试论我国玉米机械收获的发展道路

试论我国玉米机械收获的发展道路 王丽丽樊鸿伟王忠江杨广林 ( 1 ，2 ，3 ， 4东北农业大学工程学院哈尔滨1 5 0 0 3 0 ) 摘 要:本文通过分析我国 玉米收获机处理秸秆现状。以 及未来畜牧业和能源的发展趋势，指出玉米机械收获发 展 缓慢的根本原因是玉米收获机械不具备整秆收获的功能。 最后， 提出实现玉 米机械收获还需因地制宜。 分阶段 进行。 关键词:玉米机械收获:整秆收获 中图分类号; 0 引言 我国 是世 界 第二大 玉米 生 产国 ， 种 植 面积 约2 4 00万公 顷， 占 全国 耕 地 面 积的24 . 2 铲， ， 但多 年来， 玉米收获基本上仍依靠人工完成， 2%的 玉米机收水平远远落后于7 3%的小麦、 23. 姗的水稻 的 机 收 水 平 tzl . 为 什 么 会是 这 样 的 结 果 呢? 对 此， 许 多 学 者 纷 纷 发 表 文 章， 以 期 提 出 问 题， 找 出 发展对策， 从发表的论文米看， 大家一致认为， 制约玉米机械收获发展的因素是: 1) 行距适应 性 差; ( 2)可靠 性 差; ( 3)售 后 及 技 术 服 务 差; ( 4)果 穗 损 失 率 高 ， 清洁 度 低阴 。 。 于 是 各 地 厂 家、 研究学者都把改进性能 和提高 可靠性作为主攻方向， 并 取得明 显 进步。 如: 4 Y w ee Q 型和4 YB一 3 ( 4) 型玉米联合收获机突破了 传统的 扶禾结构， 采用独特的扶禾装置实 现了不对行作业， 基本解决了 我国 玉米种植行距不统一的重大难题;玉米收获机械的可靠性也 提高到了0 . 4 一 06 :增加了 清选 和除杂机构， 果穗损失率和含杂率也明显得到降低， 但机收水平仍没有实质性的提高。这说明， 制约玉米机械收获发展的关键问 题还没找准。 经过深入调查， 作者发现， 现有的玉米收获机械不 具备收获完整秸秆的功能是其不能推广的根本原因。 1 现有玉米收获机是如何处理秸秆的 玉米秸秆的处理方法主耍有就地粉碎还田、 整秆回收和粉碎回收作为青贮或沤制绿肥。 目 前， 玉米收获机都是引进发达国家的 技 术，以 秸秆 粉碎还田 为主， 技术也 很成熟。 如: 4 Y x 一 4A、 N x 2 型玉米收获机采用的前置式秸秆切碎机构， 设计新颖、 结构紧凑， 突破动力的限制。 在进行摘穗 作业的同时， 将玉米秸秆粉碎后抛洒在地里， 实现秸秆还田。 如果配有回收装置. 就可用于青贮。 我国天津富康、 北京金乐等公司 均开发了与背负式玉米收获机相配套的秸秆粉碎捡拾回收机， 很 受畜牧养殖区的欢迎， 但粉碎的 秸秆不易保存。 现有的玉米整秆收 获机械的 核心工作部件 摘 穗装置的工作原理与最初开发的玉米收获机械的工作原理基本相同， 没有实质性的变化。 茎秆在 两摘穗辊中间通过， 并在下方夹持机构的夹持下向下方拉动， 果穗在摘穗辊和夹持机构共同作用 下被摘下来， 显然这种摘穗原理不可避免地造成秸秆不同程度地被拉断和撕裂， 秸秆的完整性只 有30% “ 4 眠， 受到严重破坏， 不仅难于保存， 而且使秸秆的饲用价值大大降低，同时也极大限制 这一清洁可再生资源的进一步开发利用。 正是由 于不能整秆收获， 市场打不开。 现有玉米收获机 利用率不高.严重制约了 玉米机械收获的发展速度。 2 玉米秸秆的经济价值 我国农作物秸秆年产量约为7 亿吨， 列世界之首。 其中， 玉米秸秆产量约为2 . 6 亿吨，占 秸 秆总量的37. 1 4 % ， 远远高于其它作物的 秸秆量。 由于农作物秸秆具有很高的热值和营养成分， 用 途十分 广泛， 大致可分为三类: ( 1)工业原 科， 主要用于造纸; (2) 牲畜饲 料: ( 3) 生物质能 源。 目 前， 我国 秸秆资源的 应用情况如表1 所示。 必须看到. 玉米秸秆 无论是 燃料价值 还是饲用价值 都具有不可替代的作用。根据抽样调杏，黑龙江省玉米种植面积90 % 多的 玉米秸杆，用于能源的 约占4 琳，当作饲料约占4 瑞，秸秆还田约占6%，其它约占4 % 。由 此可见，玉米秸秆对我国广 大农村的生产、生活不可或缺。 如果玉米收获机只能进行秸秆还田 ，显然与我国国 情不相适应。 2 . 1 玉米秸杆的饲用价值 收稿R 期:2 00G 拍 9修订日 期 作者简介: 王丽丽(l盯9 年生人) .女，黑龙江4 E . 1 1 ，an g l l l l 2 2 肠盟 1 6 3c 嘶 2 0 0 6 一 8- 1 0 助教，主要从事农 业机械化及农业系统工 程方向的 研究。邮编 】 5 。 。 30 卷1 lh b 用途 目前我国秸杆资源的应用情况 l eI P res e n t 鱿r 旧 ws u s e i nc h i n a 用量 ( 亿吨)折合标煤 ( 亿吨)占总资源量比例 ( % ) 生活燃料 畜牧饲料 2 . 7 9 6 4 ; 一 : 1940.19106107 工业原料 造纸、手工业品等) 造肥还田及收集损失 废弃或烧掉 随着畜牧业的发展， 我国人多地少， 饲料粮紧缺己 成为制约其发展的瓶颈。另外， 作为我国 畜牧业生产主要支柱的大草原，由于掠夺性滥垦过牧，己 不堪重负，出现了严重的退化、沙化、 盐碱化等现象。因此开发利用资源丰富的玉米秸秆作为饲料在我国农区发展草食家畜养殖，已 成 为畜牧业发展的必然选择。 因为玉米秸秆具有很高的营养价值， 其营养成分含量为: 干物质94. 4 % ， 粗蛋白5 ， 跳， 粗脂肪 1 6%， 粗纤维29. 3 % ， 无氮浸出物51. 3%， 粗灰分6 . 6%， 氮0 . 61% ， 磷0 . 27% ， 钾2 ， 2 8 % 及其它矿物质。1 吨普通秸秆的营养价值平均与0 . 25吨粮食的营养价值相当。 其营养成 分、总能量与牧草相当。另外，完整的玉米秸秆，不仅有利于运输、收集、保存、营养成分不易 流失，而且有助于氨化、青贮、 微贮等后处理，以改善适口 性，提高采食率。实施秸秆养畜、过 腹还田，不仅可以节约饲料用粮， 缓解粮食供需矛盾: 还可以 增加土壤有机质和培肥地力， 缓解 土壤板结， 改善环境质量; 可以 降低农业生 产成本， 大大减少我国 每年化 肥的消 耗量， 提高 农民 收入。 据统计，我国2 0 04年的化肥施用量高达4 6 3 6 . 6 万吨， 且自1 9 78年至2 0 04年呈持续增长 的态势。而秸秆直接粉碎还田，不仅不能充分合理地利用资源，而且还田的秸秆不易腐化， 造成 土壤透气跑墒， 严重影响农作物的生长。由此可见， 保证秸秆的完整性对保证我国农业走可持续 发展的道路，实现种植业与养殖业的良 性循环， 走生态农业和绿色农业之路都具有重大意义。 2 . 2 玉米秸秆的能源价值 1 9 7 3 年， 第一次石油危机开始， 全球普遍面临着人口 激增、 环境恶化、 资源枯竭的压力。 未 来的能源从哪里来， 己是各国政府都在思索解决的问 题。 我国是世界第二大能源生产国和消费国。 2 0 0 5 年一次能源生产总量为20. 6 亿吨， 初步测算消费的总 量为咒. 2 亿吨15 ， 石油 进口 依 赖度达 4 2 . 9 % 。由 此可见，我国是能源非常短缺的国家。目 前，我国13亿人口，7 . 5 亿在农村。虽然我 国农村能源供需矛盾己基本得到了改善， 但农村居民的生活用能源结构极不合理。 暖气和液化气 的普及率只有跳和10， 5%， 大部分农户， 特别是偏 远地区 仍然依靠直接燃烧农作物秸秆、 薪柴等 供应。农村人口消费的能源， 绝大多数属于生活用能，每人每年的能源消耗量虽然很少， 但消耗 的能源消费量相当于3 69. 8 公 斤标准煤。 面向 广大农村普及化石能源不实际， 也不符合我国国情。 只有因地制宜， 充分开发利用当地的生物质资源来满足农村居民生活用能的需求。 秸秆的热值很 高， 2 吨秸秆可折合成 1 吨标准煤，具有很大的开发潜力。美国 华盛顿邮报也曾提出:秸秆 堆将成为21 世纪的油井，未来的能源要从农业上去索取。因 此采用何种玉米收获工艺， 必须考 虑农村生活能源的需求。 显然， 玉米秸秆粉碎还田 在中国 广大农村是推不开的， 也不符合世界总 的能源发展趋势。 只有保证秸秆的完整性才能既满足目 前农村取暖、 炊事的需求， 又可进一步开 发利用， 如秸秆气化等， 生产优质的可再生能源， 实现农村居民生活用能向商品能源转变的宏伟 目标。 3 发展道路选择 实 现玉 米机 械收 获 任重 而 道 远， 需 要 从 研 制 机 型 和 结 构 调 整 等 多 方 面 进 行。 作 者 认 为， 我 国 农村生产条件千差万别， 且经济发展很不平衡， 实现玉米机械收获应该选择分阶段推进的发展模 式: ( 1) 因地制宜，充分发挥现有机械的作用 对于广大垦区，由于人少地多，土地经营规模较大， 地块相对集中，适于大型机械作业， 且 需要靠秸秆还田培肥地力，垦区职工也不以秸秆为主要生活能源，故现有机型比较适宜. 对于广大农区， 活秆成熟面积较大地区， 充分利用目 前已 有配套的秸秆粉碎回收装置， 对现 有机型进行改进，以提高玉米机收水平。 ( 2) 先易后难，分两阶段推进玉米机械收获的发展 第一阶段， 对现有玉米整秆收获机进行改进， 提高完整性。 同时可先开展玉米半机械化收获， 走机人畜相结合的发展道路。 多行玉米收割集堆铺放机的研究， 估计市场前景不错。 其作业流程 是收获时 将玉米茎带穗同时切割、集堆铺放， 再进行人工册棒，茎秆打捆， 这样既可以保证玉米 秸秆的完整，玉米棒又能达到后熟功效。 第二阶段，研制新机型。目 前，现有的 4YZG一 1 玉米摘穗割杆铺放机存在的问 题是摘穗后玉 米秸秆易折，高度过低影响喂入切割输送。因此， 应研究创新的玉米摘穗原理的玉米摘穗机， 其 基本思路可以考虑设计研究带有机器视觉的新型智能机器人式玉米收获机， 站杆摘穗之后， 再 进 行茎秆切割铺放。 参考文献 1贺俊林， 你金我国玉米收 获机械的现状及其发展农机化研究 2 0 06，2 2郝金魁， 刘焕新，籍俊杰等.玉米机收己成为农业现代化发展的瓶颈.农机质量与监督.2 0 04， 6 3胡伟.我国收获机械的结构调整.农机市场.2002，6 4赵普.玉米收获机械化现状与发展战略.科学之友，2 0 05， 6 5田 宜水.社会主义新农村建设过程中的能源供应问题.研究与探讨2 0 06， 28 4) D i s c u s s i o n o n D e v c l o P m e n t o f t h e Ma is e H a rve s t i n g h l e c h a n 七a t ioni nCh i n a 认 俩 N o L i 一 11 ，F anH o n 酬e iZ节 /a 11 9 劝o n g 一 ian g Y A 卜 G G u an 片 li n4 ( 1 ， 2 ， 3 ，4 S c h ool o f E n g i n e e ri n g ， N o rthe aStA g r i c u l t u reU n i vers i t y，H a r B i 氏1 5 0 0 3 0 A bst ra t t :Inth i s P ape r，i t w asP o i n t e d o utt h att h e d ev e l o P m e n t o f m ai zeh a rv e s t i n g m e c h ani Zati o n w asre st 面n e d b ec aus e o f th e m al zeh arve s te r w i th o utth e 伪 n c t i o n ofh 脚e st i n gc o mPl e testraws b y ana l y z i n g th e s t a 加 s o f t h e m ai zes tr aws treated ath 3 r v e s t i n g a n d t h e t r e n d o f t h e d e v e I o P m e nto f ani m al 日 g d cul t u reand e n e lg y i n th e futu re . A t l ast， i t w asP re s e n te d th atadaPtati o n st r a te