懸掛式玉米收獲機(jī)研究現(xiàn)狀及必要性分析

劉琳　高占文　趙大為

摘要：詳細(xì)介紹懸掛式玉米收獲機(jī)械化技術(shù)及機(jī)具的國內(nèi)外發(fā)展歷程及研制現(xiàn)狀，根據(jù)糧食安全及玉米生產(chǎn)的實(shí)際情況，探討研發(fā)此技術(shù)及機(jī)具的重要性及可行性，為提高我國玉米收獲機(jī)械化水平提供理論參考。

關(guān)鍵詞：懸掛式玉米收獲機(jī)；機(jī)械化收獲；糧食安全；可行性

中圖分類號(hào)：S225.5+1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2014）11-0060-03

玉米收獲是玉米種植過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。玉米收獲季節(jié)性強(qiáng)、勞動(dòng)強(qiáng)度高、作業(yè)量大。玉米機(jī)械化收獲技術(shù)在美國等先進(jìn)國家早已經(jīng)普及，而我國大部分地區(qū)依然采用人工收獲方式。加快發(fā)展玉米收獲作業(yè)機(jī)械化，對(duì)提高作業(yè)效率、減輕勞動(dòng)生產(chǎn)強(qiáng)度、有效解決收獲季節(jié)雇工難題、確保玉米實(shí)現(xiàn)適時(shí)收獲、實(shí)現(xiàn)玉米生產(chǎn)增產(chǎn)增收具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

從20世紀(jì)60年代開始，我國的玉米收獲機(jī)械及摘穗機(jī)構(gòu)研制經(jīng)歷了3次高潮。目前，國內(nèi)的玉米收獲機(jī)主要有單行玉米收獲機(jī)、多行懸掛式（或牽引式）玉米收獲機(jī)、多行自走式玉米收獲機(jī)、穗莖兼收型玉米收獲機(jī)等。懸掛式玉米收獲機(jī)具有良好的配套性，一次性投入相對(duì)較少，且適應(yīng)我國目前的土地經(jīng)營規(guī)模。隨著引進(jìn)示范和改進(jìn)完善的不斷深入，懸掛式玉米收獲機(jī)逐漸被人們認(rèn)可，盡管其還存在著需要完善之處，但此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用已是大勢(shì)所趨。

1 懸掛式玉米收獲機(jī)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.1 國外

從世界上第一臺(tái)玉米聯(lián)合收獲機(jī)問世，至今已走過了85 a的歷程。美國、德國、意大利和法國等發(fā)達(dá)國家，從20世紀(jì)70年代就基本實(shí)現(xiàn)了玉米機(jī)械化收獲。由于這些國家的種植方式多為一年一季，收獲時(shí)玉米籽粒的含水率很低，因此大多采用玉米摘穗并直接脫粒的收獲方式。美國的John Deere公司、Case公司，以及德國的Mengle公司、Klass公司、道依茨公司生產(chǎn)的玉米聯(lián)合收獲機(jī)，都是在小麥聯(lián)合收獲機(jī)上換裝玉米割臺(tái)，并通過調(diào)節(jié)脫粒滾筒的轉(zhuǎn)速和脫粒間隙進(jìn)行玉米聯(lián)合收獲。

1.2 國內(nèi)

我國玉米的機(jī)械化收獲起步較晚、水平較低。從20世紀(jì)50年代開始研究玉米收獲機(jī)械化，引進(jìn)前蘇聯(lián)的牽引式玉米聯(lián)合收獲機(jī)，在黑龍江省趙光縣進(jìn)行試制生產(chǎn)。此后，從烏克蘭引進(jìn)了玉米青貯機(jī)和多行收獲機(jī)，由于機(jī)型不適應(yīng)，沒有大面積推廣應(yīng)用。20世紀(jì)80年代初期，我國相繼引進(jìn)了一些國外機(jī)型，如美國Case公司的聯(lián)合收獲機(jī)換裝玉米割臺(tái)，一次可完成玉米摘穗、脫粒和清選作業(yè)。我國北方玉米產(chǎn)區(qū)為一年兩茬輪作種植區(qū)，玉米收獲時(shí)籽粒含水率高達(dá)35%以上，若采用直接脫粒方式收獲，籽粒破碎率較大。而且這種直接脫粒的收獲方式也不利于玉米后熟，易導(dǎo)致產(chǎn)量降低。同期，我國還引進(jìn)了前蘇聯(lián)的KCKY—6型玉米收獲機(jī)，為烏克蘭赫爾松康拜因聯(lián)合收獲機(jī)制造公司生產(chǎn)。這種收獲機(jī)可以進(jìn)行摘穗—青貯聯(lián)合作業(yè)，實(shí)現(xiàn)穗莖兼收。它采用對(duì)行作業(yè)，設(shè)計(jì)收獲行距700 mm，而我國的玉米種植行距多為500 mm，制約了機(jī)具的使用；同時(shí)，它的秸稈切割方式為無支撐切割，使得作業(yè)后的留茬高度高且參差不齊；由于喂入雜亂造成切碎后的莖稈長短不一、飼料斜茬率高，使得飼料利用率很低；這種機(jī)型寬度達(dá)4.5 m，機(jī)體龐大，價(jià)格昂貴，不適應(yīng)我國農(nóng)村廣大地區(qū)的田間道路情況及經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。

我國的玉米收獲機(jī)研制經(jīng)歷了3個(gè)階段。第一階段始于20世紀(jì)60年代，幾乎沒有定型產(chǎn)品。第二次高潮出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代后期，共有近50家企業(yè)和科研單位參與其中，研究開發(fā)的重點(diǎn)是解決高濕玉米（籽粒含水率高達(dá)35%以上）的收獲問題，針對(duì)當(dāng)時(shí)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r和經(jīng)營規(guī)模，研制成功了60多種機(jī)型，歸納起來主要有以下幾種機(jī)型：1） 摘穗輥式單行玉米收獲機(jī)。代表機(jī)型有4YZF-1型、4Y-118型等，該類型的收獲機(jī)大多為披掛式，配套動(dòng)力為11～14.7 kW小四輪拖拉機(jī)；均采用摘穗輥式摘穗機(jī)構(gòu)，置于拖拉機(jī)右側(cè)，一次可以完成玉米的摘穗、集箱和秸稈粉碎等作業(yè)。該類型收獲機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、可靠性比較高、價(jià)格低廉，但由于采用摘穗輥式摘穗機(jī)構(gòu)，破碎率較高，難以滿足用戶要求。同時(shí)，由于拖拉機(jī)動(dòng)力不足、效率低、重復(fù)碾壓地表嚴(yán)重，現(xiàn)已停止生產(chǎn)。2） 多行懸掛式或牽引式玉米收獲機(jī)。該機(jī)與36.8～48 kW的大中型輪式拖拉機(jī)配套，大部分機(jī)型采用輥式摘穗機(jī)構(gòu)，也有部分機(jī)型采用板式摘穗機(jī)構(gòu)，可一次完成多行玉米的摘穗、果穗集箱、秸稈粉碎處理作業(yè)，部分機(jī)具還具有剝皮功能。多行牽引式玉米收獲機(jī)的代表機(jī)型是豐收-2型，由于該機(jī)型機(jī)組過長，作業(yè)前需人工開道，不適應(yīng)小地塊作業(yè)，已很少生產(chǎn)使用。多行懸掛式玉米收獲機(jī)代表機(jī)型有天津富康公司生產(chǎn)的4YW-Q型、山東玉豐和國豐機(jī)械廠生產(chǎn)的4YW-2型、北京金樂公司生產(chǎn)的4YW-3型等。3） 多行自走式玉米聯(lián)合收獲機(jī)。該型號(hào)的機(jī)具大多采用板式摘穗機(jī)構(gòu)，具有籽粒損失小、剝皮效果好、動(dòng)力匹配合理、機(jī)動(dòng)靈活等優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)性和可靠性較強(qiáng)，可一次完成多行玉米的摘穗、剝皮、果穗集箱、秸稈粉碎處理作業(yè)。主要代表機(jī)型有藁城聯(lián)合收獲機(jī)廠生產(chǎn)的4YZ-2型、邯鄲正和機(jī)械廠生產(chǎn)的4YJL-3型、山西信聯(lián)公司生產(chǎn)的4YZ-2型等。但這類收獲機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造難度大，成本高，售價(jià)均在10萬元以上。機(jī)具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要的專用設(shè)備、工藝裝備較多，許多關(guān)鍵部件制造精度難以保證，造成機(jī)具可靠性不高。

2 懸掛式玉米收獲機(jī)研發(fā)必要性分析

玉米是我國三大糧食作物之一，占全國糧食種植面積20%以上。但玉米收獲機(jī)械化水平卻不到5%，遠(yuǎn)低于小麥機(jī)收水平，已成為阻礙我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化綜合水平進(jìn)一步提高的主要因素。近年來，各地政府紛紛出臺(tái)支持玉米機(jī)收的優(yōu)惠政策，鼓勵(lì)農(nóng)民購置玉米收獲機(jī)，引導(dǎo)和推動(dòng)作用已經(jīng)顯現(xiàn)。日前，國內(nèi)玉米收獲機(jī)的市場(chǎng)正逐步形成，并將呈快速擴(kuò)大之勢(shì)。

隨著人民生活水平的不斷提高，降低農(nóng)民勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)率、增加農(nóng)民收入，成為我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。但我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)手段還很落后，與國際現(xiàn)代化生產(chǎn)模式有很大差距，采用先進(jìn)的機(jī)械化作業(yè)代替繁重的手工勞動(dòng)是一項(xiàng)長期的任務(wù)。近年來，玉米收獲機(jī)械市場(chǎng)需求急劇擴(kuò)大，受政府補(bǔ)貼惠農(nóng)政策和配套動(dòng)力保有量提高等因素驅(qū)動(dòng)，玉米收獲機(jī)械的需求量不斷增加，經(jīng)濟(jì)適用的小型懸掛式玉米收獲機(jī)械前景廣闊。

此外，糧食安全問題將貫穿國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的各個(gè)時(shí)期。當(dāng)前，黨中央、國務(wù)院對(duì)解決糧食安全問題愈加重視。從長遠(yuǎn)看，糧食安全的關(guān)鍵是飼料糧，而玉米是非常重要的優(yōu)質(zhì)飼料糧。人民生活水平的提高、飲食結(jié)構(gòu)的變化，必將促進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步調(diào)整，加快畜牧業(yè)的發(fā)展，從而需要更多的優(yōu)質(zhì)玉米。玉米種植面積的不斷提高，是玉米收獲機(jī)械化發(fā)展的客觀需要。

玉米收獲機(jī)械不僅可以摘取果穗，還可以將玉米秸稈粉碎還田，從而減少秸稈焚燒造成的環(huán)境污染，起到增加土壤有機(jī)質(zhì)含量、培肥地力的作用。隨著玉米收獲機(jī)械化水平的提高，解決主要農(nóng)作物生產(chǎn)過程中的難點(diǎn)問題，對(duì)提高農(nóng)業(yè)機(jī)械化整體水平有著重要的作用。這一問題的解決，將促進(jìn)土地合理流轉(zhuǎn)，有利于農(nóng)業(yè)規(guī)模經(jīng)營的形成和發(fā)展。另外，還可以利用我國玉米種植范圍廣的有利條件，組織農(nóng)民機(jī)手進(jìn)行跨區(qū)作業(yè)，增加機(jī)械作業(yè)收入，形成更為廣闊的跨區(qū)機(jī)收市場(chǎng)。

人工收獲玉米勞動(dòng)強(qiáng)度大，時(shí)常出現(xiàn)勞動(dòng)力短缺的現(xiàn)象，影響農(nóng)民種糧積極性。根據(jù)國家建設(shè)小康社會(huì)的總體目標(biāo)，將農(nóng)村勞動(dòng)力向城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移，必將加劇農(nóng)村勞動(dòng)力短缺的情況。解決上述問題，必須依靠農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平的提高。因此，必須大力發(fā)展玉米收獲機(jī)械化技術(shù)，開發(fā)經(jīng)濟(jì)適用的小型懸掛式玉米收獲機(jī)。

3 懸掛式玉米收獲機(jī)研發(fā)趨勢(shì)

懸掛式玉米收獲機(jī)的發(fā)展，將以適用性強(qiáng)、可靠性高為主攻方向，進(jìn)一步擴(kuò)大機(jī)具的行距適應(yīng)范圍，提高跨地區(qū)作業(yè)的行距適應(yīng)性。各生產(chǎn)和科研單位研制開發(fā)懸掛式玉米聯(lián)合收獲機(jī)時(shí)，將更加注重機(jī)具生產(chǎn)成本，最大限度地降低產(chǎn)品售價(jià)，以適應(yīng)我國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)狀況。另外，機(jī)具與配套動(dòng)力的掛接方便性、配套通用性、匹配合理性等，也將成為適應(yīng)市場(chǎng)需求的重要因素。

近年來，圍繞懸掛式玉米機(jī)收技術(shù)難題，有關(guān)研究機(jī)構(gòu)開展了技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)，解決了懸掛式玉米收獲機(jī)必須對(duì)行收獲的難題，并取得了多項(xiàng)技術(shù)成果。通過開展機(jī)具試驗(yàn)示范，探索出不同的玉米收獲機(jī)械化技術(shù)模式，培養(yǎng)了一批玉米收獲機(jī)械化技術(shù)研究人才，為懸掛式玉米收獲機(jī)的研發(fā)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。