對(duì)機(jī)械化玉米收割的若干分析

2009年，我國(guó)小麥的機(jī)械收獲率已達(dá)到70％，水稻機(jī)收水平也達(dá)到20.6％，但是作為我國(guó)三大主要糧食作物之一的玉米，機(jī)收率卻只有1.73％，比2005年增加0.1百分點(diǎn)，發(fā)展十分緩慢。玉米機(jī)械化收獲問(wèn)題，已經(jīng)成為我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的瓶頸環(huán)節(jié)，引起了各級(jí)政府和有關(guān)專(zhuān)家的高度重視。

一、玉米收獲機(jī)械的現(xiàn)狀

我國(guó)玉米收獲機(jī)械的研制起始于1960年，先后進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)6年，“文革”期間被迫中斷；1971年壘國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化工作會(huì)以后，玉米收獲機(jī)械化掀起高潮，經(jīng)歷了從引進(jìn)、使用、仿制、改進(jìn)國(guó)外樣機(jī)到基礎(chǔ)理論研究和自行設(shè)計(jì)兩個(gè)階段。

美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，二十世紀(jì)七十年代就基本實(shí)現(xiàn)了玉米的機(jī)械化收獲。由于這些國(guó)家的種植方式多為一年一季，收獲時(shí)玉米籽粒的含水率很低，大多數(shù)機(jī)型采用玉米摘穗并直接脫粒的收獲方式。

從20世紀(jì)80年代初期，我國(guó)相繼引進(jìn)了一些國(guó)外機(jī)型，如美國(guó)Case公司的聯(lián)合收獲機(jī)換裝玉米割臺(tái)，一次作業(yè)可完成玉米摘穗、脫粒和清選作業(yè)。由于我國(guó)北方玉米產(chǎn)區(qū)尤其是小麥玉米一年兩茬輪作種植區(qū)，玉米收獲時(shí)籽粒含水率高達(dá)35％以上，采用直接脫粒方式收獲，籽粒破碎率十分嚴(yán)重。

同期我國(guó)還引進(jìn)了前蘇聯(lián)的KCKY—6型玉米收獲機(jī)，是現(xiàn)在烏克蘭赫爾松康拜因聯(lián)合收獲機(jī)制造公司生產(chǎn)的。這種收獲機(jī)可以進(jìn)行摘穗青貯聯(lián)合作業(yè)，實(shí)現(xiàn)穗莖兼收。它采用對(duì)行作業(yè)，設(shè)計(jì)收獲行距700mm，而我國(guó)廣大農(nóng)村的玉米種植行距雜亂500mm左右，制約了機(jī)具的使用，它的秸稈切割方式為無(wú)支撐切割，使得作業(yè)后的留茬高度高且參差不齊，而且由于喂入雜亂造成切碎后的莖稈長(zhǎng)短不一，切碎后的飼料斜茬率高，切段長(zhǎng)度達(dá)40—120mm(中國(guó)農(nóng)機(jī)化期刊1996年第4期P42)。使得飼料利用率很低，用戶(hù)使用后很不滿(mǎn)意。并且這種機(jī)型寬度達(dá)4.5m，機(jī)體龐大，價(jià)格昂貴，不適應(yīng)我國(guó)農(nóng)村廣大地區(qū)的田間道路情況及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平。

二、國(guó)內(nèi)研究開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀

我國(guó)研制玉米收獲機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段，第一階段始于20世紀(jì)60年代，幾乎沒(méi)有形成定型產(chǎn)品。第二次高潮出現(xiàn)在80年代后期，共有近50家企業(yè)和科研單位參與其中，研究開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)是解決高溫玉米(籽粒含水率高達(dá)35％以上)的收獲問(wèn)題，針對(duì)當(dāng)時(shí)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r和經(jīng)營(yíng)規(guī)模，研制成功了60多種機(jī)型，歸納起來(lái)主要有以下幾種機(jī)型：

1.摘穗輥式單行玉米收獲機(jī)

代表機(jī)型有4YZF—1型、4Y—118型等，該類(lèi)型的收獲機(jī)大多為披掛式，配套動(dòng)力為11～14.7kW(15～20HP)的小四輪拖拉機(jī)。均采用摘穗輥式摘穗機(jī)構(gòu)，置于拖拉機(jī)右側(cè)，一次可以完成玉米的摘穗、集箱和秸稈粉碎等作業(yè)。該類(lèi)型的收獲機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性比較高，而且價(jià)格低廉。但由于采用摘穗輥式摘穗機(jī)構(gòu)，其破碎率較高，難以滿(mǎn)足用戶(hù)要求；并且因?yàn)橥侠瓩C(jī)的動(dòng)力不足，效率低。重復(fù)碾壓地表嚴(yán)重，只是曇花一現(xiàn)，現(xiàn)在已經(jīng)沒(méi)有廠家生產(chǎn)這種機(jī)型。

2.多行披掛式或牽引式玉米收獲機(jī)

代表機(jī)型有4Y-2型、4YW-2型、4YB-3型，這些機(jī)型配套動(dòng)力為3 6.g～47.8kw(50～65HP)拖拉機(jī)，兩行機(jī)摘穗機(jī)構(gòu)多為摘穗輥式，三行以上多為摘穗板式。

披掛式的收獲機(jī)割臺(tái)置于拖拉機(jī)前方，秸稈粉碎機(jī)在拖拉機(jī)后方，果穗箱在秸稈粉碎機(jī)的上方，一次作業(yè)可以完成玉米的摘穗、果穗集箱和秸稈粉碎。這類(lèi)收蒺機(jī)價(jià)格適中(3萬(wàn)元左右)，并且能夠充分利用現(xiàn)有的拖拉機(jī)，達(dá)到一機(jī)多用，為目前保有量最多的機(jī)型。

3.多行自走式玉米聯(lián)合收獲機(jī)

代表機(jī)型有4YZ-3型、4YF-3型、4YZ-4型，這些機(jī)型多為拉莖輥與摘穗板組合式摘穗機(jī)構(gòu)，配套動(dòng)力為58.8～88kW(80～120HP)的柴油機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)玉米的摘穗、集箱和秸稈粉碎等功能，少數(shù)機(jī)型還有剝皮功能。其轉(zhuǎn)向、割臺(tái)升降、秸桿粉碎機(jī)升降采用液壓控制，方便省力；行走速度可根據(jù)作物長(zhǎng)勢(shì)或路面情況進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，提高了機(jī)具的適應(yīng)能力；部分機(jī)型配置了電子監(jiān)控系統(tǒng)，大大提高了使用安全性。但這類(lèi)收獲機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造難度大，成本高，售價(jià)均在10萬(wàn)元以上，一般農(nóng)戶(hù)購(gòu)買(mǎi)需要貸款。再者由于機(jī)具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要的專(zhuān)用設(shè)備、工藝裝備較多，企業(yè)受資金限制，前期投入不夠，許多關(guān)鍵部件制造精度難以保證，造成機(jī)具可靠性不高。所以說(shuō)價(jià)格和可靠性是影響這類(lèi)機(jī)型推廣的關(guān)鍵因素。

三、近幾年技術(shù)開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)

到2000以后，我國(guó)的玉米收獲機(jī)發(fā)展進(jìn)入第三個(gè)階段。單從技術(shù)開(kāi)發(fā)層面上說(shuō)，當(dāng)時(shí)我國(guó)的玉米收獲機(jī)已經(jīng)達(dá)到或接近國(guó)際先進(jìn)水平。但是對(duì)我國(guó)農(nóng)村小規(guī)模經(jīng)營(yíng)狀況(地塊小、玉米品種多、種植行距不一等)針對(duì)性不強(qiáng)。再有隨著近幾年農(nóng)村經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和畜牧業(yè)的發(fā)展，穗莖兼收型玉米聯(lián)合收獲機(jī)的需求量迅速增加。這使我國(guó)玉米收獲機(jī)技術(shù)的開(kāi)發(fā)圍繞以下幾個(gè)熱點(diǎn)展開(kāi)。

1.不對(duì)行收獲技術(shù)

由于我國(guó)農(nóng)村土地經(jīng)營(yíng)規(guī)模小、地塊小，不但農(nóng)戶(hù)之間的玉米種植行距不等，有時(shí)同一地塊內(nèi)行距也有較大差別。收獲機(jī)工作時(shí)對(duì)行、轉(zhuǎn)彎、卸糧等浪費(fèi)了大量的時(shí)間，所以作業(yè)效率很低，達(dá)不到純小時(shí)工作效率的50％，影響了機(jī)具的推廣應(yīng)用。不對(duì)行收獲技術(shù)就是采取主動(dòng)喂人方式，專(zhuān)門(mén)解決種植行距雜亂的玉米收獲時(shí)植株的喂入問(wèn)題。

2.降低收獲機(jī)動(dòng)力消耗的技術(shù)

這一技術(shù)首先是對(duì)摘穗裝置進(jìn)行了改進(jìn)，采用四棱刀式拉莖輥和大圓弧摘穗板組合式摘穗機(jī)構(gòu)，代替了原來(lái)的摘穗輥或六棱式拉莖輥。

3.降低收獲后果穗含雜率的技術(shù)

對(duì)于拉莖輥與摘穗板組合式的摘穗機(jī)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)是收獲損失??；籽粒破碎率極低。

4.降低籽粒破碎率的技術(shù)

對(duì)于摘穗輥式的摘穗機(jī)構(gòu).其優(yōu)點(diǎn)是收獲后的果穗含雜率較低；但收獲損失略大，籽粒破碎率偏高。

四、玉米收獲機(jī)械的技術(shù)思路

1.對(duì)行距的適應(yīng)性

由于各地玉米種植的習(xí)慣不同，有平播、壟播、溝播以及套播、點(diǎn)種等形式，機(jī)播的行距也多種多樣，30 cm—70 cm的行距都有種植，另外還有寬窄行種植方式等，應(yīng)該也必須壘面系統(tǒng)多方位多視角去分析。在品種、播種、調(diào)控、收獲、貯藏等方面協(xié)調(diào)解決。

2.開(kāi)割道與機(jī)具的配置問(wèn)題。

我國(guó)農(nóng)場(chǎng)較少，責(zé)任田地塊小、地挨地，地邊空行較少，作業(yè)難度較大，所以側(cè)置式等需要開(kāi)道的機(jī)型普遍不受歡迎。另外，從現(xiàn)有機(jī)具配置來(lái)看，撥禾、摘穗、集穗機(jī)構(gòu)都放在前面，機(jī)組平衡困難；車(chē)身過(guò)長(zhǎng)，也使整機(jī)轉(zhuǎn)向不靈活，浪費(fèi)工作時(shí)間，工作效率不高。

3.秸稈的處理或還田問(wèn)題。

玉米秸稈的處理主要有就地粉碎還田、整稈翻埋、整稈回收和粉碎回收作為青貯料或綠肥?，F(xiàn)有玉米聯(lián)合收獲機(jī)都配有秸稈粉碎還田機(jī)，在進(jìn)行摘穗作業(yè)的同時(shí)，將玉米秸稈粉碎后拋灑在地里，實(shí)現(xiàn)秸稈還田。

4.機(jī)具的作業(yè)性能以及價(jià)格

現(xiàn)有的玉米收獲機(jī)械籽粒破損率，損失率、果穗損失率距現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)還存在一定的差距。作業(yè)故障率均較高，特別是首次故障作業(yè)時(shí)間均較低。其中有制造和使用上的原因，但在很大程度上也是設(shè)計(jì)水平不夠造成的。

隨著近年來(lái)我國(guó)玉米收獲機(jī)械研究水平的不斷提高，機(jī)收技術(shù)的不斷完善，根據(jù)我國(guó)現(xiàn)有國(guó)情，還田型玉米收獲機(jī)已發(fā)展到了完善、成熟的階段，機(jī)具近期將得到大面積的推廣應(yīng)用。穗莖兼收型玉米聯(lián)合收獲機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)莖稈資源的綜合利用，適合農(nóng)區(qū)畜牧業(yè)發(fā)展初期的需求，將是玉米聯(lián)合收獲機(jī)械近期研究、開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)，在畜牧業(yè)發(fā)展較快的農(nóng)區(qū)這種機(jī)型有較好的發(fā)展前景。