青飼料收獲機研究現狀與展望

摘要：青飼料收獲機可以提高青貯作業效率和質量，但尚存在技術短板。介紹青飼料收獲機的類型及特點，總結國內外玉米青飼料收獲機研發及生產現狀，分析存在的問題，提出我國青飼料收獲機研發方向，從而為推動我國青貯機械化發展提供參考。

關鍵詞：青飼料收獲機；類型；特點；問題；研究方向

中圖分類號：S817.11" " 文獻標識碼：A" " 文章編號：1674-1161（2023）05-0046-03

隨著畜牧業的發展，飼料資源的供應不足越來越成為畜牧業發展的瓶頸之一。傳統飼料資源主要來自玉米、豆餅等農作物，而在畜牧養殖過程中，這些飼料生產受到生長周期、種植成本等影響，限制著農業可持續發展。當前，農作物秸稈出現堆積閑置問題，不僅占用土地還會帶來焚燒污染，既浪費農業資源又存在安全隱患。全國畜牧業發展規劃指出要實施“飼草料資源高效利用工程”和“繼續實施秸稈養畜項目”，提高秸稈利用率，推動種養結合的秸稈養畜模式^[1]。青貯玉米是制作青貯飼料的專用玉米，產量可達60～105 t/hm²，并比普通玉米多提供2～3 倍營養物質。同時，國家積極推進實施“供給側改革”“農作物產業結構調整”“糧改飼”等相關政策，也使青貯玉米產業得到較快發展。青貯玉米多為大地塊種植，種植密度高于普通玉米種植密度，通常行距400 mm、株距120～150 mm。這一種植模式對青飼料收獲機的性能提出了更高要求。青飼料收獲機是農業機械化發展的重要組成部分，它可以提高青貯過程的效率和質量，減少人工勞動強度^[2]。但從目前情況看，青飼料收獲機械化尚存在短板。通過了解國內外青飼料收獲機發展現狀及趨勢來探索我國青貯收獲機械化水平的提升路徑，這將具有重要的現實意義

1 青貯機類型及特點

玉米青貯作業由最早的純人工作業到半自動化再到如今的全機械化作業，經歷了多輪更新換代的過程。在這一過程中，青飼料收獲機與動力裝置間的連接方式不盡相同。目前，按照收獲裝置與動力裝置的連接方式來劃分，青飼料收獲機可分為懸掛式、牽引式和自走式3 種。

1.1 懸掛式青飼料收獲機

青飼料收獲機懸掛在拖拉機上，主機一般配帶高稈作物割臺，具有結構緊湊、轉彎半徑小、機動靈活等特點，適于小型奶牛場、農牧場和個體戶使用。懸掛式青飼料收獲機還可劃分為前懸掛式、側懸掛式、后懸掛式。如圖1所示。

1.2 牽引式青飼料收獲機

與拖拉機配套使用，成本較低。該類機械在收獲過程中第一行無法自行開道，需要人工配合，生產效率低，轉彎半徑大，不適合小塊地作業，存在一定的局限性。如圖2所示。

1.3 自走式青飼料收獲機

自走式青飼料收獲機用于直接收割田間直立生長的整株玉米，將其切碎并拋送到普通拖車或專用青貯飼料拖車中，具有收獲率高、轉彎半徑小、工作性能好等特點，能一次完成切割到物料拋送等一系列流程。其優點是可靠性高、切割性能好、人工強度低，簡單調整后即可對不同作物進行收割。如圖3所示。

2 國內外青飼料收獲機研究現狀

青飼料收獲機已取代傳統人工收割，實現了機械化的跨越。目前，青飼料收獲機正朝規模化、高效化和智能化方向發展。在產品設計研究方面，青飼料收獲機的結構、性能等方面采用了高強度、輕量化、智能化先進技術，以滿足現代農業的需求^[3]。

2.1 國外研究現狀

從世界發達國家青貯機發展歷程來看，雖然畜牧業發展過程不盡相同，但青貯機都在向適合本國飼養規模和飼養特點的方向發展，同時不斷滿足數字化養殖需求并融合現代電子與信息技術。西方發達國家青貯機研發起步早，已形成較為成熟的產業，基本實現種植農場與養殖場的種養一體化。在追求作業高效的目標前提下，青貯收獲機的自動化智能化程度也在不斷提高，智能化檢測系統較為成熟，能滿足多種收獲條件下對機械化收獲的需求，并逐步向智能化、專業化和大型化發展^[4]。

美國John Deere（約翰迪爾）公司9000系列自走式青飼料收獲機（如圖4所示）可實現高達400 t/h的喂入量，割臺轉速通過靜液壓驅動系統來使自動與喂入速度和飼料切割長度同步，以確保作物輸送平穩，不會阻塞或中斷物料輸送。液壓喂入輥緩沖器的功能是在作物喂入不均勻的情況下也可壓實，從而確保切割質量。金屬探測器和石頭探測器可以更好地保證異物無法進入，繼而保護動刀，以免影響飼料品質。Auto Loc與Harvest Lab傳感器同變速系統一起工作，可根據作物濕度水平來自動調整切段長度，從而獲得更好的飼料質量。

德國KRONE（科羅尼）BiG X系列青飼料收獲機（如圖5所示），其收獲效率和收獲質量位居世界前列。設有6 個液壓預壓縮喂入輥，可對物料產生較好的壓實效果。切碎滾筒MAX Flow 將刀片固定在刀架下方，以防滾筒磨損。刀片下方空間較大，允許更大通過量。通過色差可以檢測物料含水量，自動調節切段長度。在大范圍收獲條件下能穩定控制喂入量，確保物料流動均勻順暢，進而節省燃油，而且在進料不理想的情況下，可以防止阻塞情況的發生。Auto scan在收獲不同含水量的作物時，自動掃描傳感器能根據需要來調整莖稈切段長度。駕駛員選擇所需的發動機負載后，可自動將前進速度與產量相匹配，并與Auto scan結合，使切碎作業更加完善，切割質量更好。

2.2 國內研究現狀

國內自走式青飼料收獲機研究主要集中于機械設計優化，對智能化和自動化方面的研究還有不足。由于起步較晚，大多仿照國外成熟機型，其性能與可靠性相較于國外先進產品還存在一些差距。但國外成熟青飼料收獲機的割臺幅寬過大，在國內小地塊種植模式下并不適用，且價格昂貴，故急需研發適合我國農業生產實際的青飼料收獲機產品。

國內青飼料收獲機切碎裝置大致可分為盤刀切碎和滾筒切碎，喂入裝置可分為臥式喂入和立式喂入^[5]。

新疆機械研究院研制的3000系列自走式青飼料收獲機（如圖6所示）搭載的是立式夾持喂入裝置和盤刀切碎裝置，傳動效率低，結構不緊湊，切碎效果不理想，動力損耗較高，切割過程中滑切角變化幅度大，導致切割質量相對較差。立式夾持喂入機構受到重力作用會使秸稈向下移動，導致切割草長不均，切碎裝置刀片損耗增大。

五征4QZ-450自走式青飼料收獲機（如圖7所示），采用的是臥式夾持喂入裝置與滾刀式切碎裝置搭配的方式。臥式夾持喂入裝置結構緊湊，輸送物料能被盡量攤平，從而確保物料被均勻切碎。

3 我國青貯收獲機現狀分析

3.1 技術先進性不斷提高

目前，國內青飼料收獲機已不局限于單一機械式收割，而是向著自動化和智能化方向轉化。較為高端的青飼料收獲機具備自動控制、動力、傳動等功能，可實現高效收割工作。此外，一些新型材料的采用和設計方案的優化，也在一定程度上提高了青飼料收獲機的穩定性和耐用性。

3.2 節能降耗重要性日益突出

隨著化石能源資源的日益枯竭和碳排放碳達峰的時代要求，節能降耗已成為青飼料收獲機設計與研發過程中重點考量的因素之一。隨著新型動力系統和傳動方式的應用，將逐步解決這一問題。

3.3 安全性和可靠性得到重視

在青飼料收獲機設計過程中要充分考慮安全性和可靠性，所設計的結構和所用的材料不僅要提高穩定性，也應大幅提高安全性和可靠性，從而降低機械事故的發生率。

4 青飼料收獲機發展方向

在青飼料收獲機發展過程中，面臨制造成本過高、增值服務不足、技術水平偏低、維護保養難以執行等諸多問題。此外，不同地區、不同行業、不同規模對青飼料收獲機的要求不盡相同，產品設計研發需更加精準。如何在產業鏈和技術鏈上加強協同，提高整體技術水平，是青飼料收獲機的發展方向。

4.1 大功率

隨著畜牧業的發展，對飼料機械的要求越來越高。傳統青飼料收獲機只能將飼料收割，無法處理成飼料或粉末，也無法運輸和堆放。未來的青飼料收獲機應逐步朝著多功能化和大功率方向發展，即通過改進機械結構和優化設計來提高作業效率和經營效益，從而使其適應不同地區和不同作物的需求。

4.2 智能化

現今的青飼料收獲機主要依靠人工操作，收割效率和工作效率受到較大限制。未來的青飼料收獲機應朝著智能化方向發展，即通過先進的自動控制系統來實現全自動化控制和操作。更加注重人機交互，通過提高安全性、舒適性和易用性來達到方便、快捷、安全操作機器的目標。同時，借助智能傳感技術進行數據收集和分析；借助機器視覺技術、自然語言處理技術等來提高感知能力和決策能力。通過采用物聯網、云計算等技術，將青飼料收獲機與種植管理系統進行聯動來實現對種植過程的實時監測和追蹤，從而實現高效管理。

4.3 綠色環保

青飼料收獲機的動力一般耗油較多，對環境污染很大。未來的青飼料收獲機應該朝著綠色環保方向發展，即通過改進機器結構和優化設計來實現節能減排目標。在結構方面，青飼料收獲機將追求輕量化、高強度，以提高機器穩定性和耐用性為目的。

4.4 國產化

當前，我國農機產品和技術仍相對落后于發達國家，主要原因是缺乏核心技術。未來青飼料收獲機應朝著國產化方向發展，即通過自主研發、原始創新和技術突破來減少國外技術依賴，從而實現國內農機技術升級。

參考文獻

[1] 陳明，石超，魏嘉遜.青貯玉米顆粒長度和飼喂方式對乳牛生產性能和瘤胃發酵的影響[J].南方農業學報，2012，43（6）：915-919.

[2] 劉梓熙，于青松，劉慧勇，等.青飼料收獲機性能試驗研究[J]. 農機化研究，2019，41（2）：69-72.

[3] 王兆豐，李大福，張海峰，等.青貯玉米采收機技術發展及應用探析[J].農村機械與車輛，2018，36（7）：1-4.

[4] 鄭偉，陳治文，彭銀紅，等.青貯玉米收獲模式對青貯品質的影響[J].南方農業學報，2017，48（5）：787-791.

[5] 徐仕興，張偉民，沈勇，等.青飼料收獲機對秸稈粉碎效果的影響[J].農機化研究，2017，39（3）：72-76.

Research Status and Prospect of Greenfeed Harvester

YAO Hejiang1，WANG Jiaobin 1，2*， LI Qianxu1 ， WANG Canbo1 ，XIE Xinya1

（1.Xinjiang Xinyan Mushen Technology Co.， LTD.， Urumqi， 830013， China;2.College of Mechanical Engineering， Xinjiang Agricultural University， Urumqi 830052， China，）

Abstract： Greenfeed harvester can improve the efficiency and quality of silage operation， but there are still technical shortcomings. This paper introduces the types and characteristics of greenfeed harvester， summarizes the development and production status of corn greenfeed harvester at home and abroad， analyzes the existing problems， puts forward the research and development direction of greenfeed harvester in China， and provides reference for promoting the development of silage mechanization in China.

Key words：" greenfeed harvester; type; characteristic; problem; research direction

收稿日期：2023-06-15

基金項目：大青飼料收獲機關鍵技術研究與智能裝備制造（2022B02016-3）

作者簡介：姚河江（1985—），男，本科，高級工程師，從事農業機械研發設計工作。

通信作者：王教濱（1996—），男，碩士，從事農業機械研發設計工作。