青豌豆農機農藝融合配套技術試驗

劉 旺，趙麗霞，李傳友，張 莉，滕 飛，李 震，劉京蕊

(1.北京市農業機械試驗鑒定推廣站，北京100079； 2.北京市延慶區農業機械化技術推廣服務站，北京102100)

0 引言

豌豆是我國重要的食用豆類和植物蛋白飼料，國內豌豆種植面積和總產量均居世界第2位[1-2]。我國豌豆生產機械化水平極低，尚未有成熟可靠的豌豆收獲機械，豌豆收獲主要依靠人工，生產成本高，極大限制了國內豌豆產業的發展[3-4]。國外豌豆機械研究較早，技術較成熟，但國外的豌豆收獲機械龐大復雜、成本高且轉彎半徑大，并不適合中國豌豆耕作國情[5]。

隨著北京市菜籃子工程的推進，人們對青豌豆需求逐漸增加，北京市青豌豆種植面積快速增加。以平谷區為例，2019年種植豌豆達1 500 hm2。青豌豆屬于節水作物，生長季總耗水量2.7 m3/hm2，比小麥節水近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，并且提升生產效益，對促進北京市節水農業發展具有示范帶動作用[6-7]。

北京市青豌豆種植機械化水平低，在播種、收獲等關鍵環節仍靠人工作業，工作效率低，種植成本高，農戶種植積極性不高，直接影響了青豌豆產業的持續發展。青豌豆食用用途不同，收獲方式也不同，如平谷區的青豌豆是割曬晾干后加工成膨化食品。青豌豆收獲時，首先人工或割曬機收獲后鋪放在地里，然后用谷物聯合收獲機收取籽粒。

目前，國內沒有專用的蔓生青豌豆割曬機，但對收獲其他農作物的割曬機早有研究。林景堯等[8]對割曬機放鋪質量進行了研究。陳翠英等[9]對谷物聯合收獲機油菜收獲割臺的設計進行了試驗研究。石增祥[10]設計出一種油菜割曬機可掛接于現有聯合收獲機底盤，具有較好的切割、分禾和鋪放性能。根據蔓生青豌豆的生長特點和收獲要求，北京市農業機械試驗鑒定推廣站設計生產出青豌豆專用割曬機，并對半直立型和蔓生型青豌豆開展收獲質量試驗驗證，通過對青豌豆播種機和割曬機的生產性能試驗，驗證所選的播種機、割曬機是否達到生產要求，針對機具作業存在的問題提出改進意見，提升青豌豆生產機械化水平。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及材料

2018年3月12日進行播種試驗，6月進行收獲試驗。試驗地點位于北京市平谷區王辛莊鎮北太平莊村，該村屬暖溫帶半濕潤大陸性季風區，四季分明。春季干旱多風，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%。選取當地引進的新品種中豌6號做播種試驗，榮濤9號和中豌6號進行收獲試驗。

1.1.1豌豆品種

(1)中豌6號矮生直立，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。干豌豆為淺綠色，百粒質量25 g左右；鮮青豆百粒質量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，生長勢強，抗寒、耐旱(苗期對水分需要較少，現蕾開花到結莢鼓粒期需水較多)。對溫度適應范圍較廣，喜冷涼濕潤氣候，幼苗較耐寒，但花及幼苗易受凍害，生長期適溫15～18 ℃，結莢期需20 ℃，若遇高溫會加速種子成熟，降低產量和品質。

(2)榮濤9號是自育品種，貼地蔓生，籽粒產量約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試驗機具

試驗機具為2BXF-12型農哈哈小麥播種機，配套動力為22.1 kW拖拉機，播種作業時隔一行堵一行，為6行播種。自走式青豌豆收獲機如圖1所示，基本參數如表1所示。

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

表1 青豌豆收獲機技術參數

1.2 試驗設計及方法

1.2.1播種

2017年已對青豌豆播種機播種榮濤9號(蔓生型)的適應性進行測定，且試驗結果表明適應性較好，因此，本次只進行播種機對中豌6號(直立型)的適應性試驗。試驗參照NY/T996—2006《小麥播種機作業質量標準》進行，主要測定以3個指標。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范圍內的點占總測定點的百分數。②斷條率。隨機抽取單行檢測長度1 m，分10段檢測，查看斷條數，然后計算每一測區的斷條率，5個測區的平均值即為最終斷條率。③播種機均勻性。

1.2.2收獲

采用對比試驗設計，試驗因素為自走式青豌豆收獲和人工作業。測定項目為不同作業方式的作業效率和收獲質量(籽粒損失率)。

(1)籽粒損失率。機收損失率計算如式(1)所示，人工收獲損失率計算如式(2)所示。

(1)

式中 掉落豌豆質量——收獲機行進道路上選取前后直線長5 m的范圍，稱量機收后標定范圍內掉落損失的豌豆質量，重復3次，取平均值，g

人工收獲籽粒損失率

(2)

式中 掉落豌豆質量——在試驗區前中后分別取3點，每點取1.60 m×3 m范圍，稱量掉落損失的豌豆質量，g

(2)作業效率。收獲機作業時，連續作業一個來回(地長134 m)兩個幅寬，記錄行走總距離，3次重復，取平均值，機收作業效率計算如式(3)所示。人工收獲作業時，在試驗區前中后分別取3點，每點取1.60 m×3 m范圍，記錄人工收獲每點內所有青豌豆的時間，人工收獲作業效率計算如式(4)所示。

(3)

(4)

2 試驗結果與分析

2.1 播種機

試驗證明，青豌豆播種機對于播種中豌6號、榮濤9號(2017年試驗結論)兩個青豌豆品種適應性均較好，各項指標均能滿足相關標準要求。

2.1.1播種深度合格率

播種深度合格率測定結果如表2所示，青豌豆播種機播種中豌6號的平均播種深度合格率為86.0%，符合標準要求(標準“覆土深度合格率≥80%)。

表2 播種深度合格率測定結果

2.1.2斷條率

斷條率測定結果如表3所示，青豌豆播種機播種中豌6號的斷條率平均值為1.7%，符合標準要求(斷條率≤3%)。

表3 斷條率測定結果

2.1.3播種均勻性

播種均勻性測試結果如表4所示，青豌豆播種機播種中豌6號的平均變異系數為32%，符合標準要求(變異系數≤45%)。

表4 播種均勻性測定結果

2.2 青豌豆收獲對比試驗

2.2.1收獲損失率

青豌豆在70%～80%成熟時收獲用于速凍，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比結果如表5所示，兩個收獲期的機收損失率不同，呈顯著差異。原因是在70%～80%成熟時，中豌6號仍呈半直立狀態，而榮濤9號已經處于蔓生狀態，加大了收割難度，與中豌6號相比損失率提高65.5%；而在完全成熟時，榮濤9號是蔓生狀態，而中豌6號80%左右也處在蔓生狀態，因此兩個品種的機收損失率沒有顯著性差異。兩個品種在兩個收獲期人工收獲的損失率差異不明顯。

2.2.2收獲效率

青豌豆收獲效率對比如圖2所示，在6月1日兩個品種的青豌豆70%～80%成熟時，中豌6號人工收獲效率0.01 hm2/h，機收效率0.24 hm2/h；榮濤9號人工收獲效率0.009 hm2/h，機收效率0.19 hm2/h。在完全成熟期，中豌6號人工收獲效率0.007 hm2/h，機收效率0.15 hm2/h；榮濤9號人工收獲效率0.006 hm2/h，機收效率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，機收中豌6號的效率高于榮濤9號27.9%，主要原因是中豌6號處于半直立狀態，收獲機行駛速度高；在完全成熟期，兩個品種的機收效率差異不明顯，原因是均處于蔓生狀態。

3 結束語

在北京市平谷區進行青豌豆機械化播種和收獲的適應性試驗，選取當地引進的新品種中豌6號做播種試驗，榮濤9號和中豌6號進行收獲試驗。試驗證明，青豌豆播種機對于播種中豌6號、榮濤9號(2017年試驗結論)兩個青豌豆品種適應性均較好，各項指標均能滿足相關標準要求。

在收獲損失率方面，兩個品種的青豌豆在70%～80%成熟和完全成熟兩個收獲期的機收損失率不同，呈顯著差異；在完全成熟時，兩個品種的機收損失率沒有顯著性差異。兩個品種在兩個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，機收中豌6號的效率高于榮濤9號27.9%；在完全成熟期，兩個品種的機收效率差異不明顯。