譚增鑫
(黑龍江省農業機械工程科學研究院,哈爾濱 150081)
玉米是我國三大主要糧食作物之一,根據2022年統計數據,我國玉米全年播種面積總計約0.43億hm2,全年產出玉米約2 772.05億kg,我國的北方春播玉米區(遼、吉、黑、冀等)、黃淮海夏播玉米區(魯、豫、蘇等)、西南山地及丘陵玉米區(云、黔等)產出我國玉米總量的70%~80%。近年來,隨著玉米高產品種和栽培技術的推廣普及,農業生產對收獲機械的性能需求越來越高,尤其在大型農場、承包的大型玉米田,傳統的中小型玉米收獲機適用性逐漸降低,幅寬更大、作業性能更好、可靠性更高的玉米收獲機市場前景持續向好。隨著先進的寬幅玉米收獲機在農業生產中應用,其技術優勢進一步凸顯,農民的認可度逐漸提高,同時農民駕駛大型農機的經驗和能力相對不足,需要在生產過程中持續提升與優化。
我國玉米栽培已經有400多年的歷史,與水稻、小麥等作物相比,玉米栽培技術及品種創新發展較快,現階段玉米已成為我國第二大農作物,其在糧食產業、飼料產業和工業占據重要地位。隨著農業機械化技術的推廣普及,在我國農業發達地區玉米全程機械化生產模式已基本普及。2005年以來,我國的玉米種植面積持續增長,截至2022年,已實現17年穩定增長,尤其是2020年以來,中央一號文件對于我國玉米產業的政策進行細化調整,2021年要求“兩穩一增”,2022年要求“兩穩兩擴”。
隨著機械化技術與玉米生產的深度融合,玉米收獲階段也開啟了高效模式,有效保證了玉米及時、優質的收獲,研究顯示適時收獲能有效提高玉米產量,一般情況下,玉米在完熟中期進行收獲的產量最高,在此階段進行收獲比傳統人工觀察苞葉變黃后進行收獲可增產8%~10%,由此可見,玉米收獲的時效性直接影響玉米的產量和生產經營的經濟效益。從我國玉米三大主產區來看,北方春播玉米區、黃淮海夏播玉米區的機械化收獲普及率較高,玉米收獲作業中應用的多種形式的玉米收獲機有效保證了玉米的及時收獲,與傳統人工收割再摘穗剝皮相比工作效率明顯提升,而且勞動強度大幅降低。近年來,隨著國家耕地政策的持續優化與調整,玉米栽培規模呈現擴大化、連片化、承包化特征。栽培過程的規范性與標準程度明顯提高,為機械化作業提供了良好條件。與此同時,傳統農業生產中應用的玉米收獲機以2行、3行、4行中小型設備為主,該類設備更適用于過去一家一戶的小規模生產經營使用,應用于大面積農田則顯示出作業效率低下的弊端。同時中小型玉米收獲機還存在技術落后、可靠性不足、土壤壓實嚴重等不利因素,逐漸不適合應用于大面積現代化玉米生產使用。近年來,農業機械推廣部門針對中大型玉米農田加強推廣寬幅收獲機設備,并在各地建設技術示范推廣區,逐漸轉變農民購機觀念,使中大型寬幅玉米收獲機技術得以在農業生產中應用推廣[1]。
寬幅玉米收獲機最顯著的技術優勢就是利用更大的幅寬實現行駛過程能夠收獲更多行的玉米,進而實現工作效率提升。從農業技術先進國家的玉米收獲發展來看,由于玉米種植規模大,早在20世紀70年代左右就實現了大型聯合收獲機普及和玉米籽粒直收,使作業效率和所需人工均大幅降低。從我國玉米種植業發展來看,隨著面積不斷擴大、單產水平不斷提高,對于玉米機械化收獲水平要求也越來越高,尤其在黑龍江、吉林、新疆、內蒙古等省,大型寬幅玉米收獲機的高效率作業得到了生產經營者的高度認可。以牧神4YZT-7自走式玉米收獲機(圖1)為例,該機幅寬達到3.9 m,作業過程可同時收獲7行玉米,喂入量達到8 kg·s-1,能有效保證作業效率。

圖1 牧神4YZT-7自走式玉米收獲機
寬幅玉米收獲機與傳統生產中應用的中小型收獲機相比,在功能方面得到了進一步升級,其不僅能一次性完成玉米的摘穗、剝皮、脫粒、清選、集箱等工作,還能利用更大的機身空間創新升級更多新功能。例如牧神4YZT-7自走式玉米收獲機能夠通過更換不同的脫粒滾筒、分離裝置和收獲割臺提高對不同玉米品種的適應能力,進一步提高收獲質量;利軍4YZQ-7玉米收獲機(圖2)在完成玉米7行同時收獲的前提下更能實現對秸稈的處理,設計的秸稈切斷回收設備有效提高了玉米秸稈利用率。從我國北方和黃淮海地區的玉米收獲發展看,近年來,玉米收獲機逐漸由果穗直收單一模式向果穗直收和籽粒直收并行模式轉型,玉米收獲過程得到進一步優化,使收獲后的初加工工序進一步減少。

圖2 利軍4YZQ-7玉米收獲機
寬幅玉米收獲機在自動化與智能化方面配套性更好,由于機型龐大、結構復雜,寬幅玉米收獲機的調整、檢查等工作難度相應增加,為提高操作便捷性和可靠性,寬幅玉米收獲機配套了大量的控制設備、故障檢測設備和安全輔助駕駛設備。例如,寧聯4YZL-8AYS自走式玉米收獲機(圖3)可實現最多8行玉米的同時收獲,且配備了液力無級變速四驅行走系統,有效降低了駕駛操作的復雜程度,同時應用了大量的電光液一體化技術,能夠實現故障自動監測并通過聲光等多種形式進行剝凈,且配備了GPS遠程控制系統,有利于提高收獲中的監督管理效率。此外,寬幅玉米收獲機在種植行距的適應能力、倒伏玉米收獲能力、籽粒清選處理能力等方面也具有相應優勢。

圖3 寧聯4YZL-8AYS自走式玉米收獲機
寬幅玉米收獲機的機械結構配套更為合理,整機配備的發動機功率通常在140 kW以上,在完成單位面積的玉米收獲時,用時更短,不必采用過多數量的小型收獲機進行作業,節油效果明顯,且配套的柴油發動機技術先進性更好,尾氣排放污染相對降低,有利于低碳作業。由于寬幅設備的應用顯著減少了輪式收獲機對土壤的壓實密度,耕地土壤被壓實的情況得到改善,土壤退化和流失在一定程度緩解,有利于耕地資源地力恢復。
寬幅玉米收獲機為大型農機,對駕駛操作資格要求嚴格,寬幅玉米收獲機的駕駛員必須經過農機管理部門認可的培訓教育并且獲得相應的駕駛資格,在具備足夠的駕駛、操作經驗與能力后方可參與玉米田間收獲作業。在駕駛不熟悉的新型設備時,駕駛員必須認真閱讀使用說明書和安全說明,充分了解機型特征后再進行駕駛作業。
新購置的寬幅玉米收獲機必須要先進行空載試轉,將收獲機啟動后在低轉速下將離合器結合,檢查各個部件是否運轉正常,重點檢查軸承、軸、V型帶、鏈條等部位,由于寬幅玉米收獲機結構組成較為復雜,可通過觀察故障檢測系統和人工檢查相結合的方式實施,確認低轉速下運轉正常后逐漸增加轉速,達到額定轉速后保持該轉速進行空載運轉,運轉時間不低于3 h。非新購置的寬幅玉米收獲機結構較為復雜,每次使用前需認真檢查運轉部位和易發熱部位是否聚集有作物秸稈、雜草等雜物,及時清除易燃物以免發生火災。作業前檢查隨機滅火器是否完好,是否在使用期內,檢查各個安全防護罩是否安裝齊全、可靠。各安全防護罩未合上不允許啟動發動機[2]。
3.3.1 新機使用初期的低速作業
新購置的寬幅玉米收獲機在初期作業時應先進行低轉速作業,即要求比規定的正常轉速低20%左右,低速運轉需持續25~35 h。低速運轉完成后需檢查重要運轉結構的裝配可靠性,檢查電氣設備的功能,并更換重要傳動箱內部的潤滑油。
3.3.2 田間作業操作規范
1)寬幅玉米收獲機機型體積較大,駕駛過程存在較多盲區,機器啟動前確認田間人員與收獲機保持安全距離,啟動后行駛前應鳴笛示警,然后平穩掛接離合器,收獲機各部件平穩運轉,逐漸加大油門,到達額定轉速后再按規范要求駕駛作業。
2)田間作業時可安排專人負責檢查收割質量,包括割茬高度、地表籽粒量、果穗丟失率、秸稈粉碎質量等,發現質量不達標及時調整。
3)若田間作業時,耕地存在較大坡度,則應檢測坡度大小,通常情況左右方向坡度大于8°、前后方向坡度大于12°則不適宜進行機械化收獲作業。
4)若田間行駛過程發現較大的水溝、坑洼或在田間地頭轉彎、調頭時,應減緩車速,并將割臺適當升起,以防止磕碰損傷。田間行駛時應注意嚴禁在高壓電線下方停車,行駛路線應設計為與高壓線垂直或呈大于45°的夾角,避免與高壓線平行行駛[3]。
5)在寬幅玉米收獲機作業過程中,應注意莖稈切碎還田機后方嚴禁站人,當收獲機在田間停車時,駕駛員應將秸稈粉碎還田機放落到地面后掛空擋,收獲機停穩后拉緊手剎。
寬幅玉米收獲機的日常保養應重視機械狀態檢查,及時緊固松動的螺栓、螺釘、鉚釘、開口銷等零件,及時添加冷卻水和燃油,做到對散熱器的每日清理,清除散熱器位置的雜草、秸稈碎屑,以免影響散熱質量。做好液壓油箱油量的檢查,確保液壓油充足。檢查傳動鏈條、傳動帶、輸送鏈條的磨損程度,磨損嚴重的應及時更換。檢查剎車機構、轉向和信號系統功能是否正常,發現功能失效應及時維修。
綜上所述,隨著我國玉米栽培模式和經營規模的優化升級,寬幅玉米收獲機的適用性進一步凸顯,其不僅具有顯著的技術優勢,而且在可靠性、環保性等方面也優勢明顯。寬幅玉米收獲機的應用能顯著提升玉米收獲品質,有利于實現適時收獲,確保農業產出價值。由于寬幅玉米收獲機與普通的中小型收獲機相比,要求駕駛員具備更高的駕駛操作和維護保養能力,以確保先進機型效能的發揮。