工業大麻收獲技術及機具研究

牟雪雷，王春海，潘超然，于 磊，姜旭鵬

(黑龍江省農業機械工程科學研究院，哈爾濱 150081)

0 引言

在我國，工業大麻又被稱為漢麻、線麻、火麻、魁麻等，是一種重要的經濟作物，可廣泛應用于纖維紡織、造紙、能源、醫藥等方面。我國種植的工業大麻是植株群體花期頂部葉片及花穗干物質中的四氫大麻酚(THC)含量低于0.3%的大麻，主要種植的品種有纖維用、籽粒用、藥用(醫用)籽粒纖維兩用及藥用纖維兩用大麻[1]。近年來，隨著國家政策的鼓勵及種植業結構轉變的推動，我國工業大麻種植飛速發展，種植面積逐年增加，主要分布于云南、黑龍江、安徽、山西、吉林、內蒙古、寧夏、廣西等省份。目前，影響我國工業大麻大規模種植最主要的因素就是機械化的問題，關鍵的收獲環節缺乏相應的與種植農藝相匹配的專用機械，大部分環節仍由人工完成，從而導致工業大麻種植投入成本逐年攀升，嚴重影響了工業大麻產業的發展。因此，研發及尋求適合工業大麻收獲的專用機械迫在眉睫。

1 國內工業大麻收獲技術及機具

工業大麻的纖維、籽實、花、葉，包括根、莖都可以作為原料進行系列產品開發與生產，因此工業大麻是非常適合產業化綜合開發的作物。隨著工業大麻產品開發力度的加大，其產業鏈延長、價值鏈提升，初步形成了科研、生產、加工、銷售、服務一體化的完整產業鏈條[2]，其種植加工的綜合效益也在逐年提高。目前，制約工業大麻綜合利用及快速發展的主要因素是能夠在成本最小化的情況下應收盡收。我國農村勞動力缺乏，人工成本不斷提高，實現應收盡收的唯一途徑就是解決收獲機械化的問題。應收盡收的方法分為聯合收獲及分段收獲，目前國內大部分采用分段收獲[3]，主要應用于籽粒和纖維兩用，以及藥用與纖維兩用大麻的收獲，其過程是先將工業大麻上部的花穗葉或籽粒部分收獲，然后再收獲工業大麻的莖稈部分用作加工纖維及其他附加產品[4]。

1.1 藥用工業大麻的收獲

我國藥用工業大麻的田間收獲大部分為人工收割，有些種植企業采用自制的收割機械或脫葉花穗設備。藥用工業大麻脫葉花穗設備主要是滾筒上裝有塑料梳齒，滾筒旋轉，工人手握藥用麻根部，將藥用麻放到機器臺面上，使其與滾筒垂直，然后從根部開始梳理，循環往復，直至梳理干凈。收割后的藥用麻運送至曬場，經過一段時間的晾曬，再用拖拉機帶碾壓輥進行花穗葉的收獲，剩余部分作為制炭原料等。為填補我國藥用工業大麻收獲技術領域的空白，黑龍江省農業機械工程科學研究院綏化分院專門研發了4LZ-130漢麻(藥用)收割機，該機采用三點懸掛，與60～75 kW拖拉機配套使用，利用拖拉機動力輸出軸為油泵和液壓馬達提供動力，帶動切割鋸片和輸送鏈將右側漢麻切割并保持直立輸送到拖拉機后左側3.3 m高度，裝載到拖車上。該機型通過多次田間試驗，性能良好，作業效果得到種植戶的認可。

1.2 纖維用工業大麻的收獲

目前，我國纖維用工業大麻的收獲流程大致為：機械收割放鋪→人工翻麻→人工捆麻→運至加工場地。工業大麻收割環節基本上實行了機械化，以黑龍江省佳木斯市某工業大麻收獲機械制造廠商生產的4GM系列工業大麻專用割曬機為例。該機在進行收獲作業時，通過撥禾輪的引導和扶持將植株進行快速切割，切割后的植株通過輸送裝置沿固定方向向一側橫向輸送，這樣植株本身的牽連作用及收獲機輸送過程中產生的慣性可保證切割后的植株平整鋪放于田間進行晾曬。該機型作業效率可達0.4～0.53 km2·h-1，基本滿足了工業大麻的收割作業需求，大大提高了工業大麻的收獲效率，減輕了種植戶的工作強度。目前，工業大麻翻麻、捆麻環節仍由人工完成，缺乏較為成熟的作業機械，如翻麻機、打捆機等，人工增加的生產成本制約著工業大麻產業的規模化發展。

2 國外工業大麻收獲技術及機具

2.1 聯合收獲

聯合收獲是指一次性完成工業大麻的收割和剝制作業[5]。俄羅斯有一款大麻專用籽粒聯合收獲機械，KKP-1.8型半懸掛式大麻聯合收獲機。該機主要用于收獲1～3 m高的大麻。該機型在行走的過程中切割大麻莖稈，然后進行脫粒，打包為直徑不大于20 cm的捆，打好的捆直接拋到地里。該機行走時靠兩個充氣輪胎支撐，由牽引環與拖拉機牽引裝置連接，停放靠前支撐和輪胎來實現，切割裝置正常自由懸掛在架子上，目的是保證仿形和降低割茬，升降靠提升機構來調整。脫粒裝置由6套專用脫粒彈齒和4個滾筒組成，輾種機搓開大麻花序，將籽粒分離，輸送到上篩，清理后的籽粒輸送到糧倉，卸載攪龍將籽粒裝到袋子中，雜余拋到已經收割的田里。脫粒后的莖稈打捆，并拋到地里。

另有一款荷蘭的天然纖維加工企業Dun Agro公司與Wittrock公司聯合研制開發的大麻收獲機，主要應用于纖維和飼料兩用工業大麻的收獲。該機型以克拉斯科樂收輪式拖拉機為主機，駕駛室可以旋轉180°，拖拉機前面懸掛有兩種割臺，前下部裝配德國Kemper冠軍460青貯玉米收獲割臺，前上部裝有經改裝的英國謝爾本雷諾茲公司的專用收獲大麻花穗的梳式割臺，梳式割臺前置于青貯玉米收獲割臺。當進行收獲作業時，梳式割臺將大麻上部的花葉部分收割并切碎，然后輸送到拖拉機后面容積為38 m3的收集倉，裝滿后，通過收集倉后面的伸縮攪龍輸送機將其裝卸到運輸車上，運到指定貯存地，經乳酸菌發酵后, 用作奶牛飼料。下面的青貯玉米收獲割臺將莖稈收割后鋪放到收獲機后面，以便后續打捆并運到加工廠堆放加工。

2.2 分段收獲

2.2.1 藥用部分的收獲

藥用大麻收獲關鍵是大麻上部的花穗葉部分，該部分CBD(大麻二酚)含量最高[6]。在國外，藥用大麻主要收獲此部分，采用的部分機型如下：

1)模塊式藥用麻收獲機。以2020年獲獎的德國HHHarvester收獲機(圖1)為例。該機是一個雙模塊前置式附件，用于收獲工業大麻的花和莖。該收獲機經久耐用、技術成熟，可高質量地收獲大麻花和莖。該機重量輕，可以由小型拖拉機驅動，與收獲物接觸的部件采用食品級和制藥等級的不銹鋼制造(例如輸送鏈和其他花穗接觸部件)，關鍵驅動采用液壓驅動方式，割刀部分采用電驅動機構。雙模塊配置的重量約為350 kg，配套的拖拉機應具備液壓系統。收割速度大于 1 m·s-1，收割寬度為140 cm，收割能力為1.4 m2·s-1，效率可達4～5 hm2·天-1。

圖1 模塊式藥用麻收獲機

2)花穗收獲梳式割臺。以謝爾本雷諾茲公司生產的CVS型工業大麻花穗收獲梳式割臺(圖2)為例。該機型已在全球范圍內用于收獲麻葉、花穗及籽粒。該機作業時，直徑為61 cm，帶八排不銹鋼梳齒的滾筒從下往上旋轉，通過特殊切口設計的梳齒對纖維莖進行梳理，將種子、花穗和葉子梳下來，收獲時對脆弱的收獲物幾乎沒有損害，從而最大限度地提高可用的 CBD 含量。這也是區別于傳統的沒有經過改造的聯合收割機的地方，因為未經改造的傳統聯合收割機收獲用于加工CBD 的工業大麻，會因為作物的纖維因素，導致容易纏繞外露的軸等部件。此外，由于收獲物很脆弱，在收獲后極易受到過度損傷，直接影響其CBD 含量。工業大麻花穗收獲梳式割臺通過加裝輸送機構后安裝到拖拉機上，也可以加裝到聯合收獲機上。

圖2 花穗收獲梳式割臺

2.2.2 籽粒部分的收獲

以Multi Combine HC 3400 Hemp工業大麻收獲機為例。該機型是德國Hanf Farm GmbH公司生產的專門用于收獲兩用麻的收獲機。該機不僅可以收獲低矮大麻，也可以收獲高大的兩用大麻。當大麻籽粒有65%～70%成熟時開始收獲，其收獲方式是利用梳式割臺，在不損壞工業大麻莖稈的情況下，將花穗及籽粒收割下來，通過傳送帶輸送到后面的車斗里，裝滿后卸到運輸車里，運到指定地點，然后再將收獲物中的籽粒、葉子、花及雜余進行分選，分別進行加工處理。

2.2.3 莖稈部分的收獲

收獲完大麻上部花穗葉或籽粒部分后，剩余麻稈部分的收獲時間可以在秋季，也可以在早春。不同季節的收獲，工藝過程也有所區別[7]。

1)秋季收獲。采用帶防纏繞切割裝置的牧草割草機進行收割，然后用帶加強摟草機構的摟草機摟成條鋪狀，再用帶棱角筋的鎮壓器鎮壓，然后進行撿拾打捆，撿拾打捆機可選用圓捆或方捆，最后運到加工地點。

2)早春收獲。用帶棱角筋的鎮壓器鎮壓。因在鎮壓器重力的作用下，將麻稈露出地表上的根莖折斷，鎮壓器棱角筋橫向壓斷麻稈木質部分，然后用帶加強摟草機構的摟草機摟成條鋪狀，進行撿拾打捆，最后運到加工地點。

3 我國工業大麻收獲機械化發展存在的問題及有關建議

3.1 存在的問題

1)缺少技術成熟可靠的工業大麻收獲機械。目前，國內工業大麻收獲所用機械大部分是經大豆、玉米收割機改進而成，存在故障率較高、工效較低的問題，高精尖的工業大麻收獲機械亟待進一步研發。

2)缺少工業大麻翻麻和捆麻機械。國內現有翻麻機只能翻長度為1 m左右的麻稈，2 m以上高的麻稈無法進行作業，因此大部分還是需要人工捆麻，費用高、效率低[8]。

3)藥用工業大麻收獲專用機械仍需進一步研發。藥用工業大麻因品種等因素收獲方式較多，需要根據種植方式和根莖自身的區別采取不同的收獲方式，因此大部分還是只能依靠人工收獲。藥用收獲設備的研發需經過不斷試驗、改進、再創造，才能更好適應我國藥用工業大麻的種植工藝。

3.2 有關建議

1)加強政策扶持，加大科研投入力度, 進一步促進工業大麻產業的發展。

2)強化標準化種植,加快工業大麻專用機械的研發，尤其是工業大麻收獲機、打捆機，以及藥用工業大麻收獲專用機械及設備等。

3)打造適應我國工業大麻產業發展的自主創新技術，在實現機械化的同時不斷向自動化和智能化邁進[9]。

4 結語

綜上所述，提高工業大麻綜合利用率的關鍵因素是亟需配套的收獲技術及機具。一方面要從政府層面上加大這類機械設備的研發和應用的投入，另一方面還需要將大麻的品種、栽培技術和機械設備協調一致，進行標準化作業，使工業大麻產業鏈的延長成為可能, 價值鏈得到有效提升，取得社會效益的最大化，進一步促進我國工業大麻產業高速發展。

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