作者：张敏
油菜是我国第一大油料作物，种植面积和总产量均居世界前列，菜籽油年产约520万吨，占国产植物油产量近50%，生产高蛋白饲用饼粕约800万吨，是我国第二大饲用蛋白源。油菜生产在保障国家食用油供给安全和维护人民生命健康方面具有重大意义。2022年中央一号文件明确提出，大力实施大豆和油料产能提升工程，在长江流域开发冬闲田扩种油菜。农业农村部要求2022年在全国油菜常年种植面积1亿亩左右的基础上，再扩增1000万亩。
我国长江流域冬油菜区油菜播种面积约占全国总播种面积90%，以“稻—稻—油”“稻—再生稻—油”“稻—油”为主要种植模式。我国油菜种植，多熟制的季节性茬口矛盾突出、农时紧，种植期土壤水分高、前茬秸秆量大等田间作业环境恶劣，油菜收获期高温高湿、成熟度一致性差、植株高大分枝牵扯严重，油菜适收期短，收获损失率高、作业效率低。我国特殊的油菜种植模式和生产特点导致油菜机械化生产难度大，尤其是油菜种植和收获两个环节机械化率更低。2021年，我国油菜综合机械化水平仅达61.92％，其中种植机械化水平仅为38.81％，收获机械化率接近50.97％。因此，油菜生产机械化率低、茬口矛盾突出是油菜生产成本高、冬季弃耕和扩种难度大的主要原因。
农业农村部南京农业机械化研究所中国农业科学院创新工程穗粒作物生产技术装备创新团队（以下简称“团队”）在国家油菜产业技术体系和国家重点研发计划等项目支持下，通过多年攻关，形成了油菜毯状苗联合移栽技术与装备、油菜分段联合收获技术与装备两大技术成果，破解了冬闲田扩种中油菜高效移栽和油菜收获损失率高制约油菜产业发展的两大技术瓶颈问题。
一、油菜毯状苗联合移栽技术与装备
我国长江流域30%～40%的油菜因前茬水稻收获迟，冬前生长时间短，或种植期间多雨或干旱等影响，迟播产量低，为实现高产必须采用育苗移栽。但人工移栽劳动强度大，效率低。现有的国内外移栽装备均不适应稻茬田油菜移栽要求，主要存在两大问题：一是对黏重土壤、秸秆还田的田间条件不适应；二是移栽机作业效率低，替代人工效果不明显。
油菜毯状苗联合移栽技术采用“空间换时间”，变传统大田育苗为规格化的毯状苗，突破了传统开沟或者打穴移栽方式需依靠疏松的土壤流动性才能立苗的制约，创新了油菜毯状苗“切块取苗—平畦切缝—对缝插栽”的移栽新原理。研发了2ZGK-6型油菜毯状苗联合移栽机，与88～103千瓦拖拉机配套，行距30厘米，栽植密度1.1万～2.2万穴/亩，每穴1～3株苗，秸秆翻埋率90%以上，栽植合格率不小于85%，作业效率达4～6亩/小时，能适应沙土、壤土、黏土特别是稻茬田黏重土壤的移栽，实现了水稻茬秸秆全量还田条件下的油菜高效联合移栽，极大地提高了移栽作业效率，同时具有节省苗田和种子的效果。2019年3月，农业农村部科技发展中心组织专家对该技术成果进行评价，认为油菜毯状苗育苗技术及高效移栽装备属世界首创，整体技术处于国际领先水平。
油菜毯状苗移栽技术与装备的主要创新有：
1.世界首创油菜毯状苗育苗技术。为解决油菜移栽效率低和适应性差的难题，改变苗床低密度育苗和人工裸根苗移栽的传统育苗移栽方式，首创了防徒长、促齐苗、助成毯、提素质的油菜毯状苗高密度规格化的育苗技术，在世界上首次培育出密度高、素质好、盘根成毯适合机械切块插栽的油菜毯状苗，制定了油菜毯状苗育苗技术规程，为油菜高效率机械插栽创造了先决条件。
2.首创“切块取苗—对缝插栽—推土镇压”的旱地移栽新方式。水稻收获后，田间土壤含水率高，秸秆根茬多，阻碍土壤流动，此前世界上任何移栽方式均不适应这样的田间作业条件。针对高湿黏重土壤移栽的难题，为摆脱挖穴或开沟移栽方式对土壤流动性的依赖，首创了“毯状苗切块取苗+切缝整形+对缝插栽+推土镇压”的移栽新方式。油菜毯状苗片在纵向送进、横向移箱和旋转分插秧针的作用下连续切块取苗和脱苗，动力驱动的作畦切缝辊在旋耕后的土壤上压实切缝，分插机构通过秧针将苗块准确推入栽植缝，镇压装置侧切推土，将投苗后的栽植缝合实，实现对缝插栽。
3.首创“耕栽一体化”即耕即栽的油菜种植方式。针对长江流域晚茬田稻后秸秆全量还田、土壤含水率高、黏度大，严重影响移栽质量的问题，创新提出“耕栽一体化”即耕即栽的油菜种植模式，设计集“灭茬埋秸—开沟作畦—切块取苗—对缝插栽—对行施肥—推土镇压”功能为一体的油菜毯状苗联合作业机，实现晚茬田稻后油菜高效高质移栽，最大程度保证墒情，提高移栽成活率。
油菜毯状苗移栽技术和装备突破了黏重土壤条件下的油菜高效移栽难题，实现了稻油轮作油菜机械化高效率高密度移栽，栽植频率达280次/分，是人工移栽的60倍、半自动移栽机的2.7倍；通过测产比较，比同期迟播油菜增产30%以上，比人工移栽节本增效100元/亩。油菜毯状苗机械高效移栽技术入选农业农村部“2018年十项重大引领性农业技术”，“油菜毯状苗高效联合移栽技术与装备”连续多年被列入农业农村部主推技术，为开发利用冬闲田扩种油菜生产提供了切实可行的技术装备支撑。
二、油菜分段联合收获技术与装备
我国长江流域油菜品种多、田块小、油菜植株高大、稻油轮作及收获期高温高湿等特殊条件，导致机械化收获难度大、损失高、效率低。主要矛盾有：一是小机型与大油菜的矛盾。稻油轮作区田块小，一般在5亩以下，油菜植株高（1.7～2.4米）、易倒伏，中小型分段收获机具割晒输送铺放难，捡拾喂入难，易堵塞，效率低。二是单一收获方式与多样化需求的矛盾。联合收获方便简捷，但适应性差，对油菜田间状态（成熟度及其一致性、株高、倒伏程度）要求高，收获损失率高。据调研，国内现有联合收获机实际生产应用中收获损失率一般达13.5%～19%，稳定性差，收获菜籽品质差（青籽多、含水率高），易霉变；分段收获损失率低，适应性强，适收期长，菜籽品质好（无青籽），但两次作业直接成本高。油菜的两种收获方式各具优劣势，单一收获方式难以满足不同区域的气候条件、种植规模、田间状态而导致的多样化需求。三是现有装备与高质低损高效收获目标需求的矛盾。目前，国内适合稻油轮作区的中小型分段收获装备尚为空白，现有油菜联合收获机以稻麦收获为基础，通过加装竖割刀、更换筛片等实现油菜收获，损失率高、适应性差、使用不便等问题突出。
针对现有油菜收获装备适应性差、收获损失率高、不能满足广泛区域油菜收获差异化需求的问题，团队攻克了高大强牵扯/倒伏油菜割晒、低损仿形捡拾、低损联合收获割台、模块化割台快速组配等关键技术，创制了1个共用底盘与4种割台组合的广适性油菜分段联合收获装备，研发了4SY-3.0型油菜割晒机和4SJ-2.0型油菜捡拾脱粒机两种装备。
油菜分段联合收获技术与装备的主要创新有：
1.首次提出非强制约束倾斜输送新原理，创制倾斜输送割晒台。首次提出非强制约束倾斜输送原理，通过改变茎秆运移作用时间和接触姿态，并利用拨禾轮、横竖割刀、输送带速度与机组前进速度自动匹配所形成的多方向协同推送，解决了高大茎秆倒伏分枝油菜割晒输送、铺放重大难题；创新“拾—送—喂”一体化捡拾原理和双段齿带捡拾装置，实现小角度拾禾、倾斜输送、低点喂入，并通过“弹簧-阻尼”双作用仿形减振机构的减振防跳作用，解决了油菜捡拾、输送、喂入难，损失率高的难题，提升了田间复杂地表适应性。
2.首次提出柔性拨禾原理，创制柔性拨禾装置和分禾落粒回收装置。油菜联合收获具有方便简捷的特点，对小规模、小田块优势明显。针对油菜联合收获拨禾碰撞力度大、分行切割扰动大、落粒多的问题，提出拨禾弹齿低速入禾、平行推送、快速脱离的柔性拨禾原理，创制了双曲柄五杆机构拨禾轮及其速度自适应控制系统，优化拨禾弹齿摆线运动轨迹，达到防缠绕、弱打击的目的，减小拨禾损失。针对油菜分行剪切割刀振动强、扰动大、落粒多的问题，提出“减振+回收”的分行落粒减损策略，通过电驱双动式分行竖割刀及横割刀速度与前进速度匹配控制系统，降低振动减少扰动；首创正负气压组合式分行落粒回收装置，有效回收分行落粒。通过“减振+回收”双重作用，显著降低割台损失，与现有油菜联合收获机相比割台损失减少40%以上。
3.首次提出1个共用底盘与4种割台组配的广适性收获技术方案，创制“1+4”组配式油菜分段-联合收获装备。研发了模块化共用底盘，创新设计机电液快速通断装置、标准化快速接口和驳接安全机构，实现割晒台、捡拾台和油菜/稻麦联合收获割台与共用底盘便捷组配，在一套装备上完成分段、联合收获转换，油稻麦兼用，实现一机多用，机具利用率提高2.2倍。
油菜分段收获和联合收获技术装备损失率分别小于6.5%和7.0%，优于国际领先水平的同类技术产品，且国外专用油菜收获机具不能通过一个共用底盘实现分段和联合两种收获方式转换，不适应我国油菜种植区域复杂的自然条件、种植制度及小田块分散种植模式。2020年12月，农业农村部科技发展中心组织专家对该技术成果进行评价，认为该成果总体达到国际先进水平，其中多熟制油菜分段收获技术达到国际领先水平。该技术连续多年被列为农业农村部主推技术，所创制的油菜分段、联合收获装备已在多家企业实现产业化，已在四川、湖北、安徽、江西、江苏等油菜主产区进行了大面积推广应用。
（作者单位:农业农村部南京农业机械化研究所、国家油菜产业技术体系机械化研究室）
来源：《中国农民合作社》期刊2022年12期
《中国农民合作社》期刊
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