0 引言
黄淮海地区是指黄河至淮河两岸的广阔平原地区,该区主要土壤类型为黄河冲积物质发育的黄潮土,有沙质、壤质、黏质及夹沙泥 4 种.该区域大约已有 4 000 年的大豆栽培史,其土壤、气候条件适于大豆生产,是我国大豆三大生产区之一[1]; 2009 年大豆产量占全国总产量的 27. 6% ,且大豆蛋白质含量高[2].
20 世纪 60 年代以后,黄淮海地区大豆生产发生了变化: 一是面积减少,由 20 世纪 50 年代的 26. 67 万hm²左右缩减至现在的 10 万 hm²左右; 二是由春、夏大豆演变为全夏大豆; 三是大豆单产提高,由 840 ~900kg / hm²,提高到 1 500 ~1 800kg/hm²[1].
黄淮海地区的夏大豆,一般均是在麦收后播种.
相对于小麦、水稻、玉米这三大粮食作物,大豆长期处于次要地位,与大豆生产相配套的农机装备也相对匮乏.农机农艺脱节技术相对落后等原因,致使现阶段的农机具难于满足大豆生产作业中全程机械化的发展需要.
1 黄淮海地区大豆生产现状
1. 1 大豆种植概况
黄淮海地区夏大豆主要集中在华北平原与黄土高原,河南和安徽两省是黄淮海夏大豆最主要的产区,其大豆总产量分别达到了 86 万 t 和 124. 66 万 t[2].
黄淮海地区夏大豆的种植方式以轮作为主,夏大豆的前茬为冬小麦或者冬油菜.此外,少部分地区还存在两年三熟的轮作模式.
1. 2 大豆播种现状
黄淮海地区夏大豆均在 6 月初麦收后,麦茬播种,多采用免耕平作.
现阶段,大豆小地块种植,基本采用手扶拖拉机旋耕整地、人工撒肥、人工撒播、机械镇压; 大面积种植,已基本实现机械化整地、播种、深施肥、中耕除草和机械化喷雾植保等一系列节本增效技术.大豆播种机典型代表: 国家大豆产业技术体系机械研究室研发的"麦茬夏大豆免耕覆秸精量播种机".该机集排草、施肥、播种、覆土于一体,可在播前将土壤上的作物前茬整备干净; 排草效果好,播种质量好,3 行播种,播种深度 3 ~5cm,行距 40cm( 可调) ,基本不缺穴,粒距 8cm( 可调) ,对土壤、秸秆量、秸秆干湿等环境要求不严[9].
另外,山东大华播种机、河南豪丰旋耕播种机均基本能满足大豆播种要求.还有一些中小型播种施肥一体机,动力好配套,使用一般小四轮拖拉机即可;3、4、6 行播种,行距 40cm 左右( 可调) ,排种较好,粒距 5 ~10cm,播种深度 3 ~5cm; 缺点是排草不完全,遇到湿潮麦秸有拥堵现象,影响播种深度和覆土,播种效果一般.
1. 3 大豆机械化收获现状
现在黄淮海地区大豆的机械化收获还处于较低水平,夏大豆主产区中,各种大豆收获机械主要是以稻麦联合收割机为主,通过改变滚筒转速,调整滚筒和凹板的间隙,来收获大豆.由于大豆结荚低,收获作业时容易产生炸荚、抛枝、掉枝及大豆泥花脸的情况,因此大豆收获时,要保证低割,尽可能降低割台、脱粒和分离清选的损失,降低破碎率和泥花豆,提高大豆商品质量.
市场上专用大豆收割机有"山东大丰机械有限公司"生产的 4L -1 型自走式大豆联合收割机.该机割幅为 2m,基本能满足大豆收获要求; 但收割损失较大,含杂率较高,可靠性有待提高.
由稻麦联合收割机改进的大豆收获机以"福田雷沃重工"生产的福田雷沃谷神系列全喂入小麦水稻联合收割机为代表,通过改进部分结构,基本能实现大豆收割.目前,如何控制稻麦联合收割机的割台、脱粒、分离清选等收获损失,是黄淮海地区收获大豆面临的主要问题.
2 存在的问题及对策
2. 1 豆种缺乏精选
1) 现阶段,大豆生产中应用的品种多、乱、杂,种子市场的商品化比率偏低,种子生产和投放过程标准化、程序化也较低,加之农民在生产上混收混贮,盲目引种,使大豆种子普遍都存在发芽率低、品质低、纯度低等问题.豆种品质不好,易造成大豆商品性较差,缺乏市场竞争能力,从源头上限制了大豆生产的发展[6].
2) 对策: 要选用适合本区域种植、熟期相对适中的优良大豆品种,根据地区生态条件和地域优势,推进高产、优质专用大豆品种的规模化生产[6].对大豆种子应在精选的前提下,进行播前处理,如"等离子体处理""物料包衣处理"等.种子经处理后再播种,可使发芽迅速整齐,生长发育健壮,减少病虫害,并能发生有利的变异和提早成熟等[3]; 还能实现精密播种,节省种子,减少间苗、补苗人工,降低大豆生产的成本.
2. 2 土壤整地质量差
1) 现阶段,农村机械化整地质量较差.多年来,许多地方只采用浅旋和只用化肥,不用或少用有机肥等,使土壤板结严重,犁底层相对以前有不同程度升高,土壤通透性变差,蓄水保墒能力降低,不利于大豆生长.
大豆是直根系作物,需要耕层疏松,而黄淮海地区大豆种植均采取麦收后免耕直播.地小麦播种时,旋耕耕作深度只有 15cm,而经播种机、收割机碾压及人为地踩踏、雨水的下压,致使小麦收获后的耕层板结严重,通透性差,大豆根系难以下扎,根瘤的固氮效果也随之降低.据近年来大豆收获期多点调查,60%以上大豆主根不能垂直下扎,直接影响着大豆植株的健康生长[11].
2) 对策: 对多年未用大型机械深松或深翻的地方,应进行科学规化,3 ~4 年用大型机械深松 1 次,深松深度以 25cm 为适中,这样有利于大豆生产的持续稳定发展[8].
2. 3 播种不"精密"
1) 黄淮海地区现阶段普遍采用的是大豆免耕播种技术,受不同地区、不同相关因素的限制,许多地区还没有达到"精密"播种的程度.黄淮海地区大豆作为小麦、油菜等早熟作物的下茬植物,一般是茬口免耕平作,尤其是小麦机械化收割后,麦茬播种,造成麦秸难以处理,严重影响夏大豆的播种质量.精播保苗是黄淮海夏大豆产区的技术重点,由于小麦机收后田间秸秆量大、麦茬多,极易造成播种机具入土部件挂草、壅堵和架种、晾种等问题出现[10].受秸秆的种类及覆盖量的限制,免耕防堵技术还有一些难点没有得到较好的解决,机具也存在诸多不完善,使得该地区现阶段免耕精密播种技术还没有大面积推广.
2) 对策: 针对黄淮海区域免耕播种的农艺需求,采用机械精密播种,在保证种子在田间分布合理,株距均匀,播量精确,播深一致的前提下,应把开沟器壅土缠草问题放在重点解决在目标上[10].
2. 4 大豆施肥缺乏科学
1) 大豆具有共生固氮的能力,其化肥用量小,有助于建立低碳、高效、环保的可持续农业生产体系; 但不能因此不施肥或减少施肥.即使优良品种,缺乏科学的施肥,也难以充分发挥其增产潜力,会出现生产成本增加而大豆产量却不高的问题.
生产实践中,大豆的产量水平及施肥效应,不仅受土壤肥力水平、大豆品种特性、气候环境条件等因素的影响,还与前茬作物品种及其施肥密切相关.如前作小麦施用氮肥和有机肥,对后作大豆的增产效应更大,可以实现由低产变中等产量.而前作小麦施磷肥量的多少对后作大豆产量的影响大于施氮肥或有机肥[1].
2) 对策: 依据土壤肥力等级、前茬作物施肥量与施肥品种,科学制定大豆的施肥量非常重要.增磷补钾是当前大力推广的大豆增产措施之一[1].
2. 5 机械化收获大豆水平低
1) 目前,全国生产收获大豆的联合收割机大多数为中小型厂家,产品也均未形成成熟和系列产品,主要是损失率、清洁率和工作可靠性等关键技术问题没有得到完全解决.大豆收获时,割台、脱粒和分离等装置总损失率超过 10% ,而采用稻麦联合收割机其切流式脱粒滚筒和逐稿器分离,破碎率可高达 11. 5% ,降低了大豆产量和商品价值.另外,联合收获机机型多、易损件多、配件价格偏高且质量较差,工作可靠性方面也没有根本解决,且没有完善的技术保障体系,均制约了大豆机械化收获水平的提高[9].另一方面,国产的大豆联合收获机,功能单一,只能专收大豆,机具相对利用率偏低,机手经济效益较差,与其它类型收获机相比,产品品种少、挑选余地小,广大农民不愿购买.
2) 对策: 合理调整现有稻麦收获机具,降低大豆收获损失.豆类秸秆与稻麦类秸秆有着很大的差别,使用稻麦联合收割机收获时,豆类秸秆常易发生掉枝、抛枝、豆荚脱落及炸裂等损失.稻麦收割机割台相对较高,并且是刚性割台,在收获大豆时,容易产生"马耳茬"及"泥花脸".因此,在使用稻麦联合收割机时,一是尽量减少割底荚和出现"马耳茬"现象,控制割茬在 4 ~6cm 内.
二是保证割刀锋利,检查割刀间隙要符合要求,尽量减轻割刀对植株的冲击和拉扯.三是适当调整拨禾轮转速.早期的豆枝含水率较高,收获时拨禾轮转速可适当提高; 晚期的豆枝含水率降低,拨禾轮转速要相对降低,防止因拨禾轮的转速冲击出现炸荚现象.
另外,拨禾齿尽量不要直接打击豆枝,应采用在拨禾轮上安装拨禾板或加装帆布条等措施[4].
脱粒与清选时,易产生裹豆、夹带、豆荚未脱净等损失.因此,在其籽粒水分超过 19% ( 豆秆用手折不断) 时应避免收获.一般情况下,早期豆粒水分大,豆秆过于潮湿,难脱净,滚筒转速可相对快点,应选715r / min 为易,滚筒的用入口间隙可调为 20 ~ 28cm,出口间隙调为 8 ~ 10cm,左右两侧应一致.晚期豆枝干燥,豆粒坚硬,韧性差,易脱易碎,脱粒滚筒转速要相对降低,以 500r/min 为宜,出入口间隙也应调大,一般入口间隙为 28 ~ 35cm,出口间隙为 10 ~ 16cm.同时,应尽量提高风扇转速,使风扇的风量尽量大,同时将尾筛角度调高,颖壳筛的开度也调到最大,这样可以减少大豆的裹豆、夹带损失,提高大豆的清洁率[8,12].
另外,还应注意输送部件的调整,输送链耙不可过松,过松易磕碎豆粒; 籽粒升运器、复脱器、杂余升运器等输送部位要防止堵塞,尽量减少豆粒破碎的机率[8].
3 大豆生产全程机械化的发展趋势
3. 1 推广使用种子处理技术
选择适宜当地自然条件的优质、高产、高油的品种.为保证精密播种后的出苗率,大豆种子的纯净度应≥98% ,发芽率≥95% ,含水量≤12% .推广使用种子处理技术: 一是种子的等离子体处理.在播种前的 5 ~7 天,使用等离子机对种子进行处理,激活种子体内的活性物质.二是进行种子包衣处理.在播种前 1 ~2 天,使用杀菌剂和杀虫剂,同时可加入适量的大豆根瘤菌剂进行药物包衣.包衣剂含有微肥和激素,同时具有促进大豆生长发育,提高保苗率,保证可获得较高的大豆产量[4].
3. 2 推广使用大豆机械化精密平播免中耕技术
对于黄淮海地区小地块的大豆播种,应结合农户已有的小型动力机械,研发能与小型动力机械配套的小型多功能大豆精密播种机,能一次完成旋耕、施肥、播种、覆土作业,减轻农户小地块撒播作业的劳动强度,缩短播种作业的时间.
对于大面积的大豆种植,应要结合当地农艺,在麦茬地以免耕播种为主,以大中型拖拉机为动力,平地播种,一次完成旋耕、施肥、精密播种、覆土等多种作业.
大豆精密平播、不起垄、免中耕,即不破坏土壤团粒结构,又减少了土壤水分蒸发,保墒情抗干旱,可避免由于中耕对大豆根系的破坏,有利于大豆根系生长.大豆免中耕,还可减少作业环节,节省燃油、工时和中耕费用,节省了生产成本.
3. 3 科学施肥,合理使用杀虫剂和除草剂
利用机械化深施肥,提高肥料利用率.依据位置肥效理论,实行机械分层深施肥: 第 1 层在大豆种子以下 5 ~7cm,第 2 层在大豆种子以下 10 ~15cm; 改多次施肥为一次施肥.在测土配方的基础上,适当增施磷、钾肥,少施氮肥,重施基肥,使用长效控释肥,一般施 45% 的复合肥或磷酸二铵 225kg/hm2[14],可用种、肥一体机一次完成播种、施肥.在根瘤菌接种试验示范获得成功的地区要扩大推广使用根瘤菌接种[14].
播种后出苗前封闭除草.利用机械化机具在播种与施肥的同时,合理施放杀虫剂和除草剂.在进行土壤药剂封闭处理时,要抢在雨前进行,如遇到过雨干旱时,要适量加大兑水量.应注意: 如大豆施用化学灭草剂过多,可使农药残留量超标,直接影响大豆的品质.
3. 4 大力推广大豆机械化收获技术
大豆机械收获技术是采用机械化手段收获大豆的一项先进实用技术,通常分为直接收获和分段( 割晒)收获两种方法.直接收获作业效率高,损失率小,采用联合收获机作业,要求种植面积较大,一般机具需加挠性割台,机具成本较高; 分段收获机具成本低、机动灵活、动力易于配套的特点,一般采用专用大豆割晒机作业,具有收获时间长等特点,适于小地块、小经营规模作业.
大豆采用机械收获时,要严格把握好时间,过早,籽粒百粒质量、蛋白质和脂肪的含量偏低,尚未完全成熟; 太晚,大豆过干,会造成豆秸上大量炸荚掉粒.
直接收获的最适宜时期: 在完熟初期.此期间大豆籽粒含水量已下降到 20% ~25% 左右,豆叶全部脱落,摇动植株时会听到清脆响声[4].
分段收割最适宜时期在黄熟期.此期间少部分豆荚变成原色,豆粒开始发黄,豆叶脱落 70% ~80% ,但个别豆荚仍呈现青色.分段收割时割晒不宜过早,因过早茎杆叶片含水量大,易霉烂; 反之,割晒过晚,就失去了分段收割的意义.
总之,机械收获时,采用机械割晒或人工放铺的可早一点,直收的要晚一些.把握大豆水分降到 14%~ 15% 时收获脱粒.收获大豆时,尽可能使用大豆专用收获机械.专用大豆联合收割机是采用挠性割台,具备仿形功能,使大豆割台在整个割幅范围内切割器能很好地适应地形,割刀与地面距离可控制在 5cm 以下,这样可有效降低漏割率,消除"马耳茬"及切割底荚现象.
4 结束语
黄淮海地区大豆生产机械化发展,要充分考虑农村的经营体制、生产规模、种植制度,大力推广良种繁育、足墒下种、化学除草、增磷补钾、合理密植、松土保墒、防旱排涝,以及综合防治病虫为主的优质高产配套栽培技术,加大技术推广力度,促进科技成果转化.
对大豆生产全程机械化中的农业机械,重点解决精密播种机具上开沟器的壅土缠草难题; 科学规化,3~ 4 年用大型深松机械对土壤进行一次深松,大力推广大豆机械化收获.对现有联合收割机收获大豆,存在着损失大、耗能高的问题,展开攻关研究,重点研究低损失收割台,研究能降低脱粒、分离、清选能耗等关键部件、关键技术; 以降低成本,提高可靠性为重点,努力提高大豆机械化生产的综合技术水平,力争让黄淮海地区大豆全程机械化生产上升一个新台阶.
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