玉米籽粒機械化直收技術與機具試驗研究

康云友，張道林，鹿秀鳳，賈春陽，張銀平

(1.山東省農業機械技術推廣站，濟南 250100；2.山東理工大學 農業工程與食品科學院，山東 淄博 255049；3. 山東理工職業學院，山東 濟寧 272000)

0 引言

山東省地處我國黃淮海夏玉米主產區，屬小麥、玉米一年兩熟區。2015年，山東省玉米種植面積317.4萬hm2，平均單產6 462kg/hm2，總產2 050.9萬t[1]，是第二大糧食作物，總產量居于全國前列。近年來，山東玉米生產機械化水平迅速提高。截至2015年，全省玉米機播率達到95%，機收率達82.3%，玉米聯合收獲機保有量達到10.35萬臺。其中，自走式玉米聯合收獲機保有量達到5.89萬臺，基本實現了玉米全程機械化生產。傳統的玉米收獲機多為摘穗型，隨著農村土地流轉速度的加快及農機合作社等社會服務組織的興起，玉米生產機械化水平不斷提高，籽粒直收型玉米收獲機開始走向市場，在東北一熟地區得到廣泛應用；但在黃淮海夏玉米種植區，玉米收獲時籽粒含水率高及機械化直收籽粒破碎率高等問題成為制約當前玉米生產機械化發展的關鍵。為明確目前山東玉米籽粒直收技術與機具的現狀及問題，選擇具有代表性的3種籽粒直收機具，對其經濟性、適用性和安全性進行了試驗評價。

1 玉米籽粒機械化直收技術

玉米籽粒機械化直收技術是用聯合收獲機一次完成玉米的摘穗、果穗剝皮、脫粒、清選及秸稈粉碎還田等作業。該技術改變了先收果穗再進行脫粒的傳統玉米收獲模式，減少了用工環節，節約成本，提高了效率。

目前，黃淮海地區玉米收獲方式主要采取果穗收獲，籽粒機械化直收技術處于起步階段。為促進玉米籽粒機械化直收技術健康發展，2010年山東省農機試驗鑒定站對享受政府補貼的玉米籽粒聯合收獲機進行了使用及質量狀況調查表明，山東僅有5種在原自走式小麥聯合收割機的基礎上改進的玉米籽粒直收機型。2014年9月26日，山東省召開玉米籽粒收獲及糧食烘干機械化現場觀摩會，加大玉米適期晚收、籽粒收獲和糧食烘干機械化技術的宣傳推廣力度。2015年，山東省農業機械技術推廣站承擔山東省農機裝備研發創新計劃“玉米籽粒直收技術與機具試驗驗證”項目，在山東選擇有代表性的濟寧市兗州區、濱州市鄒平縣的3個農機專業合作社，對不同型式的玉米籽粒收獲機進行先進性、適用性及安全性等項目的對比試驗，為玉米籽粒收獲的推廣應用提供技術支撐。

2 玉米籽粒直收機具試驗驗證

在項目實施過程中，根據山東玉米籽粒直收的實際情況和推廣現狀，針對性地選擇了3種機具，按照有關標準制定了驗證辦法，進行了試驗驗證工作。

2.1 試驗機型

在調研和廣泛征求專家意見的基礎上，選用福田雷沃重工股份有限公司生產的雷沃谷神GK100輪式聯合收獲機、山東國豐機械有限公司生產的4YL-4自走式玉米籽粒收獲機和山東亞豐農業機械裝備有限公司生產的4YZL-6多功能縱軸流聯合收獲機進行試驗。3種機具主要技術參數如表1所示。

表1 機具主要技術參數

2.2 試驗條件

2.2.1 試驗地概況

選擇山東具有代表性的3個合作社：兗州區瑞豐農機專業合作社、兗州金麥農機專業合作社、鄒平縣孫鎮全泉農機專業合作社。3個試驗點地塊平坦，土壤均為壤土，土壤含水率如表2所示。地塊面積6～20 hm2，長度100～480m。9月16日-9月30日，分別在3個農機合作社進行了玉米籽粒直收驗證示范和跟蹤考核，完成試驗驗證面積140hm2，如表3所示。

表2 不同試驗基地土壤情況調查

表3 不同機具試驗面積 hm2

2.2.2 作物田間調查

試驗前對3個試驗地點的玉米播種及收獲情況進行調查，具體情況如表4所示。

表4 田間作物調查測定記錄表

續表4

兗州金麥合作社自6月9日開始麥收，做到隨收小麥隨播玉米，6月10日-13日完成玉米播種。玉米品種為登海3737和登海518，播種機具為大華寶來2BMYFC-4/4玉米清茬免耕施肥精量播種機。9月24日測產10 785kg/hm2，收獲時籽粒平均含水率為34.32%。

瑞豐合作社6月11日-15日完成玉米播種，玉米品種為先玉047，播種機具為國豐2BNYF—4型指夾式免耕精量施肥播種機。9月25日收獲時測產9 120kg/hm2，收獲時籽粒平均含水率為33.36%。

鄒平全泉合作社6月10 日—14日完成玉米播種，玉米品種為先玉047，播種機具為派克免耕播種機。9月28日測產9 475.5kg/hm2，收獲時籽粒平均含水率為33.56%。

2.3 試驗方法

按照國標GB/T 21961-2008《玉米收獲機械 試驗方法》[2]、GB/T 21962-2008《玉米收獲機械 技術條件》[3]、GB/T 5262-2008《農業機械試驗條件 測試方法的一般規定》和農業部標準NY/T 2613-2014《農業機械可靠性評價通則》[4]等有關國家或行業標準，制定玉米籽粒直收技術與機具驗證評價方法，用于玉米籽粒直收技術與機具驗證評價。測定的項目主要有：籽粒損失率、籽粒含雜率、籽粒破碎率、單位面積耗油量、純工作小時生產率、班次生產率及有效度。

3 試驗結果

在兗州、鄒平兩地3個合作社進行了田間試驗驗證，對機具的經濟性、適用性和可靠性進行全面試驗。3種機具作業正常，機械作業質量測定情況如表5所示，生產率燃油消耗測定情況如表6所示。各項主要性能指標均符合國標要求，但籽粒破碎率偏高，需要進一步對機具改進完善，提高性能，增強適應性和可靠性，以更好地滿足黃淮海地區不同玉米種植規模的生產需要。

表5 機械作業質量測定情況

表6 生產率燃油消耗測定情況

4 經濟、適用、安全性評價

試驗數據表明：項目驗證的3種機具經濟、適用、安全可靠，能夠滿足農業生產的要求。

4.1 經濟性

1)雷沃GK100：每天收獲玉米8hm2，整個收獲季按15天計算，每公頃收費1 200元，則每臺機具總收入為14.4萬元。每臺機具年折舊修理費5萬元，耗油2.6萬元，機手工資1萬元，每臺機具每年純收入5.8萬元，機具購置按40萬元計算，當年可收回投資的14.5%(不含更換割臺收獲小麥等作物的收益)。

2)亞豐4YL-6：油耗方面，9月22日下午至25日上午工作期間，未滿負荷工作(受烘干塔及拉糧車等因素的限制)，共收獲15hm2，用柴油350L(O號柴油4.95元/L)，油耗約為120元/hm2。與普通玉米果穗收獲機(300～450元/hm2，當地合作社和機手提供數據)相比有明顯優勢。人工成本對比，每個班次作業面積在6.7～10hm2左右，與3～4臺中型玉米機效率相當，可節省4～6個人工、2～3個機手，節省費用1 000～1 500元/天。其售價44.8萬元，補貼7.29萬元，購機費用37.51萬元。按照每年收獲小麥133.3hm2(900元/hm2)、133.3hm2玉米(1 500元/hm2)計算，毛收入為32萬元，凈收入約22.5萬元，兩年時間可收回成本。

3)國豐4YL-4：每天收獲玉米約12hm2，一次完成玉米的摘穗、脫粒和秸稈還田作業，省去了二次脫粒環節，所以作業單價較果穗收獲型高20%。市場價格約1 500元/hm2，每個作業季節作業15天，則單機單季可獲得27萬元的毛收入。每臺機具年折舊修理費5萬元，油耗3萬元，機手工資2萬元，每臺機具每年純收入17萬元，機具購置按照36萬元算，購機戶約兩年可收回成本。

4.2 適用性

2016年9月21日至30日，玉米籽粒含水率30%以上，秸稈含水率達到50%左右，對機具的作業造成考驗,但3種型號的機具除籽粒破碎率偏高外，其他指標仍有不錯的表現。

機具選用福田雷沃重工股份有限公司生產的雷沃谷神GK100型聯合收獲機、山東國豐機械有限公司生產的4YL-4自走式玉米籽粒收獲機和山東亞豐農業機械裝備有限公司生產的4YL-6聯合收獲機，玉米品種為登海3737(生長期98天)、登海518(生長期105天)和先玉047。玉米籽粒直收試驗表明:其籽粒損失率和含雜率均可達到標準要求，但籽粒破碎率普遍偏高，主要與籽粒含水率偏高有關。

4.3 安全性

大面積生產作業表明，機具和技術在生產應用中的安全性和可靠性均達到安全性標準要求機具的可靠性。

5 玉米籽粒直收的發展建議

5.1 選用適宜機收的品種

目前，黃淮海地區玉米達到生理成熟時籽粒水分約為30%，而籽粒收損失最低的水分區間應為23%～25%，籽粒每天的脫水率為0.4%～0.8%。因此，玉米生理成熟后仍需在田間晾曬10天左右，才能達到適合籽粒直收的水平。由于黃淮海地區的種植制度為玉米與小麥輪作復種玉米收獲后要搶時播種小麥，為保證農時，要求玉米及時完成收獲作業，適當增加玉米在田間晾曬時間，培育、種植早熟品種是玉米籽粒直收推廣的關鍵。山東在推廣玉米籽粒直收的過程中，推廣的適宜玉米籽粒直收的品種主要有登海3737、登海518、德利農7號、先玉047、秋樂218和浚單20等。

5.2 加強農藝與農機融合

多年來，黃淮海地區的農民形成了一套根深蒂固的種植模式，但傳統的農藝未必適合現代農機作業，農機與農藝不融合一直以來是農機化發展道路上最大的阻礙，對于玉米籽粒機械化收獲也是如此。由于山東的種植制度為玉米與小麥輪作復種，玉米收獲后要搶時播種小麥，為保證農時，就要求玉米及時完成收獲作業。因此，選擇適宜品種推廣“小麥晚播、早收，玉米早播、晚收”技術是推動玉米籽粒機械化直收的關鍵，適當推遲玉米收獲期5～10天，待籽粒含水率降到25%時再進行籽粒收獲。

5.3 加大機具的研發力度，提高機具制造水平

山東玉米機收大多為直接收獲玉米果穗，玉米籽粒收獲機數量還較少，由于適宜玉米籽粒收獲品種及對收獲期認識不足，很多農戶及中糧大戶對籽粒直收機械持觀望狀態。目前，山東有近10家玉米收獲機生產企業研發、生產玉米籽粒收獲機，有4～8行專用籽粒收獲機、6行互換割臺式，有輪式、履帶式，但適宜山東的玉米籽粒收獲機機型少，產量更少，機具作業質量不穩定，還需要加大研發力度，為解決山東玉米籽粒直收提供可靠的機具。