紫云英種子收獲期機收損失率測算

(農業(yè)農村部南京農業(yè)機械化研究所， 江蘇 南京 210014)

紫云英，又名草子、紅花草、翹搖等[1-3]，是我國中南部水稻田主要的冬季綠肥作物之一，其固氮能力強，利用效率高，具有減少化肥投入、提升土壤肥力、保護生態(tài)環(huán)境等作用[4-7]。發(fā)展紫云英種植既是提升耕地質量、提升農產品質量的需要，又是發(fā)展綠色、有機農業(yè)，實現(xiàn)節(jié)能減排和環(huán)境保護的需要[8-9]。但在紫云英發(fā)展過程中存在種子質量不優(yōu)、種子短缺等問題[10]，成為制約綠肥發(fā)展的瓶頸，其中收獲期種子損失率過高是紫云英種子短缺的重要原因之一。

目前紫云英種子收獲主要包括人工收獲和機械收獲2種方式。人工收獲費時費力，留種產量低，一般稻田300～450 kg·hm-2；機械收獲常見方式：一是聯(lián)合收獲，借用稻麥或油菜聯(lián)合收獲機完成紫云英種子收獲，二是分段式收獲，借用稻麥、油菜和豆類的割曬機進行紫云英收割鋪曬，再用脫粒機或撿拾脫粒機進行脫粒，完成紫云英種子收獲[11-12]。分段式收獲工序較繁瑣，效率較低；聯(lián)合收獲效率高，是紫云英種子收獲的發(fā)展趨勢，相比于油菜等其他作物，人們對紫云英收獲過程中機收損失率的關注較少[13-14]。由于現(xiàn)有紫云英種植面積尚未大規(guī)模發(fā)展，紫云英種子收獲質量對我國紫云英產量和產值造成的影響可能更大[15-16]。本研究從測算紫云英種子收獲期機收損失率大小著手，研究現(xiàn)有聯(lián)合收獲機收獲紫云英種子的損失率、品質差異及致?lián)p原因，為研發(fā)紫云英專用聯(lián)合收獲機提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料、地點及土壤狀況

以青弋江1號為收獲試驗材料，于2018年5月15日在蕪湖南陵試驗場設置試驗。土壤類型為沙壤土，土壤含水率由TZS型土壤水分測定儀測得為24.1%，容重1.26～1.32 g·cm-3，收獲期紫云英田間情況如圖1所示，試驗設備為星光XG 788 ZK和久保田PRO 688 Q，測算不同聯(lián)合收獲機收獲條件下紫云英種子機收損失率、實收產量、千粒重等，研究分析聯(lián)合收獲方式對紫云英種子收獲效果的影響。

圖1 收獲期田間紫云英

1.2 試驗設計

試驗時選取紫云英長勢基本一致的田塊，將田塊分為2個小區(qū)：A和B，2小區(qū)紫云英生物量視為相等，每個試驗小區(qū)長為69 m，寬22 m，每個小區(qū)試驗前，在田塊中選取2個采樣點進行測產取樣，每個采樣點取樣面積為1 m2，由于綠肥作物種子成熟后大多易脫落[17]，產生落莢造成較大損失，所以取樣內容包括了株上莢質量(不含莖稈)以及落夾質量，試驗時分別記錄下2個采樣點的取樣數(shù)據(jù)，1 d后將樣品烘干處理后，記錄下干燥后的種子質量，根據(jù)2次取樣點的平均值計算出理論產種量。從2臺聯(lián)合收獲機卸料取樣，計算出每臺機具實收產干種子質量。由理論產種量和機收單位面積產種子質量，從而測算出紫云英種子收獲期機收損失率。

1.3 測試內容與方法

1.3.1農藝性狀考察

收獲紫云英時需考慮收獲期紫云英莖稈物理特性、含水率等對紫云英機收損失率的影響，掌握合適的收獲時期對減少收獲損失有很大的作用[18]，過高和過低的含水率均會對損失產生很大的影響。5月15日，試驗時從2個小區(qū)中隨機取樣5株，測量并記錄株高、分枝數(shù)、株夾數(shù)等物理參數(shù)，每株樣帶回實驗室作保鮮處理，5月16日測量莖稈含水率、種子含水率。

1.3.2單位面積生物總量測定

紫云英收獲期每667 m2生物總量的測算是設計聯(lián)合收獲機喂入量大小的重要參考指標，收獲期生物量包括3部分，一是落夾的質量，二是株上莢的質量，三是秸稈的質量。每667 m2機收生物總量的測算方法如下：將任一試驗小區(qū)2個采樣點內的株上莢、落夾以及剩余紫云英莖稈搜集起來一起稱重計算，采樣點1的株上莢質量(mass of pods on the plant)，記為PPM1，這部分通過人工將果莢從紫云英莖稈上摘下放入塑料盒收取，同理，采樣點2株上莢質量記為PPM2；落夾質量(mass of falling pods)，記為FPM1，這部分通過人工將采樣點的落莢撿凈放入塑料盒收取，同理，采樣點2落莢質量記為FPM2；剩余的莖稈質量(mass of remaining stems，RSM)全部裝入物料帶內進行稱重。計算單位面積生物總量為：

1.3.3理論單位面積產種量

理論單位面積產種量包括每667 m2紫云英收獲地中所有落夾的種子質量和株上莢的種子質量，測算方法如下：先將采樣點1的株上莢經(jīng)人工揉搓，然后選用直徑為15 cm的標準篩進行篩選，得到采樣點1的株上莢種子質量(seeds mass of pods on the plant)，記為SMPP1，同理，可得采樣點2株上莢種子清選后質量記為SMPP2；采樣點1的落夾質量(seeds mass of falling pods)，記為SMFP1，同理，采樣點2的落夾質量(seeds mass of falling pods)，記為SMFP2。計算理論單位面積產種量為：

表2 兩款聯(lián)合收獲機收獲紫云英種子損失率比較

稱重內容 測產取樣1/g 測產取樣2/g 株上莢落夾總質量株上莢落夾總質量生物總量/kg星光XG788ZK卸料取樣/g久保田PRO688Q卸料取樣/g烘干前樣品質量47095.5565.597047.221017.22792.1840316.75干燥后種子質量37.830.868.670.510.981.4288.9106.5實收種子產量/[kg·(667m2)-1]25.124.5理論產種量/[kg·(667m2)-1]36.13機收損失率/%31.532.1

表1 采樣株樣物理特性和含水率

品種株高/cm分枝數(shù)果夾數(shù)黑莢率/%種子平均含水率/%莖稈平均含水率/%32.552154.537.4418100青弋江1號40.352668.79.4543.634.741610037.241771.5

1.3.4機收單位面積產種量

機收667 m2產種量測算方法如下：使用聯(lián)合收獲機XG 788 ZK收完A區(qū)后，將料倉內的脫?；旌衔镄读涎b袋稱重，驗小區(qū)A的脫?；旌衔锟傎|量(total mass of threshing mixture in experimental plot A)，記為TMTMA，隨后從卸料口隨機取超過300 g樣，卸料口取樣質量(sampling mass of discharge port)，記為SMDPA，將從XG 788 ZK聯(lián)合收獲機卸料口取樣脫?；旌衔锴暹x后得到的種子質量記為SMA。同理，使用久保田PRO 688 Q收完B區(qū)后，將料倉內的脫?；旌衔镄读涎b袋稱重，試驗小區(qū)B的脫?；旌衔锟傎|量(total mass of threshing mixture in experimental plot B)，記為TMTMB，卸料口取樣質量(sampling mass of discharge port)，記為SMDPB，將從久保田PRO 688 Q聯(lián)合收獲機卸料口取樣脫?；旌衔锴暹x后得到的種子質量記為SMB。計算A區(qū)、B區(qū)機收單位面積產種量分別為：

機收667 m2產種量取2款聯(lián)合收獲設備機收667 m2產種量平均值為：

2 結果與分析

2.1 農藝性狀分析

株樣物理特性和含水率結果：收獲期紫云英黑莢率達78%，少量中部呈黃莢，頂部偶有殘花，少有嫩芽，每株有伸長分枝4～5個(包括主莖)，果夾數(shù)16～26，每夾含種子4～6粒，莖稈含水率平均為43.6%，收獲時鮮種子水分測定方法參照農作物種子檢驗規(guī)程[19]，測得含水率為9.45%(見表1)。

2.2 機收損失率測算

星光XG 788 ZK和久保田PRO 688 Q兩款聯(lián)合收獲機收獲紫云英種子的損失率比較見表2。對2個取樣點的株上夾、落夾、秸稈量以及卸料口取樣種子質量等進行記錄，并在實驗室記錄下干燥后各取樣點的種子質量，采樣點1干燥后的種子質量為68.6 g，采樣點2干燥后的種子質量為81.4 g，測算得到紫云英種子收獲時期每667 m2生物總量(不算落夾)為792.1 kg，理論667 m2產種量為36.13 kg，采用星光XG 788 ZK和久保田PRO 688 Q兩款聯(lián)合收獲機收獲紫云英種子時，實收干種子667 m2產量分別為25.1 kg和24.5 kg，機收損失率分別為31.5%和32.1%。

2.3 種子千粒重差異

表3為機收、落莢、摘莢的紫云英種子千粒重比較情況，分別測得其千粒重為3.23 g、3.08 g、3.42 g，從千粒重測量可知，即使是落入地中果莢里紫云英種子質量參照綠肥種子國家標準也是合格的[20]，分析原因是試驗地塊紫云英種子成熟后半期，即南陵地區(qū)4月初到5月15日收種前天氣大都以陰雨天為主，由于日照少，氣溫較低，果莢轉黑慢，而爛稈、落莢和落粒卻很嚴重，除機收損失外，落夾的損失也很大，約占種子總量的27.7%，因此在紫云英種子收獲期要把握好收種時間，各地要根據(jù)當?shù)氐臍夂蚯闆r決定適宜的機收時間。

3 結論與討論

采用機械化收種簡化了紫云英種子收獲過程，打破了紫云英種子收獲對人工的依賴性，實收產種量與人工收獲相當，一般20～30 kg·(667 m2)-1，但工作效率是傳統(tǒng)人工收獲種子的18倍左右，采用機械化收種節(jié)約了紫云英留種生產的勞動成本，提高了紫云英生產的經(jīng)濟效益。

表3 機收、摘果、落果紫云英種子千粒重比較

取樣點千粒重測量粒數(shù)重量/g千粒重/g機收310010.023.23落莢16455.063.08摘莢300010.273.42

借用現(xiàn)有稻麥或油菜聯(lián)合收獲機收獲紫云英種子時目前還存在損失率過高、品質差異較大等問題，致?lián)p原因主要表現(xiàn)在現(xiàn)有稻麥聯(lián)合收獲機的割臺、風機和振動篩等關鍵部件對紫云英種子收獲適應性還不高，撥禾輪高度、風機風量、振動篩頻率等參數(shù)都是按照稻麥來設計的，紫云英種子物理性狀和稻麥相差很大，在現(xiàn)有收割機上調整無法最大程度減少紫云英種子收獲損失，因此，研發(fā)紫云英種子專用收獲機械是實現(xiàn)紫云英種子高效低損收獲的必然趨勢。

同時，為減少紫云英種子收獲期機收損失率，還應加強對紫云英種子含水率、秸稈含水率對紫云英種子收獲物流損失的影響效應研究，具體包括紫云英種子含水率、秸稈含水率對割臺損失、清選損失、脫粒損失等物流損失的影響。