我国玉米收获机械现状及展望

作者：河北农机化研究所 郝金魁 刘焕新 籍俊杰 吴海岩

欢迎访问e展厅 展厅 4 收获机械展厅 打麦机, 小麦收获机, 玉米收获机, 水稻收割机, 联合收割机, ... 摘要 本文论述了我国玉米收获机械发展的三个阶段，着重分析了后两个阶段发展的特点、技术开发的重点及热点。根据入世后我国农业的发展趋势，对我国的玉米收获机械的发展前景作出了预测。 1、引言 2002年，我国小麦的机械收获率已达到70%，水稻机收水平也达到20.6%，但是作为我国三大主要粮食作物之一的玉米，机收率却只有1.73%，比2001年增加0.1百分点（农业机械期刊2003年第6期 P17），发展十分缓慢。玉米机械化收获问题，已经成为我国农业现代化发展的瓶颈环节，引起了各级政府和有关专家的高度重视。 我国玉米的机械化收获起步晚、水平低。从20世纪60年代才开始研制玉米收获机械，研制了多种玉米收获机及摘穗机构，但都由于生产技术、农村经济条件、宣传推广措施或应用方面的原因未能大面积使用。 美国、德国、法国等发达国家，二十世纪七十年代就基本实现了玉米的机械化收获。由于这些国家的种植方式多为一年一季，收获时玉米籽粒的含水率很低，大多数机型采用玉米摘穗并直接脱粒的收获方式。如美国的John Deere 公司、Case公司、德国的Mengle公司、Klass公司、道依茨公司等的玉米联合收获机，都是在小麦联合收获机上换装玉米割台，并通过调节脱粒滚筒的转速和脱粒间隙进行玉米的联合收获。 从20世纪80年代初期，我国相继引进了一些国外机型，如美国Case公司的联合收获机换装玉米割台，一次作业可完成玉米摘穗、脱粒和清选作业。由于我国北方玉米产区尤其是小麦玉米一年两茬轮作种植区，玉米收获时籽粒含水率高达35%以上，采用直接脱粒方式收获，籽粒破碎率十分严重。据1980年9月在河北省栾城县万亩方试验站测定，美国Case公司的1440型联合收获机换装玉米割台后收获玉米时，籽粒破碎率平均为14%，最高达到30%，总损失率达到20%。而且这种直接脱粒的收获方式也不利于玉米后熟，导致产量降低。因此这种类型的机具不适应我国两茬轮作种植区高含水率玉米的收获作业。 同期我国还引进了前苏联的KCKY—6型玉米收获机，是现在乌克兰赫尔松康拜因联合收获机制造公司生产的。这种收获机可以进行摘穗—青贮联合作业，实现穗茎兼收。它采用对行作业，设计收获行距700mm，而我国广大农村的玉米种植行距杂乱500mm左右，制约了机具的使用；它的秸秆切割方式为无支撑切割，使得作业后的留茬高度高且参差不齐，而且由于喂入杂乱造成切碎后的茎秆长短不一，切碎后的饲料斜茬率高，切段长度达40-120mm（中国农机化期刊 1996年第4期 P42）。使得饲料利用率很低，用户使用后很不满意。并且这种机型宽度达4.5m，机体庞大，价格昂贵，不适应我国农村广大地区的田间道路情况及经济的发展水平。 2、国内研究开发现状 我国研制玉米收获机的发展经历了三个阶段，第一阶段始于20世纪60年代，几乎没有形成定型产品。第二次高潮出现在80年代后期，共有近50家企业和科研单位参与其中，研究开发的重点是解决高湿玉米（籽粒含水率高达35%以上）的收获问题，针对当时农村经济发展状况和经营规模，研制成功了60多种机型，归纳起来主要有以下几种机型： 2.1 摘穗辊式单行玉米收获机 代表机型有4YZF-1型、4Y-118型等，该类型的收获机大多为披挂式，配套动力为11～14.7kW（15～20HP）的小四轮拖拉机。均采用摘穗辊式摘穗机构，置于拖拉机右侧，一次可以完成玉米的摘穗、集箱和秸秆粉碎等作业。该类型的收获机由于结构简单，可靠性比较高，而且价格低廉。但由于采用摘穗辊式摘穗机构，其破碎率较高，难以满足用户要求；并且因为拖拉机的动力不足，效率低、重复碾压地表严重，只是昙花一现，现在已经没有厂家生产这种机型。 2.2 多行披挂式或牵引式玉米收获机 代表机型有4Y-2型、4YW-2型、4YB-3型，这些机型配套动力为36.8～47.8kW（50～65HP）拖拉机，两行机摘穗机构多为摘穗辊式，三行以上多为摘穗板式。 披挂式的收获机割台置于拖拉机前方，秸秆粉碎机在拖拉机后方，果穗箱在秸秆粉碎机的上方，一次作业可以完成玉米的摘穗、果穗集箱和秸秆粉碎。这类收获机价格适中（3万元左右），并且能够充分利用现有的拖拉机，达到一机多用，为目前保有量最多的机型。但是我国现有的拖拉机设计时只考虑了拖拉机的耕、种功能，没有考虑配套收获机械式的特殊需求，所以都不能倒开，也没有前动力输出轴。总起来说，这类机型有三个弱点：①拖拉机的动力必须从后动力输出轴传至最前方的割台，动力传递路线太长，设计困难、作业故障较多；②总体配置不合理，前轴负荷太大，造成转向操纵费力，机手容易疲劳；③机手距割台较远，难以观察到摘穗机构的工作情况。 牵引式玉米收获机以丰收—2卧型最为典型，它是80年代初期专门为大农场设计的机型，配套动力为40kW（54HP）及其以上的拖拉机，摘穗机构为摘穗辊式且具有剥皮的功能，工作部件配置在拖拉机的右后方。这种机型的可靠性及作业效率都很高，价格也不高，适合较大地块作业，只是秸秆粉碎质量差。它致命弱点是机组较长（17米），不适合广大农村的小地块作业，且作业前需人工开道，个体农户根本无法使用，目前已很少见。 2.3 多行自走式玉米联合收获机 代表机型有4YZ-3型、4YF-3型、4YZ-4型，这些机型多为拉茎辊与摘穗板组合式摘穗机构，配套动力为58.8～88kW（80～120HP）的柴油机，可以实现玉米的摘穗、集箱和秸秆粉碎等功能，少数机型还有剥皮功能。其转向、割台升降、秸杆粉碎机升降采用液压控制，方便省力；行走速度可根据作物长势或路面情况进行无级调节，提高了机具的适应能力；部分机型配置了电子监控系统，大大提高了使用安全性。但这类收获机结构复杂，制造难度大，成本高，售价均在10万元以上，一般农户购买需要贷款。再者由于机具结构复杂，需要的专用设备、工艺装备较多，企业受资金限制，前期投入不够，许多关键部件制造精度难以保证，造成机具可靠性不高。所以说价格和可靠性是影响这类机型推广的关键因素。 在多行自走式机型中，特别引人关注的是4YF-3型和富路牌4YZ-3型玉米联合收获机。4YF-3型玉米联合收获机，是河北省农业机械化研究所承担的农业部“九五”科技攻关重点课题。1997年年底通过农业部组织的专家鉴定，包括两位院士在内的鉴定委员会对该机给予了很高评价，认为该机设计新颖、结构紧凑、机动灵活，特别适合现阶段我国农业小规模经营的国情，在国内自走式玉米联合收获机的研究中处于领先地位，在收获高湿玉米性能方面达到了国际先进水平。 富路牌4YZ—3型玉米联合收获机，是由乌克兰赫尔松康拜因制造公司、河北省农机化所、藁城联合收获机厂联合开发的产品。其特点是主要工作部件包括摘穗、输送、和秸秆粉碎机等采用原装进口部件，由生产工艺先进、装备完善、技术成熟的乌克兰赫尔松康拜因公司制造，底盘部分采用新疆—2小麦联合收获机的成熟技术。虽然机具的技术性能和作业质量一般，但使用可靠性较高，得到了用户的认可，每年都有几十台的销量。 3、近几年技术开发的热点 到2000以后，我国的玉米收获机发展进入第三个阶段。单从技术开发层面上说，当时我国的玉米收获机已经达到或接近国际先进水平。但是对我国农村小规模经营状况（地块小、玉米品种多、种植行距不一等）针对性不强。再有随着近几年农村经济结构的调整和畜牧业的发展，穗茎兼收型玉米联合收获机的需求量迅速增加。这使我国玉米收获机技术的开发围绕以下几个热点展开。 3.1 不对行收获技术 由于我国农村土地经营规模小、地块小，不但农户之间的玉米种植行距不等，有时同一地块内行距也有较大差别。收获机工作时对行、转弯、卸粮等浪费了大量的时间，所以作业效率很低，达不到纯小时工作效率的50%，影响了机具的推广应用。 不对行收获技术就是采取主动喂入方式，专门解决种植行距杂乱的玉米收获时植株的喂入问题。⑴ 通过将拨禾链沿扶禾器向前侧方延伸，在两扶禾器间形成V形喂入口，玉米植株进入两扶禾器尖中间后，收获机前进过程中，玉米茎秆首先与拨禾链接触，在拨禾链的拨齿的强制作用下向后运动，而不是向前倾倒，从而完成不对行喂入。⑵ 采用喂入拨禾链加拨禾轮组合式喂入机构，适宜较宽行距玉米的收获，拨禾链向侧、后方拨送，拨禾轮扶持茎秆并向后方拨送，防止向前推倒茎秆，两者相互协调、配合实现不对行收获。⑶ 带螺旋叶片的导入锥式喂入机构，这种喂入方式较窄行距玉米的收获。这些技术使玉米收获机的作业效率不足纯小时工作效率的50%提高到80%以上，同时使机具的适应性大大增强，为玉米联合收获机实现跨区作业、增加机手的经济收益、促进农机化的发展奠定了良好的基础。 3.2 降低收获机动力消耗的技术 这一技术首先是对摘穗装置进行了改进，采用四棱刀式拉茎辊和大圆弧摘穗板组合式摘穗机构，代替了原来的摘穗辊或六棱式拉茎辊。①减少拉茎辊对茎秆的挤压变形，降低了拉茎辊的功率消耗。②减少了茎秆和拉茎辊的相对滑移，提高拉茎辊的工作效率，可缩短拉茎辊长度，以降低了割台重量，降低制造成本。③在摘穗的同时能实现对玉米秸秆的有效预切，降低了秸秆粉碎机的动力消耗。④有效防止了田间杂草对拉茎辊的缠绕，减少摩擦阻力，避免了缠辊故障。 不少厂家对秸秆粉碎机进行了改进，通过改变动刀的形状，增加定刀的数量，调整粉碎刀轴的转速等，都在一定程度上降低了收获机的能耗。 3.3 降低收获后果穗含杂率的技术 对于拉茎辊与摘穗板组合式的摘穗机构，其优点是收获损失小；籽粒破碎率极低。但收获后的果穗含杂率较高（碎茎、叶），农民不太满意。为此，研究人员采取了诸如：大圆弧折弯式摘穗板、弹性拨禾齿、四棱刀式拉茎辊、弹性拉茎辊等一系列改进措施，有效降低了果穗中的含杂率。 3.4 降低籽粒破碎率的技术 对于摘穗辊式的摘穗机构，其优点是收获后的果穗含杂率较低；但收获损失略大，籽粒破碎率偏高。农民不太满意。为此，通过采取了诸如：加大摘穗辊直径、降低摘穗辊转速、减少摘穗爪棱高、提高摘穗辊表面光洁度、摘穗辊表面喷塑等一系列改进措施，有效降低了籽粒破碎率。 4、新时期玉米机械化收获的发展前景 随着人民生活水平的不断提高，降低农民劳动强度、提高生产率和农业的经济效益，增加农民收入，已是农机化发展的必然趋势。但我国农业、畜牧业生产手段还很落后，与国际上的现代化生产模式有很大差距，采用先进的机械化作业代替繁重的手工劳动是一项长期的任务。 我国加入世贸组织后，为了降低玉米的生产成本，与世界粮食市场接轨，农业必须实现适度规模经营，实现生产的全过程机械化作业。为此，从2001年起，中央财政设立了农机装备结构调整补助费，在原大中型拖拉机及配套农机具更新专向基金的基础上，对购买大中型农业机械进行补贴。农业部编制的《2002年农机装备结构调整补助费项目指南》中，首次将玉米收获机、青饲料收获机等收获机械列入其中。不少省级、县级政府也对购买玉米收获机、青饲料收获机的农户给予一定比例的补贴，极大地促进了农户的购机积极性。 笔者认为，随着近年来我国玉米收获机械研究水平的不断提高，机收技术的不断完善，根据我国现有国情，还田型玉米收获机已发展到了完善、成熟的阶段，机具近期将得到大面积的推广应用。穗茎兼收型玉米联合收获机，可以实现茎秆资源的综合利用，适合农区畜牧业发展初期的需求，将是玉米联合收获机械近期研究、开发的重点，在畜牧业发展较快的农区这种机型有较好的发展前景。穗、茎一起切碎用作青贮饲料的青饲料收获机研究开发也已经起步，畜牧业发达地区青饲料收获机的推广、应用量会更大。预计近3到5年将会出现几种较为实用的畅销机型。但近期玉米收获机械可能以价格较低背负式机型为主，技术成熟、可不对行收获的玉米收获机具将会迅速占领市场。随着农业适度规模经营的实现，和小麦联合收获机的发展一样，背负式机型将会逐渐退出市场，自走式机型将会一统天下。 (end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (3/24/2005)