我国油菜联合收割机的现状与展望

作者：江苏大学 李耀明

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, ... 随着我国产业结构的调整，全国近几年油菜的种植面积迅速增加，2002年的种植面积已超过1.1亿亩，总产量超过1055万吨。然而油菜籽粒细小，果荚容易炸裂，在大面积机械化生产中，收获是一个重要的环节。收获不当，损失严重，高产不丰收。现在各地对油菜生产全过程的机械化问题相当重视，尤其是油菜联合收割机已列为国家“十五”重点攻关项目。目前主要机型以传统的全喂入式联合收割机改型机为主，但存在的问题较多。如：总损失率高（/15%），含杂率高（/10%），且适应性差。如何开发出适合我国国情的油菜联合收割机是当务之急。 一、油菜的市场情况 油菜作为世界范围内主要的油料作物，其油主要食用，其饼粕可作肥料或饲用。同时，油菜又是一种经济作物，种植和管理成本较低，产出较高。近年来人们对油菜的品质不断改良并且菜籽油也大量应用于化工、能源等领域。转基因油菜也用来生产可降解塑料的原料和生产昂贵的多肽、蛋白等药物。由于油菜用途的不断扩展，其种植面积正不断扩大。油菜在中国种植已有2000多年的历史，在长江、黄河流域，人们有食用菜籽油的习惯，目前我国食用油的一半以上来自油菜。预计我国近年食用油的总消费量将达到1200万吨，但国内生产的食用油约800万吨，不足的还需要进口，加上人们生活的不断提高和工业用油的需要，所以油菜在我国的发展尚有很大潜力。 二、油菜的种植方式对实现机收的影响 我国是世界油菜生产大国，常年种植面积占世界四分之一强。随着农业种植结构的调整，油菜种植面积还在逐步增大。我国油菜种植地域分布广，各地气候、土壤等自然条件及种植制度相差很大，但从总体上可分为二个类型油菜种植区：第一类为北方区，第二类为南方区。北方区油菜种植方式比较单一，主要以人工撒播以及近年来才推广的用小麦播种机进行条播等种植方式；南方区油菜种植主要以人工移栽为主，人工撒播为辅。随着国家将长江以南的小麦收购退出保护价收购范围之内，势必会使长江以南及江淮大部分地区油菜种植面积进一步扩大。油菜的种植方式有： 1、油菜有育苗移栽和直播两种主要种植方式，南方的冬油菜由于受双季稻以及其它晚秋作物收获迟的影响不能及时播种，大多采用育苗移栽的方式种植，以弥补大田生长期的不足。北方的春油菜则不受此种农时的限制，一般采用直播的种植方式。相同品种的直播油菜与人工移栽油菜相比，株体矮20－30cm，行距和株距小5－10cm，分枝数少3－4枝，分枝蓬松直径小10－20cm，底角矮10－20cm。当然，由于各地气候条件、土壤环境存在差异，以上各项指标也不尽相同，也就是说直播油菜可获得紧凑型株体，相邻两行间分枝交错重叠状况有所改善，比移栽油菜更利于机械化收获。 2、不管是以移栽方式种植的油菜，还是以直播方式种植的油菜，其某些生物特性与稻麦相比很不利于机械化收获：油菜植株下部（大约50cm以下）茎秆粗壮且坚韧，不易切割；油菜株体上部（大约60cm以上）分枝密布纵横交错，分禾困难，而且含水率高对后续的分离、清选十分不利；成熟的果荚在受到拨禾轮、分禾板的拨动、牵拉后极容易开裂，造成落粒损失；油菜各个部位的果荚成熟很不一致，过熟的果荚在机械化收获时会开裂落粒，未成熟的青果荚又会产生脱不尽的现象，也会造成损失。 可见，油菜的农艺、生物特性对其机械化收获有着重要影响。 三、油菜收获机械化技术现状 由于油菜收获季节较紧，劳动强度大，再如遇阴天下雨，油菜极易霉烂变质，这就对油菜实现机械化收获有了迫切需要。 油菜的收获方式分为人工收获和机械化收获。 1、人工收获就是整个收获过程，包括割、晒、脱粒（碾打）、分离、清选等均由人工完成，其特点是对收获时机虽然要求不是十分严格，但是劳动强度大，生产成本高，效率极低。如果在收获过程中遇到阴雨天，油菜籽极易发芽、霉烂、变质，造成巨大损失。就我国目前油菜收获的现状而言，多数地方基本上还是以人工收获为主。 2、油菜的机械化收获主要有两种方式：分段收获和联合收获 1）分段收获 即先割晒再捡拾、脱粒的分段收获方式。在油菜的角果成熟前期，大约八成熟时，用割晒机将油菜割倒，铺放于田间，晾晒至七、八成干时，把已拆下拨禾轮和动刀杆或动刀片的联合收割机开到油菜田里并缓慢行走，由人工捡拾已晾晒好的油菜植株，均匀喂入到收割机的割台上，实现油菜的脱粒、清选。该种收获方式的特点与传统的人工收获工序类似，其利用了作物的后熟作用，可以提前收获，延长了收割期，因而对收割时机要求不太严格。又因为摊晒数日，油菜籽因后熟而饱满，易于脱粒，但分两道工序，所需工时较多。 采用分段收获法，充分利用作物的后熟作用，可提前收割，延长了收割期，籽粒饱满，产量有所提高，缺点是生产率较低，劳动强度大。采用分段收获油菜时还应注意一下两点：一是油菜晾晒不可过干，否则暴壳多，损失大；二是喂入要均匀、适量，喂入过多容易堵塞，过小则影响工效。 2）联合收获 即收割、脱粒、清选作业一次完成的联合收获方式。在油菜的角果成熟后期，用联合收割机一次完成所有的收获作业环节。其特点是效率高，省工省时，尤其在气候条件不好的情况下，有利于进行抢收。但这种方式对收获时机要求较严，既不能偏早，也不能偏晚。偏早收获往往产生脱不净和清选损失增大、籽粒清洁度不高等现象，同时还会导致种子过嫩含油量减少；偏晚收获，容易裂果落粒，割台损失率增加。 进行机械化收获的关键问题是掌握好收获时期即适时收获。收获过早，籽粒含水量高，品质差，出油率低；收获过迟，因过于成熟，菜籽易炸裂脱落，造成损失，影响产量。油菜机械化收获最佳的收获期是在菜籽到八成熟，即接近完熟期。适时收获是保证油菜单产提高的关键，适割期特征为：全田植株叶片基本落光，主花序70%已变黄，角果黄熟，籽粒深褐色，侧枝角果籽粒浅褐色。 长期以来，我国油菜生产基本上是传统的手工作业，劳动强度大，生产成本偏高，效率低。各级政府和广大农民迫切需要发展油菜生产机械化技术。为此，各地做了不少尝试：如近几年北方少数油菜种植地区，对大型谷物联合收割机稍加改装来收获油菜，投资虽少，但收获损失严重，总损失率达15～20%；无锡市惠山区农机化推广中心对桂林3号联合收割机的割台、脱粒、清选、分离等部分进行了改进设计，并开发研制适合油菜收割的竖式切割分禾装置，解决了油菜生长茂盛、茎秆高、枝节交错切割难的问题。改进后的桂林－ⅢU型油菜联合收割机的使用条件为：套直播种植的油菜，成熟度>85%，籽粒含水率<40%。其性能参数为：生产率0.2-0.34hm2/h，总损失率¢12%，总含杂率¢35%，割幅2.15m，油耗0.8-1.2kg/h。苏州市对改制的新疆－2号进行油菜收割试验，经测试其收割总损失率平均为8.3%，含杂率为10.6%，未脱净率为3.21%；南通五山牌4LZY-1.5型油菜联合收割机收割油菜时总损失率£ 8%，出粮口含杂率£8%,破碎率£0.5%。上海、江苏的一些科研、推广部门及企业对几种不同的机型，对割台、脱粒、清选部分都作了改进设计，但损失率和清洁率不太理想。总的来说，我国油菜收获机械化技术还处于技术引进、开发、试验阶段。 形成这一现状的主要原因有： 1、机械收获油菜技术上有一定难度。油菜上应用的收获机械大多是以收获小麦等作物设计的，由于油菜植株高大，分枝数多，植株间相互交织在一起，割晒机或联合收割机上的外分禾器难以将植株分开，所以操作时经常将分禾器两侧的植株连根拔起而发生堵塞，工作效率很低。分禾困难成为油菜机械化收获过程中的一大困难。油菜植株与稻麦相比，差别较大：茎秆粗壮，不易切割；分枝纵横交错，难以分禾；果荚容易开裂，造成落粒损失；果荚成熟不一致，造成机械化收割时一方面成熟的果荚自然开裂落粒，另一方面青黄果荚脱不净，清选分离困难。 2、油菜种植农艺和油菜品种对机械化收获不适应。不少国家以直播油菜为主，茎秆较细，分叉较短、不相互缠绕，欧洲及北美等油菜种植地区，农业专家培育的油菜品种除高产优质外，同时也适应机械化收获，如一些品种短秆、分枝交叉少，果荚成熟一致，且不易开裂。 3、油菜种植田块较小。尤其是南方地区，很多在田边、地头、坡地上种植，大田种植又存在夹种套种现象，不易实现机械化收获。 3、受财力限制。科研院所、企业等将主要力量集中在技术比较成熟、难度相对较小、易于产生效益、农民更为迫切的稻麦联合收割机的开发和生产上。 四、油菜收获机械化技术展望 油菜收获机械化技术的研究开发必须充分考虑到国情，注意运用稻麦联合收割机中的成熟技术和有关经验，在引进、试验、消化、吸收国外先进技术的基础上，灵活地将国外技术与本国相关技术（如稻麦收获机械化技术）相结合，把开发油菜收获机械化技术作为主攻方向，寻求突破。具体实施时，可把油菜联合收获机械化技术的开发分为四个部分，采用两种模式。 这四个部分是：第一部分为专用工作部件——油菜收割台。这部分，国内研究的不多、不深，可通过试验，直接吸收国外技术，如功能件的采用、结构、尺寸、参数等；第二部分是主要工作部件，除脱粒、分离、清选装置外，还有输送、秸秆切碎、抛撒装置等，可将国外机与国内稻麦联合收割机进行对比、试验，以改进、改造已有的稻麦联合收割机相应的装置为主；第三部分是底盘部分，这部分国内技术相对成熟，可直接采用或适当改进采用；第四部分为可备功能部分，如监控系统、灯光系统等，视需要情况，直接借用现有成熟装置。 两种模式是：一以国外机型为参考，最多借用并改制国内已有的稻麦联合收割机底盘，重新设计油菜联合收割机。二以改造设计为主。国内履带自走式全喂入联合收割机及背负式机型均可采用。主要着力解决以下几个技术： a、割台部分，加长割台，降低拨禾轮转速，增大直径，增加侧边纵向切割装置 。 b、采用复脱形式，以减少未脱净损失。 c、对脱粒机滚筒、凹板、风扇及筛子等结构参数和运动参数，根据油菜特性重新选择、设计。 d、动力负荷允许的情况下，增加切碎抛撒装置。 目前研制出的大多数机具，就是按照改造设计这一思路进行的。这种思路把油菜联合收割机的开发建立在技术较为成熟的稻麦联合收割机平台之上，使得开发难度和成本降低，周期缩短，也符合农民的购买能力。但普遍存在着改制过于粗浅，技术含量不高等问题，以致于收获效果不很理想。故而在改制油菜收获机械时必须对具体问题做具体分析,把研制油菜收获专用部件作为主攻方向。油菜毕竟不同于稻麦，有其特殊的生物性状，而且有些性状极不利于机收（分枝交错、角果易裂和成熟不一致等），在这样的条件下，仅仅通过对稻麦联合收割机的局部改装，更换几种部件来实现对油菜的机械化收获显然是不够的。拿清选部分来说，只更换筛面而不进行全面、细致的物料性状分析、机构以及物料的运动与动力分析，进而对机构做出改进，就难以得到一个令人满意的分离效果，因为油菜籽、颖壳、碎秸秆的混杂物料与稻麦籽粒、颖壳、碎秸秆的混杂物料的各种特性不可能完全相同，必须对具体问题做具体分析，而不是只做简单的类比。再比如分禾器的改装，单单把分禾器改为分禾板，分禾效果仍不理想，而如果用垂直切割器代替左分禾器，不仅可以基本解决分禾问题，而且还能降低割台损失，效果明显改善。 故此要解决油菜机收中的问题就必须进行联合收割机油菜收割专用部件的研制与开发，使之适应油菜的生长特点，满足收获油菜的需要。随着设计方法、计算数学和计算机应用技术的飞速发展，我们现在已经具备了更好的设计条件，在对油菜的各种特性充分了解的基础上，设计、研制出精良的油菜收割专用部件应该是可以实现的。 近年来，各农机部门为实现油菜收获机械化做了不少尝试和探索，研制出了一些油菜联合收获机具，大多是以全喂入式的稻麦联合收割机改装或改制为主，具体来说，在农机方面主要做了以下几方面的工作： 1、分禾器的改装：油菜茎秆高，分枝多且相互交叉，分禾难度比小麦、水稻大得多，油菜挂在割台分禾器上，影响连续分禾作业，并且增加割台损失。为此，有的机型（如上海市奉贤县农业机械研究所研制的ⅢU型油菜联合收割机）把原来的左分禾器拆除，换为左分禾板，以改善分禾质量。有的机型（如南通农业机械总厂研制的4LD-2Y型油菜联合收割机）还装有前挡板，目的是为了减少割台损失。 2、切割装置的改进：油菜的茎秆比小麦水稻的茎秆粗且坚韧，所需切割力较大，故有些机型（如前所述的上海ⅢU型油菜联合收割机）的割刀传动采用摆环机构代替曲柄连杆机构，以增加动刀杆驱动强度，减小震动。或安装圆盘切刀：在外分禾器处增加圆盘切刀，将交织的枝序切断，对收割分枝较多、交错严重的油菜较理想，但在切割时要损失一部分果角。 3、筛面的更换： 油菜籽的尺寸要比稻麦籽粒的尺寸小得多，因此必须把筛面更换为适合于筛分油菜籽的筛子。有的机具换的是油菜专用筛；有的机具（如桂林-3油菜联合收割机）是把原来的鱼鳞筛换为加密圆孔筛。 4、其它改进：有的机型为减少损失增加了二次回收搅龙，并设置了杂余回收装置及杂余收集箱；为增大分离面积，有的机具采用了加密栅格式凹板筛；为减少脱粒损失，有的机具还将脱粒滚筒与凹板的间隙作了适当调整。 根据有关试验研究资料显示，改制出的油菜联合收获机械从平均水平上讲，总损失率约为15%-20%, ,破损率约为2%-3%，出口粮含杂率约为20%-30%。 普遍存在着分禾困难、损失率及含杂率高等问题，广大农民难以接受，整机质量急待提高。正因为上述原因，直到现在油菜联合收获机械仍处于研制、试验阶段，成熟的机型及批量生产的几乎没有，远远落后于种植业的发展，远远不能满足实际生产的需要，油菜机械化收获的市场还没有真正启动。加入WTO以后，油菜收获机械行业必将受到世界各国的强有力挑战。发展我国的油菜联合收获机械真是任重而道远。 当然，解决油菜收获的机械化问题不仅要从收获机械方面考虑，还应从收获对象——油菜的品种选育和农艺措施方面来考虑。可以说国内现有的大多数的油菜品种不太适合于机械化收获。就象前面所提到的那样，油菜下部（高度大约有50cm左右）茎秆较粗，其上部（大约60cm以上）分支多且密集，含水率高，如在作业过程中割茬较低主茎秆会全部进入滚筒对脱粒及随后的清选极为不利；如提高割茬（50cm左右），主茎秆不会进入滚筒，脱粒和清选质量会得到提高，但割茬过高会给收割后的犁耕或旋耕带来一定的困难。再比如油菜分枝交错，分禾难度极大，有时油菜茎秆会挂在分禾装置上，影响连续分禾，而且在分禾过程中枝茎相互牵拉致使角果被炸裂，再加上角果成熟不一致等因素，都会使割台损失增加。这些问题不可能从收获机械方面得到彻底的解决，还应从收获对象即油菜的品种选育和农艺措施方面考虑。国外在这点上做的也比较好，欧洲和北美等地的农业专家所培育的油菜品种除高产外也适于机械化收获。 可见，培育茎秆粗细适当、分枝少、抗角裂的油菜品种，并通过农艺措施（如采用轻型栽培技术、使用植物生长调节剂—抗角裂剂、催熟剂等）调节油菜的生长发育，使之适应机械化收获也是应该重视的一个方面。从农艺上具体来说可从以下几方面改进： 1、采用改良品种。有些品种分枝数较少，分枝较短且上举，有利于收获 2、适当密植。从调研中可得出：密度控制在4－8万株/亩，产量最高，而分枝数在其密度范围内是随密度而减少的，因此可以适当密植，使密度控制在7－8万株/亩左右，以抑制单株的生长，减少单株分枝数。在这种情况下，单株一般只有上部的3个分枝左右，对分禾不会产生多大困难。 3、喷施生长调节剂，使油菜成熟度一致，果荚不易开裂。 4、采用条直播种植，使菜畦宽度与机收相适应。 所以从我们调研的结果来看，实现油菜收获的机械化是一项系统工程，不仅要从收获机械方面着手，也要从育种和农艺方面着眼，走农机与农艺相结合的道路，走技术创新的道路。在机具的研制上要有所创新，在油菜的品种培育、农艺措施上也要有所创新。如果既能研制出符合要求的油菜收获机械，又能培育出适于机械化收获的油菜品种，那么油菜收获的机械化一定可以实现。(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)