玉米秸稈收獲技術(shù)與裝備發(fā)展現(xiàn)狀分析

吳瑕 徐伯翰 王景立

（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué) 工程技術(shù)學(xué)院，吉林 長春 130118）

摘? 要： 本文闡述了我國目前玉米秸稈收獲方式與國內(nèi)外玉米聯(lián)合收獲機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢，分析了玉米秸稈綜合利用方式與現(xiàn)狀，從技術(shù)與裝備方面提出解決玉米秸稈收獲難、整地難、運(yùn)輸難、貯藏難與禁燒難的有效辦法。

關(guān)鍵詞：玉米秸稈;收獲形式;穗莖兼收

中圖分類號(hào)：S513? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.11974/nyyjs.20181131027

引言

玉米是我國主要的糧食作物之一，2017年玉米種植面積為0.355億hm2。由于種植的地貌與氣候等條件的多樣性，增加了玉米秸稈收獲機(jī)械化的難度，因此急需對玉米秸稈收獲機(jī)械化的技術(shù)進(jìn)行革新，提高玉米秸稈的利用率。本文對玉米秸稈收獲形式及技術(shù)裝備的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，針對焚燒玉米秸稈的問題，提出有效的解決方法。

1? ? ? 玉米秸稈收獲方式

玉米種植面積廣闊、產(chǎn)量豐富，秸稈也極為豐富。玉米秸稈收獲形式主要有8種。

青貯玉米收獲：德國等一些畜牧業(yè)發(fā)達(dá)的國家以種植青貯玉米為主，果穗與莖稈直接粉碎青貯，技術(shù)與裝備頗為成熟。我國牧區(qū)青貯玉米種植面積逐年增加，收獲機(jī)械以引進(jìn)為主，近年來自主研發(fā)機(jī)械已投入生產(chǎn)，但質(zhì)量及可靠性還有很大差距。

撿拾粉碎打捆：在收獲果穗后，用帶有撿拾和粉碎部件的打捆機(jī)將秸稈打捆。存在的主要問題是撿拾率低，草捆質(zhì)量差，只用于燃料，而不適于飼料。

打包收獲：在玉米秸稈打捆同時(shí)進(jìn)行打包工作。

站稈收獲：在人工收取玉米果穗后（秸稈保持不被割倒的情況下），進(jìn)行玉米秸稈收獲。

穗莖兼收：在玉米收割機(jī)上配切碎機(jī);將方捆機(jī)與玉米聯(lián)合收割有機(jī)組合。在完成玉米果穗摘穗、剝皮同時(shí)，完成玉米秸稈的處理作業(yè)。

粉碎還田：收割機(jī)上配有秸稈還田機(jī);使用專門的玉米秸稈還田機(jī)，將秸稈粉碎還田。

玉米割曬機(jī)收獲：通過割曬機(jī)將秸稈割倒后進(jìn)行條鋪，人工運(yùn)輸玉米果穗和秸稈。

人工收獲：人工割稈、剝玉米、運(yùn)出果穗與秸稈。

2? ? ? 玉米收獲機(jī)械裝備

2.1? ? ? 國外玉米收獲機(jī)械裝備

國外發(fā)達(dá)國家玉米機(jī)械化收獲技術(shù)起步早，已基本實(shí)現(xiàn)玉米收獲的機(jī)械化。玉米收獲機(jī)型分為2種：專門的玉米收獲機(jī)進(jìn)行收獲;在谷物聯(lián)合收獲機(jī)上配備玉米割臺(tái)進(jìn)行收獲。

國外玉米聯(lián)合收獲機(jī)正朝著大型化、專業(yè)化、智能化方向發(fā)展。德國克拉斯公司生產(chǎn)的LEXION 770聯(lián)合收割機(jī)，配套功率為469馬力，可1次收獲12行玉米。采用AUTO CONTOURⅡ系統(tǒng)，可根據(jù)地形自動(dòng)調(diào)節(jié)切割器的高度和角度;利用GPS導(dǎo)航系統(tǒng)使其自動(dòng)行駛在理想的軌道上。駕駛員只需要激活自動(dòng)功能，便可智能操作收獲機(jī)?？死故崭顧C(jī)打捆機(jī)的打結(jié)器工作可靠，居于世界首位。

2.2? ? ? 我國玉米收獲機(jī)械裝備

我國玉米收獲機(jī)械由2行牽引式收割機(jī)起步，20世紀(jì)90年代后期推廣使用背負(fù)式2～4行收割機(jī)，2010年后，自走式玉米收割機(jī)迅速發(fā)展并占據(jù)主導(dǎo)地位。

立式摘輥的牽引式收割機(jī)在摘穗后能保持秸稈相對完整，形成順向條鋪，用人工打捆收獲。而臥式摘輥分為縱臥輥和橫臥輥?？v臥輥的牽引式收割機(jī)則利用切碎裝置將秸稈切碎還田。橫臥輥的與鍘草機(jī)配套，秸稈被切成碎段拋送到拖車或地表。我國青貯玉米收獲機(jī)械主要以臥式割臺(tái)與莖稈切碎機(jī)組合式為主，有撥禾輪。立式盤刀切碎器的割臺(tái)很少。

2014年以來，我國研制出了穗莖兼收型玉米聯(lián)合收割機(jī)，成為玉米聯(lián)合收割機(jī)械新的發(fā)展趨勢。

3? ? ? 玉米秸稈利用方式

目前，玉米秸稈利用方式主要有5種（五化）：肥料化、飼料化、能源化、原料化和基料化。

肥料化：以秸稈還田為主，快速腐熟還田、堆漚還田、加工有機(jī)肥等較少。近年來，吉林省利用量約在450萬t左右，約占可收集秸稈資源總量的11.5%左右。

飼料化：包括青貯、黃貯、微貯等飼料;目前吉林省農(nóng)作物秸稈飼料化加工利用每年約650萬t（干秸稈），約占秸稈總產(chǎn)量的15.5%左右。

能源化：利用秸稈發(fā)電、沼氣、氣化、固化成型和炭化等。

原料化：玉米秸稈可作為工業(yè)制糖、丁醇、聚乳酸、造紙、制板的原料。

基料化：包括食用菌基料、水稻育秧基料、花木基料、草坪基料等方向。全省秸稈食用菌基料利用秸稈量較少，約占秸稈資源總量不足1.0%。

玉米秸稈用途非常廣泛，但被有效利用的只有35%，65%的剩余量中有40%用作農(nóng)村燃料及腐爛損失，25%被直接燃燒。豐富的資源卻成了讓“官員操心、專家費(fèi)心，農(nóng)民鬧心”的社會(huì)和環(huán)境問題。因此，提高玉米秸稈綜合利用率的前提先解決收運(yùn)儲(chǔ)技術(shù)與裝備。收運(yùn)儲(chǔ)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是收，只要打成捆，加大密度，減小體積，運(yùn)輸便不再是難題，而儲(chǔ)存環(huán)節(jié)或包膜，或改善通風(fēng)透氣效果。

4? ? ? 問題分析與措施探討

4.1? ? ? 玉米秸稈收獲存在的主要問題

原有的打捆機(jī)都是針對牧草、小麥秸稈設(shè)計(jì)的，玉米秸稈打捆必須增加粉碎裝置。

玉米種植的農(nóng)藝方式給打捆機(jī)粉碎裝置造成極大困難，影響粉碎裝置作業(yè)性能。

打捆機(jī)價(jià)格偏高，而玉米秸稈不值錢，農(nóng)民沒有購買打捆機(jī)的積極性，且現(xiàn)在打捆機(jī)對玉米秸稈的適應(yīng)性差。

玉米秸稈附加值低，無論哪種利用方式，單位秸稈量所創(chuàng)造的價(jià)值有限，終端價(jià)值限制初端效益。

4.2? ? ? 提高玉米秸稈有效利用措施

4.2.1? ? ? 加強(qiáng)保護(hù)性耕作技術(shù)示范推廣

最直接最有效的措施就是加大玉米秸稈還田面積，直接省去收運(yùn)儲(chǔ)技術(shù)瓶頸。提高農(nóng)民、管理部門及農(nóng)業(yè)技術(shù)人員對保護(hù)性耕作技術(shù)的認(rèn)識(shí)，試驗(yàn)示范利用重耙加深松聯(lián)合作業(yè)機(jī)，將秸稈與土壤混拌為一體。

4.2.2? ? ? 保持相對穩(wěn)定的農(nóng)藝措施

堅(jiān)持農(nóng)機(jī)和農(nóng)藝的相互結(jié)合，使農(nóng)機(jī)技術(shù)最大限度的實(shí)現(xiàn)農(nóng)藝技術(shù)的要求，同時(shí)要求某些農(nóng)藝措施要保護(hù)相對穩(wěn)定，在農(nóng)業(yè)機(jī)械化已經(jīng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有主導(dǎo)地位的條件下，農(nóng)機(jī)技術(shù)應(yīng)依農(nóng)機(jī)技術(shù)而適度調(diào)整。

4.2.3? ? ? 示范推廣穗徑兼收型收割機(jī)

簡化作業(yè)工藝，提高秸稈粉碎程度，高留茬，免耕播種機(jī)寬窄行交替種植，土壤得以休耕輪作。

4.2.4? ? ? 研制新型玉米割臺(tái)

溯本求源，造成玉米秸稈收獲難的根源在于縱臥輥式摘穗裝置的結(jié)構(gòu)原理與特點(diǎn)，研制新型玉米割臺(tái)，實(shí)現(xiàn)穗莖一體化收獲是從源頭上解決玉米秸稈回收難的根本途徑。

5? ? ? 結(jié)語

由于我國玉米種植和利用方式的多樣性，決定了玉米秸稈收獲形式以及收獲機(jī)械技術(shù)裝備的多樣性和復(fù)雜性。

國內(nèi)外大型玉米聯(lián)合收割機(jī)正在向籽粒直收方向發(fā)展，即收獲時(shí)完成玉米脫粒清選，莖稈及玉米芯直接粉碎還田。中小型玉米收獲機(jī)仍以摘穗剝皮方式為主，穗莖分段收獲仍是造成玉米秸稈收獲難、整地難、運(yùn)輸難、貯藏難與禁燒難的主要原因。因此，應(yīng)加快向穗莖兼收的一體化收獲方向發(fā)展。

國產(chǎn)玉米秸稈打捆機(jī)以小圓捆為主，大圓捆機(jī)應(yīng)用較少，方捆機(jī)受打結(jié)技術(shù)影響則更少，打結(jié)器依賴進(jìn)口，自行研制的打結(jié)器可靠性低，故障率高。從秸稈特性分析，玉米秸稈莖粗堅(jiān)硬更適于打方捆，而麥稻類秸稈及牧草較柔韌適于打圓捆。

打包機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，小圓捆打包機(jī)及打捆包膜一體機(jī)應(yīng)用較普遍，而田間打捆、包膜聯(lián)合作業(yè)機(jī)及收獲、打捆、包膜聯(lián)合作業(yè)機(jī)將成為一種新的研究發(fā)展方向。

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