棉稈收獲技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀研究

丁志欣

（新疆維吾爾自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)機械產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督管理站，新疆 烏魯木齊830054）

關(guān) 鍵 字：棉稈收獲；設(shè)備；現(xiàn)狀

0 引言

棉花是世界主要的經(jīng)濟作物之一，其生產(chǎn)和加工已形成較為完整的體系，但棉花秸稈作為棉花收獲后的副產(chǎn)品，未得到很好的開發(fā)利用。據(jù)國家統(tǒng)計局關(guān)于2017年棉花產(chǎn)量的公告，全國棉花播種面積3 229.6 khm2（4844.5萬畝），全國棉花單位面積產(chǎn)量1 698.6 kg/hm2（113.2 kg/667m2）。按照皮棉草谷比3.4～6.6可知[2]，每 667m2棉花秸稈產(chǎn)量為 384～747 kg，取 400kg/667m2棉稈計算，每年棉稈產(chǎn)量約為2 000萬t。因此，對棉稈進行綜合利用，實現(xiàn)棉稈的資源化和商品化，對國家促進資源節(jié)約、環(huán)境保護和農(nóng)民增收意義重大。

在我國，自20世紀(jì)60年代就已經(jīng)開始了對棉稈的收獲、加工、綜合利用等方面的技術(shù)研究，開發(fā)設(shè)計生產(chǎn)了不同工作原理的棉稈收獲機具。

1 國內(nèi)棉稈收獲技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 鏟切式

圖1為1960年中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院設(shè)計的鏟切式簡易棉柴收獲機，作業(yè)時通過調(diào)整限深裝置使拔稈裝置鏟子入土疏松土壤，同時通過鏟子將棉稈的棉根鏟斷，最后通過帶有兩根耙齒，并用彈簧拉緊的擋板，將鏟斷的棉稈收集成堆。在其他原理的拔稈機構(gòu)出現(xiàn)之前鏟切式拔稈機一直作為主要的拔稈機構(gòu)在小范圍運用，該種原理的拔稈機構(gòu)的最新機型是新疆農(nóng)科院機械化研究所于1999年設(shè)計的4MC-4型棉柴收獲機。該類型機具收獲結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)制造方便，對棉花種植行距無特殊要求，適用性好。缺點為：動力消耗大，殘留棉根多，棉稈鋪放不整齊，需要二次作業(yè)完成收獲。

圖1 簡易棉柴收獲機構(gòu)

1.2 滾切式

圖2是昌吉回族自治州農(nóng)牧機械化技術(shù)推廣站于2003年研究設(shè)計的一種棉花拔稈清膜旋耕機。由動力軸提供動力驅(qū)動滾刀對棉稈進行起拔。在完成對棉稈起拔的同時，也能對覆蓋地膜進行部分清理，最后由摟耙器將起拔的棉稈和揭出的殘膜摟集成堆。可以對棉稈實現(xiàn)不對行收獲，能夠?qū)崿F(xiàn)整株收獲，適應(yīng)不同地區(qū)種植制度。缺點為：動力消耗大，地膜和棉稈纏繞混雜，不易分揀，收獲物利用價值降低。

圖2 棉花拔稈清膜旋耕機

1.3 齒盤式

圖3是由河北華勤機械股份有限公司設(shè)計生產(chǎn)的齒盤式棉稈收獲機。該機器主要工作部件為齒盤，在地輪驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)，齒盤上的三角刃槽鉗住棉花秸稈，利用旋轉(zhuǎn)拉拔力及拖拉機前進的拉力將棉秸稈拔出。該類機具結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，對土壤層破壞較少[2]，能夠?qū)崿F(xiàn)整株拔取。缺點為：需要對行拔取，行距適應(yīng)性較差，漏拔率高，拔斷率高。

圖3 齒盤式棉柴收獲機

圖4 對輥式拔棉稈機

1.4 對輥式

圖4為對輥式拔棉稈機。作業(yè)時帶輪帶動傳動軸轉(zhuǎn)動，傳動軸帶動雙齒輪轉(zhuǎn)動，從而使螺紋錐度軸和錐度軸向外旋轉(zhuǎn)，將棉稈夾緊拔出。缺點為：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，對棉花行距適應(yīng)性差。

1.5 鏈夾式

圖5為花俊國設(shè)計生產(chǎn)的鏈夾式棉稈收獲機。當(dāng)棉稈進入兩組對稱的鏈框夾縫中，受到壓鏈裝置支撐的鏈條夾緊而被拔出，隨著鏈條的移動使棉稈移至撥禾輪，受到撥禾輪的劃撥，然后從撥禾輪和擋禾板組成的通道排到機外完成拔禾作業(yè)，該機具與齒盤式棉稈收獲機比較，作業(yè)效果有所改善，但存在生產(chǎn)制造成本較高，拔斷率及漏拔率高，缺點為：需對行拔取[4]。

圖5 鏈夾式棉柴收獲機

2 國外棉稈收獲技術(shù)現(xiàn)狀

美國、印度、烏茲別克斯坦、澳大利亞以及俄羅斯等國是國外主要的棉花生產(chǎn)和貿(mào)易大國，其棉稈收獲設(shè)備技術(shù)主要以對行為主，按照收獲原理主要分為3種，即鏟切、刨挖與拔稈。由此，形成了拖拉機牽引式與懸掛式機型。在2種機型中，有些僅僅是鏟、割、拔與鋪條，有些是鏟、割、拔與切碎結(jié)合。在切碎后有些是集中，有些是直接還田。

2.1 鏟切技術(shù)

烏茲別克斯坦生產(chǎn)的Kv-3.6A型和Kv-4A型為該技術(shù)的主要機型，由挖掘鏟深入土層鏟斷棉稈根，同時采用旋轉(zhuǎn)星形輪撥取棉稈，實現(xiàn)收割。由機架、挖根鏟、柵狀導(dǎo)向板、星形撥取輪等組成。拖拉機牽引機具作業(yè)，一般收獲4行棉稈，鋪放成條。棉稈曬干后，由人工或打捆機打成捆。該機具對行距要求不嚴(yán)可實現(xiàn)不對行收獲，挖根較徹底。缺點為：消耗動力較大、挖掘鏟磨損嚴(yán)重。

2.2 挖刨技術(shù)

美國Orthman棉稈刨挖機是挖刨技術(shù)典型代表（圖6），主要是采用對稱傾斜雙圓盤刨挖。該機型圓盤角度及高度均可調(diào)，拔稈機構(gòu)可折疊，采用平行四連稈仿形，通常在拔稈機構(gòu)后面安裝切碎裝置，實現(xiàn)棉花秸稈拔取與切碎還田。此種技術(shù)相對于鏟切來說，優(yōu)點為：動力消耗相對減少，行距適應(yīng)性較強。

圖6 Orthman棉稈收獲機

2.3 棉稈拔取技術(shù)

澳大利亞的Muti拔棉稈機械和美國的AMADAS棉稈拔取切碎收獲機（圖7）為該技術(shù)的典型機型，采用橡膠對輥夾取，安裝傾角為45度，將棉稈連根拔起并切碎。該類機型作業(yè)速度高，安全防護較好，對棉稈直徑的適應(yīng)性較好，可靠性較高。缺點為：行距適應(yīng)性較差，對機手操作的熟練程度較高。

根據(jù)文獻查詢，國外大多數(shù)機型的棉稈拔取或者挖掘，均不是為了棉稈的收獲，而是為了防治病蟲害或者后續(xù)的棉稈還田。有對棉秸稈進行回收研究的，但不是主流。

3 結(jié)論

雖然拔稈技術(shù)不斷發(fā)展，相關(guān)設(shè)備也不斷改進，但目前我國仍然有大部分棉稈不能直接回收利用。實用較為廣泛的拔稈原理為滾切式，以及齒盤式，這兩種棉稈收獲技術(shù)仍不完善。因此應(yīng)加強研究和投入力度，特別是重視棉稈起拔的后續(xù)研究，增強棉稈的起拔率，提高拔稈機的工作效率，保證拔棉稈技術(shù)持續(xù)不斷的向前發(fā)展。

圖7 Multi八行拔棉稈還田機