我国大豆机械化生产关键技术与装备研究进展

岳星宇

(阜新市现代农业发展服务中心，辽宁 阜新 123000)

0 引言

大豆是我国重要的粮食作物之一，东北地区为大豆主产区[1]。大豆富含丰富的优质蛋白，用途广泛，可以用来制作各种豆制品，提炼豆油或蛋白质，大豆渣也可以用作畜禽饲料。我国大豆种植业发展较为缓慢，尤其是近几年，受到农业生产政策的影响及国际市场的激烈竞争，南美地区大豆种植面积激增，尤其是巴西地区，大豆生产规模、种植水平及大豆油分含量指标远高于我国[2]。

目前，我国大豆生产在耕整地和播种作业环节基本已经实现了机械化发展，2020年，我国大豆耕种收机械化综合效率达到87.2%，较2019年提高了1.21%，但是，与发达国家相比还存在一定的差距。据统计，2020年我国大豆进口量突破1亿t[3]，大豆自给率不足18%，因此，提高大豆机械化发展，是提高我国大豆市场竞争力，实现大豆生产稳步发展的重要保障条件之一。

目前，我国大豆机械化生产存在高性能大豆农机装备自主创新能力较弱，我国北方大豆主产区主要为引进欧美发达国家高性能农机装备，大豆生产成本较高[4]，影响大豆机械化水平的提升。黄淮海地区大豆收获目前主要依靠稻麦联合收获机改装完成，收获效率低，损失率及破损率较高。另一方面，目前大豆种植经营模式多以小户分散种植为主，规模化、科学化及标准化较低，大豆种植品种杂乱，栽培模式差异性较高。因此，加快大豆关键生产环节及相关农机装备的研制，努力提升国产农机具的生产制造水平与研发能力，是提高大豆机械化发展水平的重要方向。

1 发展现状

1.1 大豆加工制品研究现状

大豆是世界进出口贸易中重要的油料作物之一，其主要用途为传统豆制品、新型豆制品及油脂制品等(表1)。目前，世界范围内以大豆为原材料制作而成的各类产品约为12 000种，且以大豆制作而成的磷脂占据世界营养产品销售量的第三位，还有新型防癌药物——磷脂制剂等。因此，大豆在世界经济发展中占据重要地位[5]。

表1 大豆加工发展现状

1.2 大豆机械化发展存在的问题

1.2.1 大豆生产组织化程度低

虽然我国大豆种植面积较为广泛，但是大豆产业及管理模式组织化程度较低。目前大豆种植多以散户经营为主，从大豆品种的选择到大豆田间管理都需要农户自行完成，没有形成规模化生产体系，严重制约了我国大豆可持续发展。

1.2.2 大豆生产成本高，种植效益较低

种植大豆的生产效益远低于水稻、小麦及玉米，农户种植积极性不高。首先是大豆单位面积产量低于主要粮食作物；其次是地区政府及农业补贴对大豆种植生产的扶持力度不够；并且在2000年大豆就已经被退出了政府粮食收购的保护范围之内，种植大豆没有风险保护政策。相反，在美国等国家，农户进行大豆种植还会得到相应的政府补贴，每吨大豆生产补贴可达到260元人民币左右；最后是我国大豆生产成本较高，与巴西、美国、阿根廷相比，我国大豆每吨生产成本高出350元左右，其中有30%是各种税费，这也是我国大豆生产成本较高的重要原因之一[6]。

1.2.3 缺乏市场竞争力

与世界大豆主要出口国相比，我国大豆品质缺乏国际市场竞争力，多年来，我国大豆公顷产量一直没有得到提高，很难达到世界平均水平，而美国、巴西等国家的大豆公顷产量一直保持在2 850 kg以上。关于大豆的加工方式，我国一般直接将大豆进行加工食用，而国外得益于更加先进的大豆深加工技术，可以将大豆加工成医用产品等，切实提高了大豆的附属价值。

2 大豆机械化耕作技术

大豆是一种深根系作物，因此要求根系生长的耕作层有机质丰富，活土层深厚，为大豆根系生长提供一个良好的土壤环境，为大豆高产提供基础条件，因此，大豆机械化耕作技术是大豆机械化生产的关键技术之一。

大豆机械化耕作方式主要包括平翻耕法、复式犁分层翻垡、螺旋型犁壁耕翻及熟地型犁耕翻。

2.1 平翻耕法

平翻耕法以应用有壁犁，全方位翻转耕作层为主，保证农田地面平整，土壤耕作层结构全面疏松的一种方法，常见的农机具为圆盘重耙与镇压器配合进行。平翻耕法耕地效率较高，可以消灭多年生的杂草；但是会加剧土壤风蚀，破坏耕层结构，加重土壤干旱，降低了土壤的保水保肥能力。

2.2 复式犁分层翻垡

复式犁分层翻垡是将耕层上下层分层翻转，在复式犁主犁铧上前方安装一个小铧，耕深约为主犁铧的一半，耕幅为主犁体的2/5。在进行耕作时，小犁铧先将上层约 10 cm的表层翻到犁沟中，再由主铧把10～25 cm的土层进行耕翻，达到分层翻垡的作用，该作业方法，使土壤地面覆盖严密，翻地质量较高。

2.3 螺旋型犁壁耕翻

螺旋型犁壁耕翻是指用螺旋型犁壁变换耕作层上下位置，使翻转180°，适用于开荒地的作业要求。

2.4 熟地型犁耕翻

要求利用垡片进行土壤翻转，翻转后的土壤彼此相连，与地面呈45°夹角，该方法进行土壤翻耕时，具有良好的翻耕及碎土效果，但是灭草性能较差。

3 大豆机械精量播种技术

一次性播种保全苗是实现大豆高产稳产的前提条件，目前我国大豆机械化播种的主要方式为精量播种，播种机分为机械式及气力式两种，目前主要播种机型号为2BJ-6W精量播种机、2BT-2系列小型精量播种机及2BMYFQ-6型气力式精量播种机等，主要技术参数如表2所示。

表2 2BMYFQ-6型气力式精量播种机技术参数

进行大豆播种时，要根据地区气候环境、大豆品种、土壤墒情等进行播种日期的确定，如晚熟大豆品种应该适当早播，早熟品种应该适当晚播，土壤墒情较差的地块应该抢墒早播，播种后及时进行镇压。

无论是哪种播种方法都应该按照公顷保苗株数的要求进行播种量的计算，计算方法如式(1)所示

(1)

式中Q—每公顷播种量，kg；

ZH—公顷保苗株数，株；

G—百粒重，g；

a—发芽率，%；

b—净度，%；

Pe—田间损失率，%。

调整好播种量后进行播种调节杆的调节，主要依据如式(2)所示

(2)

式中X—测算面积用种量，kg；

Q—每公顷播种量，kg；

W—播幅，m；

L—主动轮周长，m；

B—主动轮转数，r·min-1。

4 大豆机械化收获技术

大豆机械化收获时间较为严格，收获过早，会造成大豆籽粒尚未完全成熟，大豆蛋白质及油分含量较低，收获过晚会造成大豆炸荚，因此需要掌握适宜的大豆收获时间。最适宜的大豆收获时间是在大豆完熟的初期，大豆叶片全部脱落，籽粒含水率约为22%～25%左右，手动摇动植株会发出清脆的声音，但是如果要采用大豆分段收获的方法应提前几天进行收获。

4.1 联合收获

联合收获法又称为直接收获法，是指用谷物联合收获机直接收获，适合大豆“深-窄-深”的种植方式。一般采用此种方法，要用专门的大豆收获割台，采用小的收割台，减少大豆收获损失。为了防止大豆炸荚，应减弱木翻轮等装置对大豆植株的敲打，最后应适当提高挡风板，防止大豆粒外溅，降低大豆收获损失。目前，常见的机型包括东风512、513、514系列、丰收3.0联合收获机系列。

4.2 分段收获

分段收获是指应用割晒机先将大豆割放后晒干，再利用大豆联合收获机进行脱离的方法。与联合收割的方法相比，具有大豆收割及时、大豆收获损失小的优势，但是要避免在收获时期遇到降雨，大豆干燥后要及时脱粒。

5 结论与展望

针对目前我国大豆机械化发展中存在的问题，本研究对国内外大豆机械生产及加工技术进行系统论述，并基于大豆机械化发展存在的问题提出未来大豆机械化发展的主要方向：

首先，应大力加强大豆关键环节技术装备的研制，提高国产大豆机械化装备的市场占有率，降低我国大豆生产成本，全面推进大豆机械化发展，并根据大豆生产不同地区的生产气候条件、地形条件、生产特点等逐步推动大豆科学化、标准化发展，并加强农机与农艺技术的深度融合。

其次，在大力研发农机装备的基础上，创新研制与农机装备配套的大豆品种、栽培工艺及种植模式等，实现大豆农机农艺一体化技术的发展，努力提升大豆生产单位面积产量，实现大豆生产的节本增效。

最后，随着物联网技术、人工智能技术、5G技术及区块链技术的发展应用，大豆农机装备及机械化生产应逐步向智能化方向发展，逐步形成国内大豆生产高中端装备兼顾发展的格局，加强精准施药、高效施肥等绿色高效生产技术的发展，推进大豆生产向资源友好、环境节约型方向发展。研究结果旨在为扩大我国大豆种植面积，保障我国粮油安全提供理论参考。