玉米機械化收獲核心技術及應用分析

趙 兵

(白城市洮北區林海鎮綜合服務中心(農機站)，吉林 白城 137000)

0 引言

玉米是我國三大糧食作物之一，在我國不同地區都有種植，目前形成四大玉米生產區域，主要包括東北地區(黑龍江、吉林和遼寧等)、黃淮海地區(山東、河南、河北、山西、北京、天津及安徽北部地區等)、西北地區(陜西、甘肅、寧夏、新疆及內蒙古部分地區)、西南丘陵地區(四川、云南及貴州等)[1]。近年來，隨著玉米種植面積、玉米加工技術、畜牧業的快速發展，玉米逐漸由生活糧食轉變為工業原料及畜牧業飼料的主要來源之一，對玉米的需求量不斷升高[2]，因此，提高玉米生產效率對于保證世界糧食安全、畜牧業飼料安全及提高國際市場競爭力等具有重要意義。

農業機械化是提高農業生產效率的重要技術之一。玉米在種植過程中主要包括播種、施肥、中耕、田間管理及收獲等作業工序，其中，玉米收獲環節是生產勞動強度較大、機械化程度較低的作業工序之一。目前，玉米機械化收獲技術滯后于現代化農業發展及新農村建設的需求，與現代化農業發展要求形成了巨大的反差[3]。玉米機械化收獲水平及收獲設備保有量遠低于水稻及小麥機械化生產水平，是制約我國農業發展的主要瓶頸。

1 玉米機械化收獲技術發展的必然要求

1.1 玉米生產的發展

玉米生產中勞動效率低、機械化生產方式落后、人工生產成本較高，玉米生產總成本約為農業發達國家的3倍左右，僅玉米收獲成本就占玉米生產總成本的51%左右，目前人工成本增長較快，如果不能快速改變玉米機械化收獲現狀，其生產成本將會持續上升。玉米機械化收獲效率不僅可以提高生產效率、降低農業勞動強度；另一方面，發展玉米聯合收獲裝置，還可以將玉米秸稈進行回收利用，改善秸稈田間焚燒現象，保護農業生態環境，實現農業可持續發展，因此，玉米機械化收獲技術是玉米種植的必然選擇，也是現代化農業發展的關鍵技術。

1.2 是實現農業機械化整體發展的必然選擇

水稻、小麥、玉米是我國三大主要糧食作物，同時也是發展現代化農業的重要研究對象與發展重點，是我國農業現階段最主要、最基本的內容，玉米機械化收獲水平，將極大地影響我國農業機械現代化發展，因此，突破玉米機械化收獲技術是發展現代化農業的共識。

1.3 農戶需求必然推動玉米機械化收獲技術發展

農業生產環境較為惡劣，隨著農業機械化的逐漸發展，農戶生產活動及勞動條件都有了較大的改善，但是玉米收獲過程中依然有很多作業工序及生產環節需要依靠人工完成，需要耗費大量的勞動力，因此，農戶的需求也是推動玉米機械化收獲技術發展的必然條件。

1.4 社會主義新農村建設尋求著玉米機械化收獲的突破

在農業生產中，農業機械化是提高農業生產效率、搶農時、提高農業復種指數、減輕農業生產勞動強度及促進社會主義新農村建設的重要組成部分。尤其是作物秸稈在收獲過程中應當及時實現秸稈還田，減少秸稈焚燒帶來的田間環境破壞，改善生態環境，提高農業生產效益。

2 我國玉米機械化收獲技術研究進展

2.1 以玉米收獲技術為核心的配套農機具研究取得重大突破

目前，我國玉米種植呈現出種植地塊規模小、種植不規范、玉米收獲期含水率較高等問題，這些不確定因素是玉米機械化收獲技術發展主要限制條件，影響玉米機械化生產的實施。近年來，隨著國家及各部門對玉米收獲技術的重視程度逐漸增加，逐步將玉米機械化收獲技術理論體系應用到實踐中，且取得了較大的突破，并針對我國不同玉米種植區域研制出適宜農藝發展的玉米機械化收獲技術，形成了相對完善、科學、合理的玉米收獲機研制工藝路線，為玉米機械化收獲技術的應用及發展提供良好的技術支撐，另一方面，隨著政府財政資金補貼及引導，玉米機械化水平得到持續提高(圖1)。

圖1 2015—2021年全國玉米機械化水平

2.2 玉米收獲機研發質量和技術取得質的飛躍

我國玉米種植規模小、玉米收獲籽粒含水率較高決定了我國玉米收獲機的研制與歐美國家存在一定的差異，因此，玉米收獲機不能完全依靠國外進口。現階段，我國自主研發的玉米收獲機主要包括玉米聯合收獲機和秸稈粉碎還田收獲機。我國農機發展始終堅持科研單位及農機企業相互聯合，進行技術攻關與農機設備的研發生產，并且我國農業部先后實施了科技支撐計劃、農業科技跨越計劃、國家科技攻關計劃等計劃項目支持農機設備的研發與技術推進。目前，主要以自走式及懸掛式玉米收獲機為玉米收獲主要機型，并且通過在不同玉米種植區域開展反復試驗研究及改進，目前已經涌現出一大批玉米收獲機新機型，生產企業就已經超過30多家，玉米收獲機機型突破60多種。并且相關農機生產企業十分注重玉米收獲機田間使用與農戶意見反饋，逐漸完善玉米收獲機性能及研發質量。

3 玉米機械化收獲核心技術及應用分析

3.1 玉米摘穗技術

玉米摘穗是玉米機械化收獲技術的第一道工序，摘穗裝置也是玉米收獲機的核心部件。能否將果穗摘下及玉米收獲過程中是否對果穗造成損傷是衡量玉米摘穗機構的重要評價指標。目前常見的玉米摘穗機構主要包括輥式摘穗機構和摘穗板與拉莖輥組合摘穗機構。輥式摘穗機構主要是采用兩個對稱、表面布有螺旋凹凸紋的圓柱輥實現玉米莖稈的拉斷，果穗收獲含雜率低，但是由于收獲裝置直接與果穗接觸，擠壓和拉斷過程容易造成果穗的損傷，導致收獲損失率增加。摘穗板與拉莖輥組合摘穗機構玉米收獲損失率小，但是收獲后果穗含雜率相對較高，在我國不同地區具有較強的通用性。

3.2 玉米剝皮技術

由于玉米收獲時期果穗含水率較高，玉米苞葉對果穗包裹性較強，在玉米收獲過程中采用玉米剝皮技術可以提高玉米收獲品質與質量。玉米剝皮裝置結構示意圖如圖2所示，在工作時，壓送器將玉米果穗推送至剝皮輥，并逐漸向后推送，選裝的剝皮輥實現玉米剝皮。

1.分布輪；2.壓送裝置；3.剝皮輪組；4.機架；5.傳動裝置圖2 玉米撥皮裝置結構示意圖

3.3 玉米脫粒裝置

玉米脫離裝置類型主要包括切流式、軸流式和切軸流組合式(圖3)。切流式脫粒裝置主要是將玉米果穗沿著滾筒的切線方向喂入，脫粒后沿脫粒滾筒的切線方向排出。即使在玉米籽粒含水率較大及喂入不均勻的情況下也可以保持良好的脫粒效果，但是玉米大顆粒作物進行脫粒時會產生較高的籽粒破碎率，在實際使用過程中，需要配套獨立的分離裝置才能實現玉米籽粒與果穗的分離。

圖3 玉米脫離裝置類型

軸流式脫粒裝置主要是玉米果穗沿著脫粒滾筒的切線方向喂入，果穗沿著脫粒滾筒軸向螺旋運動，在運動過程中受到脫粒元件的作用實現籽粒與果穗的分離，具有脫粒效率高、流動性好、籽粒損傷率小及脫凈率高的應用優勢，在玉米、小麥和水稻等作物中得到了廣泛應用。但是機身較寬，與收獲割臺不容易進行配置，目前主要應用于大型谷物聯合收獲機。

軸流式和切軸流組合式脫粒裝置可以保證玉米果穗先進行脫粒預分離，同時可以提高谷物喂入速度，具有較好的預脫粒和分離功能。

4 結論

玉米機械化生產是提高玉米科學種植及生產的重要措施，玉米綜合機械化水平直接影響我國農業機械化生產整體水平，提升玉米機械化收獲技術水平對于促進我國農業現代化轉型、提高農戶經濟收益及社會主義新農村建設具有重要意義。