油菜機械收獲基礎(chǔ)理論及裝備研究,農(nóng)業(yè)機械化論文

油菜機械收獲基礎(chǔ)理論及裝備研究,農(nóng)業(yè)機械化論文0、引言油菜作物是我們國家主要油料作物之一,在我們國家食用植物油供應(yīng)中占有非常重要的地位。21世紀(jì)以來,由于農(nóng)村勞動力構(gòu)造變化、油菜耕種收環(huán)節(jié)勞動強度大、種植效益較低等原因,在2007年我們國家油菜種植面積開場出現(xiàn)下滑。國家為了穩(wěn)定油料作物生產(chǎn),保障國家食用油的供應(yīng)安全,相應(yīng)出臺了一系列加快油料作物生產(chǎn)措施,從政策和技術(shù)上進(jìn)行引導(dǎo)、集中攻關(guān),不斷加大油料作物生產(chǎn)的扶持力度,近年來油菜的種植面積和產(chǎn)量得以逐步回升。油菜耕、種、收環(huán)節(jié)實現(xiàn)機械化作業(yè)是加快發(fā)展油菜生產(chǎn)的根本途徑,油菜機械化收獲作為油菜機械化生產(chǎn)經(jīng)過中的一個重要環(huán)節(jié),其生產(chǎn)水平的高低對油菜種植面積、油菜籽總產(chǎn)、油菜籽品質(zhì)優(yōu)劣等有顯著影響。國內(nèi)外在油菜機械化收獲方面開展了積極研究,包括對油菜收獲特點、收獲方式詳細(xì)運用、收獲裝備開發(fā)、基礎(chǔ)理論研究、機械收獲損失率、油菜機收農(nóng)機農(nóng)藝結(jié)合等方面開展了詳細(xì)研究。本文綜述了國內(nèi)外油菜機械收獲經(jīng)過中主要環(huán)節(jié)的裝備及理論研究成果,以減少勞動強度、提高生產(chǎn)率、降低收獲損失、節(jié)約收獲作業(yè)時間等為目的,分析討論了今后油菜機械化收獲經(jīng)過中有效的方式和途徑,為開展油菜機械化收獲作業(yè)提供參考。1、油菜收獲方式方法研究當(dāng)前,油菜收獲主要采用兩種方式進(jìn)行收獲分段收獲和聯(lián)合收獲,且主要是在對不同收獲方式方法各自作業(yè)特點、作業(yè)對象、作業(yè)環(huán)境等方面的比擬研究,在追求最低損失量的前提下尋求最佳收獲方式方法?，F(xiàn)有種植的油菜主要有甘藍(lán)型油菜(B.napus)和白菜型油菜。甘藍(lán)型油菜由于氣候條件等因素往往出現(xiàn)成熟不一致和角果極易碎裂的現(xiàn)象,適宜采用割曬(分段)收獲;白菜型(B.rapa)油菜因其成熟較早且抗裂,多采用聯(lián)合收獲。1.1分段收獲法分段收獲是指在對油菜進(jìn)行田間收獲時,采用兩段收獲方式方法進(jìn)行:首先對油菜進(jìn)行割曬作業(yè)或割捆作業(yè);然后進(jìn)行晾曬,待籽粒后熟時,再用帶撿拾器的聯(lián)合收獲機或其他脫粒機械進(jìn)行脫粒清選作業(yè),完成對油菜的分段收獲。1.1.1割曬作業(yè)時間1)成熟期判定。割曬作業(yè)時為減少綠粒菜籽和脫粒時掉粒損失,最佳割曬作業(yè)時間以籽粒平均含水率在30%~35%為宜,由于該水分條件下作業(yè)能夠獲得較優(yōu)的品質(zhì)和較高的產(chǎn)量。作物在成熟期時,通過觀察籽粒的顏色變化來判定籽粒含水率比觀察田塊作物的整體顏色要可靠。一般油菜植株上所有角果中的籽粒到達(dá)生理成熟和完全長實時,水分大約在40%。生理上成熟的種子,天天損失水分大約為1%~3%。因而,從生理成熟時下降到最佳水分作業(yè)時一般只需要3~5天,其快慢取決于當(dāng)?shù)貧夂蚝推贩N,高溫和枯燥的環(huán)境下變化速率會加快。當(dāng)籽粒含水率在30%~35%時,主莖稈上的籽粒顏色變化范圍為30%~40%,對于甘藍(lán)型油菜,變色籽粒位于莖稈底部至向上1/3處,而白菜型油菜在莖稈中部和上部部分。油菜籽粒顏色變化經(jīng)過很緩慢,變化順序為綠色─淺黃色(紅褐色)─褐色。2)成熟度判定。同一田塊的油菜其成熟度不一定一致,成熟度主要遭到地形、土壤、濕度等條件的影響。因而,在收獲時,對于小面積田塊應(yīng)該分時間段進(jìn)行,從山脊到斜坡道再到低洼地。但是,實際操作上收割期的判定來自于產(chǎn)量的最優(yōu)化,能夠選擇最大區(qū)域產(chǎn)量最大的部分開場收割;對于大面積收獲時,能夠選擇在20%籽粒顏色發(fā)生變化時開場作業(yè),假如碰到有黑斑病菌的角果,提早割曬能夠減少潛在的碎裂損失。另外,要避免在30℃以上的高溫和枯燥天氣下進(jìn)行割曬作業(yè),由于清理葉綠素的酶需要在一定濕度條件下進(jìn)行。因而,在高溫枯燥的環(huán)境下,籽粒水分含量過低可能會造成葉綠素?zé)o法去除,最終導(dǎo)致割曬后的籽粒無法成熟。3)輔助手段。收割時還能夠采用化學(xué)枯燥劑和角果密封劑來輔助收割?；瘜W(xué)枯燥劑能夠枯燥所有綠色營養(yǎng)生長素,使得作物成熟愈加一致,能夠減少收割時的角果碎裂和籽粒損失。另外,在籽粒成熟角果變干和碎裂之前,角果密封劑的使用能夠減緩角果的枯燥和防止水分在角果內(nèi)外流動,進(jìn)而減少角果碎裂損失。1.1.2割曬作業(yè)時間對品質(zhì)的影響割曬作業(yè)時間對油菜品質(zhì)的影響:如表1中數(shù)據(jù)顯示,隨籽粒顏色變化比率的增加,割曬作業(yè)后菜籽品質(zhì)和產(chǎn)量在20%變化范圍時有較大改變,隨著顏色變化范圍的增加,產(chǎn)量和品質(zhì)改變不大。研究表示清楚,油菜籽粒一旦被收割后,籽粒就不再充實,即籽粒在油份和蛋白質(zhì)充實之前被收割后其組分不會再增加,進(jìn)而造成潛在的產(chǎn)量損失?！颈?】1.2聯(lián)合收獲法聯(lián)合收獲法是在油菜的角果成熟后期,采用聯(lián)合收獲機械對田間油菜一次完成切割、脫粒、清選等作業(yè)的聯(lián)合收獲方式。聯(lián)合收獲作業(yè)應(yīng)該選擇油菜處于已經(jīng)枯燥或成熟期一致,相對無綠色雜草或黑斑病的情形下。在成熟期油菜籽的顏色變?yōu)樯詈稚梁谏螯S色(品種不同顏色不同),當(dāng)角果已干且搖動發(fā)出響聲時,表示清楚油菜籽粒已成熟。其特點是效率高、省工省時,尤其在氣候條件不好的情況下,有利于進(jìn)行搶收。但這種方式對收獲機會要求較嚴(yán),既不能偏早,也不能偏晚。收獲過早,籽粒含水量高,品質(zhì)差,出油率低收獲過遲,因過于成熟,菜籽易炸裂脫落,造成損失,影響產(chǎn)量。聯(lián)合收獲時一般要根據(jù)油菜的長勢和倒伏情況,將撥禾輪的撥禾桿調(diào)整到被切割處以上2/3高度,撥禾輪的位置盡量后移以減少沖擊損失,割茬高度約為30cm。作業(yè)時間一般選擇在上午8:00-12:00和下午3:00-7:00,陰天時選擇中午進(jìn)行。收獲時行駛擋位采用中、低擋進(jìn)行收獲,行駛速度約為2.5km/h。作業(yè)時首先要對地塊做前期準(zhǔn)備,要根據(jù)收獲機械本身的外形尺寸在田間四周角落里預(yù)留機身下田的空間,一般能夠事祖先工收割來留出空地,便于機組順利下田作業(yè)。2、油菜機械收獲基礎(chǔ)理論及裝備研究。2.1油菜莖稈理化特性研究田保明(2005)等建立了油菜植株的力學(xué)模型,給出了油菜莖稈抗倒伏性的參數(shù)關(guān)系式Pcr=8E/2。根據(jù)此參數(shù)關(guān)系式,可對油菜的抗倒伏能力進(jìn)行綜合分析和評價:莖稈系數(shù)()小、彈性模量大者,抗倒伏能力強;對于同一油菜品種,莖稈系數(shù)越小,抗倒伏能力越強。為進(jìn)一步研究了油菜莖稈理化特性與倒伏之間的關(guān)系,解釋莖稈理化特性的內(nèi)在原因,張建(2006)等試驗測定了9種田間表現(xiàn)不同類型材料的木質(zhì)素含量、粗纖維含量等理化性狀。結(jié)果表示清楚,木質(zhì)素含量、機械組織面積在抗倒材料和不抗倒材料間存在顯著差異,不倒伏材料分別為倒伏材料的1.2倍和1.5倍。木質(zhì)素和粗纖維的密度在不同表現(xiàn)類型間沒有顯著差異,講明其與植株莖稈倒伏相關(guān)性不大。劉兆朋(2018)等對油菜莖稈詳細(xì)物料特性參數(shù)進(jìn)行了測試,以湘雜油743成熟期莖稈為試驗材料,分別測定其彈性模量E、剪切彈性模量G、剪切力F和含水率。試驗結(jié)果表示清楚:成熟期油菜莖稈彈性模量E穩(wěn)定在160MPa,剪切彈性模量G穩(wěn)定在11kPa;油菜莖稈的彈性模量和剪切彈性模量隨莖稈含水率的減小而增大。吳曉強等(2020)對油菜莖稈進(jìn)行軸向壓縮試驗,得出隨著莖稈距地高度的增加,油菜莖稈最大載荷基本呈線性減小的趨勢,最大值在距地50cm下面。4個品系的莖稈的最大抗壓強度和彈性模量均沿著距地高度而增加,但彈性模量基本不變;干油菜莖稈的最大承載力、最大抗壓強度和彈性模量都高于濕莖稈。這講明油菜莖稈的含水率顯著影響其抗壓力學(xué)性能。2.2油菜收獲機械裝備研究2.2.1分段撿拾裝置研究針對分段收獲的需求,石磊等(2018)設(shè)計了一種齒帶式油菜分段收獲裝置,進(jìn)行了齒帶式油菜撿拾裝置參數(shù)優(yōu)選試驗,得到機組前進(jìn)速度、齒帶輸送速度和齒帶輸送傾角與損失率的關(guān)系,找出合適齒帶撿拾器收獲油菜的最佳參數(shù)組合。3個影響因素按重要性排序為:機組作業(yè)速度輸送帶速輸送傾角。同時,確定了一組最優(yōu)的參數(shù)組合:機組前進(jìn)速度0.71m/s,輸送帶速0.9m/s,輸送傾角12。在該基礎(chǔ)上,吳崇友等(2018)采用響應(yīng)面分析方式方法對撿拾脫粒機撿拾部件的參數(shù)進(jìn)行試驗,確定了一組最優(yōu)的參數(shù)組合:機組前進(jìn)速度0.80m/s,輸送帶速0.78m/s,輸送傾角11.19,優(yōu)化后撿拾損失率的理論值為2.91%。2.2.2割臺研究割臺在切割經(jīng)過驅(qū)動機構(gòu)會對植株產(chǎn)生較大振動,進(jìn)而造成油菜掉粒損失增加,因而對割刀的振動經(jīng)過進(jìn)行研究對提高割刀的工作性能有積極的意義。李青林等(2018)用ADAMS軟件建立了4LYZ-2油菜聯(lián)合收獲機橫割刀驅(qū)動機構(gòu)(擺環(huán)機構(gòu))的運動模型和豎割刀驅(qū)動機構(gòu)(曲柄滑塊機構(gòu))的虛擬樣機模型。通過仿真測量得到橫、豎割刀驅(qū)動機構(gòu)在運動時對機架的激振力。仿真結(jié)果表示清楚:橫割刀往復(fù)運動時,作用在擺環(huán)箱上的載荷為簡諧載荷,Fx的幅值為3200N,且遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Fy;豎割上下運動時作用在割臺框架上的激振力呈余弦變化Fy遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Fx,且Fy的幅值為2637N。該仿真結(jié)果為割臺框架的動力學(xué)分析提供了根據(jù)。2.2.3脫粒清選系統(tǒng)研究脫粒清選是油菜收獲經(jīng)過的關(guān)鍵環(huán)節(jié),脫粒滾筒的轉(zhuǎn)速是影響脫粒質(zhì)量的關(guān)鍵因素。D.M.Bruce等(2001)對油菜抗裂莢角果的脫粒性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表示清楚:脫粒滾筒在600r/min轉(zhuǎn)速下能夠完成98%的脫粒,有1%的種子被傷害;滾筒線速度到達(dá)800r/min時有2.2%種子受傷害。對于未成熟的角果,就算轉(zhuǎn)速到達(dá)1520r/min時還不能完全將籽粒脫掉,而種子傷害率增加到14%。為了找出分段收獲撿拾脫粒機脫粒、清選部件形式和兩組合理的工作參數(shù),吳崇友等(2018)對我們國家南方油菜分段收獲割曬后的脫粒清選特性和脫粒清選參數(shù)進(jìn)行了研究,并在試驗臺上進(jìn)行脫粒和清選正交試驗。試驗結(jié)果表示清楚:脫粒分離夾帶損失最小的優(yōu)選參數(shù)組合為喂入量1.6kg/s、滾筒轉(zhuǎn)速750r/min、脫粒間隙15mm、滾筒形式釘齒6排;影響脫粒分離夾帶損失率的主次因素為滾筒形式、喂入量、脫粒間隙和滾筒轉(zhuǎn)速。綜合考慮清選損失率和含雜率最小的優(yōu)選參數(shù)組合為開度10mm魚鱗篩、振動篩曲柄轉(zhuǎn)速260r/min、離心風(fēng)機轉(zhuǎn)速860r/min、離心風(fēng)機傾角15由模糊綜合評價值的極差分析可得因素的主次排序為離心風(fēng)機傾角、振動篩曲柄轉(zhuǎn)速、篩片構(gòu)造形式和離心風(fēng)機轉(zhuǎn)速。喂入量對脫粒滾筒的工作性能也有一定影響,李耀明等(2005)對紋桿、鋸齒型滾筒和柵格、沖孔式組合凹板的脫粒分離裝置進(jìn)行了不同喂入量和滾筒轉(zhuǎn)速下的脫粒試驗。試驗結(jié)果表示清楚,該裝置脫分損失不超過0.5%。分析表示清楚,脫分率主要與油菜的喂入量、滾筒構(gòu)造、滾筒線速度和滾筒長度有關(guān),華而不實滾筒線速度和喂入量對脫分率影響最大,通過試驗找到了脫粒分離裝置的最佳工作參數(shù)。在最高脫分率目的值為99.6%對應(yīng)下的最佳喂入量為1.4798kg/s,滾筒線速度29.716m/s,滾筒長度為1580mm。清選經(jīng)過大部分是采用氣流振動挑選方式方法,因而篩面上的氣流場分布規(guī)律對篩分經(jīng)過有較大的影響。唐倫等(2018)對油菜清選裝置振動篩篩面上的氣流場分布規(guī)律進(jìn)行了研究。結(jié)果表示清楚:沿篩面橫向方向氣流基本保持穩(wěn)定,沿縱向方向各行風(fēng)速從大到小排列為第5行、第3行、第2行和第4行。氣流分布大致呈前高、中部略有下降和尾部再次上升的趨勢,風(fēng)機轉(zhuǎn)速是影響通過篩面的氣流速度的主要因素,而對篩面上氣流場的分布無影響。篩分經(jīng)過主要是通過篩面上的顆粒碰撞拋離的作用實現(xiàn)篩分,李耀明(2007)等對油菜脫出物振動篩分運動進(jìn)行了分析及試驗研究,通過分析振動篩拋射強度對篩面物料運動狀態(tài)的影響,以顆粒的碰撞理論為基礎(chǔ),建立單個物料顆粒在篩面上的運動模型,并通過運動穩(wěn)定性分析,得到不同拋射強度下物料顆粒的運動規(guī)律。通過試驗得出對應(yīng)拋射強度下的清選損失率,試驗結(jié)果發(fā)如今拋射強度kv=1.937時,清選損失率最低,清選效果較好。為找出影響清選性能的主要關(guān)鍵因素,李耀明等(2006)對油菜脫出物清選性能進(jìn)行了試驗,通過正交試驗和綜合平衡法發(fā)現(xiàn)油菜脫出物的特性、清選裝置的曲柄半徑、曲柄轉(zhuǎn)速、離心風(fēng)機轉(zhuǎn)速等對清選性能影響較大。油菜脫出物清選的最佳參數(shù)組合為:曲柄半徑為18mm,曲柄轉(zhuǎn)速為310r/min,離心風(fēng)機轉(zhuǎn)速為900r/min。為進(jìn)一步分析油菜籽在篩分經(jīng)過的透篩機理,李耀明等(2007)針對單個油菜籽的透篩經(jīng)過,建立了單風(fēng)道風(fēng)機單層振動篩清選裝置的虛擬樣機模型,在不同工作參數(shù)下,對油菜籽在清選裝置中的運動規(guī)律進(jìn)行了仿真實驗。實驗結(jié)果表示清楚,對于油菜籽的清選,曲柄長度為35mm,清選損失率較小,清選效率也較高;當(dāng)曲柄長度增至40mm,清選經(jīng)過中的損失率會隨著篩面振幅的加大而增加;曲柄轉(zhuǎn)速低于270r/min時,物料在清選篩篩面跳動次數(shù)減少,清選效率降低。風(fēng)機轉(zhuǎn)速較之其傾角,對清選經(jīng)過有著更為顯著的影響:當(dāng)風(fēng)機的轉(zhuǎn)速到達(dá)1050r/min時,清選損失率急劇增加,清選效果也較差?，F(xiàn)有清選篩經(jīng)過一段時間運行后經(jīng)常會出現(xiàn)大面積篩孔堵塞的情形,影響了清選質(zhì)量增加清選損失。李耀明等(2018)進(jìn)一步分析了油菜篩面粘附物的主要成分及構(gòu)造,得出了油菜篩面粘附物的尺度分布:77%集中在0.3~2.5mm范圍內(nèi),且不同尺度范圍內(nèi)篩面粘附物的主體成分明顯不同。同時,對油菜角果皮、主莖稈、枝莖稈和篩面粘附物與篩面基體間的摩擦特性進(jìn)行了測定。結(jié)果表示清楚:油菜莖稈、角果摩擦因數(shù)普遍隨含水率的提高而增大,篩面粘附物與金屬間的摩擦因數(shù)到達(dá)0.71。3、油菜收獲損失率研究3.1不同收獲方式及品種對損失率影響研究RalphE.H.Sims(1979)對油菜不同收獲方式進(jìn)行了比擬研究,采用新西蘭春油菜為研究對象,以獲取最大油菜籽產(chǎn)量和最高油菜籽含油量為目的,選取下面4種典型收獲方式方法進(jìn)行研究:先對角果(菜籽含水率40%時)施行化學(xué)劑脫水后,含水率降至12%再進(jìn)行脫粒;角果處于高水分(20%~30%)進(jìn)行一次低速脫粒,水分降到12%后進(jìn)行第二次脫粒;先對油菜進(jìn)行條鋪割曬(菜籽含水率40%),待水分降到安全脫粒水分時進(jìn)行二次脫粒;等到油菜成熟(菜籽含水率12%)時直接收獲。研究結(jié)果顯示:條鋪割曬后收獲相比直接收獲能夠獲得高的菜籽產(chǎn)量和菜籽油產(chǎn)量;但作業(yè)成本偏高,而直接收獲能夠獲取高含油量的菜籽。采用脫水劑操作能夠明顯縮短烘干時間,但碰到惡劣天氣時菜籽掉粒損失增加,最終導(dǎo)致菜籽油產(chǎn)量較大幅度減產(chǎn)。兩次脫粒技術(shù)及條鋪割曬加兩次脫粒組合形式同樣降低了菜籽油產(chǎn)量。除了作業(yè)方式對損失有影響,作物的含水率大小也對收獲損失有影響。劉德軍等研究了不同含水率條件下不同環(huán)節(jié)損失率的變化規(guī)律,研究表示清楚分段收獲總損失大于聯(lián)合收獲總損失,隨含水率的降低,脫粒損失和清選損失降低。這是由于含水率高的情形下不成熟籽粒比成熟籽粒輕會連同雜質(zhì)被吹走,且不容易脫粒等原因造成的;但過低的含水率會使得割臺損失增加,聯(lián)合收獲含水率在10%、分段收獲在12%為最佳收獲時期,一般能夠在18%~25%進(jìn)行分段收獲和15%~20%進(jìn)行聯(lián)合收獲比擬適宜。同時,應(yīng)用了回歸分析法建立了油菜籽粒含水率與損失率的相關(guān)函數(shù)。在收獲期判定作物含水率一般采用經(jīng)歷體驗法則,通過觀察作物顏色變化狀況來確定收獲時間。馬霓(2020)等開場研究了不同田間作業(yè)期(顏色變化狀態(tài))對損失率的影響規(guī)律。在機械化播種的前提下,以田間菜籽產(chǎn)量、損失量及菜籽品質(zhì)作為評價指標(biāo),對3種不同機械化收獲作業(yè)時間與人工在油菜成熟期收獲作業(yè)進(jìn)行比擬研究:CHA油菜主莖稈和80%分枝上的角果呈黃色、所有主莖稈和60%分枝上的菜籽粒呈黑色時進(jìn)行機械化收獲;CHB油菜主莖稈和90%分枝上的角果呈黃色、所有主莖稈和80%分枝上的菜籽粒呈黑色時進(jìn)行機械化收獲;CHC油菜主莖稈呈深黃色和所有分枝上的角果呈黃色、所有菜籽粒呈黑色時進(jìn)行機械化收獲;MH在主莖稈和分枝上的角果呈黃色和淺黃色時進(jìn)行人工收獲。結(jié)果表示清楚:當(dāng)油菜主莖稈和90%分枝上的角果呈黃色、所有主莖稈和80%分枝上的菜籽粒呈黑色時進(jìn)行機械化收獲其產(chǎn)量最高,顯著高出人工收獲產(chǎn)量,且田間掉粒損失僅為人工收獲的50%;相比人工收獲時勞動力成本占據(jù)了總成本的70%,極大程度上降低了油菜的生產(chǎn)效益。因而,把握適宜油菜機械化收獲時間是減少油菜籽損失的關(guān)鍵因素。不同的作物品種其本身物理特性有差異,比方抗裂角能力的差異等,因而有學(xué)者開場對不同品種進(jìn)行比擬研究。樂秋歆(2018)等對不同油菜品種進(jìn)行機械化收獲損失率比擬,結(jié)果表示清楚:不同品種間損失率大小有差異,主要分布在8%~9%;裂果率和青果率越高導(dǎo)致?lián)p失率越大,講明抗裂角能力強的品種,收獲損失率偏低。3.2不同環(huán)節(jié)對損失率分布研究油菜收獲損失詳細(xì)包括田間自然掉粒損失、切割損失、脫粒損失、清選損失4個部分;而不同環(huán)節(jié)其損失率大小也有差異,國內(nèi)外學(xué)者就詳細(xì)作業(yè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了比擬研究。J.S.Price等(1996)就油菜商業(yè)化收獲損失進(jìn)行了研究,主要針對冬油菜和春油菜進(jìn)行田間自然掉粒損失及機械收獲經(jīng)過產(chǎn)生的碰撞損失(切割損失)研究,收獲方式分為直接收獲和割曬后收獲,損失測試不包括脫粒清選經(jīng)過的損失。研究結(jié)果顯示:對于冬油菜當(dāng)采用直接收獲選擇適當(dāng)?shù)臋C會或稍晚時間范圍內(nèi),總損失率在11%左右,華而不實4.7%~6.4%屬于自然掉粒損失;而采用割曬后再進(jìn)行收獲時其損失率變化范圍10.7%~24.8%,但自然掉粒損失非常少低于1.8%,最大的損失來自于割曬作業(yè)。對于春油菜直接收獲總損失率在1.7%~4.9%,華而不實自然掉粒損失1.2%~2.0%,而割曬后收獲損失率為2.6%~4.6%,自然掉粒損失為0~0.9%,在適宜的時間段內(nèi)收獲能夠得到最低損失率。這講明直接收獲由于選擇在成熟期收獲自然損失偏大,但相比擬分段收獲其總損失率要低,且冬油菜與春油菜有差異,春油菜由于植株本身物理特性較合適機械收獲,因而整體損失率偏低。但該研究僅僅對掉粒和切割損失進(jìn)行了研究,因而有必要對4個主要環(huán)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)分析研究。朱云才(2002)等以桂林-3號全喂入聯(lián)合收割機為研究對象,配套安裝蘇U(B)型油菜收割裝置進(jìn)行了油菜田間收獲損失試驗,試驗時油菜成熟度為95%。研究結(jié)果表示清楚,脫粒損失1.4%,清選損失0.4%,自然掉粒和割臺損失為8.9%。石劍飛等(2018)研究了4個油菜品種在機械收獲經(jīng)過中各部位損失量的差異。結(jié)果表示清楚:4個油菜品種機械收獲損失率在8%~10%,損失主要發(fā)生在脫粒和清選經(jīng)過中,占總損失量的80%左右;抗裂角性強的油菜品種可減少自然脫落和割臺的損失,但增加了脫粒經(jīng)過的損失;高產(chǎn)品種固然機械化收獲的損失量最高,但總收獲損失率卻最低。該研究中割臺損失率降低的主要原因是割臺的設(shè)計上有了較大的改良,提高了機械收獲的效率及效益。3.3不同裝備收獲對損失率的影響研究同一時間采用不同機械裝備對同一品種進(jìn)行收獲時,其結(jié)果也有變化,因而不少學(xué)者在詳細(xì)施行經(jīng)過中分析了不同裝備條件下?lián)p失率的變化。MohammadRezaAlizadeh等(2007)對一種簡易的機收作業(yè)進(jìn)行了評估研究,詳細(xì)對耕整機掛接水稻收割裝置進(jìn)行油菜收割和人工用鐮刀收割進(jìn)行比擬。結(jié)果表示清楚:收割機有效田間作業(yè)效率為0.17hm2/h,人工收割作業(yè)效率為0.008hm2/h,勞動力消耗分別為:5.88人工/hm2和128人工/hm2,而收割損失率分別為7.33%和6.83%,顯然兩種不同的方式方法在損失率上沒有明顯的差異不同。作業(yè)成本比擬:人工收割成本需要88.88$/hm2,收割機收割成本為15.20$/hm2,機器作業(yè)的盈虧平衡點為4.83hm2/年,當(dāng)收割面積低于該平衡點時能夠采用或租用機械作業(yè)。割臺是油菜收獲經(jīng)過中首先接觸作業(yè)對象的裝置,因而割臺構(gòu)造的變化對收獲損失率有著較大的影響。R.N.Hobson等(2002)對兩種不同類型割臺收獲油菜時的損失率進(jìn)行了研究:一種標(biāo)準(zhǔn)割臺,另外一種在割刀和攪龍間配套輸送器的割臺。試驗發(fā)現(xiàn),收獲前的田間掉粒損失為11kg/hm2,該損失率較小且與當(dāng)?shù)貧夂驐l件有關(guān)。采用兩種不同割臺進(jìn)行收獲時損失率有顯著性差異,來自側(cè)面刀片的損失率一樣,由于割臺寬度的不同因而收獲時損失變化范圍為18.4~34.6kg/hm2,十分是隨著割臺寬度的增加損失率逐步減少。除了自然掉粒損失和側(cè)刀損失,配套輸送器割臺的損失為59kg/hm2,相反標(biāo)準(zhǔn)割臺的損失到達(dá)104kg/hm2,對于帶輸送器割臺因割刀原因?qū)е碌膿p失為27%,缺乏標(biāo)準(zhǔn)割臺割刀帶來的損失的50%,在加長割臺加裝中間輸送器顯示出明顯的作業(yè)效果。以2001年的價格計算,加裝帶輸送器的割臺只要在5年內(nèi)每年收獲171hm2油菜即可回收附加成本。R.Zimmer等(2006)還應(yīng)用割臺改裝后的小麥?zhǔn)斋@機進(jìn)行油菜收獲作業(yè)比擬試驗研究,得到安裝小麥割臺聯(lián)合收獲機機收損失率為10.35%,加裝油菜割臺聯(lián)合收割機(在原有割臺長度基礎(chǔ)上加長100cm+豎直割刀)收獲后總損失率為7%。華而不實,割臺損失2.7%,分禾損失4.0%,脫粒分選損失0.3%;單純加裝割刀收獲后總損失率為12.85%,華而不實割臺損失10.8%,分禾損失1.7%,分選篩損失0.35%(油菜產(chǎn)量2602kg/hm2)。結(jié)果表示清楚,加長割臺長度和加裝適宜的豎直割刀能夠減少收獲損失,另外撥禾輪的安裝位置和線速度的選擇及機手的操作方式方法及熟練程度也對收獲損失有影響。由于油菜植株分枝多穿插多的特殊性,使得在收獲作業(yè)時分禾處理困難,因而有學(xué)者重點研究割臺分禾位置的損失率變化規(guī)律。LuigiPari等(2020)采用紐荷蘭CX8090聯(lián)合收獲機(割幅6.18m),裝配小麥用割臺和油菜用割臺兩種不同割臺,對油菜田間收獲損失進(jìn)行現(xiàn)場測試,測試時采用托盤放置在油菜行間空隙里,收集田間收獲損失。結(jié)果表示清楚:田間自然損失(來自自然氣候、油菜成熟等自然原因)為6.94%,采用小麥割臺和油菜專用割臺進(jìn)行收獲時田間損失分別為6.1%和3.46%。華而不實,割臺的右側(cè)分禾處位置損失率占總損失的1/3多,機收經(jīng)過中脫粒和分選損失占總損失的1/4,收獲機因?qū)τ筒饲o稈的碰撞和振動產(chǎn)生的掉粒損失占總損失的1/4,而割臺內(nèi)損失比率不到10%。試驗表示清楚,油菜專用割臺能夠較大幅度減少機收損失,而機收損失大部分來自于分禾經(jīng)過中的拉扯、沖擊作用。為此,LuigiPari等專門對分禾處進(jìn)行了兩側(cè)對稱收集田間掉粒損失,如此圖1所示。圖1顯示:在分禾處掉粒損失最大,左側(cè)割臺位置下方的掉粒損失隨著間距分禾處越遠(yuǎn)損失越小,相比擬右側(cè)田間損失呈減少趨勢;小麥割臺和油菜割臺兩者拉開的差距離分禾處越近表現(xiàn)越大,且右側(cè)差距總體大于左側(cè),表示清楚左側(cè)的部分掉粒掉落在割臺被回收,因而遺留田間損失變少。由于油菜莖稈的分枝纏繞等原因,表示清楚油菜機械收獲時分禾處是影響掉粒損失的關(guān)鍵部位。4、油菜機收農(nóng)機農(nóng)藝研究影響油菜全程機械化發(fā)展的技術(shù)因素主要有品種特點、種植方式及收獲工藝等。吳崇友等(2007)研究了該因素與機械化的關(guān)系,得出油菜全程機械化是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程,必須從品種培育、規(guī)范農(nóng)藝技術(shù)、改良和開發(fā)機械裝備等3方面協(xié)調(diào)地解決;必須針對各主產(chǎn)區(qū)品種特點、自然條件和經(jīng)濟條件,集成并融合單項技術(shù),建立油菜機械化的區(qū)域技術(shù)形式和技術(shù)體系,系統(tǒng)地推進(jìn)油菜機械化發(fā)展。同時,提出我們國家油菜全程機械化技術(shù)道路:直播優(yōu)先,能播不栽;當(dāng)栽則栽,栽而高效;兩種收獲方式并舉,因地制宜正確選擇;挑選和培育合適機械化作業(yè)的品種,優(yōu)化和規(guī)范栽培技術(shù);盡快研究開發(fā)復(fù)式高效直播機、稻坂田移栽機、分段收獲的割曬機和撿拾脫粒機、改良聯(lián)合收割機。由于收獲方式的選擇受油菜種植方式、氣候條件、適宜的收獲期等條件的影響,盧晏等(2008)在全面考慮收獲條件及適應(yīng)性、經(jīng)濟性、作業(yè)質(zhì)量等影響因素的基礎(chǔ)上,對分段收獲和聯(lián)合收獲進(jìn)行了優(yōu)、缺點比擬研究,進(jìn)而對我們國家南、北方油菜產(chǎn)區(qū)機械化收獲方式進(jìn)行了選擇:分段收獲方式具有適應(yīng)性強等多種優(yōu)勢,我們國家油菜機械化收獲需要因地制宜地采取適當(dāng)?shù)氖斋@方式,而不應(yīng)是全部采用聯(lián)合收獲。多功能油菜聯(lián)合收獲機是解決現(xiàn)有油菜生產(chǎn)的重要裝備,吳福良等(2007)從機械裝備方面開展研究指出多功能油菜聯(lián)合收獲機的發(fā)展方向:實現(xiàn)長江流域油菜機械化收獲應(yīng)以聯(lián)合收獲工藝為主,重點研制多功能油菜聯(lián)合收割機。有利于提高機具的使用效率和農(nóng)業(yè)機械化水平,提高勞動生產(chǎn)率和減輕勞動強度,提高種植油菜的經(jīng)濟效益。根據(jù)油菜生物學(xué)特性,研制多功能油菜聯(lián)合收割機應(yīng)解決油菜機收時,分禾、脫粒分離困難和炸角損失這3大關(guān)鍵問題。通過對多功能油菜收獲機的關(guān)鍵技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計,有效地解決了油菜機械化收獲的難題,機器能夠收割油菜、水稻、小麥等不同作物,實現(xiàn)一機多用功能。另外,油菜植株本身物料特性也對機械收獲產(chǎn)生互相影響,劉建毅等(2018)對油菜機械化收獲對品種特性需求進(jìn)行了研究,結(jié)果表示清楚合適機械化收獲油菜品種應(yīng)該具備下面特點:早熟、植株矮、株型緊湊、抗性好和分枝短。5、結(jié)論1)聯(lián)合收獲方式方法是一種比擬合適的作業(yè)方式方法,該方式方法雖效率高,損失率也偏高。隨著割臺的技術(shù)改良,損失率能夠逐步降低,還能夠獲得含油率高的菜籽;但是作業(yè)遭到地理位置、地形地貌的限制及當(dāng)?shù)氐氖杖胨降人拗?。分段收獲能夠獲得較高的產(chǎn)量,由于作業(yè)環(huán)節(jié)增加因而損失率較聯(lián)合收獲高,且作業(yè)成本有所增加。不過增加的產(chǎn)量能夠彌補增加的成本。分段收獲最重要的是能夠提早作業(yè)時間,縮短大田生長期,為后茬作物多熟制提供保障。2)不同收獲方式方法和收獲時間對油菜菜籽品質(zhì)的影響不大,在籽粒顏色變化比率20%時變化較大,因而該比率為收獲的安全臨界點,超過該點收獲對蛋白質(zhì)和含油率等影響不大。