再生稻收獲機作業(yè)效果綜合評價分析

王明磊　周文　王超　程勝男　伍濱濤　王韻弘

摘要：為加快再生稻專用收獲機的推廣應(yīng)用，助力再生稻擴種增產(chǎn)，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)機械化總站組織對4臺再生稻專用收獲機進行綜合測試。與常規(guī)水稻收獲機相比，專用收獲機收獲損失率、含雜率、破碎率都達到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，直行碾壓率降低約50%，最小離地間隙高于常規(guī)水稻收獲機，平均接地壓力略高于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。在作業(yè)經(jīng)濟性方面，作業(yè)效率、燃油消耗量、作業(yè)成本基本持平于常規(guī)水稻收獲機。用專用收獲機收獲的地塊，其第二季水稻抽穗率略高。針對機藝融合的發(fā)展要求，提出加快整機結(jié)構(gòu)優(yōu)化、降低碾壓率、提升信息化技術(shù)等方面的具體舉措。

關(guān)鍵詞：再生稻收獲機；作業(yè)效果；性能測試；生產(chǎn)考核

中圖分類號：S225.4 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：20955553 （2023） 11000905

Comprehensive evaluation and analysis of operation effect of ratooning rice harvester

Wang Minglei Zhou Wen Wang Chao Cheng Shengnan Wu Bintao Wang Yunhong

（1. China Agricultural Mechanization Center， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Beijing， 100122， China；

2. Hunan Agricultural Equipment Research Institute， Changsha， 410005， China；

3. Hunan Agricultural Machinery Affairs Center， Changsha， 410005， China）

Abstract：In order to accelerate the popularization and application of special harvesters for ratooning rice and increase the yield of ratooning rice， a comprehensive test was carried out on four special harvesters for ratooning rice organized by China Agricultural Mechanization Center， Ministry of Agriculture and Rural Affairs. Compared with the conventional rice harvester， the yield loss rate， impurity content and crushing rate of the special-purpose harvester could meet the requirements of the industry standard， the direct-rolling rate was reduced by about 50%， the minimum ground clearance was higher than that of the conventional rice harvester， the average grounding pressure was slightly higher than the requirements of industry standard. In the aspect of operation economy， operation efficiency， fuel consumption and operation cost were basically equal to those of conventional rice harvesters. The second rice heading rate of the plots harvested by special harvester was slightly higher. In addition， in view of the development of the integration of machine and technology， the paper puts forward specific measures to speed up the whole machine structure optimization， reduce the rolling rate and enhance the information technology.

Keywords：ratooning rice harvester; operation effect; performance test; production assessment

0引言

傳統(tǒng)的再生稻收割，特別是第一茬水稻收割主要以人工為主，勞動強度大且人工成本高［12］。近幾年，再生稻專用收獲機的科研、試制工作逐步推進，但是大多是由普通水稻收割機改進而來，存在碾壓率過高、割茬高度不合理等問題，造成再生稻第二季的有效穗不足，限制了第二季產(chǎn)量提升和再生稻種植全程機械化技術(shù)的推廣［35］。為進一步加快提升再生稻收獲機械化水平、促進再生稻機收減損增效、提升再生稻全程機械化水平，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)機械化總站于2022年7—9月在湖南省汨羅市開展了再生稻收獲機械綜合測試活動，在統(tǒng)一作業(yè)條件和測試方法的基礎(chǔ)上對4臺再生稻專用收獲機田間作業(yè)質(zhì)量和第二季生產(chǎn)情況進行了綜合測試，并與2臺傳統(tǒng)水稻收割機進行了對比驗證。

通過科學(xué)的試驗測試和生產(chǎn)性能跟蹤考核，對目前我國新研制的再生稻專用收獲機進行了較為全面地評價分析，驗證機藝融合性的同時也為再生稻的大面積推廣種植提供了機械化的裝備支撐，將對后續(xù)機型的完善、研發(fā)路徑和方向提供借鑒和參考作用。

1材料與方法

2022年7月27—29日，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)機械化總站在湖南省汨羅市弼時鎮(zhèn)明月山村壩上組開展了再生稻收獲機綜合測評活動，對4臺再生稻專用收獲和2臺傳統(tǒng)水稻收獲機進行了8.04hm2田塊的收獲作業(yè)，并進行了數(shù)據(jù)檢測；于9月19—20日對同一作業(yè)區(qū)域內(nèi)的第二季再生稻抽穗率進行了調(diào)查。

1.1測評依據(jù)

按照農(nóng)業(yè)機械推廣鑒定大綱DG—T 014—2019《谷物聯(lián)合收割機》、NY/T 498—2013《水稻聯(lián)合收割機作業(yè)質(zhì)量》和GB/T 5667—2008《農(nóng)業(yè)機械 生產(chǎn)試驗方法》的有關(guān)檢測要求，制訂了《再生稻收獲機械作業(yè)效果綜合測評辦法》。測評分為性能檢測和生產(chǎn)考核兩部分，性能檢測主要包括機具的損失率、含雜率、破碎率、直行碾壓率、割茬高度合格率；生產(chǎn)考核主要包括純工作小時生產(chǎn)率、作業(yè)小時生產(chǎn)率、單位作業(yè)量燃油消耗量、作業(yè)成本和第二季再生稻抽穗率。

1.2測評方法

1） 損失率測試方法。

對樣機進行1個單行程的作業(yè)性能試驗。試驗時，樣機在使用說明書規(guī)定的作業(yè)速度下滿割幅作業(yè)，割茬高度按當(dāng)?shù)剞r(nóng)藝條件要求設(shè)置。在測區(qū)內(nèi)，接取測區(qū)內(nèi)收獲的全部籽粒質(zhì)量，計算每平方米收獲的谷物籽粒質(zhì)量。測區(qū)內(nèi)等間距確定五個采樣點，每個采樣點面積為機器前進方向的1m長度，寬度為1個作業(yè)幅寬。在各采樣點地面上秸稈和雜余中收集全部谷穗和落粒，清選干凈后稱其質(zhì)量并減去自然落粒質(zhì)量，計算損失率。

2） 破碎率、含雜率測試方法。

（1）將去掉雜質(zhì)的稻粒樣品混合后，用四分法從中取出樣品3份，每份約100g，稱出樣品質(zhì)量。挑選出其中的破碎籽粒后稱量，計算每份的破碎率，取平均值。

（2）從出糧口排出物中取3個不少于1000g的小樣，對樣品進行清選處理，將其中的雜質(zhì)清除后稱重，計算每份的含雜率，取平均值。

3） 直行碾壓率、割茬高度合格率、最小離地間隙、接地壓力測試方法。

（1）通過計算履帶或輪胎的接地寬度與割臺寬度的比值來確定直行碾壓率。

（2）在測區(qū)內(nèi)等間隔取5點，每點沿割幅方向左、中、右各測1株割茬，測量割茬切口至地面的高度，與當(dāng)?shù)剞r(nóng)藝要求的留茬高度進行比較，差的絕對值小于5cm為合格，計算留茬高度合格率。

（3）將再生稻割機割臺升起后，測定輪胎間或履帶間的機架、驅(qū)動箱、消聲器等部件的最小離地間隙。

4） 接地壓力測試方法。

測定履帶式聯(lián)合收割機的重量和行走裝置接地面積，其比值即為整機對土壤的平均接地壓力。

1.3作業(yè)條件

測試地塊位于湖南省汨羅市弼時鎮(zhèn)明月山村壩上組，再生稻的品種為甬優(yōu)4949，成熟程度為完熟期，植株自然高度為71.60～96.80cm，籽粒含水率為19.60%～25.67%，環(huán)境溫度為28.9～39.60℃，環(huán)境相對濕度為55.5%RH～79.3%RH。

1.4機型信息

再生稻收獲機各機具型號及主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

有4家生產(chǎn)企業(yè)的4種型號再生稻專用收獲機參加測試，基本上能代表現(xiàn)階段再生稻收獲機的科研進展和制造水平。另外選擇當(dāng)?shù)厥袌稣加新瘦^高、適用于當(dāng)?shù)厮臼斋@的4LZ-6.0EKQ自走履帶式谷物聯(lián)合收割機、4LZ-5.0Z自走履帶式谷物聯(lián)合收割機兩款常規(guī)水稻收獲機，與再生稻專用收獲機進行作業(yè)效果綜合測試對比，以驗證分析再生稻專用收獲機的相關(guān)性能指標(biāo)。

2測試結(jié)果

2.1性能測試

2.1.1損失率、破碎率、含雜率測試結(jié)果

4款再生稻專用收獲機的損失率分別為2.46%、0.81%、1.09%、1.26%，平均值為1.41%，高于常規(guī)水稻收獲機0.64%和0.68%的測定值；籽粒破碎率分別為0.81%、0.93%、0.17%、0.63%，平均值為0.64%，高于普通水稻收獲機0.17%、0.33%的測定值；含雜率分別為0.94%、1.61%、1.54%、0.91%，平均值為1.25%，基本持平于常規(guī)水稻收獲機2.19%、0.12%的測定值。對比結(jié)果如圖1所示。

4款再生稻專用收獲機的損失率都到達NY/T 498—2013《水稻聯(lián)合收割機作業(yè)質(zhì)量》和JB/T 5117—2017《全喂入聯(lián)合收割機技術(shù)條件》的要求。從測試數(shù)據(jù)橫向?qū)Ρ确治鰜砜?，不同機型測評結(jié)果均勻性較一致，說明目前專用收獲機的損失率較為穩(wěn)定。

專用收獲機的破碎率相對于普通水稻收割機較高，含雜率與普通水稻收割機測試結(jié)果基本一致。破碎率偏高一方面與作物品種、成熟度有關(guān)；另一方面也與收獲作業(yè)時脫離滾筒工作狀態(tài)有關(guān)，通過進一步優(yōu)化再生稻品種，選擇合適的收獲期，對脫離滾筒轉(zhuǎn)速和間隙進行調(diào)整可進一步降低再生稻專用收獲機的破碎率。

2.1.2直行碾壓率測試結(jié)果

直行碾壓率是衡量再生稻專用收獲機作業(yè)質(zhì)量的一項重要指標(biāo)［6］。4臺再生稻專用收獲機的直行碾壓率如圖2所示，分別為25.04%、28.00%、21.54%、26.67%，平均值為25.31%，與常規(guī)水稻收割機47.73%的平均碾壓率相比，減少了約50%。采用專用收獲機對于減少再生稻頭季稻樁的碾壓，保障第二季的生產(chǎn)性能有明顯的優(yōu)勢。直行碾壓率與履帶寬度和割臺寬度兩個指標(biāo)具有顯著相關(guān)性，稻樁的碾壓稻樁數(shù)量占比與收割機履帶寬度呈正相關(guān)性，與割幅寬度呈負(fù)相關(guān)性［78］，在綜合考慮收獲機地頭轉(zhuǎn)彎性、田間溝坎通過性能、運輸?shù)缆忿D(zhuǎn)運方便性等情況下，可適當(dāng)減少履帶寬度或加大割臺寬度，以達到較好的降低直行碾壓率的效果。

2.1.3割茬高度合格率測試結(jié)果

再生稻專用收獲機割茬高度是體現(xiàn)再生稻收獲機作業(yè)性能的關(guān)鍵指標(biāo)之一，并且與再生稻第二季生產(chǎn)所需的農(nóng)藝要求密切相關(guān)，根據(jù)余貴龍等［9］的研究表明再生稻的實際產(chǎn)量水平表現(xiàn)為：45cm＞50cm＞40cm＞55cm＞60cm＞35cm＞30cm＞25cm＞20cm＞15cm，隨著留茬高度的增加，產(chǎn)量呈先增后減的變化趨勢，留茬高度45cm時再生稻產(chǎn)量最高。此外根據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，再生稻種植農(nóng)戶對頭茬收割高度要求普遍在250～400mm之間。目前聯(lián)合收割機農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T 498—2013《水稻聯(lián)合收割機作業(yè)質(zhì)量》對傳統(tǒng)水稻收割機的要求割茬高度≤18cm，與再生稻的農(nóng)藝要求相差較大。本次測評活動根據(jù)當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)藝要求，4臺再生稻專用收獲機的收割高度設(shè)定值為250mm，留茬高度檢測結(jié)果顯示割茬高度合格率的平均值為88.90%，最小值為55.60%，最大值為100%，再生稻專用收獲機與常規(guī)水稻收獲機的割茬高度合格率基本持平。

2.1.4最小離地間隙及接地壓力測試結(jié)果

如圖3所示，再生稻專用收獲機最小離地間隙平均值為337.50mm，最小值為250.00mm，最大值為510.00mm，高于常規(guī)水稻收獲機的313.30mm測定值；如圖4所示，再生稻專用收獲機平均接地壓力的平均值為28.72kPa，最小值為25.00kPa，最大值為30.84kPa，高于常規(guī)水稻收獲機23.12kPa的測定值；再生稻專用收獲機直行碾壓率的平均值為25.31%，最小值為21.54%，最大值為28.00%，低于常規(guī)水稻收獲機47.73%的測定值。

再生稻專用收獲機接地壓力普遍偏大。機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 5117—2017《全喂入聯(lián)合收割機技術(shù)條件》中要求“履帶式機型對土壤的接地壓力應(yīng)不大于24kPa”，四臺專用機的接地壓力分別為：30.8kPa、29.6kPa、25.0kPa和29.5kPa，均超過行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。接地壓力大往往會導(dǎo)致稻田的泥腳深度變深，不利于水田保護性作業(yè)。在曬田不理想的情況下，還會出現(xiàn)陷機等問題，因此需要對機器進行輕量化設(shè)計制造，對底盤和履帶進行針對性改進，減少接地壓力，使再生稻專用收獲機在南方水田具有更好的適用性。

2.2生產(chǎn)考核

2.2.1生產(chǎn)經(jīng)濟性考核結(jié)果

樣機在正常作業(yè)速度和滿足作業(yè)性能條件下，連續(xù)開展三天生產(chǎn)經(jīng)濟性考核，累計完成再生稻收獲作業(yè)8.04hm²，作業(yè)時間42.30h，累計用油310.74kg。再生稻專用收獲機的作業(yè)效率平均值為0.18hm²/h，最小值為0.13hm²/h，最大值為0.23hm²/h，基本持平于常規(guī)水稻收獲機0.17hm²/h的測定值；專用收獲機的燃油消耗量平均值為42.54kg/hm²，最小值為19.55kg/hm²，最大值為84.63kg/hm²，低于常規(guī)水稻收獲機46.57kg/hm2的測定值；專用收獲機的作業(yè)成本平均值為1 180.60元/hm²，最小值為726.57元/hm²，最大值為1 842.99元/hm²，與常規(guī)水稻收獲機1 189.85元/hm²的測定值基本持平。

2.2.2第二季抽穗率測定

對六個機型初次收獲后的地塊進行再生稻第二季抽穗率調(diào)查。分別選取再生稻專用收獲機和普通水稻收割機的作業(yè)地塊，在每個地塊按五點法選取五個測區(qū)，每個測區(qū)1m²，通過計數(shù)已抽穗的株數(shù)與測區(qū)內(nèi)總株數(shù)，計算抽穗率。數(shù)據(jù)顯示，再生稻第一茬采用專用收獲機收獲的，其第二茬水稻抽穗率平均值為95.81%，最高值為97.85%；再生稻第一茬采用普通水稻收割機收獲的，其第二茬水稻抽穗率平均值為95.22%，最高值為95.55%。從平均值上看，再生稻專用收獲機收獲的水稻，抽穗率略高于普通水稻收割機收獲的；從最高值上看，再生稻水稻收獲機收獲后的第二茬抽穗率比普通水稻收割機收獲后的第二茬抽穗率高2.3個百分點。

2.3小結(jié)

綜合測評結(jié)果來看，再生稻收獲機平均直行碾壓率為25.30%，與常規(guī)水稻收獲機相比降低約50%，在直行碾壓率降低方面效果明顯。損失率、含雜率、破碎率等作業(yè)質(zhì)量指標(biāo)雖高于常規(guī)水稻收獲機，但測評結(jié)果符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。割茬高度合格率、最小離地間隙基本滿足當(dāng)前再生稻機械化收獲的要求；平均接地壓力偏大，還需要進一步優(yōu)化。作業(yè)效率、油耗、作業(yè)成本等經(jīng)濟性指標(biāo)與常規(guī)水稻收獲機無顯著差異或略優(yōu)。

在再生稻第二季生產(chǎn)性能上看，第一茬用專用收獲機收獲的地塊，其第二季的水稻抽穗率優(yōu)于第一季為傳統(tǒng)水稻收割機收獲的地塊，再生稻專用收獲機的低碾壓率、高地隙高通過性較傳統(tǒng)的水稻收割機對提升再生稻第二季的抽穗率有較好的促進作用。

3存在問題與發(fā)展建議

3.1存在問題

1） 履帶寬度問題。目前部分企業(yè)普遍采用窄履帶，寬度一般為280mm或250mm，窄履帶在不改變收割機割臺寬度情況下，減少履帶寬度縮小接地面積，從而實現(xiàn)降低直行碾壓率的一種方便快捷方法，但是采用窄履帶后也帶來了接地壓力偏高、機具通過性不強兩個突出問題。數(shù)據(jù)顯示，4臺再生稻專用收割機的接地壓力，超過了機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 5117—2017《全喂入聯(lián)合收割機技術(shù)條件》的要求，適用于曬田較好、土壤堅實度較高的地塊作業(yè)，對于南方地區(qū)有積水泥濘田塊，會出現(xiàn)陷機的情況，無法正常作業(yè)影響作業(yè)效率。同時，采用窄履帶后也限制了收獲機在田間轉(zhuǎn)移時爬坡能力，常規(guī)收獲機可正常通行的田埂，窄履帶收獲機卻無法通過，不適用于丘陵山地地區(qū)的再生稻收獲。

2）? 現(xiàn)有專用收獲機的糧箱、油箱容量偏小。測評中發(fā)現(xiàn)再生稻收獲機單位時間平均卸糧次數(shù)明顯多于常規(guī)收獲機，主要原因是為了減少機具收獲過程中對稻茬的碾壓，生產(chǎn)企業(yè)在設(shè)計制造上減小了糧箱、油箱的容積來降低機器自重，在實現(xiàn)降低碾壓率的同時，也帶來了降低糧箱、油箱容積后，機具在作業(yè)過程中較傳統(tǒng)水稻收割機會出現(xiàn)頻繁卸糧、加油等情況，不但增加了工藝服務(wù)時間，降低了作業(yè)效率，而且會造成對地頭稻茬的多次重復(fù)碾壓，影響地頭稻茬再生季萌發(fā)，減少產(chǎn)量。

3） 割茬高度的控制方式比較單一。目前普遍采用的是人工設(shè)定割茬高度，這種形式適用于面積較大、地形平整的地塊，這樣收獲后割茬高度穩(wěn)定性較好。對于丘陵地區(qū)，特別是地塊不平整時，割臺作業(yè)過程中隨時調(diào)整割臺高度對機收的操作要求較高，不具有實際操作性，容易導(dǎo)致實際收貨后割茬高度不統(tǒng)一，影響第二季再生稻的抽穗和后期水稻的生長，降低產(chǎn)量。

3.2發(fā)展建議

1） 進一步對整機進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，減少機器自重降低碾壓率。再生稻的一個顯著特點就是頭季稻收割后在適宜的溫度、光照、養(yǎng)料和水分等自然條件下使稻樁上的再生芽發(fā)育成苗并抽穗結(jié)實的一種稻作，第一季收割后的稻茬狀況是影響第二季水稻產(chǎn)量的關(guān)鍵因素。目前頭季再生稻機械化收獲的突出問題是對稻茬的碾壓率高，從綜合測評結(jié)果來看，再生稻專用收獲機直行碾壓率要明顯低于常規(guī)機，但也存在受制于糧箱、油箱容積小而導(dǎo)致的多次往返卸糧給地頭處稻茬進行多次重復(fù)碾壓的問題。因此，應(yīng)重點對整機進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，綜合考慮整機重量、割臺、底盤、履帶、脫粒結(jié)構(gòu)等部分的結(jié)構(gòu)型式，通過整體效應(yīng)，實現(xiàn)再生稻專用收獲機械的低碾壓率的同時，還保證機具具備良好的通過性和作業(yè)效率。

2）? 加強對不同區(qū)域再生稻農(nóng)機農(nóng)藝融合發(fā)展的研究。目前，我國適宜再生稻的種植區(qū)廣泛，包括華南地區(qū)的海南、廣西和廣東??；華中地區(qū)的湖南省和湖北?。蝗A東的浙江、江西和福建??；西南地區(qū)的四川、重慶、貴州和云南省以及安徽和江蘇省等。此外再生稻品種繁多，不同的再生稻品種資源適合不同生態(tài)區(qū)域、不同耕作制度，不同水稻品種在同一地區(qū)種植，適宜的播期和留樁高度不同。綜合以上情況，根據(jù)農(nóng)機農(nóng)藝融合的趨勢要求，要根據(jù)不同區(qū)域的光熱資源，分地區(qū)研究第一季再生稻收割后的水肥管理對再生季水稻發(fā)芽分蘗等過程的影響，確定合適的收獲農(nóng)機農(nóng)藝融合點；將收獲作業(yè)的技術(shù)要求與再生稻減損增效相關(guān)的農(nóng)藝措施相結(jié)合，在不同再生稻種植區(qū)積極探索適宜的品種、留茬高度、收獲方式、水肥一體化等綜合技術(shù)集成模式，加快農(nóng)機農(nóng)藝匹配融合研究進展，以農(nóng)藝促農(nóng)機、農(nóng)機農(nóng)藝協(xié)同來促進再生稻收獲機的發(fā)展。

3）? 吸收傳統(tǒng)水稻收割機的技術(shù)優(yōu)勢，加快信息化智能化裝備融合，推進再生稻專用收獲機高質(zhì)量發(fā)展。再生稻收獲機的研發(fā)制造要充分吸收我國水稻收割機幾十年的發(fā)展經(jīng)驗，避免低水平、低質(zhì)量、重復(fù)性、同質(zhì)化發(fā)展。要加快信息化、智能化裝備的融合發(fā)展，特別是推動北斗導(dǎo)航、仿形割臺、精準(zhǔn)作業(yè)監(jiān)控、糧損監(jiān)測、收獲機避障識別、關(guān)鍵參數(shù)監(jiān)測等新技術(shù)與傳統(tǒng)收獲機的研發(fā)創(chuàng)新；加強再生稻無人農(nóng)場的規(guī)劃建設(shè)，開展再生稻收獲機無人化、智能化的研究應(yīng)用，進一步提高收獲作業(yè)質(zhì)量，解放勞動力、延長機械使用壽命。同時要加強高素質(zhì)機手培訓(xùn)，及時開展技術(shù)服務(wù)指導(dǎo)，提升機手智能化農(nóng)機操作水平，促進人機共同向標(biāo)準(zhǔn)化、智能化轉(zhuǎn)變，發(fā)揮出人員、機具、信息、方法的立體效應(yīng)，共同推進再生稻全程機械化的發(fā)展，助力國家糧食安全。

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