油菜是世界性的主要油料作物之一，是目前全球排名第二的植物油和油粕原料（僅次于大豆），在全球油料產品貿易中占有十分重要的地位。由于品種類型多，適應性廣，油菜在世界各大洲均有分布，但主要集中在亞洲、歐洲和北美洲，這三個洲的面積占世界油菜面積的95%，總產占世界油菜總產量的98%，其中：亞洲面積和總產分別占60%和48%，中國油菜面積和總產均占世界油菜的1/3以上；單產以歐洲為最高。中國、加拿大、印度次大陸及歐洲是四大油菜主產區（表1）。
表1 油菜主產區分布及其特點
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地區分布 |
主要特點 |
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中國產區 |
世界第一油菜種植大國，其種植面積和總產量均已接近世界1/3。春油菜產區以一年一熟的白菜型油菜和芥菜型油菜為主，約占中國油菜總面積10%以上；冬油菜產區以一年兩熟或三熟制為主，約占中國油菜面積90%左右。 |
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印度次大陸產區 |
以種植生育期較短的芥菜型油菜和白菜型油菜為主，且主要作冬作物栽培，一般產量不高，每公頃單產在750千克左右，種植面積約533.3萬公頃左右。 |
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歐洲產區 |
已有700多年的歷史，其中以法國、德國、波蘭、英國及瑞典等國種植面積較大，以種植甘藍型冬油菜為主，北歐也有部分春油菜。種植油菜單產水平很高，居世界領先水平，油菜品種已經優質化。 |
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加拿大產區 |
主要種植春油菜，白菜型油菜種植面積約50%左右，甘藍型油菜種植于偏南部地區。 |
2001～2006年，世界油菜生產與消費均出現較大增長，種植面積從2331萬公頃增長到2735萬公頃；總產從3603萬噸增長到4855萬噸；菜籽油消費量由1320萬噸增長到1705萬噸；菜籽粕消費量由1998萬噸增長到2612萬噸。
在國際市場上，亞洲是菜籽的凈進口地，中國和日本是兩大凈進口國，其中又以中國進口量為世界之最；北美是菜籽的凈出口地，基本上全部為加拿大所出口。近年中國植物油產需缺口年年擴大，2005年達到1000萬噸左右，并呈進一步增長勢頭，導致油料和油品大量進口。作為生物柴油的理想原料，油菜獨有的優勢主要表現為以下方面：①適應范圍廣，發展潛力大；②化學組成與柴油很相近，是生物柴油的理想原料；③利用耕地的冬閑季節生長，可較好地協調中國糧食安全與能源安全的矛盾；④油菜是用地養地的作物，有利于培肥地力，增加后茬作物產量。由于受到歐洲生物柴油產業對菜籽油需求的拉動，中國菜籽油出口出現增長趨勢，從2003/04年度的1.5萬噸增長到2005/06年度的10萬噸，而進口卻由36.8萬噸減少到10萬噸，開始改變菜籽油凈進口國的地位。
中國是一個油料消費和進口大國，油菜是中國面積最大和發展最快的油料作物（圖3）。油菜在中國油料生產及食油和蛋白質飼料供應中占有舉足輕重的地位。它不僅關系到中國種植業結構的調整、優化和近1億農民的增收，也關系到滿足人民生活水平提高、膳食結構改善以及保障國家食物安全的需要，在能源問題和環境問題日益突出的情況下，還關系到中國的能源安全和環境安全，加強油菜生產意義重大。
而與世界油菜生產不同的是，近兩年中國的油菜種植面積有所下滑（見圖3），直接影響了油菜產區廣大農民的利益。中國油菜產業的發展現狀是：面積大、總產高、市場需求和發展潛力巨大，但生產規模、成本、價格和質量上存在差距，加工工藝落后，綜合效益差，在國際市場上缺乏競爭力。
二、中國油菜機械化發展現狀與問題
當今世界主要油菜生產大國，普遍采用機械化播種與收獲，很多國家油菜生產上世紀就實現了全程機械化。這些國家和地區油菜生產機械化和規模生產優勢使油菜籽生產成本大幅下降，并直接影響了國際油菜籽價格，對中國油菜生產形成重大沖擊。例如，中國和加拿大是世界上兩個最大的菜油籽生產國，但加拿大是世界上最大的油菜出口國。由于生產經營規模小、機械化程度低，勞動生產率低，中國油菜籽成本為2.61元/千克，而加拿大為0.90元/千克，中國油菜籽單位面積生產成本比加拿大高2倍。由于中國油菜品種成熟不一致、種植以移栽為主等因素的制約，農機和農藝技術很難適應，制約了中國油菜機械化的發展。2006年底，中國油菜機收水平僅為5.2%，機械栽植水平更低，迫切需要大力發展油菜生產機械化。
1．油菜的品種種植方式對機械化作業的影響
中國油菜生產基本還是沿用一家一戶，零散種植的老模式，品種不一，規模不一。依據油菜的形態特征、農藝性狀將油菜分為白菜型、芥菜型、甘藍型，不同品種的特性（見表2）。按種植季節分有秋種油菜和春種油菜。中國種植的油菜90%屬冬油菜，主要種植于南方以及北方的部分冬暖地區，以長江流域最為集中；中國北部、西部和東北部，以及歐洲北部等高緯度或高海拔低溫地帶，均以種植春油菜為主。加拿大幾乎全為春油菜。
油菜有育苗移栽和直播兩種主要種植方式，南方的冬油菜由于受雙季稻以及其它晚秋作物收獲遲的影響不能及時播種，大多采用育苗移栽的方式種植，以彌補大田生長期的不足。北方的春油菜則不受此種農時的限制，一般采用直播的種植方式。不管是以移栽方式種植的油菜，還是以直播方式種植的油菜，其某些生物特性與稻麥相比很不利于機械化收獲：油菜植株下部（大約50厘米以下）莖稈粗壯且堅韌，不易切割；油菜植株體上部（大約60厘米以上）分枝密布縱橫交錯，分禾困難，而且含水率高對后續的分離、清選十分不利；成熟的果莢在受到撥禾輪、分禾板的撥動、牽拉后極容易開裂，造成落粒損失；油菜各個部位的果莢成熟很不一致，過熟的果莢在機械化收獲時會開裂落粒，未成熟的青果莢又會產生脫不盡的現象，也會造成損失。
表2 油菜品種特性比較
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品 種 |
外形 |
生育期 |
千粒重 |
產量 |
含油量 |
抗性 |
分布 |
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白菜型 |
由大白菜演化來的植株矮小，分枝較小，莖稈纖細，而小白菜則相反 |
短
150-200天 |
約3g |
低 |
35%-40% |
抗病性差 |
中國大部分地區都能種植 |
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芥菜型 |
植株高大，株型松散，分枝纖細，分枝部位高，分枝多，主根發達 |
中等160-210天 |
約1-2g |
不高 |
30%-35% |
抗旱、抗寒、耐貧 |
源于中國土生土長。在中國西南、西北和華北等地種植較多 |
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甘藍型 |
株高中等，根系發達，莖葉有明顯的缺刻 |
170-230天 |
約3-4g |
較高 |
35%-45% |
抗病、抗寒、適應性強，增產潛力大 |
源于歐洲，是中國長江流域現今種植的主要類型 |
就中國目前油菜收獲的現狀而言，多數地方基本上還是以人工收獲為主。其特點是對收獲時機雖然要求不是十分嚴格，但是勞動強度大，生產成本高，效率極低。如果在收獲過程中遇到陰雨天，油菜籽極易發芽、霉爛、變質，造成巨大損失。這就對油菜實現機械化收獲有了迫切需要。油菜的機械化收獲主要有分段收獲和聯合收獲兩種方式。分段收獲即先割曬再撿拾、脫粒的分段收獲方式。該種收獲方式的特點與傳統的人工收獲工序類似，利用了作物的后熟作用，可以提前收獲，延長了收割期，籽粒飽滿，產量有所提高，缺點是生產率較低，勞動強度大；聯合收獲即收割、脫粒、清選作業一次完成的聯合收獲方式。其特點是效率高，省工省時，尤其在氣候條件不好的情況下，有利于進行搶收。進行聯合收獲的關鍵問題是掌握好收獲時期即適時收獲。既不能偏早，也不能偏晚。偏早收獲往往產生脫不凈和清選損失增大、籽粒清潔度不高等現象，同時還會導致種子過嫩含油量減少；偏晚收獲，容易裂果落粒，割臺損失率增加。適時收獲是保證油菜單產提高的關鍵。
2．機械化對我國油菜生產成本的影響
中國油菜生產現階段仍屬勞動密集型產業，每公頃用工約150～180個，每畝用工成本占油菜生產總成本的45%以上，而加拿大、澳大利亞等國油菜種植則是全程機械化，公頃用工量不到15個，勞動力成本很低，生產效益大大高于中國。2001年至2004年，中國每公頃油菜生產成本平均都在4200元以上，用工費用占生產成本比重都在45%以上。
機械化程度低，勞動效率低，用工量多是造成中國油菜生產成本高和效益低主要原因，也是制約油菜生產的瓶頸。要突破這一瓶頸，必須變革現有的油菜種植方式，實施簡化栽培，推廣油菜生產全程機械化，降低生產成本。實現機械化收獲，全國每年油菜收獲至少減少成本10億元，機械收割比人工收割每畝還可增收15～25元。機械化收獲可顯著提高油菜生產的勞動生產率，同時，還提高了油菜籽的商品品質。實現油菜機械化收獲，促進油菜生產發展，對于促進農業增產，農民增收具有現實意義。
3．國內油菜收獲機械技術發展情況
中國油菜收割機的研制，可以追溯到20世紀60年代，江、浙、滬種植油菜的地區均做過用稻麥收割機進行油菜機收的嘗試，如近幾年北方少數油菜種植地區，把油菜聯合收割機的開發建立在技術較為成熟的稻麥聯合收割機平臺之上，對大型谷物聯合收割機稍加改裝來收獲油菜，這種思路使得開發難度和成本降低，周期縮短，也符合農民的購買能力。但普遍存在著改制過于粗淺，技術含量不高，收獲損失嚴重等問題（總損失率達15%～20%）。
近年來，各農機部門為實現油菜收獲機械化做了不少嘗試和探索，研制出了一些油菜聯合收獲機具，大多是以全喂入式的稻麥聯合收割機改裝或改制為主，具體來說，在農機方面主要做了以下幾方面的工作：
（1）分禾器的改裝：油菜莖稈高，分枝多且相互交叉，分禾難度比小麥、水稻大得多，油菜掛在割臺分禾器上，影響連續分禾作業，并且增加割臺損失。為此，有的機型把原來的左分禾器拆除，換為左分禾板，以改善分禾質量。有的機型還裝有前擋板，目的是為了減少割臺損失。
（2）切割裝置的改進：油菜的莖稈比小麥水稻的莖稈粗且堅韌，所需切割力較大，故有些機型的割刀傳動采用擺環機構代替曲柄連桿機構，以增加動刀桿驅動強度，減小震動�；虬惭b圓盤切刀：在外分禾器處增加圓盤切刀，將交織的枝序切斷，對收割分枝較多、交錯嚴重的油菜較理想，但在切割時要損失一部分果角。
（3）篩面的更換：油菜籽的尺寸要比稻麥籽粒的尺寸小得多，因此必須把篩面更換為適合于篩分油菜籽的篩子。有的機具換的是油菜專用篩；有的機具是把原來的魚鱗篩換為加密圓孔篩。
（4）其它改進：有的機型為減少損失增加了二次回收攪龍，并設置了雜余回收裝置及雜余收集箱；為增大分離面積，有的機具采用了加密柵格式凹板篩；為減少脫粒損失，有的機具還將脫粒滾筒與凹板的間隙作了適當調整。
根據有關試驗研究資料顯示，改制出的油菜聯合收獲機械從平均水平上講，總損失率約為15%～20%，破損率約為2%～3%，出口菜籽含雜率約為20%～30%。普遍存在著分禾困難、損失率及含雜率高等問題，廣大農民難以接受，整機質量急待提高。正因為上述原因，直到現在油菜聯合收獲機械仍處于研制、試驗階段，成熟的機型及批量生產的幾乎沒有，遠遠落后于種植業的發展，遠遠不能滿足實際生產的需要，油菜機械化收獲的市場還沒有真正啟動。
4．實現油菜收獲機械化的制約因素
油菜籽粒細小，果莢容易炸裂，在大面積機械化生產中，收獲是一個重要的環節。收獲不當，損失嚴重，高產不豐收。在水稻、小麥、玉米、大豆、花生、油菜和棉花這7種作物中，油菜是勞動力成本占總成本比例最高的作物。
目前主要機型以傳統的全喂入式聯合收割機改型機為主，但存在的問題較多。如：總損失率高（15%），含雜率高（10%），且適應性差。
（1）機械收獲油菜技術上有一定難度。油菜上應用的收獲機械大多是為收獲小麥等作物設計的，由于油菜植株高大，分枝數多，植株間相互交織在一起，割曬機或聯合收割機上的外分禾器難以將植株分開，所以操作時經常將分禾器兩側的植株連根拔起而發生堵塞，工作效率很低。油菜生物學特性，決定了油菜機收時造成分禾、脫粒分離困難和炸角損失，實現對油菜的機械收獲必須重點解決這些關鍵問題。
（2）適宜品種急需配套。油菜生產全程機械化對油菜的品種也有一定的要求，一要株高適宜，適合全程機械化生產的油菜品種株高不宜過高，以高1.5～1.6米最為合適；二要抗倒伏；三要耐菌核病，染病植株易早枯，成熟提前，成熟期不一致也會增加機收損失率；四要耐裂角。另外，油菜的農藝、生物特性對其機械化收獲有著重要影響，其某些生物特性與稻麥相比很不利于機械化收獲。
（3）油菜栽培方式有待改進。加拿大、歐洲等油菜生產大國油菜生產幾乎全部采用直播方式。直播油菜密度在每畝2萬～2.5萬株，以群體拿產量，單株生長量不高，主要以一次分枝和主軸為主，適合機械化收割，機收損失率可以控制在5%以下。而中國南方地區油菜生產以育苗移栽方式為主，密度在每畝6000～8000株，低的甚至在4000～5000株，以個體抓產量，單株生長量大，莖稈粗壯，一次分枝和二次分枝交叉纏繞，株高達1.8～2米，機械收割速度和效率低下，損失率都在10%以上。
（4）現有機型技術不成熟，影響農民的購機積極性�，F在機型大多是在原有稻麥收獲機的基礎上改裝而成的，專用的油菜收割機研究還不成熟。國內稻麥聯合收割機改裝的油菜收獲機售價一般在7萬～8萬元左右，價格雖然較低，但目前購機的農戶還是寥寥無幾。近幾年，從國外進口的一些較適合國內使用的機型高昂的價格又讓農民望而卻步，如德國產的“黑格”油菜收獲機國內售價高達100多萬元。
（5）小規模種植影響油菜機械化收獲。目前國內無論是北方地區還是南方地區，油菜種植田塊都較小。尤其是南方地區，很多在田邊、地頭、坡地上種植，大田種植又存在夾種套種現象，不易實現機械化收獲。
5．國外油菜收獲機械化發展情況
世界種植油菜的國家有24個，收獲面積超過100萬公頃的有中國、印度、加拿大、德國、法國和澳大利亞等六大油菜主產國。油菜的直接聯合收獲和分段撿拾收獲方式在這六個主產國各有發展。其中：加拿大、美國直接聯合收獲和分段撿拾收獲方式并存，英國以分段撿拾收獲為主，德國以直接聯合收獲為主，印度采取割放晾曬后場上脫離方式。
直接聯合收獲的特點在于快速收獲，降低作業成本；分段撿拾收獲的特點在于：早收防秋霜、加速干燥，尤其在生長期短的區域；早收利于下茬作物種植，但不適應小地塊、茬口緊的區域；減少風害倒伏、落粒；利于大規模農場提高收獲及時性；早收切草防止草籽成熟、減少草籽混雜及下茬雜草。
三、中國油菜收獲機械化技術發展的主攻方向
1．油菜生產機械化發展思路
近年來中國油菜機械耕整、開溝、植保、施肥等環節機械化生產技術基本解決，油菜直播、收獲機械化技術取得重要突破，播種、收獲機具的開發生產已經起步，呈現出良好發展態勢和廣闊發展前景。由于油菜品種成熟不一致，種植以移栽為主等因素的制約，農機和農藝技術的結合還存在著困難，在一定程度上制約了油菜生產機械化的發展，全國油菜生產機械化還處于較低水平，影響了農民種植油菜的積極性。大力提高油菜生產機械化水平，已經成為鞏固和發展油菜生產的迫切需要。
《國務院辦公廳關于加快促進油料生產發展的意見》中明確提出了提高油料生產機械化水平的戰略部署：要求堅持農機與農藝相結合，積極支持油料播種、收獲機械研究和開發，結合機械作業調整油料品種選育目標，推進油料生產機械化，切實解決油料生產勞動強度大、費工費時問題。進一步增加農機具購置補貼項目資金規模，支持發展油料生產機械化，抓緊啟動重點油菜產區全程機械化工作試點。
油菜收獲機械化技術的研究開發必須充分考慮到國情，注意運用稻麥聯合收割機中的成熟技術和有關經驗，在引進、試驗、消化、吸收國外先進技術的基礎上，靈活地將國外技術與本國相關技術（如稻麥收獲機械化技術）相結合，把開發油菜收獲機械化技術作為主攻方向，尋求突破。
油菜聯合收獲機械化技術的開發，針對不同的對象分別采取不同手段，針對油菜收割臺部分，國內研究的不多、不深，可通過試驗，直接吸收國外技術，如功能件的采用、結構、尺寸、參數等；針對主要工作部件，除脫粒、分離、清選裝置外，還有輸送、秸稈切碎、拋撒裝置等，可將國外機與國內稻麥聯合收割機進行對比、試驗，以改進、改造已有的稻麥聯合收割機相應的裝置為主；底盤部分國內技術相對成熟，可直接采用或適當改進采用；針對可備功能部分，如監控系統、燈光系統等，視需要情況，直接借用現有成熟裝置。
２．冬油菜聯合收獲損失試驗測定結果及分析
（1）軸流式聯合收獲機（Axial Flow Combine）損失試驗測定。16天的收獲期內：單位面積總損失量為4.41～13.21千克/畝。前后期損失以割臺損失為主，中期（10天左右）以脫粒清選損失為主。
（2）軸流式與紋桿鍵篩式的基本性能比較。通過8臺軸流式聯合收獲機和6臺紋桿鍵篩式聯合收獲機的作業總損失的測定比較發現：軸流式總損失率明顯較低，性能優于紋桿鍵篩式。從軸流式與紋桿鍵篩式聯合收獲機的基本性能比較來看，同等功率軸流收割機分離能力相當于兩臺配置脫粒滾筒、6鍵4階分離系統收割機，總損失率相當；而同等功率的傳統收割機加大喂入量后，損失率急劇上升。
軸流式優于紋桿鍵篩式，主要原因在于：①油菜分離清選以鍵篩振動/軸流裝置槳葉攪動為主；②紋桿鍵篩式各裝置作業參數調整、配合優化的影響因素多，作業質量保證能力差，如：上篩開度6-9mm，下篩開度3-6mm；滾筒轉速（Ø46 cm）450-600 rpm，線速10.8-14.4m/s）；滾筒凹板間隙（前40-50 mm，后3-13 mm）；風機轉速要視品種和干燥程度比稻麥收獲調低40%左右。
（3）冬油菜分段收獲損失試驗測定結果（表3）表明：撿拾脫清損失為1.75～2.79千克/畝，占總損失15.4%～27%，比直接收獲損失降低近一半；割曬損失為4.74～15.37千克/畝，占總損失73.0%～84.6%，比直接收獲損失高一倍。從收獲總損失率來看，直接聯合收獲（11%）與分段割曬撿拾收獲（10.7%）可以同時并存。對于分段割曬撿拾收獲方式，由于割臺損失比較高（占產量的3.0%～9.6%），技術主攻方向應是降低割臺損失。對于直接聯合收獲方式，在掌握好收獲時期即適時收獲的條件下，由于割臺損失（2.1%～4.5%）和清選分離損失（2.4%～3.4%）均比較高，其技術主攻方向應是降低割臺損失，同時采用軸流脫粒清選。
表3 冬油菜不同收獲方式損失比較
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直接聯合收獲 |
分段割曬撿拾 |
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總損失（%） |
11.0 |
10.7 |
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自然裂莢損失（%） |
4.7～6.4 |
0～1.8 |
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割臺損失 （%） |
2.1～4.5 |
3.0～9.6 |
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清選分離損失（%） |
2.4～3.4 |
1.1～1.7 |
３．油菜機械化收獲技術主攻方向
（1）機械化收獲與農藝栽培/品種措施：
強化對適合機械化生產的品種與各種機械及栽培技術的技術攻關，提高油菜生產效益。品種上需緊湊型植株，減少割臺損失；少裂莢，減少落粒損失；抗倒伏，減少割臺損失。栽培上采用畦帶種植，與割幅對應，減少割臺損失；采取品種和水肥管理綜合措施，保證花期集中，提高成熟一致性，便于把握適收期，減少損失。
（2）收獲機械降低割臺損失的調整措施
①收獲油菜籽時，在割臺前部插上喂入延伸板和側割刀，割臺割刀至攪龍的距離增加至50厘米，減少收獲損失。
②增設分禾板：在割刀前部交錯布置厚1厘米，長度33/43厘米的分禾板；并使其與割刀切割面向下傾斜一定角度。前端低于割刀，后端高于割刀，形成穩定扶持切割，減少對油菜沖擊，降低損失。
③標準割臺割刀后、攪龍前部增設輔助輸送器。加裝輔助輸送器后，攪龍前裂莢減少，由標準割臺損失6.90千克/畝降低到3.93千克/畝，割臺總損失減低43%；加裝了輔助輸送器后，可使割刀部分向后輸送流暢，由標準割臺的割刀損失3.72千克/畝降低到1.80千克/畝，損失降低50%以上。
（3）收獲機械降低脫粒/清選損失的結構措施
新型脫粒分離裝置的研究，以提高生產率，減少谷粒損失為目標，是現代聯合收割機最主要的發展趨勢。在傳統的紋桿切流滾筒及鍵式逐鎬器的脫粒分離裝置之后，雙滾筒橫置的軸流式結構廣為應用，繼而又研制了單滾筒或雙滾筒縱置的軸流式脫粒分離結構。軸流分離清選系統：能夠適應油菜打擊/揉搓/攪動為主的脫清要求。
釘齒軸流脫粒滾筒脫油菜時，打擊力度大，莖稈破碎嚴重，夾帶損失大，脫出物中雜余（莢殼和短莖稈）較多。過去使用的紋桿軸流脫粒滾筒揉搓作用強，但易堵塞。如將釘齒軸流脫粒滾筒與紋桿軸流脫粒滾筒的優點結合起來，避免它們的缺點，可提高脫粒質量。依靠紋桿的揉搓作用實現油菜的脫粒，打擊器一方面配合紋桿的脫粒，另一方面可避免滾筒堵塞，適當減小凹板篩的柵格間距，也可提高油菜的脫粒質量。此外，如在脫粒滾筒排草口處裝碎草刀，可以解決油菜莖稈長，還田困難的問題。
實施上述措施后，可能的新型油菜聯合收獲機構造：首先，調整割臺割刀至攪龍距離，使之大于40cm；同時加裝延伸板或交錯式扶禾板以及輔助輸送器等有效降低割臺損失。其次，采用軸流式脫離分離系統，在打擊、攪動和揉搓聯合作用下，減輕籽粒清選篩負荷。然后取消現有機型上的鍵篩、雜余攪龍和雜余升運器。
當前中國油菜生產既面臨新的發展機遇，也面臨著嚴峻挑戰，生產成本高、質量標準低是國際市場競爭力弱的主要問題，其直接原因是種植手段落后、土地經營規模小、活勞動投入大。在小麥、水稻生產機械化快速發展、機械化水平已經有了很大提高的形勢下，油菜生產機械化的發展已成為中國農機化發展又一重要任務目標。只有加快發展油菜生產機械化，應用現代化技術生產，才能降低生產成本，提高產品質量，增強面向國際市場的競爭力。同時，加快推進油菜生產機械化的進程，對于提高農村生產力水平，加快農村勞動力轉移，促進農民致富，解決好“三農”問題，都具有非常重要的現實意義。油菜全程機械化作業的瓶頸不僅在于配套機械的研制，還在于油菜自身特點的局限性。實現油菜收獲機械化是一項系統工程，不僅從收獲機械方面著手，也要從育種和農藝栽培技術方面著眼，走農機與農藝相結合的道路，走技術創新的道路。
�。�中國農機化科學研究院院長 陳 志）