玉米機(jī)械化收獲核心技術(shù)及應(yīng)用分析

趙 兵

(白城市洮北區(qū)林海鎮(zhèn)綜合服務(wù)中心(農(nóng)機(jī)站)，吉林 白城 137000)

0 引言

玉米是我國三大糧食作物之一，在我國不同地區(qū)都有種植，目前形成四大玉米生產(chǎn)區(qū)域，主要包括東北地區(qū)(黑龍江、吉林和遼寧等)、黃淮海地區(qū)(山東、河南、河北、山西、北京、天津及安徽北部地區(qū)等)、西北地區(qū)(陜西、甘肅、寧夏、新疆及內(nèi)蒙古部分地區(qū))、西南丘陵地區(qū)(四川、云南及貴州等)[1]。近年來，隨著玉米種植面積、玉米加工技術(shù)、畜牧業(yè)的快速發(fā)展，玉米逐漸由生活糧食轉(zhuǎn)變?yōu)楣I(yè)原料及畜牧業(yè)飼料的主要來源之一，對玉米的需求量不斷升高[2]，因此，提高玉米生產(chǎn)效率對于保證世界糧食安全、畜牧業(yè)飼料安全及提高國際市場競爭力等具有重要意義。

農(nóng)業(yè)機(jī)械化是提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的重要技術(shù)之一。玉米在種植過程中主要包括播種、施肥、中耕、田間管理及收獲等作業(yè)工序，其中，玉米收獲環(huán)節(jié)是生產(chǎn)勞動強(qiáng)度較大、機(jī)械化程度較低的作業(yè)工序之一。目前，玉米機(jī)械化收獲技術(shù)滯后于現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展及新農(nóng)村建設(shè)的需求，與現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展要求形成了巨大的反差[3]。玉米機(jī)械化收獲水平及收獲設(shè)備保有量遠(yuǎn)低于水稻及小麥機(jī)械化生產(chǎn)水平，是制約我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸。

1 玉米機(jī)械化收獲技術(shù)發(fā)展的必然要求

1.1 玉米生產(chǎn)的發(fā)展

玉米生產(chǎn)中勞動效率低、機(jī)械化生產(chǎn)方式落后、人工生產(chǎn)成本較高，玉米生產(chǎn)總成本約為農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國家的3倍左右，僅玉米收獲成本就占玉米生產(chǎn)總成本的51%左右，目前人工成本增長較快，如果不能快速改變玉米機(jī)械化收獲現(xiàn)狀，其生產(chǎn)成本將會持續(xù)上升。玉米機(jī)械化收獲效率不僅可以提高生產(chǎn)效率、降低農(nóng)業(yè)勞動強(qiáng)度；另一方面，發(fā)展玉米聯(lián)合收獲裝置，還可以將玉米秸稈進(jìn)行回收利用，改善秸稈田間焚燒現(xiàn)象，保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，因此，玉米機(jī)械化收獲技術(shù)是玉米種植的必然選擇，也是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。

1.2 是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化整體發(fā)展的必然選擇

水稻、小麥、玉米是我國三大主要糧食作物，同時也是發(fā)展現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的重要研究對象與發(fā)展重點(diǎn)，是我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)階段最主要、最基本的內(nèi)容，玉米機(jī)械化收獲水平，將極大地影響我國農(nóng)業(yè)機(jī)械現(xiàn)代化發(fā)展，因此，突破玉米機(jī)械化收獲技術(shù)是發(fā)展現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的共識。

1.3 農(nóng)戶需求必然推動玉米機(jī)械化收獲技術(shù)發(fā)展

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境較為惡劣，隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化的逐漸發(fā)展，農(nóng)戶生產(chǎn)活動及勞動條件都有了較大的改善，但是玉米收獲過程中依然有很多作業(yè)工序及生產(chǎn)環(huán)節(jié)需要依靠人工完成，需要耗費(fèi)大量的勞動力，因此，農(nóng)戶的需求也是推動玉米機(jī)械化收獲技術(shù)發(fā)展的必然條件。

1.4 社會主義新農(nóng)村建設(shè)尋求著玉米機(jī)械化收獲的突破

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)業(yè)機(jī)械化是提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、搶農(nóng)時、提高農(nóng)業(yè)復(fù)種指數(shù)、減輕農(nóng)業(yè)生產(chǎn)勞動強(qiáng)度及促進(jìn)社會主義新農(nóng)村建設(shè)的重要組成部分。尤其是作物秸稈在收獲過程中應(yīng)當(dāng)及時實(shí)現(xiàn)秸稈還田，減少秸稈焚燒帶來的田間環(huán)境破壞，改善生態(tài)環(huán)境，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益。

2 我國玉米機(jī)械化收獲技術(shù)研究進(jìn)展

2.1 以玉米收獲技術(shù)為核心的配套農(nóng)機(jī)具研究取得重大突破

目前，我國玉米種植呈現(xiàn)出種植地塊規(guī)模小、種植不規(guī)范、玉米收獲期含水率較高等問題，這些不確定因素是玉米機(jī)械化收獲技術(shù)發(fā)展主要限制條件，影響玉米機(jī)械化生產(chǎn)的實(shí)施。近年來，隨著國家及各部門對玉米收獲技術(shù)的重視程度逐漸增加，逐步將玉米機(jī)械化收獲技術(shù)理論體系應(yīng)用到實(shí)踐中，且取得了較大的突破，并針對我國不同玉米種植區(qū)域研制出適宜農(nóng)藝發(fā)展的玉米機(jī)械化收獲技術(shù)，形成了相對完善、科學(xué)、合理的玉米收獲機(jī)研制工藝路線，為玉米機(jī)械化收獲技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展提供良好的技術(shù)支撐，另一方面，隨著政府財政資金補(bǔ)貼及引導(dǎo)，玉米機(jī)械化水平得到持續(xù)提高(圖1)。

圖1 2015—2021年全國玉米機(jī)械化水平

2.2 玉米收獲機(jī)研發(fā)質(zhì)量和技術(shù)取得質(zhì)的飛躍

我國玉米種植規(guī)模小、玉米收獲籽粒含水率較高決定了我國玉米收獲機(jī)的研制與歐美國家存在一定的差異，因此，玉米收獲機(jī)不能完全依靠國外進(jìn)口?，F(xiàn)階段，我國自主研發(fā)的玉米收獲機(jī)主要包括玉米聯(lián)合收獲機(jī)和秸稈粉碎還田收獲機(jī)。我國農(nóng)機(jī)發(fā)展始終堅(jiān)持科研單位及農(nóng)機(jī)企業(yè)相互聯(lián)合，進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)與農(nóng)機(jī)設(shè)備的研發(fā)生產(chǎn)，并且我國農(nóng)業(yè)部先后實(shí)施了科技支撐計(jì)劃、農(nóng)業(yè)科技跨越計(jì)劃、國家科技攻關(guān)計(jì)劃等計(jì)劃項(xiàng)目支持農(nóng)機(jī)設(shè)備的研發(fā)與技術(shù)推進(jìn)。目前，主要以自走式及懸掛式玉米收獲機(jī)為玉米收獲主要機(jī)型，并且通過在不同玉米種植區(qū)域開展反復(fù)試驗(yàn)研究及改進(jìn)，目前已經(jīng)涌現(xiàn)出一大批玉米收獲機(jī)新機(jī)型，生產(chǎn)企業(yè)就已經(jīng)超過30多家，玉米收獲機(jī)機(jī)型突破60多種。并且相關(guān)農(nóng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)十分注重玉米收獲機(jī)田間使用與農(nóng)戶意見反饋，逐漸完善玉米收獲機(jī)性能及研發(fā)質(zhì)量。

3 玉米機(jī)械化收獲核心技術(shù)及應(yīng)用分析

3.1 玉米摘穗技術(shù)

玉米摘穗是玉米機(jī)械化收獲技術(shù)的第一道工序，摘穗裝置也是玉米收獲機(jī)的核心部件。能否將果穗摘下及玉米收獲過程中是否對果穗造成損傷是衡量玉米摘穗機(jī)構(gòu)的重要評價指標(biāo)。目前常見的玉米摘穗機(jī)構(gòu)主要包括輥式摘穗機(jī)構(gòu)和摘穗板與拉莖輥組合摘穗機(jī)構(gòu)。輥式摘穗機(jī)構(gòu)主要是采用兩個對稱、表面布有螺旋凹凸紋的圓柱輥實(shí)現(xiàn)玉米莖稈的拉斷，果穗收獲含雜率低，但是由于收獲裝置直接與果穗接觸，擠壓和拉斷過程容易造成果穗的損傷，導(dǎo)致收獲損失率增加。摘穗板與拉莖輥組合摘穗機(jī)構(gòu)玉米收獲損失率小，但是收獲后果穗含雜率相對較高，在我國不同地區(qū)具有較強(qiáng)的通用性。

3.2 玉米剝皮技術(shù)

由于玉米收獲時期果穗含水率較高，玉米苞葉對果穗包裹性較強(qiáng)，在玉米收獲過程中采用玉米剝皮技術(shù)可以提高玉米收獲品質(zhì)與質(zhì)量。玉米剝皮裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，在工作時，壓送器將玉米果穗推送至剝皮輥，并逐漸向后推送，選裝的剝皮輥實(shí)現(xiàn)玉米剝皮。

1.分布輪；2.壓送裝置；3.剝皮輪組；4.機(jī)架；5.傳動裝置圖2 玉米撥皮裝置結(jié)構(gòu)示意圖

3.3 玉米脫粒裝置

玉米脫離裝置類型主要包括切流式、軸流式和切軸流組合式(圖3)。切流式脫粒裝置主要是將玉米果穗沿著滾筒的切線方向喂入，脫粒后沿脫粒滾筒的切線方向排出。即使在玉米籽粒含水率較大及喂入不均勻的情況下也可以保持良好的脫粒效果，但是玉米大顆粒作物進(jìn)行脫粒時會產(chǎn)生較高的籽粒破碎率，在實(shí)際使用過程中，需要配套獨(dú)立的分離裝置才能實(shí)現(xiàn)玉米籽粒與果穗的分離。

圖3 玉米脫離裝置類型

軸流式脫粒裝置主要是玉米果穗沿著脫粒滾筒的切線方向喂入，果穗沿著脫粒滾筒軸向螺旋運(yùn)動，在運(yùn)動過程中受到脫粒元件的作用實(shí)現(xiàn)籽粒與果穗的分離，具有脫粒效率高、流動性好、籽粒損傷率小及脫凈率高的應(yīng)用優(yōu)勢，在玉米、小麥和水稻等作物中得到了廣泛應(yīng)用。但是機(jī)身較寬，與收獲割臺不容易進(jìn)行配置，目前主要應(yīng)用于大型谷物聯(lián)合收獲機(jī)。

軸流式和切軸流組合式脫粒裝置可以保證玉米果穗先進(jìn)行脫粒預(yù)分離，同時可以提高谷物喂入速度，具有較好的預(yù)脫粒和分離功能。

4 結(jié)論

玉米機(jī)械化生產(chǎn)是提高玉米科學(xué)種植及生產(chǎn)的重要措施，玉米綜合機(jī)械化水平直接影響我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)整體水平，提升玉米機(jī)械化收獲技術(shù)水平對于促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型、提高農(nóng)戶經(jīng)濟(jì)收益及社會主義新農(nóng)村建設(shè)具有重要意義。