地中海条件下藜麦（Chenopodium quinoa Willd.）机械化收获的优化：技术与环境方面

《Agriculture》：Optimization of Mechanized Quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) Harvesting in Mediterranean Conditions: Technical and Environmental Aspects Alberto Assirelli, Rossella Manganiello, Enrico Santangelo, Francesco Ciavarella, Carmen Manganiello, Giuditta De Santis and Michele Rinaldi

　　

藜麦因其营养价值、生物量潜力以及对寒冷、盐渍和干旱的耐受性而备受关注，使其适用于地中海环境。尽管可以使用常规小麦联合收割机进行收获，但需要特定的调整以确保有效的种子-生物量分离并最小化损失。本研究考察了意大利南部藜麦机械化收获的技术和环境方面，以确定限制损失同时确保充分种子分离的最有效脱粒滚筒(Threshing Drum, TD)转速。2022年和2024年在普利亚大区进行的田间试验使用了改装的联合收割机，TD转速设定在600至900 rpm之间，结果显示不同设置下的种子损失存在很大差异。700 rpm设置在2022年产生了最低的损失（脱粒指数Threshing Index, TI 6%），但在2024年被证明是不充分的（TI 93%），因为不均匀成熟和低产损害了脱粒效率。相反，900 rpm在2022年产生了最高的损失（TI 67%）和在2024年最低的清洁效率及最高的残留百分比，证实了过度的机械攻击性。2024年，650 rpm显示出相对较低损失（53%），但这受到减产和不完全脱离（TI 50%）的影响。在这两年中，750 rpm提供了最稳定的性能，在有效的种子脱离（2022年TI 23%；2024年TI 55%）和适度的种子损失（分别为25%和63%）之间提供了平衡折衷。专注于适当机械校准和优化农艺措施的自适应收获策略，可以促进藜麦可持续地融入地中海作物多样化系统。

该研究论文题为《地中海条件下藜麦（Chenopodium quinoa Willd.）机械化收获的优化：技术与环境方面》，发表于《Agriculture》期刊。研究人员针对藜麦在地中海环境下的机械化收获技术瓶颈展开了深入探讨。

研究背景与必要性

藜麦作为一种营养丰富的伪谷类作物，因其富含蛋白质、无麸质且具有抗旱耐盐碱特性，在全球粮食安全和可持续农业中具有重要地位。尽管藜麦已成功引入欧洲，但在地中海气候区的大规模种植仍面临严峻挑战。特别是在收获阶段，由于藜麦种子极小（千粒重低）、颖果松散且成熟期不一致，导致使用传统小麦联合收割机时极易发生种子破损和脱落损失。此外，地中海地区夏季长日照（常超过14-15小时）导致植株营养生长延长，籽粒含水量不均，进一步增加了脱粒难度。现有研究多局限于单一年份或非地中海环境，缺乏针对商业联合收割机在不同环境压力下转子转速优化的多年度实地证据。因此，由意大利农业研究和经济委员会谷物与工业作物研究中心（CREA-CI）与工程与 agro-food 加工研究中心（CREA-IT）联合开展的此项研究，旨在填补这一空白，确定最佳脱粒滚筒（Threshing Drum, TD）转速，以实现高效收获。

主要关键技术方法

研究人员于2022年和2024年在意大利普利亚大区福贾的CREA-CI实验农场进行了田间试验。供试土壤为粘壤土。两年分别采用CLAAS Lexion 550和Laverda M400两种商用联合收割机，通过调整TD转速（2022年：620, 700, 750, 800, 900 rpm；2024年：600, 650, 700, 750, 800, 900 rpm）进行直接切割收获。使用收集盘法量化割台（Header）和脱粒系统（Threshing）的损失，计算脱粒指数（TI）。通过气象站监测环境数据，并利用PAST软件进行双因素方差分析（Two-way ANOVA）和Tukey HSD检验等统计分析。

研究结果

3.1 作物表现

两年间作物表现存在显著差异。2022年种子产量范围为1.01至1.45 t ha^?1，而2024年受夏季干旱影响，产量显著降低至0.48至0.99 t ha^?1。植物密度在两年间也存在统计学显著差异，反映了环境胁迫对作物生长的影响。

3.2 联合收割机设置与收获损失

TD转速对清洁种子产量和残留物比例有决定性影响。2022年，随着TD转速从620 rpm增至900 rpm，清洁种子产量下降了71%，残留物从4%增至22%。2024年趋势类似，900 rpm时清洁种子仅占收获作物的20%。

种子损失分析显示，脱粒区的损失始终高于割台区。2022年，700 rpm时脱粒损失最低（74 ± 30 kg ha^?1），而900 rpm时最高（681 ± 35 kg ha^?1）。2024年，700 rpm时脱粒损失高达626 ± 266 kg ha^?1，而900 rpm时为81 ± 9 kg ha^?1，这可能与当年作物成熟度极度不均有关。

脱粒指数（TI）进一步证实了上述发现。2022年，700 rpm的TI最低（6%），表明分离效率最高；900 rpm时TI升至67%。2024年，650 rpm的TI为50%，而700 rpm时高达93%，表明脱粒效率严重受损。综合来看，750 rpm在两年间均表现出最稳定的性能，TI值分别为23%（2022年）和55%（2024年），种子损失率维持在中等水平。

讨论与结论

讨论部分指出，TD转速是决定藜麦机械化收获效率的关键因素，它平衡了能量输入与机械损伤之间的关系。过高的转速（如900 rpm）会增加动能传递，导致种皮破裂和种子破碎，同时加重清选系统的负荷；而过低的转速则会导致脱粒不净。750 rpm被确定为地中海条件下的最佳平衡点，能在不同年份间提供相对稳定的收获性能。

研究结论强调，在地中海环境下，脱粒滚筒速度是影响藜麦机械化收获效率的主要因素。750 rpm左右的中间转速能提供最佳的种子脱离与机械保护平衡，显著降低损失并提高清洁种子比例。未来的研究应进一步整合基于传感器的反馈系统，实现转速的实时自动调整，以支持开发适应藜麦形态生理特性的特定作物收获协议，从而促进该作物在地中海农业系统中的广泛采用。