檸條智能收獲制粒裝備技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

韓葆穎

（山西省農(nóng)業(yè)機械發(fā)展中心，山西太原 030002）

豆科錦雞兒屬植物——檸條（Caragana intermedia）又稱毛條、白檸條，是內(nèi)蒙古、陜西、寧夏、甘肅等省，以及山西省晉西北地區(qū)、大同地區(qū)分布最廣的灌木樹種[1]，是一種主根入土較深、根系特別發(fā)達(dá)的用于荒山綠化、固定沙質(zhì)土壤的植物，一般在干旱、寒涼、荒漠的草原地帶生長，尤其我國西北、華北、東北西部等黃土高原一帶的廣泛種植，成為水土保持和固沙造林的重要樹種，充分發(fā)揮出防風(fēng)固沙、水土保持等作用[2]。

牛西午[3]對檸條的生物學(xué)特性進行了研究，結(jié)果表明，檸條莖葉中的營養(yǎng)物質(zhì)含量極為豐富，其枝、葉、花、果實也都富含營養(yǎng)，地上部分賴氨酸含量（7.01 mg/g干物質(zhì)） 比脫水苜蓿（600 mg/g干物質(zhì)）高，與常用的飼草和玉米秸稈相比，檸條的營養(yǎng)價值更高，如果是開花期的鮮檸條，其干物質(zhì)含量為粗蛋白14.2%，粗脂肪3.7%，粗灰分5.6%，粗纖維39.6%，無氮浸出物31.4%，因此可作為良好的飼草來源。以一只體重為27 kg的羊為例，根據(jù)育肥羔羊的營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)（美國NRC），如果每天采食自然風(fēng)干的鮮檸條0.89 kg，能使其日增重達(dá)到159 g，由于檸條在一年四季都可放牧利用，特別是在“黑白災(zāi)”時期，即冬春枯草季節(jié)和遇特大干旱或大雪的時候，檸條更是被稱為“救命草”[4]，成為羊、鹿、駱駝等牲畜的絕好飼料。

近年來，隨著檸條的飼料化利用程度逐年提高，檸條的加工利用已發(fā)展成為一種新型產(chǎn)業(yè)，其推廣應(yīng)用可減少飼喂牛、羊等牲畜時糧食消耗量的20%，且具高營養(yǎng)、低成本、易加工等優(yōu)勢，但是在檸條機械化收獲時，大多選用割灌機割倒，由于采用人工收集，勞動強度較大，檸條飼料的生產(chǎn)效率較低[5]。因此，研究一次性完成切割、輸送、粉碎、拋送收集等多項作業(yè)的聯(lián)合收獲技術(shù)及研制相應(yīng)機型，將推動檸條加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對保護生態(tài)環(huán)境也具有積極意義。

1 檸條收獲技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

1.1 國內(nèi)外檸條收獲技術(shù)現(xiàn)狀

1.1.1 國外檸條收獲技術(shù)現(xiàn)狀

國外在檸條收獲方面主要采用灌木平茬機，是一種以能源型灌木林為作業(yè)對象的裝備，由于在美國、加拿大、德國、英國等發(fā)達(dá)國家，灌木大都種植在平整土地，且檸條的品種經(jīng)過精心選育，莖稈的粗細(xì)均勻、直徑較大，呈直立向上的生長方向，旁生枝較少，長勢基本一致，因此這些機具收獲檸條時主要對檸條進行割斷、鋪放作業(yè)技術(shù)，沒有粉碎和收集的功能。

1.1.2 我國檸條收獲技術(shù)現(xiàn)狀

我國檸條一般種植在野外的丘陵、沙地等地帶，以防風(fēng)固沙為目的，與國外的灌木品種不同，大多數(shù)呈半圓狀，旁支較多，由于沒采用機械化種植，檸條的外形與國外的差異較大，利用國外成熟的灌木平茬機械進行收獲時，達(dá)不到我國檸條聯(lián)合收獲的要求。張本源[6]在智能化檸條平茬收獲機設(shè)計時調(diào)研發(fā)現(xiàn)，手持式割草機、拖拉機配套的圓盤式收割機（分為前置和側(cè)置2種）是近年來檸條平茬作業(yè)主要采用的裝備，而從2012年開始，單一的切割作業(yè)已開始向切割、粉碎、輸送、拋送、收集（打包）等檸條平茬收獲聯(lián)合作業(yè)方向發(fā)展。

1.2 檸條聯(lián)合收獲機技術(shù)發(fā)展趨勢

在檸條聯(lián)合收獲生產(chǎn)應(yīng)用實踐中，國內(nèi)外現(xiàn)有的檸條機械化聯(lián)合收獲技術(shù)日趨成熟，能夠?qū)崿F(xiàn)一次性完成檸條收獲，如切割、輸送、揉絲（搓）、收集（打包）等功能，但在聯(lián)合收獲作業(yè)綜合性能方面，仍需進行技術(shù)整合，形成一套檸條聯(lián)合收獲裝備，表現(xiàn)出技術(shù)成熟、性能可靠、作業(yè)穩(wěn)定的性能，從而使檸條收獲機技術(shù)更加完善，機具品種更加齊全，在割、樓、捆、裝、運輸?shù)确矫嫘纬上盗挟a(chǎn)品。

1.2.1 研發(fā)整機配套技術(shù)

檸條聯(lián)合收獲機，一般是利用已有的作物收獲機改造而成，針對收獲檸條存在一些先天性缺陷。因此，在設(shè)計檸條聯(lián)合收獲機時，可以采取試驗選型和改進研制2種方法相結(jié)合的方式。在整機方面，張小剛[7]在檸條制粒機械研制技術(shù)路線及方案探討中研究認(rèn)為，應(yīng)吸收國內(nèi)外現(xiàn)有及最新機型技術(shù)特點，研發(fā)了一種新型智能化檸條聯(lián)合收獲裝備，其功能更加完善、操作更加方便，且利于檸條的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，且綜合考慮了各環(huán)節(jié)的緊密銜接，如底盤、割臺、輸送、粉碎、拋送收集（打包）等的作業(yè)功能相互配套。

1.2.2 完善智能化控制技術(shù)

以4LN-2000型自走式檸條聯(lián)合收獲機為例，該機由山西省農(nóng)機發(fā)展中心與中國農(nóng)機研究院生物質(zhì)能研究所共同研發(fā)，采用了智能化控制技術(shù)——DSP的滿負(fù)荷喂入與行走速度匹配，使底盤發(fā)揮最大的功能，支撐整機全部負(fù)載和完成行走任務(wù)，兼顧了行走速度與割刀運轉(zhuǎn)速度的匹配，解決了普通聯(lián)合收割機的底盤不能解決的問題，今后若采用行走無級變速器，以及自動化程度較高的液壓行走系統(tǒng)，將大幅度提升檸條收獲的作業(yè)效率和作業(yè)質(zhì)量。

1.2.3 優(yōu)化設(shè)計切割技術(shù)

圓盤切割器或甩刀式切割器是現(xiàn)有檸條聯(lián)合收獲機切割主要采用的技術(shù)，呈水平設(shè)置，中間的間隙為20～50 mm，切割檸條時，極易造成漏割。如果采用鋸切原理，將檸條聯(lián)合收獲機上的切割器設(shè)計成雙圓鋸盤交錯排列，即1 000 mm以上的大直徑、重疊量不低于20 mm的無支撐切割，此時鋸盤的鋸尖線速度達(dá)40 m/s以上[8]。此外，若要提高鋸齒耐磨度、延長刀片使用壽命、降低能耗，則要將刃口噴涂硬質(zhì)合金等特殊處理。

1.2.4 充分利用仿形技術(shù)

檸條一般適宜生長在丘陵、沙地，在生長期間，由于土壤自然沉積，即使在平地種植的檸條，其根部也會有沙土包出現(xiàn)，這對切割器提出了新要求，不僅要鋒利，而且要能夠根據(jù)沙土包的外形進行仿形切割，以使平茬高度保持一致。據(jù)了解，山西農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的檸條平茬機已設(shè)計并研制出仿形機構(gòu)（采用液壓控制，具有橫向和縱向仿形功能，但是不能實現(xiàn)聯(lián)合作業(yè)），為滿足各種地形檸條的聯(lián)合收獲作業(yè)，可以應(yīng)用到檸條聯(lián)合收獲機上，從而提高機具的作業(yè)性能。

1.3 檸條飼料制?，F(xiàn)狀

檸條草粉粗纖維含量較高，若將檸條草粉作為飼料，必須要考慮其適口性、消化率和利用率。為了使檸條飼料滿足不同畜禽的不同生育期對營養(yǎng)的需要，促進畜禽體內(nèi)的氧化作用和消化作用，進而提高其轉(zhuǎn)化率[9]，就需要采用體外酶解法，即在檸條草粉中直接加入酶制劑，如纖維素酶、半纖維素酶和木質(zhì)素酶等，從而有效減少畜禽的胃腸疾病，提高免疫力和抵抗疾病的能力。添加時，某一種酶制劑或幾種酶制劑混合添加均可，纖維素酶等酶制劑的添加量一般為0.1%～0.3%[10]。目前，市場上銷售的國產(chǎn)酶制劑有多種，包括多酶寶、采禾秸稈發(fā)酵劑和鴻龍復(fù)合酶制劑等，一般添加量為0.1%～0.3%（1～3 kg/t），零售價為10元/kg左右，一般檸條草粉添加酶制劑后，其加工成本僅增加1.0～3.0元/t，對檸條草粉售價影響較小。此外，加入適量含黃腐酸60%的腐植酸鈉的效果更佳[11]。

2 檸條飼料機械化加工技術(shù)現(xiàn)狀

雖然，檸條枝條枝葉的營養(yǎng)價值較高，但是存在收獲量大、枝條韌性好、含水率高，加工難度大等問題，從而明確了檸條加工工藝的研究方向。

2.1 檸條飼料加工技術(shù)的推廣和應(yīng)用

目前，我國檸條的深加工技術(shù)還處于起步階段，檸條飼料加工裝備主要利用現(xiàn)有的機械，如切草機、秸稈粉碎機、揉搓機等，難以保證檸條產(chǎn)品的質(zhì)量，更無法提高生產(chǎn)效率。同時，檸條綜合利用技術(shù)不夠完善，相關(guān)加工設(shè)備的研究尚未啟動，還存在產(chǎn)品種類較少、加工能力不夠、加工設(shè)備不成熟、設(shè)備的自動化程度低等問題，尚處于小范圍試驗階段。近幾年，山西省對檸條飼料草粉加工工藝進行了研究，還對檸條草粉顆粒飼料加工工藝進行優(yōu)化設(shè)計，從而改善了飼料的適口性，提高牲畜消化率，更加大了在生物質(zhì)能研究方面的投入[12]。

2.2 檸條飼料草粉加工工藝試驗結(jié)論

研究發(fā)現(xiàn)，由于檸條的生長特性，平茬時產(chǎn)生了大量檸條枝葉，解決該問題需要將檸條進行加工處理，即通過物理、化學(xué)的方式改變其形狀，并調(diào)制其營養(yǎng)成分，改進檸條飼料加工工藝，促進檸條飼料產(chǎn)業(yè)化，以滿足養(yǎng)殖業(yè)對檸條飼料的需求。

2.2.1 切斷、壓扁、揉搓、粉碎工藝

為了實現(xiàn)檸條的一次性加工工藝，需要連續(xù)完成切斷、壓扁、揉搓、粉碎4步工藝，采用9CF-60型檸條飼草破碎機，試驗時配套動力33 kW，生產(chǎn)效率可達(dá)1 000 kg/h，用工1人，實際減少用工1～2人，生產(chǎn)效率提高1倍[13]；在相同的草粉細(xì)度要求下，灌木切斷機由中國農(nóng)機院內(nèi)蒙古呼和浩特分院生產(chǎn)，飼草粉碎機由山西信成源飼料裝備科技有限公司生產(chǎn)，配套動力均為18.5 kW，生產(chǎn)效率為300～500 kg/h，用工 2～3 人。2.2.2 檸條顆粒飼料加工工藝

試驗證明，檸條顆粒飼料可由檸條草粉加工制成，實現(xiàn)了檸條草粉的長途運輸，從而有效延長了檸條的貯藏時間，節(jié)省了倉儲空間；在檸條全日糧顆粒飼料的飼喂方面，通過添加10%，20%檸條草粉，大大簡化了飼喂方式，節(jié)約人工成本，檸條顆粒飼料可以滿足羊不同生長期的營養(yǎng)需求，提高了羊肉品質(zhì)。因此，采用純檸條顆粒飼料飼喂牲畜，其養(yǎng)殖的效果優(yōu)于秸稈顆粒飼料。

2.2.3 酶制劑加工工藝

盡管酶制劑的相關(guān)試驗較為單一，但是研究發(fā)現(xiàn)酶制劑有許多作用，不僅改善檸條的適口性，還可增加檸條的營養(yǎng)物質(zhì)，從而提升飼料產(chǎn)品品質(zhì)，具有極其重大的意義。

3 結(jié)語

充分利用檸條的生態(tài)資源優(yōu)勢，并將其有效轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟優(yōu)勢，需建立并完善其產(chǎn)業(yè)化開發(fā)模式，將研發(fā)、生產(chǎn)、加工、銷售融為一體，研制出適合更加推廣的檸條平茬機具，智能化、大型化的檸條加工轉(zhuǎn)化裝備，進一步提升作業(yè)能力；在檸條機械化平茬作業(yè)補貼項目的實施過程中，加強檸條機械平茬技術(shù)培訓(xùn)，并進行室外演示；深入研究檸條生物學(xué)特性，研制檸條平茬的關(guān)鍵零部件；采用適宜的加工調(diào)制方法，確保飼料的質(zhì)量（幼嫩度）和利用率；與各大院校聯(lián)合，展開檸條平茬機械、粉碎機械、制粒機械技術(shù)性能，以及使用效果等方面的研究，為檸條的加工利用提供借鑒。