高粱機(jī)械化收獲試驗(yàn)分析與收獲機(jī)選型

張建勛，劉利珍，高庭耀，李建兵，李彥平

（1.山西省呂梁市農(nóng)機(jī)局，山西 呂梁 033000；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，山西 太谷 030801；3.山西省汾陽市農(nóng)機(jī)局，山西 汾陽 032200；4.山西省柳林縣農(nóng)機(jī)局，山西 柳林 033300）

高粱，又稱蜀黍，是山西主要的雜糧作物之一，具有較高的營養(yǎng)、藥用及食用價(jià)值，同時(shí)是釀酒和釀醋的重要原材料，在全省各地區(qū)均有種植。在山西省農(nóng)業(yè)廳頒布的《山西省雜糧產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃》（2016年—2020年）中，高粱已被列為全省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重點(diǎn)作物之一[1]。

近年來，隨著農(nóng)村勞動(dòng)人口的老齡化和勞動(dòng)力成本的提高，高粱全程機(jī)械化生產(chǎn)，尤其是高粱的機(jī)械化收獲已成為目前迫切需要解決的問題。筆者在汾陽市高粱收獲期，采用雷沃谷神GM80（4LZ-8M）谷物聯(lián)合收割機(jī)和巨明4LZ-8.0A型自走式谷物聯(lián)合收割機(jī)進(jìn)行高粱收獲損失、含雜、破損和未脫殼試驗(yàn)，以期獲得高粱收獲機(jī)械較為滿意的選型。

1 試驗(yàn)基本情況

1.1 試驗(yàn)概況

高粱收獲試驗(yàn)地點(diǎn)選擇在山西省汾陽市賈家莊村恒通農(nóng)機(jī)專業(yè)合作社，見圖1。試驗(yàn)時(shí)間為2019年10月24日。試驗(yàn)的高粱品種為晉雜18號(hào)，種植行距為35 cm，株距25 cm，收獲時(shí)高粱平均高度為190 cm，高粱含水率為16%。

試驗(yàn)時(shí)采用的試驗(yàn)機(jī)型為雷沃谷神GM80（4LZ-8M）谷物聯(lián)合收獲機(jī)和巨明4LZ-8.0A型自走式谷物聯(lián)合收獲機(jī)，見圖2。

試驗(yàn)用的測試儀器包括秒表、盒尺、電子秤等均為合格的儀器，測試范圍和精度符合實(shí)驗(yàn)要求[3]。

根據(jù)GB/T8097-2008收獲機(jī)械聯(lián)合收割機(jī)試驗(yàn)方法和JB/T5117-2017全喂入聯(lián)合收割機(jī)技術(shù)條件，檢測指標(biāo)為損失率、含雜率、破損率和未脫殼率[4-5]。同時(shí)，還根據(jù)相關(guān)的檢測方法，檢測了高粱的倒伏程度、自然落粒數(shù)、作物自然高度、莖稈直徑、含水率、千粒質(zhì)量和單位面積產(chǎn)量。

1.2 試驗(yàn)用機(jī)基本參數(shù)

雷沃谷神GM80（4LZ-8M）谷物聯(lián)合收割機(jī)配套129 kW的玉柴發(fā)動(dòng)機(jī)，整機(jī)尺寸（長×寬×高）為7 000 mm×2 980 mm×3 470 mm，喂入量為8 kg/s，割幅為2.75 m?？v軸流式脫粒滾筒采用液壓無極變速調(diào)節(jié)，滾筒直徑為600 mm，在同類機(jī)型中最大，清選裝置為風(fēng)篩式。糧倉容積大，卸糧次數(shù)少，作業(yè)效率高。

巨明4LZ-8.0A型自走式谷物聯(lián)合收割機(jī)配套118 kW發(fā)動(dòng)機(jī)，整機(jī)尺寸（長×寬×高）為6 480mm×3 150mm×3 300 mm，喂入量為8 kg/s，割幅為2.75 m。采用加寬脫粒室和2 200 mm加長復(fù)合脫粒滾筒匹配使用，脫粒速度塊、效果好。選用雙層往復(fù)式振動(dòng)篩，清選能力強(qiáng)，高速作業(yè)不撒糧。

2 試驗(yàn)方法

選取一塊長勢良好，沒有倒伏的平整高粱地，確定6個(gè)試驗(yàn)區(qū)，兩種型號(hào)的聯(lián)合收獲機(jī)各3個(gè)試驗(yàn)區(qū)。將作業(yè)地塊劃分為準(zhǔn)備區(qū)、試驗(yàn)區(qū)和停車區(qū)，準(zhǔn)備區(qū)長度為10 m，試驗(yàn)區(qū)長度為50 m，停車區(qū)長度為5 m。試驗(yàn)區(qū)寬度為聯(lián)合收獲機(jī)的工作幅寬。

在作業(yè)地塊采用5點(diǎn)法確定取樣位置，在5處取樣位置分別標(biāo)記1 m2的取樣區(qū)。測定取樣區(qū)內(nèi)高粱株距、倒伏程度、自然落粒數(shù)、作物自然高度、莖稈直徑。

試驗(yàn)前，檢查割臺(tái)與收集箱，確保無果穗與籽粒殘留，試驗(yàn)時(shí)，不換擋和改變作業(yè)速度，以正常工作狀態(tài)收獲高粱，最終停在停車區(qū)，如圖3所示。

檢查收割后的試驗(yàn)區(qū)有無倒伏漏割的高粱，在每個(gè)試驗(yàn)區(qū)隨機(jī)標(biāo)記3個(gè)1 m2取樣區(qū)，清點(diǎn)地面落粒[6-7]。

2.1 高粱基本特征參數(shù)

根據(jù)GB/T8097-2008收獲機(jī)械聯(lián)合收割機(jī)試驗(yàn)方法，測定取樣區(qū)高粱的基本特征參數(shù)。測定結(jié)果如表1所示。

表1 高粱的基本特征參數(shù)Tab.1 Basic characteristic parameters of sorghum

2.2 損失率

在聯(lián)合收割機(jī)收割完成后，選取3組1 m2取樣區(qū)域，清點(diǎn)地面的高粱籽粒，按照公式1計(jì)算損失率。

式中：Sj——損失率，%；wms——每1m2籽粒損失質(zhì)量，g/m2；wys——自然落粒質(zhì)量，g/m2；wmz——每1 m2籽粒質(zhì)量，g/m2。

2.3 含雜率

在試驗(yàn)區(qū)聯(lián)合收割機(jī)收獲高粱的過程中，隨機(jī)在卸糧口接樣3次，每次取樣2 kg，合計(jì)6 kg，充分混合后，取出1 kg作為樣本，對樣本進(jìn)行清選處理，挑選出莖稈、種皮及其余雜質(zhì)后稱重，根據(jù)公式2計(jì)算含雜率，取均值作為機(jī)器作業(yè)的含雜率。

式中：Zz——含雜率，%；wz——樣品中雜質(zhì)質(zhì)量，g；wzy——含雜樣品質(zhì)量，g。

2.4 破損率

在檢查含雜率的同時(shí)，挑選出破碎的籽粒，取3組平均值作為機(jī)器作業(yè)的破損率。

式中：Zp——破損率，%；wp——樣品中破損籽粒質(zhì)量，g；wpy——含破損樣品質(zhì)量，g。

2.5 未脫殼率

在檢查含雜率的同時(shí)，挑選出未脫殼的籽粒，取3組平均值作為機(jī)器作業(yè)的破損率。

式中：Zk——未脫殼率，%；wk——樣品中未脫殼籽粒質(zhì)量，g；wpy——含未脫殼樣品質(zhì)量，g。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

試驗(yàn)樣本如圖4所示，分別為含雜樣本、破損與未脫殼樣本和完好樣本。對比兩種收獲機(jī)的損失率、含雜率、破損率和未脫殼率的分析結(jié)果見表2，為適合的農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝融合的收獲機(jī)的選型提供依據(jù)。

表2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)Tab.2 Test data

由表2可知，雷沃谷神谷物聯(lián)合收割機(jī)損失率為10.8%，巨明自走式谷物聯(lián)合收割機(jī)損失率為4.1%。高粱在聯(lián)合作業(yè)的環(huán)節(jié)中，損失包括割臺(tái)損失、未脫凈損失、分離損失和清糧損失。由于高粱成熟后植株高度不一致，割臺(tái)的高度是造成損失的重要因素。割臺(tái)高度過高，會(huì)導(dǎo)致長勢低的高粱漏割，造成損失；割臺(tái)高度降低，莖稈和葉片的喂入量增加，導(dǎo)致脫殼篩清選過載、阻塞等一系列問題。因此，在收割過程中，有經(jīng)驗(yàn)的駕駛員將根據(jù)高粱的長勢調(diào)整割臺(tái)的高度，降低損失。

雷沃谷神谷物聯(lián)合收割機(jī)含雜率為9.5%，巨明自走式谷物聯(lián)合收割機(jī)含雜率為6.8%。影響含雜率的因素主要有脫粒裝置的構(gòu)造、分離篩樣式、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速以及高粱莖稈的喂入量等，巨明自走式谷物聯(lián)合收割機(jī)選用雙層往復(fù)式振動(dòng)篩，清選能力強(qiáng)。

雷沃谷神谷物聯(lián)合收割機(jī)破損率為4.6%，巨明自走式谷物聯(lián)合收割機(jī)破損率為2.7%。造成破碎的原因主要由脫粒滾筒間隙和攪龍?jiān)斐傻?。滾筒間隙小，會(huì)產(chǎn)生“碾米”現(xiàn)象；攪龍有無毛刺、快口和連接處間隙，都會(huì)造成籽粒的破碎。應(yīng)仔細(xì)檢查雷沃谷神谷物聯(lián)合收割機(jī)造成破碎的原因進(jìn)行改進(jìn)。

雷沃谷神谷物聯(lián)合收割機(jī)未脫殼率為9.9%，巨明自走式谷物聯(lián)合收割機(jī)未脫殼率為15.8%。說明滾筒間隙小，籽粒的破碎率高，未脫殼率低；間隙大，籽粒的破碎率低，未脫殼率高。

4 結(jié)論與討論

經(jīng)過對雷沃谷神谷物聯(lián)合收割機(jī)和巨明自走式谷物聯(lián)合收割機(jī)試驗(yàn)結(jié)果分析，巨明自走式谷物聯(lián)合收割機(jī)的作業(yè)質(zhì)量更接近相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，滿足高粱收獲的基本要求。高粱機(jī)械化收獲，減少了勞動(dòng)力，節(jié)約了勞動(dòng)成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益。

在試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)的問題總結(jié)如下：一是由于高粱長勢不一，割臺(tái)高度直接影響收割機(jī)的損失率和含雜率；二是需要根據(jù)不同作物對聯(lián)合收割機(jī)脫粒滾筒進(jìn)行調(diào)整，減少損失；三是需要加強(qiáng)對農(nóng)機(jī)手培訓(xùn)，確保農(nóng)民用好農(nóng)業(yè)機(jī)械。因此，高粱產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，需要提升農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝深度融合的認(rèn)識(shí)，加大資金和科研的投入，重視高粱全程生產(chǎn)專用機(jī)械的研究與開發(fā)，促進(jìn)高粱機(jī)械化生產(chǎn)的快速發(fā)展。