羅海峰，吳明亮，翁偉，沈宇峰，張利峰

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，湖南 長沙 410128；2.湖南省農(nóng)業(yè)機(jī)械鑒定站，湖南 長沙 410004)

油菜是一種重要的油料作物，種子含油量為33%～50%。油菜機(jī)械化生產(chǎn)過程中收獲作業(yè)是重要的環(huán)節(jié)，及時(shí)收獲以及高效率收獲可以增加作物產(chǎn)量，縮短收獲期，提前后茬作物的種植時(shí)間。但油菜植株與稻麥相比差別較大，油菜植株高大，分枝數(shù)多，枝間交叉纏繞，收獲作業(yè)時(shí)割曬機(jī)或聯(lián)合收割機(jī)上的外分禾器難以將植株分開，導(dǎo)致分禾器牽扯未分離的植株，以至于將兩側(cè)的植株拖離，而使得割臺堵塞，機(jī)械難以正常作業(yè)。分禾過程中枝莖相互牽拉還會導(dǎo)致角果炸裂，從而使得機(jī)械收獲損失增加，因此，分離莖稈成為油菜收獲作業(yè)中的主要難題[1–9]。目前在研究油菜機(jī)械化收獲作業(yè)時(shí)，國內(nèi)學(xué)者從農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合角度出發(fā)，一方面研究培育適應(yīng)油菜機(jī)械收獲作業(yè)的矮稈分枝少品種，來解決機(jī)收難題；另外一方面從油菜田間植株特性出發(fā)，研究其現(xiàn)有分枝數(shù)目和規(guī)律等，找出合適的種植密度，獲得較優(yōu)的植株物理特性；對油菜莖稈力學(xué)特性進(jìn)行試驗(yàn)研究，獲得莖稈切割力的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[10–14]。為更好的了解油菜植株本身的田間生長特性，筆者對其莖稈的生長變化進(jìn)行研究，分析莖稈直徑變化與高度和分枝間的自身規(guī)律，為油菜機(jī)械化收獲等提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

測試的油菜品種為湘雜油6 號。測試時(shí)間2013– 04–25；用游標(biāo)卡尺測量，精度為0.02 mm。

1.2 方 法

于2013年4月25日，從田間取油菜莖稈到實(shí)驗(yàn)室立即進(jìn)行測試。分別對主徑稈(地表面至450 mm 處)、第一級分枝(主徑上節(jié)點(diǎn)向分枝延伸至300 mm 處)、第二級分枝(第一級分枝上節(jié)點(diǎn)向第二分枝延伸至150 mm 處)、第三分枝(結(jié)籽部位莖稈)等不同位置(圖1)直徑進(jìn)行測量，其中每個(gè)點(diǎn)測試3組數(shù)據(jù)。最后選取3 根有代表性的油菜主莖稈做離 地高度分布測試，從離地50 mm 起每隔50 mm 測試一個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)測試3 組數(shù)據(jù)。

圖1 油菜植株取樣模型

2 結(jié) 果

2.1 不同部位直徑分布規(guī)律

由表1 可以看出，從主莖稈到第一分枝、第二分枝、第三分枝，直徑大小逐漸遞減，通過對9 組數(shù)據(jù)的方差分析(表2)可以發(fā)現(xiàn)，主莖稈的方差值比其他部位的要大，且依次減小，說明隨著分枝的級數(shù)增加，其對應(yīng)莖稈直徑大小基本趨向于穩(wěn)定狀態(tài)。組間的F 值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Fcrit，說明隨莖稈部位的改變，其直徑大小變化極顯著。對獲得的9 組數(shù)據(jù)求平均值，最后對不同部位直徑變化進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合(圖2)，得出隨分枝數(shù)的增加，其直徑大小是按指數(shù)函數(shù)遞減，變化模型如公式(1)，置信度為0.986 2。

圖2 不同部位直徑的變化規(guī)律Fig. 2 Diameter variations in different parts

表1 油菜莖稈直徑 mm

表2 方差分析結(jié)果

2.2 主莖稈直徑變化規(guī)律

對油菜主莖稈進(jìn)行測量試驗(yàn)，每間隔50 mm 測試3 組數(shù)據(jù)，測得的直徑列于表3。隨離地高度的增加，主莖稈的直徑逐步減小，對其直徑求平均值得圖3，對該數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，表明直徑隨離地高度的增加呈線性減小，其函數(shù)表達(dá)式為：

表3 不同的離地高度油菜莖稈直徑的測量值 mm

續(xù) 表 mm

圖3 莖稈直徑沿離地高度的分布規(guī)律

對直徑的變化幅度進(jìn)行差值求解，得到圖4，結(jié)果表明其變化范圍在1~4 mm，且變化差值絕對值90%在0~2 mm。

圖4 直徑變化差值隨離地高度的變化

3 討 論

通過對油菜莖稈的主莖稈及分枝的直徑測試，獲得了不同部位直徑的變化規(guī)律及主莖稈離地高度對應(yīng)直徑的變化規(guī)律。

本研究結(jié)果表明：油菜不同分枝部位直徑的大小變化是按指數(shù)函數(shù)遞減，其變化模型為y =77.74e–1.0113x(R2=0.986 2)，且莖稈部位的改變對其直徑大小的影響極顯著；不同離地高度的主莖稈直徑表明，直徑隨離地高度的增加呈線性減小，變化規(guī)律為：y = –0.981 7x+ 34.35(R2=0.987 1)，且變化幅度90%處在0~2 mm 內(nèi)。

本研究是在對直徑做橫截面測量的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，未完成莖稈三維實(shí)體測量，且對某部位的測試是選取了定點(diǎn)位置，因此不能完全再現(xiàn)莖稈的變化規(guī)律，有必要在后續(xù)的研究當(dāng)中對莖稈的外形實(shí)行三維多點(diǎn)掃描成像分析，獲取三維云圖，并將莖稈、葉、果莢、角果柄等納入研究范圍，這樣可以更加真實(shí)的了解油菜植株的外形變化規(guī)律。

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