我国油菜生产全程机械化发展的瓶颈与对策

1、我国油菜生产全程机械化发展的瓶颈与对策1我国油菜产业概况我国是油菜生产大国，油菜常年种植面积和产量均占世界的 1/3左右，主要 集中在长江流域各省的冬油菜产区和北方高纬度地区与西部高海拔地区的春油 菜产区，其中，长江流域冬油菜产区的油菜播种面积、 产量均占全国的85%Z上。 目前，我国油菜生产活劳动力投入较大， 机械化水平低下，全国平均机械直播比 例不足50%机械收获比例不足10%在国际市场的冲击下，因生产效率和比较 效益低、生产成本较高等原因导致我国油菜国际市场竞争力弱，从而严重影响了 农民从事油菜生产的积极性。随着我国油菜生产的迅速发展和品质改良成效愈加 凸显，农民对实现油菜生产机械化的要

2、求愈加迫切。近年来，我国油菜生产机械化水平有了一定的提高。油菜生产在耕整、开沟、 植保、施肥等环节基本实现机械化，油菜直播、收获机械化技术取得了重要突破， 但是总体来看，油菜生产机械化发展还比较缓慢，水平还较低，尚处于起步时期。 而加拿大、法国、德国等国早在 20世纪就实现了全程机械化，其在生产中普遍 采用机械化种植和收获。我国的油菜生产全程机械化试验示范处于起步阶段，发展态势良好。但是当前由于我国油菜产业的特殊性， 油菜生产机械化发展存在诸 多制约因素：分散小规模生产为主，农艺与农机相脱节，油菜品种机械适应性差 等，这严重影响着我国油菜生产全程机械化进程的推进。实现机械化必须有相关 的配套技

3、术作为支撑，因此，找准制约油菜全程机械化种植的瓶颈环节， 分析影 响这些环节的关键技术，解决如播栽、收获和干燥等方面的机械化生产技术和装 备问题，对促进油菜高产高效种植、提高油菜产业总体经济效益具有重要意义。2我国油菜生产全程机械化瓶颈环节的现状与问题油菜生产全程机械化技术包括机械整地、机械播种、机械开沟、机械化育苗 移栽、机械植保、机械收获、秸秆还田、机械脱粒、机械加工等环节，核心内容 是机械化播种、机械化育苗移栽和收获。我国油菜生产机械化相对于小麦、水稻 等主要粮食作物起步较晚、基础差、发展缓慢，缺乏现实可行的技术支撑，导致 油菜生产机械化水平远远低于小麦、 水稻，长期以来，油菜生产的人工

4、作业投入 巨大。目前国内在油菜生产的机械整地、机械播种、机械制钵育苗、机械植保、 秸秆还田、机械脱粒、机械加工等环节的技术较为成熟， 但在机械移栽和收获方 面还基本处于开发试验阶段，种植环节和收获环节已成为实现我国油菜生产全程 机械化的瓶颈环节。目前油菜种植机械与收获机械装备存在的问题与不足主要有： 2.1油菜种植机械油菜的机械化种植有育苗移栽和直播两种。育苗移栽的主要育苗方式有苗床 育苗、营养钵育苗和穴盘育苗三种。育苗移栽可以解决稻油轮作的季节矛盾冲突， 但是劳动工作量大，且很难实现全自动化。油菜的直播种植可分为条播、点播和 撒播。撒播是比较粗犷的人工种植方式，播量较大，播种密度和均匀性难以

5、控制。 目前条播、点播均已实现机械化播种，但是直播油菜出苗后，需要及时间苗定苗。 问苗需要根据种植密度、幼苗的长势来处理，很难实现机械化作业，目前完全依 赖人工，工作量大且效率低，容易造成优良种子的浪费。育苗移栽机械我国育苗移栽机械起步较晚，虽然通过引进、借鉴开发了相关的机具，但还 存在着一定的技术和经济性难题，仍处于实验研究阶段。日本早在 20世纪70 年代就已研制出TP/V1型全自动栽植机，用于钵苗栽植，大大提高了生产效率。 目前国内主要在借鉴国外机型的基础上开发了一系列半自动移栽机，通过人工将移栽苗喂入移栽机构，再由机具完成开沟、放苗、扶苗、覆土、镇压等作业。该 类移栽机结构相对简单，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。全自动移栽机由人工或机械喂入一组秧苗， 由移栽机自动完成 分苗和栽植工作，效率较半自动化移栽机有很大的提高， 但是结构比较复杂，造 价高。目前该种机型尚处在研究起步阶段，还没有在油菜移栽中应用，代表机型 有北京易润佳灌溉设备有限公司的 Futura型全自动育苗移栽机。该机直接使用 温室方形苗钵，全自动穴盘成排取苗，行距 45-75 cm,最小株距6cm,且连续可 调，栽植速度可达8000株/小时/行。目前国内移栽机育苗移栽相配套的机具和设施薄弱，特别是缺乏工厂化的育苗设施。止匕外，育苗缺乏统一技术规范，难以形成标准化、系列化

7、和规格化。这 导致移栽机的参数输入难以标准化， 使移栽机具研发无标准可循，适应性差，与 农艺难以协调。移栽机具研发缺乏基础技术创新， 大多为仿制国外机型，且低水平重复研究问题突出。我国移栽机栽植机构的类型主要有钳夹式、挠性圆盘式、 吊篮式、带式、导苗管式和回转杯式等，代表机型有中国农业大学研制的2ZDF型导苗管式移栽机、吉林延边自治州农机所的2ZL-2型吊篮式联合栽植机等。这 些机型一般由地轮驱动，机械结构和运动复杂，且栽植效率低，机具造价高。由 于采用人工喂入，喂入速度不能太高，否则易造成漏栽，因此其应用受到了限制， 作业速度为30-70株/min。尽管我国在栽植机构研发上取得了一定的成果，

8、但是分苗、放苗机构的研究相对薄弱，而这正是实现全自动化移栽的关键技术之一。目前，我国移栽机具普遍存在的问题是机具稳定性差，直立度、株距和深度很难精确控制，而且机具机械性能和功能亟待完善，且新技术应用较少，缺乏注水、 起垄和铺膜以及免耕作业等一体化功能的研发。直播种植机械精量化播种是高效、经济的播种方式，可以使油菜籽粒分布均匀，通过合理 密植，利于幼苗生长，节约种子，利于良种化，已经成为油菜直播机械研究的趋 势。目前我国油菜直播种植基本上实现了机械化，但大部分仍然是采用传统的条 播方式，具排种器则多采用窝眼轮式，由于油菜籽粒特性，易发生粘连堵塞，播 量不能得到精确控制，不利于实现精少量化播种。播

9、种效率和质量是影响油菜直播作业机械效率和效益的关键技术，而起决定性作用的是核心部件排种器。油菜精量排种器按机理分为机械式和气力式。机械 式精量排种器是依据种子类型和大小，通过排种器孔型来筛选分离油菜籽粒，并 靠籽粒自重或者机械装置来完成冲种、清种、卸种。机械式排种器结构相对简单、 作业可靠性好、造价较低，制造工艺要求不高，目前应用较为广泛，应用的代表 机型有上海市农业机械研究所设计制造的 2BGKF-6型油菜施肥播种机、碧浪牌 2BYF-6型油菜免耕直播联合播种机。但是该类直播机过于依赖油菜特性，对籽 粒一致性要求高。由于油菜籽粒小、流动性强，小窝眼极易堵塞，应用过程中需 要克服籽粒堵塞、损伤

10、、破碎等问题。气力式排种器工作原理是依靠风机产生真 空或空气压力，使籽粒吸附在型孔上，充种或清种依靠自重或气力完成。 该种排 种器是以气流辅助充种、清种，对籽粒大小要求不严格，对籽粒无损伤，且通用 性好，只需调整型孔大小和孔数便可适应不同大小籽粒和株距的要求，应用代表机型有黄鹤牌2BFQS列油菜精量联合直播机。但是该类播种机动力消耗大、机器噪声大，且结构复杂，成本高，保养要求高。目前国外正利用一些新的播种原 理研制一系列精量播种机械，比如日本提出的静电播种、英国提出的液体播种。 而国内关于精量直播的研究关注重点主要在排种器上，很少有关于播种原理的研究，基础技术创新不足，发展持续性差，深度不够。

11、2.2油菜收获机械人工收获油菜用工量大、劳动强度大、收获损失大，但目前我国油菜机械化 收获的水平不足10%油菜收获方式有联合收获和分段收获两种。联合收获主要 通过油菜联合收割机一次完成，对收期要求严格，且收获损失率不易控制。分段 收获分为收割晾晒和清选脱粒两个独立的过程，主要通过割晒机和捡拾脱粒机来 实现，增加了适收期，损失率可控性强，且组合方式多样。联合收获机械联合收割机能完成油菜植株的切割、喂入、输送和脱粒分离，最终进入清选 环节。目前我国的油菜联合收割机基本是通过局部改装谷物联合收割机或采用稻 麦联合收割机兼用机型，市场上具有代表性的如上海向明机械有限公司生产的可 以兼收稻麦的4LYZ-

12、1.5B型油菜联合收割机，而针对油菜研制的专用机型较少。 改装机型和兼用机型导致油菜收获适应性差，损失率、破损率和含杂率均较高。 部分地区使用进口的国外先进的黑格油菜收割机、 纽荷兰油菜收割机进行油菜收 获，但是其对我国油菜植株特性适应性差，损失率高，机收效果不理想，且价格 昂贵。改装机型主要是以改装分禾器、改进切割装置、研制清选装置为主，主要 措施包括：（1）加装竖侧切割器，以减少侧向分禾损失；（2）加长割台，增大拨 禾轮直径，降低转速，以减少击打落粒次数，减少横向分禾损失。目前竖侧切割 器主要采用单侧竖切、双动刀往复切割。竖切割器和主切割器在往复运动中， 由 于惯性力的存在，易造成割台的冲

13、击和振动。止匕外，割台支撑框架结构以及整机 基于振动特性的分析不够全面、深入，造成割台实际工作中振动较大，产生裂角， 损失率较难控制。脱粒分离装置主要结构型式有钉齿、短纹杆和纹杆-板齿式轴流脱粒滚筒。清选装置主要是针对油菜籽粒细小的特性采用加密筛。国内小型收割机主要采用风机加振动筛和风机加圆筒筛两种型式的清选机构。为了达到更好的清选效果，国内部分机型采用双风机加双振动筛结构。 如中机南方机械股份有 限公司的碧浪4LZ（Y）-2.0型。该机采用钉齿纵轴流滚筒，双鱼鳞状振动筛，风4 量不可调，并采用回转击打式复脱器进行复脱，其总损失率0 8%0目前国内研 究主要是针对结构和工作参数的优化，对基于油

14、菜特性的脱粒分离、清选机理研 究不够深入，使联合收获机械的损失率、破损率和含杂率无法进一步降低。国外专用的油菜联合收割机目前已广泛采用先进的电液气自动控制技术，具备在线检测、GPS球定位和监控报警等功能，具有数字化、智能化等特点。而 国内机型研究重点大多停留在机械结构和工作参数上，电液气自动控制等技术应用较少。如采用液压缸可以进行割台上方的拨禾轮的高度调节，安装液压马达驱 动拨禾轮，对其转速实现无级调速，可以保证与油菜生长高度相匹配。电机或者 液压马达等技术的应用可以有效解决机械传动带来的振动和收获适应性问题，进一步降低损失率。分段收获机械油菜割晒机的切割系统与联合收割机基本一致， 但另外要完

15、成输送通畅和中 间纵向放铺均匀的功能。国内外割晒机各种常见的输送形式有立式和卧式两种。国内输送机构多采用链传动，运行过程中存在冲击和振动，而输送过程中的振动 会引起炸荚损失。止匕外，切割系统向输送系统过渡过程中， 油菜植株的运动分析 欠缺，造成部分机型因植株转移到输送系统时存在撞击，产生炸角，使损失率提高。另外，铺放均匀性和角度对后续捡拾脱粒环节非常重要。部分机型对铺放板的摩擦特性和面型的分析设计不够全面，造成铺放效果不佳。捡拾脱粒机主要工 作部件有捡拾装置、输送装置、脱粒分离装置和清选装置，代表机型有南京农业 机械化研究所的4JY-1.8型油菜捡拾收获机。我国捡拾脱粒机的捡拾器主要由捡 拾器

16、架、传动机构及捡拾机构组成，工作时，捡拾器上带有拨指的捡拾带转动拾 起作物送入割台，后续环节原理跟联合收割机大致相同。应用于分段收获的部分 机型存在的问题主要是机构的振动、捡拾器动力学和力学分析不够深入，输送、 脱粒分离和清选环节需要进一步改进，以降低损失率。3加快推进油菜生产全程机械化的对策大力推进基于机械化生产的品种选育当前油菜品种的选育，在指标设计上主要追求“双高”和“双低”，即高油酸和亚油酸含量，低芥酸和硫代葡萄糖花（简称硫花）含量，却忽略了对机械化 作业的适应性。加拿大、法国等油菜生产大国选育的适合全程机械化生产的品种 普遍具有矮杆、株型紧凑、分支较少、结角相对集中、成熟期基本一致、

17、果角不 易炸裂等特点，机械适应性强。借鉴这些国家的经验，我国应在兼顾优质、高产、 高含油率的基础上，从多方面综合考虑，选育具有矮杆、抗倒伏、株型紧凑、抗 裂角、早熟、耐迟播性状的油菜品种。构建与农艺相协调的生产机械化技术路线针对我国油菜生产的特殊性，应从种植密度、播种（移栽）、适收期等方面 综合考虑，制定适合油菜全程机械化生产的标准化农艺。在借鉴国外油菜全程机 械化生产经验的基础上，结合地域自然、社会和经济条件，依据标准的农艺，构 建适合我国国情的油菜全程机械化路线。根据耕地条件，优先选用直播技术，研发应用开沟、灭荏、播种、覆土等各 项功能一体化的精量化播种机，实现油菜种植的精少量播种。结合免

18、耕技术，可 以采用轻型简化栽培技术，以提高栽植效率。针对南方湿重地块，可以采用机械 化移栽的种植模式。移栽前应尽量采用工厂化育苗，促进育苗的标准化，为进行 标准化的机械化移栽作业奠定基础。 在有条件的油菜大面积移栽地区，可以应用 全自动化机械化移栽机，实现油菜的规模化、高效化的移栽种植。油菜的机械化收获应因地制宜。联合收获有效率高的优势，但是针对油菜收 期短的特点，该收获模式又具有适应性差的劣势，且收获损失率不易控制。分段 收获适应性强、适收期长、损失率可控性强、组合方式多样，但是具有两次作业、 作业时间跨度大等缺点。油菜收获可以综合两种收获模式的优点，结合当地的气 候、耕地、品种特性和装备基

19、础等情况，针对适收期制定合理的收获方案，发展 联合收获和分段收获并存的收获模式。 南方收期气温较高，适收期短，且地形多 丘陵，地块较小，机械收获性差，因此在较长时间内南方油菜还将主要以分段收 获为主，逐步向联合收获过渡。在机械设备相对缺乏、耕地条件不好、适收期较 短的地区，可以考虑灵活采用人工和机械化分段收获相结合的模式，以提高生产效率。在比较适合联合收获的北方种植区， 基于油菜的成熟期的差异，可以进行 跨区域、大面积收获作业；也可采用分段收获模式，以延长油菜适收期，降低损 失率。加强性能优良、功能完备、适用的油菜全程机械化装备的研制目前科技发展日新月异，应不断推动新的科学技术应用于农业。 针对我国品 种、栽培制度和栽培技术多样性的特点，应有针对性地研制系列化、功能化的油 菜生产农机具，以满足以精细、精准和绿色为特征的现代农业的新要求。 针对油 菜生产中最关键的收获、种植环节，通过机构创新和优化、工作参数优化等手段， 开发稳定适用的油菜专用机械装备。通过在油菜机械上采用涡轮增压等发动机技 术，以满足大规模机械化生产增大功率和马力的要求。 加装液压传动、电子监控、 自动控制等机电一体化装置，解决纯机械传动结构带来的振动和稳定