藏北高原野生牧草種穗收獲試驗研究

謝文棟 苗彥軍 旦久羅布 赫振明 劉志林

摘? 要：藏北高原天然草地野生牧草種子的收獲，一直是制約藏北退化草地修復的一個重要因素。文章以手持式野生牧草種子收獲器為工具，以人工收獲和機械收獲兩種方式，對藏北高原多種牧草種子進行收獲，通過數據對比分析發現：（1）機械收獲方式在收獲效率、純凈度和收獲率方面，均優于人工收獲方式;（2）手持式收獲器的工作能力較強，收獲效率可替代10～30個人工，且對種子完整性沒有影響;（3）手持式收獲期對密實型種穗的收獲效果更佳。

關鍵詞：藏北高原;野生草種;收獲器;收獲效率

中圖分類號：S54? ? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）03-0020-04

Abstract： The harvest of wild forage seeds in the natural grassland of northern Tibet has always been an important factor restricting the restoration of degraded grassland in northern Tibet. In this paper， hand-held wild forage seed harvester was used as a tool to harvest many kinds of forage seeds in northern Tibet plateau by manual harvesting and mechanical harvesting. through the comparative analysis of the data， it is found that： （1） the mechanical harvesting method is superior to the manual harvesting method in terms of harvest efficiency， purity and harvest rate; （2） the hand-held harvester has strong working ability， the harvesting efficiency can replace 10-30 manual workers， and has no effect on the seed integrity; （3） the hand-held harvester has a better effect on the harvest of dense seed ears.

Keywords： Northern Tibetan Plateau; wild grass species; harvester; harvest efficiency

引言

近年來，西藏藏北高寒區域的天然草地呈現持續退化趨勢，草地生態狀況不容樂觀。[1-2]為此，西藏政府開展了大規模的天然草地建設與改良，從而對野生牧草種子的需求日益增加。然而，野生牧草種子的收獲仍停留在人工收獲的原始階段，這種收獲方式不但收獲成本極高，還對人的體力要求很高，且工作舒適性不佳，更為關鍵的是工作效率低，遠遠不能滿足大規模天然草地建設與改良對野生牧草種子的需求。

野生牧草種子的機械化收獲，是解決需求的一個良好途徑。[3]但是目前，西藏地區的草業機械仍處于未起步階段，雖然農業領域對機械的需求十分巨大，由于沒有相應的技術和自主知識產權，完全依靠引進設備，成本高昂的同時，不適應西藏自身實際情況。[4]因此，研究一套完整的適合西藏自身實際的野生牧草種子收獲技術，形成自主知識產權并加以推廣，同時帶動草業機械領域的整體發展，用以解決大規模天然草地建設與改良對野生牧草種子的需求，具有十分重要的意義。

1 野生草種收獲人機對比試驗方案

檢驗機械對野生牧草種穗的收獲能力，采用人工收獲和機械收獲兩種方式，通過對草種收獲量的對比的方式，得出收獲機械對牧草種穗的收獲效率。同時，通過人機對比試驗，檢驗野生牧草種穗收獲機械的工作情況，發現收獲機械的改進空間，為后續改進提供技術依據。為此，2019年8月-9月，課題組人員赴藏北高原，沿當雄——色尼區——班戈縣的公路沿線，針對藏北高原常見野生牧草進行種穗收獲。

1.1 野生牧草種類的選擇

藏北高原地區擁有非常豐富的野生牧草種質資源，有飼用植物2672種，分屬于83科、557個屬，分別占西藏自治區草地植物科、屬、種總數量的71.55%、87.03%和84.26%。[5-7]本次試驗，主要針對藏北高原地區的禾本科野生牧草，主要包括主要的野生牧草優勢種禾本科有針茅屬有：紫花針茅（Stipapurpurea）、沙生針茅（S.glareosa）、絲穎針茅（S.capillacea）。早熟禾屬牧草有：早熟禾（Poaannua）、中華早熟禾（P.attenuata）、中亞早熟禾（P.litwinowiana）、西藏早熟禾（P.tibetica）;羊茅屬牧草有：羊茅（Festucaovina）、紫羊茅（F.rubra）、小穎羊茅（F.parvigluma）;披堿草屬牧草有：垂穗披堿草（Elymusnutans）、老芒麥（E.sibiricus）、黑紫垂穗披堿草（E.dahuricus）、麥薲草（E.tangutorum）。主要的野生牧草優勢種莎草科嵩草屬牧草有：高山嵩草（Kobresia Pygmaea）、線葉嵩草（K.capillifolia）、西藏嵩草（K.schoenoides）、藏北嵩草（K.littledalei）;苔草屬牧草有：青藏苔草（Carexmoorcroftii）、大花嵩草（CarexatrofuscaSchkuhrRiedgr）。

1.2 試驗設備

本次試驗設備，采用西藏農牧學院自主研發的手持式野生牧草種穗收獲器，其特點是通用性較強，可在任意地形中進行多種野生牧草的種穗收獲，尤其密實性種穗時的收獲效率尤為明顯。手持式野生牧草種穗收獲器包括電機、收獲刀具、機械外殼、把手、種子收集袋、電線和直流電源，其中，電機轉速為300 r/min，刀具包括三角齒刀具、梯形齒刀具、圓弧齒刀具和波浪形刀具，本次試驗采用梯形齒刀具（23齒）。其機械參數和結構組成如表1和圖1所示。

1.3 試驗方案

本次野生牧草種子收獲試驗，分為牧草種子人機收獲效率對比試驗和牧草種子收獲率試驗兩類，其中，對比試驗主要是檢驗收獲器的工作能力，以機械收獲種子的凈重與人工收獲種子的凈重的比值來確定;收獲率試驗主要是考察種子收獲器對野生牧草種子的收獲率，并在以人工收獲率為100%的基礎上，進行核算;種子破碎率試驗主要是考察收獲器對各類牧草種子的破損概率。

考慮到藏北高原海拔普遍在4500m以上，對人的體能和精力提出了嚴峻的要求，在進行試驗時，單次收獲試驗時間原則上控制在5min以內，特殊情況可以延長，但最多不超過10min。

2 野生草種收獲試驗數據

2.1 收獲效率人機對比試驗數據

本次野生牧草種子收獲效率對比試驗，時間為2019年9月14日至2019年9月28日共計15天，選取試驗點（不同經緯度坐標點）14個，海拔跨度為4310m至4779m，試驗樣地58塊2225m2，野生牧草種類7種（藏北嵩草、垂穗披堿草、早熟禾、大花嵩草、三茅草、高山嵩草、雀麥），收獲種子樣本18種112份。收獲試驗點和試驗數據如表2所示。

2.2 收獲率試驗數據

本次野生牧草種子收獲率試驗，時間為2019年9月14日至2019年9月28日共計15天，選取試驗點（不同經緯度坐標點）4個，海拔跨度為4338m至4725m，試驗樣地14塊87m2，野生牧草種類4種（藏北嵩草、垂穗披堿草、針茅、大花嵩草），收獲種子樣本4種14份。需要指出的是：人工收獲采取100%收獲，即最大限度地將規定樣地內的種子進行收獲，機械收獲為一次收獲，即在規定樣地范圍內整體收獲一次，對樣地內未收獲到的種穗，不做二次收獲。收獲試驗點和試驗數據如表3所示。

2.3 破損率試驗數據

本次野生牧草種子破損率試驗，與收獲率試驗一同進行，選取相同的試驗位置，共收集野生牧草種類4種（藏北嵩草、垂穗披堿草、針茅、大花嵩草），收獲種子樣本4份。收獲試驗點和試驗數據如表4所示。

3 野生草種收獲試驗數據分析

3.1 收獲效率對比與分析

從表2收獲效率人機對比試驗數據中可以看出，相對于人工收獲方式，手持式采集器的機械收獲方式在野生草種收獲效率和純凈度方面都具有較好的表現，將數據做平均處理，得出機械對不同種類草種的平均收獲效率和純凈度，如表5所示。

從表5中可以看出，在機械收獲效率方面，手持式收獲器在收獲不同類型牧草種穗時，均有較好表現，其中，收獲藏北嵩草表現尤為優異，平均為31.1，最高達到126;收獲針茅時，表現也較為優異，平均達到30.4;而其他類型牧草，均在10～15范圍內，效果良好。值得注意的是，手持式收獲器對高山嵩草的收獲效果極其不佳，主要原因在于高山嵩草生長高度太矮，致使收獲時摻入的沙石過多，此外，該種牧草結實率較低，種穗分布分散，導致機械收獲難度大。

在收獲純凈度方面，機械收獲方式普遍優于人工收獲方式，其中，收獲藏北嵩草和垂穗披堿草表現尤為優異，平均達到95%左右，純凈度高的原因，是因為藏北嵩草和垂穗披堿草種穗比重較大;收獲大花嵩草時，純凈度較低，主要是大花嵩草的種穗比較小的原因所導致。人工收獲的純凈度，總體低于機械收獲的純凈度，主要是因為人工收獲時的穗桿等雜質較多所導致;對不同牧草種子純凈度的總體規律與機械收獲一致，主要是受到種穗重量比的影響。

3.2 收獲率分析

從表3收獲率試驗數據可以看出，手持式收獲器對不同類型牧草在收獲率均普遍集中在40%～90%范圍內。考慮到種子繁衍等問題，對于野生牧草，不能將草種進行100%收獲，該收獲器的收獲率總體符合預期。

3.3 破損率分析

從表4破損率試驗數據可以看出，機械收獲方式對牧草種子的完整性沒有任何影響，說明收獲器上電機的轉速設置符合要求。

4 結論與討論

（1）通過藏北高原野生牧草種穗收獲試驗，采用手持式收獲器的機械收獲方式在收獲效率、純凈度和收獲率方面，均優于人工收獲方式。

（2）手持式收獲器的工作能力方面：對于不同類型的禾本科牧草種穗，手持式收獲器的機械收獲效率可替代10～30個人工;機械收獲草穗的純凈度普遍集中在40%～90%范圍內，優于人工收獲方式;機械收獲方式對種子的完整性沒有影響。

（3）種穗收獲器工作方式對不同牧草種穗收獲效果的影響：對于密實型和蓬松型牧草種穗，種穗收獲器更偏好于密實型種穗，表現在收獲密實型種穗時的機械收獲效率和機械收獲率均高于蓬松型種穗，這得益于種穗收獲器采用的整體捋奪式工作方式。

（4）機械收獲條件的探討：本次種穗收獲試驗中，課題組人員采用手持式種穗收獲器對高山嵩草進行收獲，結果不甚理想。分析其原因，主要是高山嵩草草穗過矮，多為2～4cm，收獲時刀具與沙石接觸，對刀具產生較大磨損和破壞，且收集袋中多為沙石，無法實現對高山嵩草種子的有效收集。通過討論認為：現有技術對高山嵩草種子的收獲不具備機械操作的條件。

（5）種穗收獲器改進的討論：通過本次種穗收獲試驗中發現，重量為2.25kg的手持式收獲器在海拔4000m以上的藏北高原地區還偏重，在工作5～10min左右時，普遍表現出體力不足等現象，需要在結構和材料上進一步改進;針對上述問題，經討論，可在不改變工作方式的前提下，改變操作方式，如改為肩背式或手拉式，同時適當增加收獲器寬度以擴大作業寬幅，在節省人體能的情況下，提高收獲效率。

參考文獻：

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[4]劉志林，苗彥軍.西藏藏北高原野生優良牧草種質資源調研對野生牧草種子收獲機械研制的啟示[J].科技創新與應用，2018（18）：73+76.

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