1 大豆生產(chǎn)組織化程度低

雖然我國大豆種植面積較為廣泛，但是大豆產(chǎn)業(yè)及管理模式組織化程度較低。目前大豆種植多以散戶經(jīng)營為主，從大豆品種的選擇到大豆田間管理都需要農(nóng)戶自行完成，沒有形成規(guī)?；a(chǎn)體系，嚴(yán)重制約了我國大豆可持續(xù)發(fā)展。

1.2.2 大豆生產(chǎn)成本高，種植效益較低

種植大豆的生產(chǎn)效益遠(yuǎn)低于水稻、小麥及玉米，農(nóng)戶種植積極性不高。首先是大豆單位面積產(chǎn)量低于主要糧食作物；其次是地區(qū)政府及農(nóng)業(yè)補(bǔ)貼對大豆種植生產(chǎn)的扶持力度不夠；并且在2000年大豆就已經(jīng)被退出了政府糧食收購的保護(hù)范圍之內(nèi)，種植大豆沒有風(fēng)險(xiǎn)保護(hù)政策。相反，在美國等國家，農(nóng)戶進(jìn)行大豆種植還會得到相應(yīng)的政府補(bǔ)貼，每噸大豆生產(chǎn)補(bǔ)貼可達(dá)到260元人民幣左右；最后是我國大豆生產(chǎn)成本較高，與巴西、美國、阿根廷相比，我國大豆每噸生產(chǎn)成本高出350元左右，其中有30%是各種稅費(fèi)，這也是我國大豆生產(chǎn)成本較高的重要原因之一[6]。

1.2.3 缺乏市場競爭力

與世界大豆主要出口國相比，我國大豆品質(zhì)缺乏國際市場競爭力，多年來，我國大豆公頃產(chǎn)量一直沒有得到提高，很難達(dá)到世界平均水平，而美國、巴西等國家的大豆公頃產(chǎn)量一直保持在2 850 kg以上。關(guān)于大豆的加工方式，我國一般直接將大豆進(jìn)行加工食用，而國外得益于更加先進(jìn)的大豆深加工技術(shù)，可以將大豆加工成醫(yī)用產(chǎn)品等，切實(shí)提高了大豆的附屬價(jià)值。

2 大豆機(jī)械化耕作技術(shù)

大豆是一種深根系作物，因此要求根系生長的耕作層有機(jī)質(zhì)豐富，活土層深厚，為大豆根系生長提供一個(gè)良好的土壤環(huán)境，為大豆高產(chǎn)提供基礎(chǔ)條件，因此，大豆機(jī)械化耕作技術(shù)是大豆機(jī)械化生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

大豆機(jī)械化耕作方式主要包括平翻耕法、復(fù)式犁分層翻垡、螺旋型犁壁耕翻及熟地型犁耕翻。

2.1 平翻耕法

平翻耕法以應(yīng)用有壁犁，全方位翻轉(zhuǎn)耕作層為主，保證農(nóng)田地面平整，土壤耕作層結(jié)構(gòu)全面疏松的一種方法，常見的農(nóng)機(jī)具為圓盤重耙與鎮(zhèn)壓器配合進(jìn)行。平翻耕法耕地效率較高，可以消滅多年生的雜草；但是會加劇土壤風(fēng)蝕，破壞耕層結(jié)構(gòu)，加重土壤干旱，降低了土壤的保水保肥能力。

2.2 復(fù)式犁分層翻垡

復(fù)式犁分層翻垡是將耕層上下層分層翻轉(zhuǎn)，在復(fù)式犁主犁鏵上前方安裝一個(gè)小鏵，耕深約為主犁鏵的一半，耕幅為主犁體的2/5。在進(jìn)行耕作時(shí)，小犁鏵先將上層約 10 cm的表層翻到犁溝中，再由主鏵把10～25 cm的土層進(jìn)行耕翻，達(dá)到分層翻垡的作用，該作業(yè)方法，使土壤地面覆蓋嚴(yán)密，翻地質(zhì)量較高。

2.3 螺旋型犁壁耕翻

螺旋型犁壁耕翻是指用螺旋型犁壁變換耕作層上下位置，使翻轉(zhuǎn)180°，適用于開荒地的作業(yè)要求。

2.4 熟地型犁耕翻

要求利用垡片進(jìn)行土壤翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)后的土壤彼此相連，與地面呈45°夾角，該方法進(jìn)行土壤翻耕時(shí)，具有良好的翻耕及碎土效果，但是滅草性能較差。

3 大豆機(jī)械精量播種技術(shù)

一次性播種保全苗是實(shí)現(xiàn)大豆高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的前提條件，目前我國大豆機(jī)械化播種的主要方式為精量播種，播種機(jī)分為機(jī)械式及氣力式兩種，目前主要播種機(jī)型號為2BJ-6W精量播種機(jī)、2BT-2系列小型精量播種機(jī)及2BMYFQ-6型氣力式精量播種機(jī)等，主要技術(shù)參數(shù)如表2所示。

表2 2BMYFQ-6型氣力式精量播種機(jī)技術(shù)參數(shù)

進(jìn)行大豆播種時(shí)，要根據(jù)地區(qū)氣候環(huán)境、大豆品種、土壤墑情等進(jìn)行播種日期的確定，如晚熟大豆品種應(yīng)該適當(dāng)早播，早熟品種應(yīng)該適當(dāng)晚播，土壤墑情較差的地塊應(yīng)該搶墑早播，播種后及時(shí)進(jìn)行鎮(zhèn)壓。

無論是哪種播種方法都應(yīng)該按照公頃保苗株數(shù)的要求進(jìn)行播種量的計(jì)算，計(jì)算方法如式(1)所示

(1)

式中Q—每公頃播種量，kg；

ZH—公頃保苗株數(shù)，株；

G—百粒重，g；

a—發(fā)芽率，%；

b—凈度，%；

Pe—田間損失率，%。

調(diào)整好播種量后進(jìn)行播種調(diào)節(jié)桿的調(diào)節(jié)，主要依據(jù)如式(2)所示

(2)

式中X—測算面積用種量，kg；

Q—每公頃播種量，kg；

W—播幅，m；

L—主動(dòng)輪周長，m；

B—主動(dòng)輪轉(zhuǎn)數(shù)，r·min-1。

4 大豆機(jī)械化收獲技術(shù)

大豆機(jī)械化收獲時(shí)間較為嚴(yán)格，收獲過早，會造成大豆籽粒尚未完全成熟，大豆蛋白質(zhì)及油分含量較低，收獲過晚會造成大豆炸莢，因此需要掌握適宜的大豆收獲時(shí)間。最適宜的大豆收獲時(shí)間是在大豆完熟的初期，大豆葉片全部脫落，籽粒含水率約為22%～25%左右，手動(dòng)搖動(dòng)植株會發(fā)出清脆的聲音，但是如果要采用大豆分段收獲的方法應(yīng)提前幾天進(jìn)行收獲。

4.1 聯(lián)合收獲

聯(lián)合收獲法又稱為直接收獲法，是指用谷物聯(lián)合收獲機(jī)直接收獲，適合大豆“深-窄-深”的種植方式。一般采用此種方法，要用專門的大豆收獲割臺，采用小的收割臺，減少大豆收獲損失。為了防止大豆炸莢，應(yīng)減弱木翻輪等裝置對大豆植株的敲打，最后應(yīng)適當(dāng)提高擋風(fēng)板，防止大豆粒外濺，降低大豆收獲損失。目前，常見的機(jī)型包括東風(fēng)512、513、514系列、豐收3.0聯(lián)合收獲機(jī)系列。

4.2 分段收獲

分段收獲是指應(yīng)用割曬機(jī)先將大豆割放后曬干，再利用大豆聯(lián)合收獲機(jī)進(jìn)行脫離的方法。與聯(lián)合收割的方法相比，具有大豆收割及時(shí)、大豆收獲損失小的優(yōu)勢，但是要避免在收獲時(shí)期遇到降雨，大豆干燥后要及時(shí)脫粒。

5 結(jié)論與展望

針對目前我國大豆機(jī)械化發(fā)展中存在的問題，本研究對國內(nèi)外大豆機(jī)械生產(chǎn)及加工技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)論述，并基于大豆機(jī)械化發(fā)展存在的問題提出未來大豆機(jī)械化發(fā)展的主要方向：

首先，應(yīng)大力加強(qiáng)大豆關(guān)鍵環(huán)節(jié)技術(shù)裝備的研制，提高國產(chǎn)大豆機(jī)械化裝備的市場占有率，降低我國大豆生產(chǎn)成本，全面推進(jìn)大豆機(jī)械化發(fā)展，并根據(jù)大豆生產(chǎn)不同地區(qū)的生產(chǎn)氣候條件、地形條件、生產(chǎn)特點(diǎn)等逐步推動(dòng)大豆科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，并加強(qiáng)農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝技術(shù)的深度融合。

其次，在大力研發(fā)農(nóng)機(jī)裝備的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新研制與農(nóng)機(jī)裝備配套的大豆品種、栽培工藝及種植模式等，實(shí)現(xiàn)大豆農(nóng)機(jī)農(nóng)藝一體化技術(shù)的發(fā)展，努力提升大豆生產(chǎn)單位面積產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)大豆生產(chǎn)的節(jié)本增效。

最后，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)、5G技術(shù)及區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，大豆農(nóng)機(jī)裝備及機(jī)械化生產(chǎn)應(yīng)逐步向智能化方向發(fā)展，逐步形成國內(nèi)大豆生產(chǎn)高中端裝備兼顧發(fā)展的格局，加強(qiáng)精準(zhǔn)施藥、高效施肥等綠色高效生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，推進(jìn)大豆生產(chǎn)向資源友好、環(huán)境節(jié)約型方向發(fā)展。研究結(jié)果旨在為擴(kuò)大我國大豆種植面積，保障我國糧油安全提供理論參考。