我國大豆機械化生產關鍵技術與裝備研究進展

岳星宇

(阜新市現代農業發展服務中心，遼寧 阜新 123000)

0 引言

大豆是我國重要的糧食作物之一，東北地區為大豆主產區[1]。大豆富含豐富的優質蛋白，用途廣泛，可以用來制作各種豆制品，提煉豆油或蛋白質，大豆渣也可以用作畜禽飼料。我國大豆種植業發展較為緩慢，尤其是近幾年，受到農業生產政策的影響及國際市場的激烈競爭，南美地區大豆種植面積激增，尤其是巴西地區，大豆生產規模、種植水平及大豆油分含量指標遠高于我國[2]。

目前，我國大豆生產在耕整地和播種作業環節基本已經實現了機械化發展，2020年，我國大豆耕種收機械化綜合效率達到87.2%，較2019年提高了1.21%，但是，與發達國家相比還存在一定的差距。據統計，2020年我國大豆進口量突破1億t[3]，大豆自給率不足18%，因此，提高大豆機械化發展，是提高我國大豆市場競爭力，實現大豆生產穩步發展的重要保障條件之一。

目前，我國大豆機械化生產存在高性能大豆農機裝備自主創新能力較弱，我國北方大豆主產區主要為引進歐美發達國家高性能農機裝備，大豆生產成本較高[4]，影響大豆機械化水平的提升。黃淮海地區大豆收獲目前主要依靠稻麥聯合收獲機改裝完成，收獲效率低，損失率及破損率較高。另一方面，目前大豆種植經營模式多以小戶分散種植為主，規模化、科學化及標準化較低，大豆種植品種雜亂，栽培模式差異性較高。因此，加快大豆關鍵生產環節及相關農機裝備的研制，努力提升國產農機具的生產制造水平與研發能力，是提高大豆機械化發展水平的重要方向。

1 發展現狀

1.1 大豆加工制品研究現狀

大豆是世界進出口貿易中重要的油料作物之一，其主要用途為傳統豆制品、新型豆制品及油脂制品等(表1)。目前，世界范圍內以大豆為原材料制作而成的各類產品約為12 000種，且以大豆制作而成的磷脂占據世界營養產品銷售量的第三位，還有新型防癌藥物——磷脂制劑等。因此，大豆在世界經濟發展中占據重要地位[5]。

表1 大豆加工發展現狀

1.2 大豆機械化發展存在的問題

1.2.1 大豆生產組織化程度低

雖然我國大豆種植面積較為廣泛，但是大豆產業及管理模式組織化程度較低。目前大豆種植多以散戶經營為主，從大豆品種的選擇到大豆田間管理都需要農戶自行完成，沒有形成規模化生產體系，嚴重制約了我國大豆可持續發展。

1.2.2 大豆生產成本高，種植效益較低

種植大豆的生產效益遠低于水稻、小麥及玉米，農戶種植積極性不高。首先是大豆單位面積產量低于主要糧食作物；其次是地區政府及農業補貼對大豆種植生產的扶持力度不夠；并且在2000年大豆就已經被退出了政府糧食收購的保護范圍之內，種植大豆沒有風險保護政策。相反，在美國等國家，農戶進行大豆種植還會得到相應的政府補貼，每噸大豆生產補貼可達到260元人民幣左右；最后是我國大豆生產成本較高，與巴西、美國、阿根廷相比，我國大豆每噸生產成本高出350元左右，其中有30%是各種稅費，這也是我國大豆生產成本較高的重要原因之一[6]。

1.2.3 缺乏市場競爭力

與世界大豆主要出口國相比，我國大豆品質缺乏國際市場競爭力，多年來，我國大豆公頃產量一直沒有得到提高，很難達到世界平均水平，而美國、巴西等國家的大豆公頃產量一直保持在2 850 kg以上。關于大豆的加工方式，我國一般直接將大豆進行加工食用，而國外得益于更加先進的大豆深加工技術，可以將大豆加工成醫用產品等，切實提高了大豆的附屬價值。

2 大豆機械化耕作技術

大豆是一種深根系作物，因此要求根系生長的耕作層有機質豐富，活土層深厚，為大豆根系生長提供一個良好的土壤環境，為大豆高產提供基礎條件，因此，大豆機械化耕作技術是大豆機械化生產的關鍵技術之一。

大豆機械化耕作方式主要包括平翻耕法、復式犁分層翻垡、螺旋型犁壁耕翻及熟地型犁耕翻。

2.1 平翻耕法

平翻耕法以應用有壁犁，全方位翻轉耕作層為主，保證農田地面平整，土壤耕作層結構全面疏松的一種方法，常見的農機具為圓盤重耙與鎮壓器配合進行。平翻耕法耕地效率較高，可以消滅多年生的雜草；但是會加劇土壤風蝕，破壞耕層結構，加重土壤干旱，降低了土壤的保水保肥能力。

2.2 復式犁分層翻垡

復式犁分層翻垡是將耕層上下層分層翻轉，在復式犁主犁鏵上前方安裝一個小鏵，耕深約為主犁鏵的一半，耕幅為主犁體的2/5。在進行耕作時，小犁鏵先將上層約 10 cm的表層翻到犁溝中，再由主鏵把10～25 cm的土層進行耕翻，達到分層翻垡的作用，該作業方法，使土壤地面覆蓋嚴密，翻地質量較高。

2.3 螺旋型犁壁耕翻

螺旋型犁壁耕翻是指用螺旋型犁壁變換耕作層上下位置，使翻轉180°，適用于開荒地的作業要求。

2.4 熟地型犁耕翻

要求利用垡片進行土壤翻轉，翻轉后的土壤彼此相連，與地面呈45°夾角，該方法進行土壤翻耕時，具有良好的翻耕及碎土效果，但是滅草性能較差。

3 大豆機械精量播種技術

一次性播種保全苗是實現大豆高產穩產的前提條件，目前我國大豆機械化播種的主要方式為精量播種，播種機分為機械式及氣力式兩種，目前主要播種機型號為2BJ-6W精量播種機、2BT-2系列小型精量播種機及2BMYFQ-6型氣力式精量播種機等，主要技術參數如表2所示。

表2 2BMYFQ-6型氣力式精量播種機技術參數

進行大豆播種時，要根據地區氣候環境、大豆品種、土壤墑情等進行播種日期的確定，如晚熟大豆品種應該適當早播，早熟品種應該適當晚播，土壤墑情較差的地塊應該搶墑早播，播種后及時進行鎮壓。

無論是哪種播種方法都應該按照公頃保苗株數的要求進行播種量的計算，計算方法如式(1)所示

(1)

式中Q—每公頃播種量，kg；

ZH—公頃保苗株數，株；

G—百粒重，g；

a—發芽率，%；

b—凈度，%；

Pe—田間損失率，%。

調整好播種量后進行播種調節桿的調節，主要依據如式(2)所示

(2)

式中X—測算面積用種量，kg；

Q—每公頃播種量，kg；

W—播幅，m；

L—主動輪周長，m；

B—主動輪轉數，r·min-1。

4 大豆機械化收獲技術

大豆機械化收獲時間較為嚴格，收獲過早，會造成大豆籽粒尚未完全成熟，大豆蛋白質及油分含量較低，收獲過晚會造成大豆炸莢，因此需要掌握適宜的大豆收獲時間。最適宜的大豆收獲時間是在大豆完熟的初期，大豆葉片全部脫落，籽粒含水率約為22%～25%左右，手動搖動植株會發出清脆的聲音，但是如果要采用大豆分段收獲的方法應提前幾天進行收獲。

4.1 聯合收獲

聯合收獲法又稱為直接收獲法，是指用谷物聯合收獲機直接收獲，適合大豆“深-窄-深”的種植方式。一般采用此種方法，要用專門的大豆收獲割臺，采用小的收割臺，減少大豆收獲損失。為了防止大豆炸莢，應減弱木翻輪等裝置對大豆植株的敲打，最后應適當提高擋風板，防止大豆粒外濺，降低大豆收獲損失。目前，常見的機型包括東風512、513、514系列、豐收3.0聯合收獲機系列。

4.2 分段收獲

分段收獲是指應用割曬機先將大豆割放后曬干，再利用大豆聯合收獲機進行脫離的方法。與聯合收割的方法相比，具有大豆收割及時、大豆收獲損失小的優勢，但是要避免在收獲時期遇到降雨，大豆干燥后要及時脫粒。

5 結論與展望

針對目前我國大豆機械化發展中存在的問題，本研究對國內外大豆機械生產及加工技術進行系統論述，并基于大豆機械化發展存在的問題提出未來大豆機械化發展的主要方向：

首先，應大力加強大豆關鍵環節技術裝備的研制，提高國產大豆機械化裝備的市場占有率，降低我國大豆生產成本，全面推進大豆機械化發展，并根據大豆生產不同地區的生產氣候條件、地形條件、生產特點等逐步推動大豆科學化、標準化發展，并加強農機與農藝技術的深度融合。

其次，在大力研發農機裝備的基礎上，創新研制與農機裝備配套的大豆品種、栽培工藝及種植模式等，實現大豆農機農藝一體化技術的發展，努力提升大豆生產單位面積產量，實現大豆生產的節本增效。

最后，隨著物聯網技術、人工智能技術、5G技術及區塊鏈技術的發展應用，大豆農機裝備及機械化生產應逐步向智能化方向發展，逐步形成國內大豆生產高中端裝備兼顧發展的格局，加強精準施藥、高效施肥等綠色高效生產技術的發展，推進大豆生產向資源友好、環境節約型方向發展。研究結果旨在為擴大我國大豆種植面積，保障我國糧油安全提供理論參考。