趙清來，陳曉明，許 順，劉海波

(1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，吉林 長春 136300；2.吉林省油莎豆科技有限公司，吉林 長春 136300)

油莎豆又名油沙草，原產(chǎn)于非洲東北部，一年生草本植物基層油料作物。1952 年被中國科學(xué)院植物研究所北京植物園從蘇聯(lián)引入中國，1960 年又從保加利亞引入栽培[1]。油莎豆耐鹽堿、耐貧瘠、耐高溫，耐干旱，適應(yīng)性極強，在我國南北各地的沙灘、山坡、丘陵、林間均可種植[2-3]，因其具有應(yīng)用范圍廣、又有改良鹽堿地的作用，具有重要的推廣價值。2016年油莎豆被我國農(nóng)業(yè)部列入《全國種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整規(guī)劃（2016 年—2020 年）》并已在吉林、遼寧、新疆、廣西、內(nèi)蒙古、山東等20 多個省市自治區(qū)引種試種[4]。目前我國油莎豆種植面積1.33×104hm2以上[5]，已經(jīng)具有一定的種植規(guī)模。由于油莎豆在我國推廣的時間較短，其播種和收獲機械還處在研發(fā)階段。下文介紹了油莎豆的形態(tài)特征、營養(yǎng)及應(yīng)用價值，并闡述了油莎豆播種、收獲機械研究開發(fā)情況，以為其機械化規(guī)模生產(chǎn)和相關(guān)研究提供參考。

1 油莎豆的形態(tài)特征和應(yīng)用價值

油莎豆的莖葉叢生，葉片窄長堅硬，表面有角質(zhì)層，葉片平均長度70 cm，最長的在90 cm 以上，葉片寬0.5 cm。莖呈三梭形，由葉片包裹，植株的高度一般為20～100 cm，分集數(shù)大概有40～200多個。油莎豆的頂端膨大成塊莖，每粒的塊莖都有芽眼1～3 個。地下的莖又分為水平莖、根莖以及塊莖3種。塊莖呈長橢圓形、長棒形和橢圓形三種。塊莖的尺寸長1～2 cm，寬0.7～2 cm。塊莖的初期為白色，成熟之后逐漸變成黃褐色[6]，其形態(tài)特征見圖1。油莎豆種子籽粒較大，外型不規(guī)則且表面凹凸不平，采用氣吸式排種器容易漏種、堵塞，采用機械式排種器容易造成破種；由于油莎豆根系發(fā)達，塊莖埋于地下，塊莖與植株間相連的根莖較細、韌性低、易斷裂，收獲過程中極易發(fā)生落果現(xiàn)象[7]。上述原因給油莎豆的播種、收獲機械研發(fā)帶來了難度。

圖1 油莎豆的形態(tài)特征Fig.1 Morphological characteristics of Cyperus esculentus

作為油料作物是油莎豆的主要應(yīng)用前景。油莎豆塊莖中油含量為20%～36%[8-9]，出油率高，種0.067 hm2油莎豆相當(dāng)于0.33～0.47 hm2油菜。油莎豆油含有豐富的蛋白質(zhì)和氨基酸，營養(yǎng)價值極高、品質(zhì)優(yōu)于菜籽油。深入開發(fā)和利用油莎豆油，對打破我國油料供給瓶頸有著重要的戰(zhàn)略意義[10]。其次，油莎豆的莖葉和榨油后的餅粕可以作為飼料使用。油莎豆的莖葉中含糖10.6%、粗脂肪7.6%～8.9%、粗纖維19.3%和粗蛋白9.8%，其莖葉可以直接或者打漿后來飼養(yǎng)羊、牛、雞、兔等，降低飼料成本。油莎豆還有一定的藥用價值。研究發(fā)現(xiàn)，油莎豆乳具有保肝作用，油莎豆提取物有抗氧化、降血脂、降血糖、神經(jīng)保護、胃保護、抑菌、壯陽和治療貧血等功能。

2 油莎豆播種和收獲機械研究進展

2.1 油莎豆播種機械研究進展

播種前應(yīng)該對土地進行旋耕，深度20～30 cm，油莎豆采用點播方式，行距30 cm，株距10 cm，播深5 cm，每穴播1 粒種子[12]。目前油莎豆專用播種機較少，很多地方使用的都是改進的花生播種機，采用單行精播、膜下播種和膜上播種3種方式。單行精播一般采用手推式滾輪精播機，膜下播種一般采用兩行、四行、五行膜下播種機，膜上播種一般采用膜上打孔播種機[2]。目前播種機結(jié)構(gòu)大都采用機械式和氣吸式兩種。油莎豆機械式播種機一般是圓盤式排種穴播機，其原理是利用旋轉(zhuǎn)圓盤上定距配置的型孔或窩眼排出定量的種子，根據(jù)種子大小、播種量、穴距等要求選配具有不同孔數(shù)和孔徑的排種盤完成播種。這種播種機一般不能隨意調(diào)整孔徑，這對于種子大小差異較大的油莎豆來說播種靈活性較差。氣吸式播種機靠負壓吸取種子而實現(xiàn)精量播種。與機械式種機相比，氣吸式播種機具有省種、不傷種、對種子尺寸要求不嚴、適應(yīng)力強、易于實現(xiàn)單粒精播等諸多優(yōu)點，因此是近年來研究的重點。吉林省農(nóng)業(yè)機械研究院研制了一種氣吸式油莎豆精量免耕播種機[13]，該播種機與拖拉機配套使用，采用牽引式連接，由平行四連桿托架機構(gòu)、種箱機構(gòu)、車架機構(gòu)、地輪機構(gòu)、分草輪機構(gòu)、摩擦輪機構(gòu)、鎮(zhèn)壓輪機構(gòu)、多功能施料箱、種肥變速箱、電子監(jiān)控系統(tǒng)、底肥箱機構(gòu)、播種單體掛架、施肥器機構(gòu)等部件組成。排種器采用了氣吸式排種器，種子經(jīng)過氣吸后通過導(dǎo)種管落入排鐘盤開好的溝槽里。經(jīng)過排種試驗表明該播種機播種漏播率≤2%。河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院研制了一種氣吸式油莎豆精量鋪膜播種機[14]。該播種機采用膜下播種，由合墑器、氣吸式排種器、播種開溝器、鋪膜機構(gòu)、機架、覆土器、地輪組成。在機架前梁上安裝合墑器，機架的后梁上安裝播種總成，可以同時播種5行，能夠?qū)崿F(xiàn)開溝、覆土、單粒精播、鋪膜一次性完成。田間試驗表明該播種機能夠較好地實現(xiàn)精量播種。

2.2 油莎豆收獲機械研究進展

早期的油莎豆收獲機都是采用機械收獲的方式并需要人工的參與，如西北植物研究所研制的油莎豆簡易篩選機[17]、沈陽市農(nóng)機所研制的工農(nóng)581-281型油莎豆收獲機、邢臺地區(qū)農(nóng)機所研制的平篩式油莎豆收獲機等，這些收獲機存在功能較為單一、適用范圍窄等技術(shù)缺陷，具有一定的局限性。由于油莎豆根系發(fā)達，塊莖埋于地下，塊莖與植株間相連的根莖較細、韌性低、易斷裂，收獲過程中極易發(fā)生落果現(xiàn)象，而且在果實出土后，由于黏壤土里土果不易分離，在篩果時容易造成振動篩篩孔堵塞問題，這給莎豆油收獲機的研制帶來了難度。為了解決油莎豆收獲過程中落果問題，山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究中心團隊嘗試在油莎豆地下塊莖生長（距地面以下5～10 cm）下方鋪設(shè)一層尼龍網(wǎng)的種植方式，待收獲時直接將尼龍網(wǎng)拉出，以提高收獲效率，但該模式的機械設(shè)備還在測試中[2]。針對油莎豆篩果時容易造成振動篩篩孔堵塞問題，吉林省農(nóng)業(yè)機械研究院研制出一種油莎豆籽粒收獲機，該設(shè)備集脫粒、分離、清選功能于一體，該設(shè)備的凹板篩選擇了鋼絲直徑為5 mm、凹板篩半徑為307 mm 格式凹板篩設(shè)計，有效減少了堵塞問題[15]。邵陽市農(nóng)機研究所于2010年開發(fā)出一種小型多功能收獲機械，該設(shè)備運用模塊化設(shè)計理念，通過調(diào)整振動模塊和更換篩選模塊，可以快速實現(xiàn)功能轉(zhuǎn)換以減少堵塞問題[16]。

3 總結(jié)

油莎豆作為一種高產(chǎn)作物，其應(yīng)用價值很高，既可以作為優(yōu)質(zhì)的油料作物，也可作為飼料或在醫(yī)療、保健行業(yè)發(fā)揮作用。油莎豆種植的機械化程度決定了油莎豆的規(guī)模化種植和生產(chǎn)程度。從市場上看，油莎豆播種和收獲設(shè)備仍未被廣泛使用，原因是從油莎豆播種和收獲機械開發(fā)較晚，還處在初級階段，產(chǎn)品性能較差，沒有形成技術(shù)優(yōu)勢。因此，加大對油莎豆相關(guān)機械設(shè)備研制的投入力度、研制出更多更好的油莎豆機械化生產(chǎn)設(shè)備，對促進油莎豆生產(chǎn)規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化都具有重要意義。