水稻機械化收獲技術研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

蔣曉紅

(榆樹市農(nóng)業(yè)機械化學校，吉林 榆樹 130400)

0 引言

水稻是我國重要的糧食作物之一，其產(chǎn)量占我國糧食產(chǎn)量的50%左右，種植面積約為0.3億hm2，占世界總面積五分之一，我國也是世界上重要的水稻產(chǎn)地[1-2]。水稻收獲機是提高水稻收獲效率、推動農(nóng)業(yè)機械化進程的重要條件之一。目前日本及歐美等國家已實現(xiàn)水稻機械化收獲，我國水稻收獲技術也在快速發(fā)展，自主研發(fā)的水稻收獲機類型較為全面，工作質量較高。

目前，我國水稻機械化收獲技術在不同地區(qū)發(fā)展不平衡[3]。不同地區(qū)水稻耕作水平、耕作制度、經(jīng)濟發(fā)展差異較大，各地發(fā)展不平衡度較大。不同區(qū)域的土地、氣候等自然條件和耕作制度、經(jīng)濟水平差異很大，總體看，北方地區(qū)的農(nóng)機化程度要高于南方地區(qū)，而西南地區(qū)的農(nóng)機化程度最低，導致我國農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展極不平衡。另一方面，隨著勞動力向城鎮(zhèn)轉移和經(jīng)濟發(fā)展，導致農(nóng)村勞動力短缺，嚴重影響水稻生產(chǎn)進程[4-6]。本研究對目前國內(nèi)外水稻收獲機發(fā)展現(xiàn)狀進行系統(tǒng)闡述說明，并針對目前常見的水稻收獲機機型進行技術說明，提出未來水稻收獲技術主要發(fā)展方向與研究重點。

1 水稻機械化收獲技術

水稻收獲機主要完成水稻的收割、脫粒及清選工作，由于水稻機械化收獲時間短、勞動強度高，因此對水稻收獲機械要求較高，需滿足機械化收獲率高、收獲損失小、破碎小、含雜率低等要求。水稻機械化收獲工藝主要分為分段收獲法、聯(lián)合收獲法及分段聯(lián)合收獲法；水稻聯(lián)合收獲機可以分為配套式水稻聯(lián)合收獲機和自走式水稻聯(lián)合收獲機，其中，配套式水稻聯(lián)合收獲機主要分為牽引式、懸掛式及通用底盤式，自走式主要分為全喂入式、半喂入式和割前脫粒式。目前，廣泛應用的水稻收獲機主要為履帶自走全喂入式聯(lián)合收獲機、輪式自走全喂入式聯(lián)合收獲機及履帶半喂入式聯(lián)合收獲機[7]。

1.1 分段收獲法

分段收獲法是指用不同機械分別完成水稻收獲過程中的收割、打捆、運輸及脫粒清選等作業(yè)環(huán)節(jié)。該方法對不同種類農(nóng)業(yè)機械要求較低，實施較為簡單，機械操作、使用及維護簡單，但是在實際操作中需要配合大量的人力勞動，水稻收獲損失較大[8]。

1.2 聯(lián)合收獲法

聯(lián)合收獲法可在水稻收獲過程中一次性完成收割、脫粒及清選等作業(yè)環(huán)節(jié)，該方法對水稻收獲機械要求較高，但是總體生產(chǎn)效率較高，需要投入的人力勞動也較少，水稻收獲損失小，是目前應用最為廣泛的一種水稻收獲方式。

1.3 分段聯(lián)合收獲法

分段聯(lián)合收獲法是將水稻收獲分為兩個過程。第一階段是利用水稻收割機將水稻收割后成條鋪放，經(jīng)過一定時間的晾曬后，降低水稻含水率；第二階段是利用聯(lián)合收割機進行水稻的撿拾與脫粒、清選工作。該方法可以保證水稻收獲后籽粒飽滿，增加了水稻收獲時間，緩解了工作強度，但是由于增加了作業(yè)次數(shù)，且在遇到雨天時容易導致水稻籽粒發(fā)霉，因此，水稻分段聯(lián)合收獲法主要適合用于北方水稻收獲。

2 水稻收獲機類型

2.1 半喂入式聯(lián)合收獲機

目前，我國水稻種植多為農(nóng)戶自主經(jīng)營，水稻種植區(qū)塊較小，因此，歐美等國家大中型水稻收獲機不適宜在我國進行推廣應用。日本水稻種植形式與我國較為相似，主要是以農(nóng)戶經(jīng)營的小地塊為主，收獲時土壤較為濕軟，容易下陷，所以，我國最初以引進日本生產(chǎn)的半喂入式水稻收獲機為主，同時還根據(jù)我國水稻生產(chǎn)的實際情況生產(chǎn)部分自走式水稻全喂入聯(lián)合收獲機。

半喂入式水稻聯(lián)合收獲機是將水稻上半部分喂入水稻脫粒滾筒，保證水稻莖稈的完整性。目前市面上廣泛應用的半喂入式聯(lián)合收獲機主要有日本久保田、洋馬等企業(yè)產(chǎn)品，主要為3～6行水稻收獲機，其工作性能及工作質量都較高，得到了國內(nèi)外的廣泛應用與推廣[9]。半喂入式聯(lián)合收獲機在配置設置及功能方面較為完善，收獲質量及脫凈率較高，收獲損失小，可以適應倒伏作物的收獲，對作物的適應性較強，收獲后可以保持水稻莖稈的完整性。

隨著我國水稻收獲機研制技術的逐漸發(fā)展，生產(chǎn)廠家及企業(yè)也越來越多，目前主要以浙江三聯(lián)、臺州、湖州、柳林、江蘇無錫、新疆中牧、上海沃得等企業(yè)為主。例如，江蘇南通農(nóng)業(yè)機械有限公司生產(chǎn)得4LBZ-1450型、蘇州久保田生產(chǎn)的PRO488系列、江蘇東洋有限公司生產(chǎn)的HL6062系列、山東福田有限公司生產(chǎn)的4LBZ148系列及浙江三聯(lián)集團生產(chǎn)的SL500半喂入式水稻聯(lián)合收獲機等。半喂入式與全喂入式水稻收獲機各有優(yōu)勢，未來應該逐步完善相關技術性能，提高機械的可靠性與穩(wěn)定性。

2.2 全喂入式聯(lián)合收獲機

目前，日本及歐美等國家均已實現(xiàn)了水稻機械化收獲，國外由于水稻種植面積較大，多采用一季種植，主要以大型農(nóng)場經(jīng)營方式為主，因此一般采用大中型聯(lián)合收獲機進行水稻收獲作業(yè)。

全喂入式水稻聯(lián)合收獲機是利用水稻割臺將水稻全部切割下后喂入水稻收獲機的脫離滾筒中。全喂入式水稻聯(lián)合收獲機割幅寬，作業(yè)效率較高，通常以中小型水稻收獲機為主，整機質量一般在2.3 t左右，一般僅能適應泥腳深度≤100 mm的稻田地塊。全喂入式水稻收獲機受到工藝技術的限制，水稻收獲后含雜率較高，水稻籽粒清選率較低。

3 部分典型水稻收獲機械的性能指標及特點

3.1 洋馬GC-90水稻聯(lián)合收獲機

洋馬GC-90水稻聯(lián)合收獲機屬于半喂入式水稻收獲機，是目前較為先進、自動化程度最高的半喂入式水稻收獲機，操作簡單，駕駛舒適性較好。其水稻收割部分割幅為1.9 m，具有自動滿幅收割功能。配套發(fā)動機采用日本洋馬獨家研發(fā)的電子制御式發(fā)動機，經(jīng)濟環(huán)保，即使在駕駛過程中不操控油門在受到負荷時，發(fā)動機可以自動調節(jié)至工作所需轉速，當沒有負荷時，發(fā)動機在30 s左右可以恢復至怠速狀態(tài)。另一方面，該機配有故障自動診斷系統(tǒng)，具有完善的報警裝置，可以在機器運轉過程中實時監(jiān)控各個零部件的運轉情況。

3.2 久保田PRO588水稻聯(lián)合收獲機

久保田PRO588水稻聯(lián)合收獲機配備42 kW直噴式渦輪柴油發(fā)動機作為動力系統(tǒng)，該發(fā)動機屬于一種大功率的清潔發(fā)動機，采用長脫粒貫通機大容量清選裝置可以提高水稻收獲質量，可以進行長時間的水稻收割作業(yè)，收割效率較高，即使水稻倒伏也可以進行收割。脫粒系統(tǒng)采用425 mm×900 mm的長脫粒滾筒及725 mm×1 550 mm的大容積清選室，可以提高谷物的清選效率與高精度篩選。該機行走底盤較高，對于泥腳深度及濕度較大的水稻田通過性較好，且每個帶輪都是獨立的，更換較為方便。

3.3 浦田4LB-1450型半喂入式水稻聯(lián)合收獲機

浦田4LB-1450型半喂入式水稻聯(lián)合收獲機由南通農(nóng)業(yè)機械有限公司生產(chǎn)，機器的田間通用性較好，整機工作時對地表的壓強僅為21 kPa，僅相當于一個成年人對地面的壓強，機器水稻收獲損失率較小，含雜率低于5%，留茬較短，對于收割倒伏作物性能較好。

4 水稻收獲技術發(fā)展趨勢

4.1 完善水稻收獲機監(jiān)控系統(tǒng)

完善水稻收獲機的監(jiān)控系統(tǒng)可以提高水稻收獲的可靠性與收獲效率，在水稻收獲機各個部分安裝傳感器和自動控制系統(tǒng)，如對割茬高度的控制、脫粒滾筒裝置參數(shù)的調節(jié)等，并逐步采用液壓機電子控制技術，提高水稻收獲技術的自動化及智能化程度，逐步增強水稻收獲的可靠性與工作效率。

4.2 提高機器的通用性

使用一臺聯(lián)合收割機(通過改變切割平臺)可以在不同的收獲季節(jié)和不同的地區(qū)收獲不同的作物，如小麥、水稻、油菜和大豆，可以增加購機用戶的收入與機器在不同地區(qū)的通用性。

4.3 提高機器的舒適性

隨著水稻種植面積的擴大，水稻收獲強度也逐漸提升，駕駛員和水稻聯(lián)合收割機都將承受高強度的超負荷工作，因此，提高機器的舒適性是降低駕駛員操作疲勞的重要條件。

4.4 加大財政扶持力度

對于我國水稻主產(chǎn)區(qū)，購機補貼與專項資金應優(yōu)先用于購買水稻收獲機械，根據(jù)不同地區(qū)財政情況，加大對水稻收獲機購買的補貼力度。配合實施標準稻田、機耕道路的建設，對高性能水稻收獲機、聯(lián)合收割機等制造工藝的改造升級給予財政補貼，進一步推動水稻收獲機的研發(fā)力度。

5 結論

本研究對目前水稻收獲機常見的類型及收獲方式進行介紹，并對國內(nèi)外水稻收獲機的研究現(xiàn)狀進行闡述分析，提出未來水稻收獲機應該提高機器的智能化水平，提高機器使用的通用性與舒適性，對于水稻收獲機的發(fā)展與創(chuàng)新提供技術參考與借鑒。