大豆种子精选的重要性与机械化精选技术特征

贺尚玉

(五常市兴隆乡农机管理站，黑龙江 五常 150225)

0 引言

大豆是我国重要的农作物，大豆的优产高产能够为社会生产生活提供良好的物资支持，大豆作为我国人民生活中重要的蛋白质和食用油原料，深受社会各界的广泛关注。同时大豆也是重要的饲料物资，在畜牧业中，大豆生产的豆粕供给着60%左右的饲料蛋白，此外，大豆产业链广泛涉及种植业、加工业、饲料业和养殖业和食品工业等领域，农业大豆生产是涉及国计民生的重要工作。随着国家大豆振兴计划的逐步实施，我国的大豆种植面积实现了快速增长，对大豆的品质、产出等要求也明显提高。从我国整体的大豆生产来看，2020年度中国大豆播种面积为987万hm2，比2019年增长5.9%，2020年平均大豆产量达到1 980 kg·hm-2，实现了近15年的稳步增长。但与此同时，我国2020年的大豆进口规模达到1亿t，进口依存度达到83.7%，为进一步保障大豆种植业的经济利益，快速提升我国大豆的生产能力已十分迫切。

从机械化生产的角度来看，大豆种子的品质对于生产实施质量和大豆最终产量影响很大，为有效实施大豆的机械化生产，大豆种子的精选是初期的最重要工作之一。长久以来，大豆的种子精选主要依靠人工筛选的方式实施，尽管筛选的准确性较好，但是效率低下，已逐渐不能适应现代化生产的需要。因此，利用现代化的机械技术，结合自动控制、计算机等先进学科，研究大豆种子精选的机械化实现途径，对于大豆产业的升级和粮食优产高产意义重大。

1 大豆种子及其精选技术的应用及研究情况

随着高速播种机技术的普及与应用，为切实提升播种的精确性和效率，必须对种子进行精选处理，以实现播种机的农艺需求。种子精选机械技术作为种子工程实施的重要机型，对其开展相关的研究和应用探索意义重大。从大豆种子和精选技术的研究探索来看，现阶段的相关研究数量和深入程度明显落后于小麦、玉米等大宗粮食作物，且生产中实际应用的大豆种子精选设备也存在技术落后、功能单一可靠性不强等问题。随着农业机械化技术的不断发展，近年来针对大豆种子的研发工作得到了加强，加之国家加强对大豆生产的政策支持，使大豆种子相关的科研工作得到了有效实施，并为我国大豆种子精选技术的深入应用和产业化奠定了坚实的基础。现阶段我国农业生产中应用的大豆种子精选设备包括大豆选种器、大豆精选机等，这些机型大多利用振动、离心转动等方式对种子进行精选，这些设备存在两大弊端，一是设备的精选能力有限，往往只能实现去除杂质和部分尺寸不合格的种子，不能实现精选；二是设备质量粗糙，生产过程中易出现磨损、损坏种子等问题，且机具体积大、振动噪音大[1]。

针对现阶段大豆种子精选中存在的问题，我国农机企业和科研工作人员结合国际先进技术开展了大量的研究工作，为大豆种子精选设备的研究应用奠定了良好的基础。贾振超等[2]针对我国大豆种子精选分级的技术现状展开研究，分析了大豆精选分级装备及技术原理，对比了国内国际技术差异，总结了大豆精选工艺合理流程，强调了大豆精选分级技术装备的合理发展途径；王衍武等[3]对大豆种子粒径变幅植株的生长发育进程及产量性状变化进行了研究，实验证实了大豆前期生长发育与子粒大小和粒径变幅有直接相关；肖培[4]试验研究了大豆分级播种对产量和品质的影响关系，验证了分级播种对株高、茎粗、干物质累积及最终产量的影响，分析了多项不同处理方式的优缺点差异，为大豆种子分级筛选和技术应用奠定实践基础；徐新华等[5]对黄淮海地区不同规模大豆生产基地机具配套模式进行研究，设计了大豆生产全程机械化生产模式和规范，说明了大豆种子与施肥机具技术匹配的重要性，强调应形成大豆机械化持续发展的技术体系。

2 大豆种子精选的重要性

2.1 提高种子的整体质量

种子的精选工作对于提升种子品质作用明显，种子精选不仅能剔除种子中的杂物和损坏、干瘪的种子，还能有效保证种子的品质统一性。经过机械化精选的大豆种子，能够实现饱满度、种子直径、外形整齐度等参数的均匀统一，还能进一步提升大豆种子在播种后的发芽率。通常情况下，采用传统的振动式精选设备，利用振动筛筛选一次仅能提升种子纯净度约2%～3%，而利用自动化的螺旋静电组合精选一次可提升纯净度9%～15%，精选后的种子更适合机械化大规模播种使用，并显著提高大豆种子的整体质量。

2.2 使播种浪费问题得到控制

进行分级和精选后的大豆种子，由于品质得到了更好的保证，在良好的纯净度指标下，单粒种子的发芽率得到明显提高，利用精选后的种子进行精精量播种，既能有效减少单位面积的播种量，又能保证大豆生长单位面积的最佳株数。对比而言，传统的粗精选种子播种时每公顷耗种量约90～100 kg，而经过现代化技术精选的优质大豆种子每公顷仅为55～65 kg，省种率在26.5%以上。

2.3 促进大豆产量的提高

经过现代化设备精选的大豆种子，种子的平均质量得到了更好的保证，播种后更能保证实现苗齐、苗壮，有效避免了弱苗、病秧等问题。与此同时，由于种子含杂率显著降低，劣质种子也被筛选排除，有效保证了机械播种的成功率，使机械播种时的漏播问题明显减少，播种成功率明显上升。比较来看，经过精选的种子与传统粗精选的种子对比，每公顷可实现增产5%～15%，能更好保证大豆生产效益。

2.4 有效减轻选种、播种工作强度

传统的粗精选种子，为保证播种质量，农民在购置后往往还须雇佣工人再次进行手工挑选，这在一定程度上增加了播种的准备工作量。通过高质量的机械装备实现精量选种的自动化实施，能够显著提高劳动效率，使播种前不必专门实施人工选种工作。种子精选设备工作效率与3人共同选种相比，可提高工作效率25～30倍，并减少种子准备工作40%以上的工作量。同时利用精选种子播种，播种机出现堵塞、空播、卡种等问题概率降低，田间维护与播种质量检查的工作量明显减少，且精播后的大豆植株密度均匀，便于田间管理。

3 机械化精选的典型技术

3.1 风选筛选技术

风选筛选技术是大豆精选的常用技术，在现代化生产过程中应用的比较多，风选筛选技术通常采用多重机械组合的形式实施选择的过程。多采用风机与筛网组合进行筛选。该类型设备主要生产流程如下，首先将大豆种子连续的喂入到筛选机械之中，通过筛选机械的皮带输送机或螺旋输送机将种子输送到风选结构，通过轴流式风机旋转产生的吹力或吸力，将种子中的杂质逐渐去除，去除的杂质可被集中收集。经过风机初步去杂后的种子被继续输送到筛选装置上，筛网上开有指定规格的孔，为实现多级筛选，通常上层筛网采用大直径筛孔，下层筛网采用小直径筛孔，用以筛分不同规格的种子，并去除细小的石子、尘土等杂物。筛分后的不同规格种子进入不同的输送装置，被分别输出，分别存放。风选筛选设备的常见结构如图1所示。

图1 风选筛选机械结构

风选筛选机械的特点是结构相对简单，所使用的技术主要集中在机械技术，机具的购置成本较低，使用操作与维护都相对容易。其缺点是通过风选装置仅能去除较轻杂质，筛选机构的筛分过程也存在较多的不确定因素，无法对变质、破裂、磨损等种子实现有效去除，无法去除混杂在种子中的石子等较重杂物，导致精选种子的质量差强人意。

3.2 摩擦带精选技术

摩擦带精选技术是针对传统的风选筛选机械筛分后种子纯净度不高，种子种混杂有破损、虫眼等问题，而研发的提纯新工艺。摩擦带精选技术是利用大豆种子近似于球形的特点，将具有一定摩擦力的传送带成一定角度倾斜布置，完好无破损的大豆会在自动重力作用下向下滑落，而破损、虫洞的大豆以及石子、杂物等表面不光滑，形状不规则，则被传送带向上方输送，实现种子的精选。摩擦带精选的方式能很好地实现大豆种子的提纯，与风选筛选机械分选的种子质量相比，种子纯度明显提升，劣质种子去除率也相对更高[6]。

3.3 功能复合型精选技术

很多进行的种子精选设备将传统的种子风选、螺旋筛选、摩擦精选等技术进行了整合，研制并生产了多级筛选的功能复合型种子精选机(图2)。应用功能复合型精选设备对大豆种子进行精选，能够在多级精选设备的作用下有效实现种子的提纯，劣质、损坏种子及杂质的去除率得到进一步提升，同时这类设备由于功能复合，通常体积较大，售价较高，且机械结构较为复杂，维修保养相对不便。

图2 功能复合型种子精选设备

3.4 智能精选技术

智能精选技术是利用现代化的自动控制技术完成大豆种子精选过程，常用的技术为图像识别与自动化分选技术，主要是通过视觉技术获取种子的外形特征，然后对种子的尺寸、周长、投影面积、形状等关键参数进行分析，利用RGB、HIS等色彩与图形分析技术，实现种子表面色泽的分析，再结合计算机程序分析大豆种子的表面纹理，综合评判种子品质，并对劣质种子进行定位，然后通过控制系统实现劣质种子的去除。除图像处理技术外，智能精选技术对种子的判断还可依靠光谱分析技术、x-ray成像技术等实现劣质种子的精准定位去除[7]。但从目前来看，智能精选技术的很多设备仍处于研究实验阶段，其设备尽管精度较高，但存在着效率低下等问题，仍需进一步优化。

4 结语

综上所述，大豆种子的精选对于去除种子中的杂质及劣质种子，有效提高种子纯净度具有重要作用，经过精选的大豆种子能更好地保证播种质量，进而提升大豆产量与效益。总体上看，我国现阶段的大豆种子精选设备技术还较为落后，很多设备的精选质量不尽人意，国产设备在自动化、智能化、功能复合化、结构合理化方面还有很多工作要做。