紫云英种子收获期机收损失率测算

(农业农村部南京农业机械化研究所， 江苏 南京 210014)

紫云英，又名草子、红花草、翘摇等[1-3]，是我国中南部水稻田主要的冬季绿肥作物之一，其固氮能力强，利用效率高，具有减少化肥投入、提升土壤肥力、保护生态环境等作用[4-7]。发展紫云英种植既是提升耕地质量、提升农产品质量的需要，又是发展绿色、有机农业，实现节能减排和环境保护的需要[8-9]。但在紫云英发展过程中存在种子质量不优、种子短缺等问题[10]，成为制约绿肥发展的瓶颈，其中收获期种子损失率过高是紫云英种子短缺的重要原因之一。

目前紫云英种子收获主要包括人工收获和机械收获2种方式。人工收获费时费力，留种产量低，一般稻田300～450 kg·hm-2；机械收获常见方式：一是联合收获，借用稻麦或油菜联合收获机完成紫云英种子收获，二是分段式收获，借用稻麦、油菜和豆类的割晒机进行紫云英收割铺晒，再用脱粒机或捡拾脱粒机进行脱粒，完成紫云英种子收获[11-12]。分段式收获工序较繁琐，效率较低；联合收获效率高，是紫云英种子收获的发展趋势，相比于油菜等其他作物，人们对紫云英收获过程中机收损失率的关注较少[13-14]。由于现有紫云英种植面积尚未大规模发展，紫云英种子收获质量对我国紫云英产量和产值造成的影响可能更大[15-16]。本研究从测算紫云英种子收获期机收损失率大小着手，研究现有联合收获机收获紫云英种子的损失率、品质差异及致损原因，为研发紫云英专用联合收获机提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料、地点及土壤状况

以青弋江1号为收获试验材料，于2018年5月15日在芜湖南陵试验场设置试验。土壤类型为沙壤土，土壤含水率由TZS型土壤水分测定仪测得为24.1%，容重1.26～1.32 g·cm-3，收获期紫云英田间情况如图1所示，试验设备为星光XG 788 ZK和久保田PRO 688 Q，测算不同联合收获机收获条件下紫云英种子机收损失率、实收产量、千粒重等，研究分析联合收获方式对紫云英种子收获效果的影响。

图1 收获期田间紫云英

1.2 试验设计

试验时选取紫云英长势基本一致的田块，将田块分为2个小区：A和B，2小区紫云英生物量视为相等，每个试验小区长为69 m，宽22 m，每个小区试验前，在田块中选取2个采样点进行测产取样，每个采样点取样面积为1 m2，由于绿肥作物种子成熟后大多易脱落[17]，产生落荚造成较大损失，所以取样内容包括了株上荚质量(不含茎秆)以及落夹质量，试验时分别记录下2个采样点的取样数据，1 d后将样品烘干处理后，记录下干燥后的种子质量，根据2次取样点的平均值计算出理论产种量。从2台联合收获机卸料取样，计算出每台机具实收产干种子质量。由理论产种量和机收单位面积产种子质量，从而测算出紫云英种子收获期机收损失率。

1.3 测试内容与方法

1.3.1农艺性状考察

收获紫云英时需考虑收获期紫云英茎秆物理特性、含水率等对紫云英机收损失率的影响，掌握合适的收获时期对减少收获损失有很大的作用[18]，过高和过低的含水率均会对损失产生很大的影响。5月15日，试验时从2个小区中随机取样5株，测量并记录株高、分枝数、株夹数等物理参数，每株样带回实验室作保鲜处理，5月16日测量茎秆含水率、种子含水率。

1.3.2单位面积生物总量测定

紫云英收获期每667 m2生物总量的测算是设计联合收获机喂入量大小的重要参考指标，收获期生物量包括3部分，一是落夹的质量，二是株上荚的质量，三是秸秆的质量。每667 m2机收生物总量的测算方法如下：将任一试验小区2个采样点内的株上荚、落夹以及剩余紫云英茎秆搜集起来一起称重计算，采样点1的株上荚质量(mass of pods on the plant)，记为PPM1，这部分通过人工将果荚从紫云英茎秆上摘下放入塑料盒收取，同理，采样点2株上荚质量记为PPM2；落夹质量(mass of falling pods)，记为FPM1，这部分通过人工将采样点的落荚捡净放入塑料盒收取，同理，采样点2落荚质量记为FPM2；剩余的茎秆质量(mass of remaining stems，RSM)全部装入物料带内进行称重。计算单位面积生物总量为：

1.3.3理论单位面积产种量

理论单位面积产种量包括每667 m2紫云英收获地中所有落夹的种子质量和株上荚的种子质量，测算方法如下：先将采样点1的株上荚经人工揉搓，然后选用直径为15 cm的标准筛进行筛选，得到采样点1的株上荚种子质量(seeds mass of pods on the plant)，记为SMPP1，同理，可得采样点2株上荚种子清选后质量记为SMPP2；采样点1的落夹质量(seeds mass of falling pods)，记为SMFP1，同理，采样点2的落夹质量(seeds mass of falling pods)，记为SMFP2。计算理论单位面积产种量为：

表2 两款联合收获机收获紫云英种子损失率比较

称重内容 测产取样1/g 测产取样2/g 株上荚落夹总质量株上荚落夹总质量生物总量/kg星光XG788ZK卸料取样/g久保田PRO688Q卸料取样/g烘干前样品质量47095.5565.597047.221017.22792.1840316.75干燥后种子质量37.830.868.670.510.981.4288.9106.5实收种子产量/[kg·(667m2)-1]25.124.5理论产种量/[kg·(667m2)-1]36.13机收损失率/%31.532.1

表1 采样株样物理特性和含水率

品种株高/cm分枝数果夹数黑荚率/%种子平均含水率/%茎秆平均含水率/%32.552154.537.4418100青弋江1号40.352668.79.4543.634.741610037.241771.5

1.3.4机收单位面积产种量

机收667 m2产种量测算方法如下：使用联合收获机XG 788 ZK收完A区后，将料仓内的脱粒混合物卸料装袋称重，验小区A的脱粒混合物总质量(total mass of threshing mixture in experimental plot A)，记为TMTMA，随后从卸料口随机取超过300 g样，卸料口取样质量(sampling mass of discharge port)，记为SMDPA，将从XG 788 ZK联合收获机卸料口取样脱粒混合物清选后得到的种子质量记为SMA。同理，使用久保田PRO 688 Q收完B区后，将料仓内的脱粒混合物卸料装袋称重，试验小区B的脱粒混合物总质量(total mass of threshing mixture in experimental plot B)，记为TMTMB，卸料口取样质量(sampling mass of discharge port)，记为SMDPB，将从久保田PRO 688 Q联合收获机卸料口取样脱粒混合物清选后得到的种子质量记为SMB。计算A区、B区机收单位面积产种量分别为：

机收667 m2产种量取2款联合收获设备机收667 m2产种量平均值为：

2 结果与分析

2.1 农艺性状分析

株样物理特性和含水率结果：收获期紫云英黑荚率达78%，少量中部呈黄荚，顶部偶有残花，少有嫩芽，每株有伸长分枝4～5个(包括主茎)，果夹数16～26，每夹含种子4～6粒，茎秆含水率平均为43.6%，收获时鲜种子水分测定方法参照农作物种子检验规程[19]，测得含水率为9.45%(见表1)。

2.2 机收损失率测算

星光XG 788 ZK和久保田PRO 688 Q两款联合收获机收获紫云英种子的损失率比较见表2。对2个取样点的株上夹、落夹、秸秆量以及卸料口取样种子质量等进行记录，并在实验室记录下干燥后各取样点的种子质量，采样点1干燥后的种子质量为68.6 g，采样点2干燥后的种子质量为81.4 g，测算得到紫云英种子收获时期每667 m2生物总量(不算落夹)为792.1 kg，理论667 m2产种量为36.13 kg，采用星光XG 788 ZK和久保田PRO 688 Q两款联合收获机收获紫云英种子时，实收干种子667 m2产量分别为25.1 kg和24.5 kg，机收损失率分别为31.5%和32.1%。

2.3 种子千粒重差异

表3为机收、落荚、摘荚的紫云英种子千粒重比较情况，分别测得其千粒重为3.23 g、3.08 g、3.42 g，从千粒重测量可知，即使是落入地中果荚里紫云英种子质量参照绿肥种子国家标准也是合格的[20]，分析原因是试验地块紫云英种子成熟后半期，即南陵地区4月初到5月15日收种前天气大都以阴雨天为主，由于日照少，气温较低，果荚转黑慢，而烂秆、落荚和落粒却很严重，除机收损失外，落夹的损失也很大，约占种子总量的27.7%，因此在紫云英种子收获期要把握好收种时间，各地要根据当地的气候情况决定适宜的机收时间。

3 结论与讨论

采用机械化收种简化了紫云英种子收获过程，打破了紫云英种子收获对人工的依赖性，实收产种量与人工收获相当，一般20～30 kg·(667 m2)-1，但工作效率是传统人工收获种子的18倍左右，采用机械化收种节约了紫云英留种生产的劳动成本，提高了紫云英生产的经济效益。

表3 机收、摘果、落果紫云英种子千粒重比较

取样点千粒重测量粒数重量/g千粒重/g机收310010.023.23落荚16455.063.08摘荚300010.273.42

借用现有稻麦或油菜联合收获机收获紫云英种子时目前还存在损失率过高、品质差异较大等问题，致损原因主要表现在现有稻麦联合收获机的割台、风机和振动筛等关键部件对紫云英种子收获适应性还不高，拨禾轮高度、风机风量、振动筛频率等参数都是按照稻麦来设计的，紫云英种子物理性状和稻麦相差很大，在现有收割机上调整无法最大程度减少紫云英种子收获损失，因此，研发紫云英种子专用收获机械是实现紫云英种子高效低损收获的必然趋势。

同时，为减少紫云英种子收获期机收损失率，还应加强对紫云英种子含水率、秸秆含水率对紫云英种子收获物流损失的影响效应研究，具体包括紫云英种子含水率、秸秆含水率对割台损失、清选损失、脱粒损失等物流损失的影响。