玉米籽粒機(jī)械化直收技術(shù)與機(jī)具試驗(yàn)研究

康云友，張道林，鹿秀鳳，賈春陽，張銀平

(1.山東省農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)推廣站，濟(jì)南 250100；2.山東理工大學(xué) 農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)院，山東 淄博 255049；3. 山東理工職業(yè)學(xué)院，山東 濟(jì)寧 272000)

0 引言

山東省地處我國(guó)黃淮海夏玉米主產(chǎn)區(qū)，屬小麥、玉米一年兩熟區(qū)。2015年，山東省玉米種植面積317.4萬hm2，平均單產(chǎn)6 462kg/hm2，總產(chǎn)2 050.9萬t[1]，是第二大糧食作物，總產(chǎn)量居于全國(guó)前列。近年來，山東玉米生產(chǎn)機(jī)械化水平迅速提高。截至2015年，全省玉米機(jī)播率達(dá)到95%，機(jī)收率達(dá)82.3%，玉米聯(lián)合收獲機(jī)保有量達(dá)到10.35萬臺(tái)。其中，自走式玉米聯(lián)合收獲機(jī)保有量達(dá)到5.89萬臺(tái)，基本實(shí)現(xiàn)了玉米全程機(jī)械化生產(chǎn)。傳統(tǒng)的玉米收獲機(jī)多為摘穗型，隨著農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)速度的加快及農(nóng)機(jī)合作社等社會(huì)服務(wù)組織的興起，玉米生產(chǎn)機(jī)械化水平不斷提高，籽粒直收型玉米收獲機(jī)開始走向市場(chǎng)，在東北一熟地區(qū)得到廣泛應(yīng)用；但在黃淮海夏玉米種植區(qū)，玉米收獲時(shí)籽粒含水率高及機(jī)械化直收籽粒破碎率高等問題成為制約當(dāng)前玉米生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展的關(guān)鍵。為明確目前山東玉米籽粒直收技術(shù)與機(jī)具的現(xiàn)狀及問題，選擇具有代表性的3種籽粒直收機(jī)具，對(duì)其經(jīng)濟(jì)性、適用性和安全性進(jìn)行了試驗(yàn)評(píng)價(jià)。

1 玉米籽粒機(jī)械化直收技術(shù)

玉米籽粒機(jī)械化直收技術(shù)是用聯(lián)合收獲機(jī)一次完成玉米的摘穗、果穗剝皮、脫粒、清選及秸稈粉碎還田等作業(yè)。該技術(shù)改變了先收果穗再進(jìn)行脫粒的傳統(tǒng)玉米收獲模式，減少了用工環(huán)節(jié)，節(jié)約成本，提高了效率。

目前，黃淮海地區(qū)玉米收獲方式主要采取果穗收獲，籽粒機(jī)械化直收技術(shù)處于起步階段。為促進(jìn)玉米籽粒機(jī)械化直收技術(shù)健康發(fā)展，2010年山東省農(nóng)機(jī)試驗(yàn)鑒定站對(duì)享受政府補(bǔ)貼的玉米籽粒聯(lián)合收獲機(jī)進(jìn)行了使用及質(zhì)量狀況調(diào)查表明，山東僅有5種在原自走式小麥聯(lián)合收割機(jī)的基礎(chǔ)上改進(jìn)的玉米籽粒直收機(jī)型。2014年9月26日，山東省召開玉米籽粒收獲及糧食烘干機(jī)械化現(xiàn)場(chǎng)觀摩會(huì)，加大玉米適期晚收、籽粒收獲和糧食烘干機(jī)械化技術(shù)的宣傳推廣力度。2015年，山東省農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)推廣站承擔(dān)山東省農(nóng)機(jī)裝備研發(fā)創(chuàng)新計(jì)劃“玉米籽粒直收技術(shù)與機(jī)具試驗(yàn)驗(yàn)證”項(xiàng)目，在山東選擇有代表性的濟(jì)寧市兗州區(qū)、濱州市鄒平縣的3個(gè)農(nóng)機(jī)專業(yè)合作社，對(duì)不同型式的玉米籽粒收獲機(jī)進(jìn)行先進(jìn)性、適用性及安全性等項(xiàng)目的對(duì)比試驗(yàn)，為玉米籽粒收獲的推廣應(yīng)用提供技術(shù)支撐。

2 玉米籽粒直收機(jī)具試驗(yàn)驗(yàn)證

在項(xiàng)目實(shí)施過程中，根據(jù)山東玉米籽粒直收的實(shí)際情況和推廣現(xiàn)狀，針對(duì)性地選擇了3種機(jī)具，按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定了驗(yàn)證辦法，進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證工作。

2.1 試驗(yàn)機(jī)型

在調(diào)研和廣泛征求專家意見的基礎(chǔ)上，選用福田雷沃重工股份有限公司生產(chǎn)的雷沃谷神GK100輪式聯(lián)合收獲機(jī)、山東國(guó)豐機(jī)械有限公司生產(chǎn)的4YL-4自走式玉米籽粒收獲機(jī)和山東亞豐農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備有限公司生產(chǎn)的4YZL-6多功能縱軸流聯(lián)合收獲機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)。3種機(jī)具主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 機(jī)具主要技術(shù)參數(shù)

2.2 試驗(yàn)條件

2.2.1 試驗(yàn)地概況

選擇山東具有代表性的3個(gè)合作社：兗州區(qū)瑞豐農(nóng)機(jī)專業(yè)合作社、兗州金麥農(nóng)機(jī)專業(yè)合作社、鄒平縣孫鎮(zhèn)全泉農(nóng)機(jī)專業(yè)合作社。3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)地塊平坦，土壤均為壤土，土壤含水率如表2所示。地塊面積6～20 hm2，長(zhǎng)度100～480m。9月16日-9月30日，分別在3個(gè)農(nóng)機(jī)合作社進(jìn)行了玉米籽粒直收驗(yàn)證示范和跟蹤考核，完成試驗(yàn)驗(yàn)證面積140hm2，如表3所示。

表2 不同試驗(yàn)基地土壤情況調(diào)查

表3 不同機(jī)具試驗(yàn)面積 hm2

2.2.2 作物田間調(diào)查

試驗(yàn)前對(duì)3個(gè)試驗(yàn)地點(diǎn)的玉米播種及收獲情況進(jìn)行調(diào)查，具體情況如表4所示。

表4 田間作物調(diào)查測(cè)定記錄表

續(xù)表4

兗州金麥合作社自6月9日開始麥?zhǔn)眨龅诫S收小麥隨播玉米，6月10日-13日完成玉米播種。玉米品種為登海3737和登海518，播種機(jī)具為大華寶來2BMYFC-4/4玉米清茬免耕施肥精量播種機(jī)。9月24日測(cè)產(chǎn)10 785kg/hm2，收獲時(shí)籽粒平均含水率為34.32%。

瑞豐合作社6月11日-15日完成玉米播種，玉米品種為先玉047，播種機(jī)具為國(guó)豐2BNYF—4型指夾式免耕精量施肥播種機(jī)。9月25日收獲時(shí)測(cè)產(chǎn)9 120kg/hm2，收獲時(shí)籽粒平均含水率為33.36%。

鄒平全泉合作社6月10 日—14日完成玉米播種，玉米品種為先玉047，播種機(jī)具為派克免耕播種機(jī)。9月28日測(cè)產(chǎn)9 475.5kg/hm2，收獲時(shí)籽粒平均含水率為33.56%。

2.3 試驗(yàn)方法

按照國(guó)標(biāo)GB/T 21961-2008《玉米收獲機(jī)械 試驗(yàn)方法》[2]、GB/T 21962-2008《玉米收獲機(jī)械 技術(shù)條件》[3]、GB/T 5262-2008《農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)條件 測(cè)試方法的一般規(guī)定》和農(nóng)業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)NY/T 2613-2014《農(nóng)業(yè)機(jī)械可靠性評(píng)價(jià)通則》[4]等有關(guān)國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，制定玉米籽粒直收技術(shù)與機(jī)具驗(yàn)證評(píng)價(jià)方法，用于玉米籽粒直收技術(shù)與機(jī)具驗(yàn)證評(píng)價(jià)。測(cè)定的項(xiàng)目主要有：籽粒損失率、籽粒含雜率、籽粒破碎率、單位面積耗油量、純工作小時(shí)生產(chǎn)率、班次生產(chǎn)率及有效度。

3 試驗(yàn)結(jié)果

在兗州、鄒平兩地3個(gè)合作社進(jìn)行了田間試驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)機(jī)具的經(jīng)濟(jì)性、適用性和可靠性進(jìn)行全面試驗(yàn)。3種機(jī)具作業(yè)正常，機(jī)械作業(yè)質(zhì)量測(cè)定情況如表5所示，生產(chǎn)率燃油消耗測(cè)定情況如表6所示。各項(xiàng)主要性能指標(biāo)均符合國(guó)標(biāo)要求，但籽粒破碎率偏高，需要進(jìn)一步對(duì)機(jī)具改進(jìn)完善，提高性能，增強(qiáng)適應(yīng)性和可靠性，以更好地滿足黃淮海地區(qū)不同玉米種植規(guī)模的生產(chǎn)需要。

表5 機(jī)械作業(yè)質(zhì)量測(cè)定情況

表6 生產(chǎn)率燃油消耗測(cè)定情況

4 經(jīng)濟(jì)、適用、安全性評(píng)價(jià)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：項(xiàng)目驗(yàn)證的3種機(jī)具經(jīng)濟(jì)、適用、安全可靠，能夠滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的要求。

4.1 經(jīng)濟(jì)性

1)雷沃GK100：每天收獲玉米8hm2，整個(gè)收獲季按15天計(jì)算，每公頃收費(fèi)1 200元，則每臺(tái)機(jī)具總收入為14.4萬元。每臺(tái)機(jī)具年折舊修理費(fèi)5萬元，耗油2.6萬元，機(jī)手工資1萬元，每臺(tái)機(jī)具每年純收入5.8萬元，機(jī)具購置按40萬元計(jì)算，當(dāng)年可收回投資的14.5%(不含更換割臺(tái)收獲小麥等作物的收益)。

2)亞豐4YL-6：油耗方面，9月22日下午至25日上午工作期間，未滿負(fù)荷工作(受烘干塔及拉糧車等因素的限制)，共收獲15hm2，用柴油350L(O號(hào)柴油4.95元/L)，油耗約為120元/hm2。與普通玉米果穗收獲機(jī)(300～450元/hm2，當(dāng)?shù)睾献魃绾蜋C(jī)手提供數(shù)據(jù))相比有明顯優(yōu)勢(shì)。人工成本對(duì)比，每個(gè)班次作業(yè)面積在6.7～10hm2左右，與3～4臺(tái)中型玉米機(jī)效率相當(dāng)，可節(jié)省4～6個(gè)人工、2～3個(gè)機(jī)手，節(jié)省費(fèi)用1 000～1 500元/天。其售價(jià)44.8萬元，補(bǔ)貼7.29萬元，購機(jī)費(fèi)用37.51萬元。按照每年收獲小麥133.3hm2(900元/hm2)、133.3hm2玉米(1 500元/hm2)計(jì)算，毛收入為32萬元，凈收入約22.5萬元，兩年時(shí)間可收回成本。

3)國(guó)豐4YL-4：每天收獲玉米約12hm2，一次完成玉米的摘穗、脫粒和秸稈還田作業(yè)，省去了二次脫粒環(huán)節(jié)，所以作業(yè)單價(jià)較果穗收獲型高20%。市場(chǎng)價(jià)格約1 500元/hm2，每個(gè)作業(yè)季節(jié)作業(yè)15天，則單機(jī)單季可獲得27萬元的毛收入。每臺(tái)機(jī)具年折舊修理費(fèi)5萬元，油耗3萬元，機(jī)手工資2萬元，每臺(tái)機(jī)具每年純收入17萬元，機(jī)具購置按照36萬元算，購機(jī)戶約兩年可收回成本。

4.2 適用性

2016年9月21日至30日，玉米籽粒含水率30%以上，秸稈含水率達(dá)到50%左右，對(duì)機(jī)具的作業(yè)造成考驗(yàn),但3種型號(hào)的機(jī)具除籽粒破碎率偏高外，其他指標(biāo)仍有不錯(cuò)的表現(xiàn)。

機(jī)具選用福田雷沃重工股份有限公司生產(chǎn)的雷沃谷神GK100型聯(lián)合收獲機(jī)、山東國(guó)豐機(jī)械有限公司生產(chǎn)的4YL-4自走式玉米籽粒收獲機(jī)和山東亞豐農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備有限公司生產(chǎn)的4YL-6聯(lián)合收獲機(jī)，玉米品種為登海3737(生長(zhǎng)期98天)、登海518(生長(zhǎng)期105天)和先玉047。玉米籽粒直收試驗(yàn)表明:其籽粒損失率和含雜率均可達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，但籽粒破碎率普遍偏高，主要與籽粒含水率偏高有關(guān)。

4.3 安全性

大面積生產(chǎn)作業(yè)表明，機(jī)具和技術(shù)在生產(chǎn)應(yīng)用中的安全性和可靠性均達(dá)到安全性標(biāo)準(zhǔn)要求機(jī)具的可靠性。

5 玉米籽粒直收的發(fā)展建議

5.1 選用適宜機(jī)收的品種

目前，黃淮海地區(qū)玉米達(dá)到生理成熟時(shí)籽粒水分約為30%，而籽粒收損失最低的水分區(qū)間應(yīng)為23%～25%，籽粒每天的脫水率為0.4%～0.8%。因此，玉米生理成熟后仍需在田間晾曬10天左右，才能達(dá)到適合籽粒直收的水平。由于黃淮海地區(qū)的種植制度為玉米與小麥輪作復(fù)種玉米收獲后要搶時(shí)播種小麥，為保證農(nóng)時(shí)，要求玉米及時(shí)完成收獲作業(yè)，適當(dāng)增加玉米在田間晾曬時(shí)間，培育、種植早熟品種是玉米籽粒直收推廣的關(guān)鍵。山東在推廣玉米籽粒直收的過程中，推廣的適宜玉米籽粒直收的品種主要有登海3737、登海518、德利農(nóng)7號(hào)、先玉047、秋樂218和浚單20等。

5.2 加強(qiáng)農(nóng)藝與農(nóng)機(jī)融合

多年來，黃淮海地區(qū)的農(nóng)民形成了一套根深蒂固的種植模式，但傳統(tǒng)的農(nóng)藝未必適合現(xiàn)代農(nóng)機(jī)作業(yè)，農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝不融合一直以來是農(nóng)機(jī)化發(fā)展道路上最大的阻礙，對(duì)于玉米籽粒機(jī)械化收獲也是如此。由于山東的種植制度為玉米與小麥輪作復(fù)種，玉米收獲后要搶時(shí)播種小麥，為保證農(nóng)時(shí)，就要求玉米及時(shí)完成收獲作業(yè)。因此，選擇適宜品種推廣“小麥晚播、早收，玉米早播、晚收”技術(shù)是推動(dòng)玉米籽粒機(jī)械化直收的關(guān)鍵，適當(dāng)推遲玉米收獲期5～10天，待籽粒含水率降到25%時(shí)再進(jìn)行籽粒收獲。

5.3 加大機(jī)具的研發(fā)力度，提高機(jī)具制造水平

山東玉米機(jī)收大多為直接收獲玉米果穗，玉米籽粒收獲機(jī)數(shù)量還較少，由于適宜玉米籽粒收獲品種及對(duì)收獲期認(rèn)識(shí)不足，很多農(nóng)戶及中糧大戶對(duì)籽粒直收機(jī)械持觀望狀態(tài)。目前，山東有近10家玉米收獲機(jī)生產(chǎn)企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)玉米籽粒收獲機(jī)，有4～8行專用籽粒收獲機(jī)、6行互換割臺(tái)式，有輪式、履帶式，但適宜山東的玉米籽粒收獲機(jī)機(jī)型少，產(chǎn)量更少，機(jī)具作業(yè)質(zhì)量不穩(wěn)定，還需要加大研發(fā)力度，為解決山東玉米籽粒直收提供可靠的機(jī)具。