劉 旺，趙麗霞，李傳友，張 莉，滕 飛，李 震，劉京蕊

(1.北京市農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定推廣站，北京100079； 2.北京市延慶區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)推廣服務(wù)站，北京102100)

0 引言

豌豆是我國(guó)重要的食用豆類和植物蛋白飼料，國(guó)內(nèi)豌豆種植面積和總產(chǎn)量均居世界第2位[1-2]。我國(guó)豌豆生產(chǎn)機(jī)械化水平極低，尚未有成熟可靠的豌豆收獲機(jī)械，豌豆收獲主要依靠人工，生產(chǎn)成本高，極大限制了國(guó)內(nèi)豌豆產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[3-4]。國(guó)外豌豆機(jī)械研究較早，技術(shù)較成熟，但國(guó)外的豌豆收獲機(jī)械龐大復(fù)雜、成本高且轉(zhuǎn)彎半徑大，并不適合中國(guó)豌豆耕作國(guó)情[5]。

隨著北京市菜籃子工程的推進(jìn)，人們對(duì)青豌豆需求逐漸增加，北京市青豌豆種植面積快速增加。以平谷區(qū)為例，2019年種植豌豆達(dá)1 500 hm2。青豌豆屬于節(jié)水作物，生長(zhǎng)季總耗水量2.7 m3/hm2，比小麥節(jié)水近50%，但收益比小麥高近1 500元/hm2。采用青豌豆+玉米的一年兩熟種植模式，可以有效減少水使用量，并且提升生產(chǎn)效益，對(duì)促進(jìn)北京市節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展具有示范帶動(dòng)作用[6-7]。

北京市青豌豆種植機(jī)械化水平低，在播種、收獲等關(guān)鍵環(huán)節(jié)仍靠人工作業(yè)，工作效率低，種植成本高，農(nóng)戶種植積極性不高，直接影響了青豌豆產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。青豌豆食用用途不同，收獲方式也不同，如平谷區(qū)的青豌豆是割曬晾干后加工成膨化食品。青豌豆收獲時(shí)，首先人工或割曬機(jī)收獲后鋪放在地里，然后用谷物聯(lián)合收獲機(jī)收取籽粒。

目前，國(guó)內(nèi)沒有專用的蔓生青豌豆割曬機(jī)，但對(duì)收獲其他農(nóng)作物的割曬機(jī)早有研究。林景堯等[8]對(duì)割曬機(jī)放鋪質(zhì)量進(jìn)行了研究。陳翠英等[9]對(duì)谷物聯(lián)合收獲機(jī)油菜收獲割臺(tái)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了試驗(yàn)研究。石增祥[10]設(shè)計(jì)出一種油菜割曬機(jī)可掛接于現(xiàn)有聯(lián)合收獲機(jī)底盤，具有較好的切割、分禾和鋪放性能。根據(jù)蔓生青豌豆的生長(zhǎng)特點(diǎn)和收獲要求，北京市農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定推廣站設(shè)計(jì)生產(chǎn)出青豌豆專用割曬機(jī)，并對(duì)半直立型和蔓生型青豌豆開展收獲質(zhì)量試驗(yàn)驗(yàn)證，通過(guò)對(duì)青豌豆播種機(jī)和割曬機(jī)的生產(chǎn)性能試驗(yàn)，驗(yàn)證所選的播種機(jī)、割曬機(jī)是否達(dá)到生產(chǎn)要求，針對(duì)機(jī)具作業(yè)存在的問(wèn)題提出改進(jìn)意見，提升青豌豆生產(chǎn)機(jī)械化水平。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及材料

2018年3月12日進(jìn)行播種試驗(yàn)，6月進(jìn)行收獲試驗(yàn)。試驗(yàn)地點(diǎn)位于北京市平谷區(qū)王辛莊鎮(zhèn)北太平莊村，該村屬暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)區(qū)，四季分明。春季干旱多風(fēng)，年平均最高氣溫17.3 ℃，年均降水量644 mm，夏季降水量最多，一般集中在7、8月，平均為480 mm，約占全年降水量的75%。選取當(dāng)?shù)匾M(jìn)的新品種中豌6號(hào)做播種試驗(yàn)，榮濤9號(hào)和中豌6號(hào)進(jìn)行收獲試驗(yàn)。

1.1.1豌豆品種

(1)中豌6號(hào)矮生直立，株高40～50 cm，莖葉深綠色，白花，硬莢。春播分枝少，一般單株莢果5～8個(gè)。干豌豆為淺綠色，百粒質(zhì)量25 g左右；鮮青豆百粒質(zhì)量52 g左右，青豆出仁率47.8%。從出苗至成熟66 d左右，較本地豌豆早熟7～20 d，生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)，抗寒、耐旱(苗期對(duì)水分需要較少，現(xiàn)蕾開花到結(jié)莢鼓粒期需水較多)。對(duì)溫度適應(yīng)范圍較廣，喜冷涼濕潤(rùn)氣候，幼苗較耐寒，但花及幼苗易受凍害，生長(zhǎng)期適溫15～18 ℃，結(jié)莢期需20 ℃，若遇高溫會(huì)加速種子成熟，降低產(chǎn)量和品質(zhì)。

(2)榮濤9號(hào)是自育品種，貼地蔓生，籽粒產(chǎn)量約3 750 kg/hm2(250 kg/畝)，粒形飽滿、表皮光滑、顏色淺綠和口感酥脆，適合制成豌豆酥等加工食品。

1.1.2試驗(yàn)機(jī)具

試驗(yàn)機(jī)具為2BXF-12型農(nóng)哈哈小麥播種機(jī)，配套動(dòng)力為22.1 kW拖拉機(jī)，播種作業(yè)時(shí)隔一行堵一行，為6行播種。自走式青豌豆收獲機(jī)如圖1所示，基本參數(shù)如表1所示。

圖1 自走式青豌豆收獲機(jī)Fig.1 Self-propelled green pea harvester

表1 青豌豆收獲機(jī)技術(shù)參數(shù)

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及方法

1.2.1播種

2017年已對(duì)青豌豆播種機(jī)播種榮濤9號(hào)(蔓生型)的適應(yīng)性進(jìn)行測(cè)定，且試驗(yàn)結(jié)果表明適應(yīng)性較好，因此，本次只進(jìn)行播種機(jī)對(duì)中豌6號(hào)(直立型)的適應(yīng)性試驗(yàn)。試驗(yàn)參照NY/T996—2006《小麥播種機(jī)作業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行，主要測(cè)定以3個(gè)指標(biāo)。①播種深度合格率。播種深度合格率是指覆土深度在(3.0±0.5)cm范圍內(nèi)的點(diǎn)占總測(cè)定點(diǎn)的百分?jǐn)?shù)。②斷條率。隨機(jī)抽取單行檢測(cè)長(zhǎng)度1 m，分10段檢測(cè)，查看斷條數(shù)，然后計(jì)算每一測(cè)區(qū)的斷條率，5個(gè)測(cè)區(qū)的平均值即為最終斷條率。③播種機(jī)均勻性。

1.2.2收獲

采用對(duì)比試驗(yàn)設(shè)計(jì)，試驗(yàn)因素為自走式青豌豆收獲和人工作業(yè)。測(cè)定項(xiàng)目為不同作業(yè)方式的作業(yè)效率和收獲質(zhì)量(籽粒損失率)。

(1)籽粒損失率。機(jī)收損失率計(jì)算如式(1)所示，人工收獲損失率計(jì)算如式(2)所示。

(1)

式中 掉落豌豆質(zhì)量——收獲機(jī)行進(jìn)道路上選取前后直線長(zhǎng)5 m的范圍，稱量機(jī)收后標(biāo)定范圍內(nèi)掉落損失的豌豆質(zhì)量，重復(fù)3次，取平均值，g

人工收獲籽粒損失率

(2)

式中 掉落豌豆質(zhì)量——在試驗(yàn)區(qū)前中后分別取3點(diǎn)，每點(diǎn)取1.60 m×3 m范圍，稱量掉落損失的豌豆質(zhì)量，g

(2)作業(yè)效率。收獲機(jī)作業(yè)時(shí)，連續(xù)作業(yè)一個(gè)來(lái)回(地長(zhǎng)134 m)兩個(gè)幅寬，記錄行走總距離，3次重復(fù)，取平均值，機(jī)收作業(yè)效率計(jì)算如式(3)所示。人工收獲作業(yè)時(shí)，在試驗(yàn)區(qū)前中后分別取3點(diǎn)，每點(diǎn)取1.60 m×3 m范圍，記錄人工收獲每點(diǎn)內(nèi)所有青豌豆的時(shí)間，人工收獲作業(yè)效率計(jì)算如式(4)所示。

(3)

(4)

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 播種機(jī)

試驗(yàn)證明，青豌豆播種機(jī)對(duì)于播種中豌6號(hào)、榮濤9號(hào)(2017年試驗(yàn)結(jié)論)兩個(gè)青豌豆品種適應(yīng)性均較好，各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.1.1播種深度合格率

播種深度合格率測(cè)定結(jié)果如表2所示，青豌豆播種機(jī)播種中豌6號(hào)的平均播種深度合格率為86.0%，符合標(biāo)準(zhǔn)要求(標(biāo)準(zhǔn)“覆土深度合格率≥80%)。

表2 播種深度合格率測(cè)定結(jié)果

2.1.2斷條率

斷條率測(cè)定結(jié)果如表3所示，青豌豆播種機(jī)播種中豌6號(hào)的斷條率平均值為1.7%，符合標(biāo)準(zhǔn)要求(斷條率≤3%)。

表3 斷條率測(cè)定結(jié)果

2.1.3播種均勻性

播種均勻性測(cè)試結(jié)果如表4所示，青豌豆播種機(jī)播種中豌6號(hào)的平均變異系數(shù)為32%，符合標(biāo)準(zhǔn)要求(變異系數(shù)≤45%)。

表4 播種均勻性測(cè)定結(jié)果

2.2 青豌豆收獲對(duì)比試驗(yàn)

2.2.1收獲損失率

青豌豆在70%～80%成熟時(shí)收獲用于速凍，完全成熟收獲后用于做膨化食品。青豌豆籽粒收獲損失率對(duì)比結(jié)果如表5所示，兩個(gè)收獲期的機(jī)收損失率不同，呈顯著差異。原因是在70%～80%成熟時(shí)，中豌6號(hào)仍呈半直立狀態(tài)，而榮濤9號(hào)已經(jīng)處于蔓生狀態(tài)，加大了收割難度，與中豌6號(hào)相比損失率提高65.5%；而在完全成熟時(shí)，榮濤9號(hào)是蔓生狀態(tài)，而中豌6號(hào)80%左右也處在蔓生狀態(tài)，因此兩個(gè)品種的機(jī)收損失率沒有顯著性差異。兩個(gè)品種在兩個(gè)收獲期人工收獲的損失率差異不明顯。

2.2.2收獲效率

青豌豆收獲效率對(duì)比如圖2所示，在6月1日兩個(gè)品種的青豌豆70%～80%成熟時(shí)，中豌6號(hào)人工收獲效率0.01 hm2/h，機(jī)收效率0.24 hm2/h；榮濤9號(hào)人工收獲效率0.009 hm2/h，機(jī)收效率0.19 hm2/h。在完全成熟期，中豌6號(hào)人工收獲效率0.007 hm2/h，機(jī)收效率0.15 hm2/h；榮濤9號(hào)人工收獲效率0.006 hm2/h，機(jī)收效率0.15 hm2/h。

圖2 不同收獲日期收獲效益Fig.2 Harvesting benefits at different harvest dates

收獲期不同，人工收獲效率變化不大。在70%～80%成熟時(shí)，機(jī)收中豌6號(hào)的效率高于榮濤9號(hào)27.9%，主要原因是中豌6號(hào)處于半直立狀態(tài)，收獲機(jī)行駛速度高；在完全成熟期，兩個(gè)品種的機(jī)收效率差異不明顯，原因是均處于蔓生狀態(tài)。

3 結(jié)束語(yǔ)

在北京市平谷區(qū)進(jìn)行青豌豆機(jī)械化播種和收獲的適應(yīng)性試驗(yàn)，選取當(dāng)?shù)匾M(jìn)的新品種中豌6號(hào)做播種試驗(yàn)，榮濤9號(hào)和中豌6號(hào)進(jìn)行收獲試驗(yàn)。試驗(yàn)證明，青豌豆播種機(jī)對(duì)于播種中豌6號(hào)、榮濤9號(hào)(2017年試驗(yàn)結(jié)論)兩個(gè)青豌豆品種適應(yīng)性均較好，各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

在收獲損失率方面，兩個(gè)品種的青豌豆在70%～80%成熟和完全成熟兩個(gè)收獲期的機(jī)收損失率不同，呈顯著差異；在完全成熟時(shí)，兩個(gè)品種的機(jī)收損失率沒有顯著性差異。兩個(gè)品種在兩個(gè)收獲期人工收獲的損失率差異不明顯。

在收獲效率方面，收獲期不同，人工收獲效率變化不大。在70%～80%成熟時(shí)，機(jī)收中豌6號(hào)的效率高于榮濤9號(hào)27.9%；在完全成熟期，兩個(gè)品種的機(jī)收效率差異不明顯。