倒伏玉米機械化收獲的機械改造方法研究探討

孟長伊　李廣宇　徐峰　張磊　李玲玲　楊少奇　郝宇佳　于澎濤　張含思　張云碩　楊海天　李劍飛

摘 要：本文以東北地區為例，研究探討了應對倒伏玉米機械化收獲的機械改裝方法并且進行了試驗效果驗證，研究探討方法的有效性和合理性，對倒伏玉米的機械收獲方案提供了依據和參考思路，具有實用價值。

關鍵詞：倒伏;含雜;破損

中圖分類號：S225 文獻標識碼：A DOI：10.19754/j.nyyjs.20201130019

引言

玉米在我國的糧食作物中占據主要的地位，發揮著重要的作用。玉米的產量和品質關系到我國的糧食安全。近年來，隨著我國農業機械化水平的不斷進步，玉米收獲機械化也在不斷蓬勃發展，玉米收獲機的使用更加廣泛，深受廣大農戶的歡迎。

但是以臺風為代表的自然災害給玉米收獲帶來了嚴重的影響。以東北地區為例：2020年“巴威”、“美莎克”、“海神”3場臺風接連侵襲東北地區，臺風帶來的大風、暴雨天氣給東北部分地區的玉米造成嚴重災害。據媒體報道，受臺風影響，黑龍江綏化地區玉米倒伏非常嚴重，減產40%。青岡至望奎以及綏化等地的玉米倒伏嚴重，并且田間積水較多。此外，吉林省的玉米也發生大面積倒伏，很多玉米田像碾壓過一樣，減產已成定局。遼寧自然也無法幸免，玉米倒伏減產，對東北地區糧食生產造成了實實在在的威脅。

針對這個問題，農業農村部玉米專家指導組、全國農業技術推廣服務中心發布了《東北地區臺風災后玉米恢復生產技術意見》，提出了倒伏玉米收獲的指導意見，意見中指出：對基本完全倒伏，莖稈折斷的玉米要盡快收獲[1，2]。因此本文以東北地區為例，研究探討了應對倒伏玉米機械化收獲的機械改裝方法并且進行了試驗效果驗證，研究探討方法的有效性和合理性，對倒伏玉米的機械收獲方案提供了依據和參考思路，具有實用價值。

1 研究內容

1.1 扶禾器尖的改裝

普通玉米收獲機割臺的扶禾器尖長度一般0.5～0.8m，受長度限制，即使在割臺降至最低位置時，距離地面也有20cm以上，達不到貼地行走的工作狀態，不能深入到倒伏莖稈的下面將其扶起并喂入收獲機。因此在原有扶禾器尖基礎上更換一體式1.3m左右的扶禾器延長尖，疊加部分約為0.6m，原有扶禾器尖延長0.9m左右，實現尖端貼地作業，并增加扶禾作業行程。

改裝后，扶禾器尖在壟溝內運行，距離壟溝底部5cm左右，能夠將壟臺上倒伏的玉米植株挑起，并通過延長長度，增加扶禾作業行程，提高了玉米植株喂入的流暢性。

拆除普通扶禾器尖上原有的秸稈還田裝置，減少玉米果穗的損耗，降低割臺傾角。

1.2 加裝強制喂入裝置

收獲正常玉米時，玉米植株直立均勻喂入摘穗機構，作業速度快、作業質量好、不易發生堵塞現象;收獲倒伏玉米時，由于存在倒伏角度方向不一致、植株易折斷或連根拔起等情況，造成無序喂入，喂入量過大或植株交錯時在割臺上堆積，造成擁堵，需要停車清理，作業質量和效率降低。改裝后，通過不同形式的強制喂入裝置，輔助玉米植株喂入割臺，減少割臺堆積和擁堵。

1.3 加裝螺旋扶倒裝置

螺旋扶倒裝置分為單螺旋和雙螺旋2種形式，單螺旋形式在每個扶禾器上安裝1個螺旋，只能從倒伏玉米植株一側扶起，植株可能進入其它行分禾器，造成纏繞或擁堵;雙螺旋形式在兩側扶禾器上安裝1個螺旋，在中間扶禾器上安裝2個螺旋，可從倒伏玉米植株兩側扶起，植株都在當前行分禾器內，作業效果優于單螺旋形式;有條件的還采用變徑螺旋，從收獲機前端開始螺旋半徑逐步增大，有效提升作業效果。喂入螺旋裝置用螺栓緊固輔助，并鏈接側方鏈傳動提供動力。改裝后，在割臺側方鏈條驅動下，輔助螺旋桿轉動，扶起倒伏莖稈，并以一定的速率強制喂入割臺，解決堵塞問題，有效提升作業效率;但對于收獲倒伏方向與前進方向垂直的玉米，可能出現莖稈纏繞在螺旋桿上的情況，需要停車清理。

1.4 排雜系統的改裝

倒伏玉米收獲作業中，容易發生整株玉米連根拔起的情況，折斷的莖稈和整個玉米植株等大雜質喂入機具內部，難以排出，造成擁堵，需要對清選系統進行2處改裝（僅有一種方案），中間升運型收獲機需加裝負壓粉碎風機;剝皮機裝置前端加裝吹風機。改裝后，強力排雜裝置高速旋轉，形成負壓，將折斷莖稈和玉米植株等大雜質吸入，并用甩刀打碎排出，避免大雜質堆積擁堵對收獲機造成損傷;強力吹風機將剩余秸稈在進入剝皮機前吹離，有利于不同尺寸雜質的順利排出。在升運裝置上開口安裝;改裝后，排雜口應遠離發動機排氣口，避免排氣口溫度過高引燃秸稈等雜質。

2 試驗方法

近年來在倒伏面積、角度、方向等方面出現了很多新問題，倒伏比例高、面積大，這是過去從未經歷過的;倒伏程度高，很多玉米植株貼地倒伏;存在倒伏方向不一致的情況，植株橫倒豎臥、縱橫交錯、亂七八糟;表層土壤長期浸水，植株易連根拔起;部分植株在穗位以下折斷，干擾正常收獲作業。這些因素增加了收獲難度，因此雖然上述方法來自于倒伏收獲實踐，但也存在不適用的可能性。

因此選用吉林省開安鎮作為試驗地，在測定區內按照GB/T 8097-2008 《收獲機械 聯合收割機 試驗方法》、GB/T 21961-2008《玉米收獲機械試驗方法》的有關要求，測定機具的作業總損失率、含雜率、破損率指標[3，4]，進行了5次試驗測試，測試結果填入表1。

2.1 作業總損失率

包括割臺損失率和清選、脫粒損失率。

2.1.1 割臺損失率的測定

測試前制作2個相同的薄鋼板焊接專用接樣槽，槽內口寬10cm，槽內口長為試驗樣機割幅寬度加30cm，槽深6cm，槽中襯墊絨布。每個行程在測區內等間距取2個測點，垂直作業方向貫穿樣機作業幅寬鏟出與接樣槽相應的平底溝槽，將接樣槽臥入其中，槽口與地面基本平齊。接取機器通過測點時所有掉落在接樣槽中的籽粒和果莢，對其進行清選分離后稱量籽粒質量。接樣槽面積為槽內口寬度與樣機理論割幅寬度的乘積，將接取的油菜籽質量按此面積換算成測區質量，即為測區割臺總損失量。

2.1.2 清選、脫粒損失率的測定

接取出糧口、排草口、排雜口排出物，處理后稱取籽粒重量，計算清選、脫粒損失率。在對脫粒機體排出物進行清選分離處理時，未成熟籽粒和果夾（籽粒不成形）不計入損失率計算。

2.2 含雜率

每個行程從出糧口排出物中隨機取1000g的小樣，挑選出雜質，用天平測量出質量，按照其占小樣總質量的百分比計算出含雜率[5]。

2.3 破損率

同含雜率采樣過程相同，同樣挑選出破損籽粒，用天平測量出質量，按照其占小樣總質量的百分比計算出破損率。

3 分析探討

從以上試驗結果得知，試驗數據指標均在國家標準范圍之內，滿足要求。但還有幾點需要說明。

3.1 改裝方案需組合應用

改裝扶禾器尖解決貼近地面倒伏玉米撿拾的問題，加裝強制喂入裝置解決割臺擁堵的問題，改裝排雜系統解決收獲機內部擁堵的問題，3部分改裝需要根據倒伏特點搭配應用。倒伏植株與地面角度大于45°時，采用正常玉米收獲機減速作業即可;角度在30°～45°時，由于存在一定比例的折斷或連根拔起植株，需要加裝星式輔助喂入裝置或往復式提升裝置，并改裝排雜系統;角度在30°以下時，存在植株貼地倒伏現象，需要3部分改裝同時進行，并根據各自的特點搭配選擇，螺旋扶倒裝置對角度大于10°的情況較適用，變角度扶禾器延長尖搭配星式輔助喂入裝置對貼地倒伏的情況較適用。實際收獲作業中，需要根據倒伏情況靈活選擇，并采取試作業方式驗證，盡力減少損失率和提升作業順暢性。

3.2 改裝后的機具為非標產品

上述改裝方案是基于倒伏玉米收獲的應急措施，與標準化的工業產品玉米收獲機不同，不同地區改裝的材料、尺寸、連接方式等存在一定的差異，屬于非標準化產品。改裝后玉米收獲機的作業平穩性和安全性，在實際生產中存在發生故障和引起安全事故的可能性，需要進一步關注。

參考文獻

[1]農業農村部召開會議部署東北倒伏玉米機械化搶收工作[J].中國農技推廣，2020，36（09）：83.

[2]農業農村部玉米專家指導組 全國農業技術推廣服務中心.東北地區臺風災后玉米恢復生產技術意見[N].農民日報，2020-09-15（007）.

[3]GB/T8097-2008，收獲機械 聯合收割機 試驗方法[S].

[4]GB/T21961-2008，玉米收獲機械試驗方法[S].

[5]常志強，何超波，李林鶴，武小燕.玉米機械化收獲減損技術[J].農業工程，2020，10（09）：17-20.

（責任編輯 李媛媛）

收稿日期：2020-11-03

基金項目：2020年吉林省財政基本科研經費項目（項目編號：CZ202003027-2）;2020年科技計劃項目（項目編號：YL202042303）

作者簡介：孟長伊（1971-），女，高級工程師。研究方向：農業工程和農機技術推廣。