專家談玉米收獲機

玉米機收一直是我國農(nóng)業(yè)機械化領域的一個難題，對行、掉棒、啃粒及剝皮等種種問題長期困擾著生產(chǎn)企業(yè)和科研人員。多年以來，玉米收獲機械化推進很慢，有機器的原因，有農(nóng)藝的原因，也有農(nóng)民的習慣及適應性的問題。盡管難度很大，但我國玉米收獲機械化仍在不斷地向前推進，到2010年底玉米機收水平已經(jīng)超過25%，而且近年來還呈現(xiàn)出加速發(fā)展的趨勢。

到底是什么原因讓長期困擾我們的老大難問題得以緩解，技術(shù)進步，補貼推動，還是與農(nóng)藝的結(jié)合有了進展？今后幾年我國玉米收獲機應該朝什么方向發(fā)展？為弄清楚這些問題，本刊主編劉振營研究員邀請了行業(yè)知名收獲機械專家韓增德研究員（中國農(nóng)機院首席專家）和曹洪國研究員，針對我國玉米收獲機過去的發(fā)展、現(xiàn)在遇到的問題及未來的發(fā)展途徑進行了探討，以期梳理出一條產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展思路，供生產(chǎn)者、研發(fā)者及用戶參考。

玉米收獲機技術(shù)淵源
 
我國玉米收獲機經(jīng)過多年發(fā)展，已形成以背負式機型、自走式機型為主，籽粒直收機為輔的局勢，但無論是背負式機型還是自走式機型，其工作原理多年沒有變化，仔細探究就很容易找到他們的共同技術(shù)淵源。

（1）豐收2W。早在20世紀70年代，由中國農(nóng)機院牽頭研發(fā)出了豐收2W（臥式）、豐收2L（立式）玉米收獲機，其中豐收2L由于種種原因而沒有投產(chǎn)，而豐收2W實現(xiàn)了批量化生產(chǎn)，并連續(xù)生產(chǎn)使用了20多年。

豐收2 W 玉米收獲機為牽引式機組，由一臺拖拉機牽引，同時配套一臺拖車，整個機組長度超過10 m，需要對行作業(yè)，適應行距為70 cm，在達到行距要求的情況下作業(yè)效果還不錯。該機在黑龍江趙光收割機廠連續(xù)生產(chǎn)了20多年，且每年都有一定的銷量。隨著農(nóng)村土地改革的推進，特別是部分農(nóng)場土地也劃塊承包后，豐收2W的牽引作業(yè)方式越來越無法適應小地塊要求，因而逐漸退出市場。豐收2W連續(xù)生產(chǎn)、應用20多年，說明只要農(nóng)機和農(nóng)藝相配套，國產(chǎn)玉米收獲機也可以滿足用戶的使用需求。

（2）自走4行機。改革開放以后，各地都已實行土地承包到戶，但繼續(xù)實行規(guī)?；?jīng)營的地區(qū)依然存在，像北京以及各地農(nóng)墾地區(qū)等，這些地區(qū)依然對大型玉米收獲機有需求。“八五”期間，再次由中國農(nóng)機院牽頭研發(fā)了大型自走式4行玉米收獲機，該機同樣要求對行作業(yè)，在適應行距的情況下，收獲效果也不錯。

剛研發(fā)出的4 行自走式玉米收獲機是在北京生產(chǎn)的，由于廠家制造能力、用戶使用水平等原因，使得4行自走機作業(yè)效果不一，有的用戶年作業(yè)133.3 hm2（2 000畝）地，有的用戶一年只能作業(yè)幾畝地。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在使用幾年后用戶逐漸摸透了機器特性，操
作、維修及保養(yǎng)技巧等也逐漸掌握，最初生產(chǎn)的那批機器使用了多年，直到機器徹底報廢。

近年來，國內(nèi)出現(xiàn)了各種各樣的自走式玉米收獲機，基本都是延續(xù)當時設計的4行自走式玉米收獲機的原理。根據(jù)我國農(nóng)藝特點設計的背負式玉米收獲機，其工作原理也沒有突破豐收2W和4行自走機?？梢哉f，玉米收獲機的技術(shù)淵源就兩個，一是豐收2W、二是4行自走機，剝皮機工作原理、摘穗原理等多年都沒有新的進展。

適應區(qū)域特點是關(guān)鍵

前些年，在玉米收獲機的推廣過程中，遇到的對行、掉棒、啃粒及剝皮等各種各樣的問題，總結(jié)起來都有一個共同的原因，那就是農(nóng)機農(nóng)藝不配套。由于各地農(nóng)藝不同、品種不同、氣候不同，導致對收獲機械的要求和收獲方式各異，想用一種機型解決玉米收獲的問題，肯定行不通。但是，如果能認識到玉米收獲的區(qū)域性特征，在不同
的地區(qū)推廣不同的機型，并引導用戶逐步接受，還是可行的，而且也確實取得了不錯的效果。

（ 1）山東膠東地區(qū)。山東膠東地區(qū)玉米收獲機尤其是背負式玉米收獲機推廣迅速，主要得益于農(nóng)機農(nóng)藝的結(jié)合。膠東地區(qū)玉米種植模式為寬窄行，一般行距為50～80 cm，正好適合兩行背負式玉米收獲機的作業(yè)要求，現(xiàn)有44.1kW（60 hp）以上拖拉機的功率完全符合玉米機械收獲的要求，秸稈粉碎還田機的寬度也正好合適。另外，膠東地區(qū)種
植玉米品種結(jié)穗大，背負式玉米收獲機常用的輥式摘穗結(jié)構(gòu)比較適合，剝皮作業(yè)的效果也基本能達到農(nóng)民的要求。

在膠東地區(qū)背負式玉米收獲機與當?shù)剞r(nóng)藝特點完美結(jié)合，簡直就是量體裁衣，這也就是為什么玉米機收在膠東地區(qū)推廣迅速的原因，代表廠家有巨明、大豐、國豐、玉豐和璽豐等。農(nóng)機農(nóng)藝相結(jié)合及機器價格低，不到2萬元/臺的銷售價格，再加上購置補貼政策，背負式玉米收獲機的價格優(yōu)勢更加明顯。

近年來，針對背負式玉米收獲機駕駛視野差的缺陷，不少農(nóng)機企業(yè)利用小四輪底盤開發(fā)了兩行自走式玉米收獲機，價格便宜，約為五六萬元/臺，同樣適應膠東地區(qū)的農(nóng)藝特點，很快取得大面積推廣。

（2）東北地區(qū)。東北地區(qū)特別是黑龍江及農(nóng)墾地區(qū)，玉米收獲機械作米主要有兩種方式，一是以自走式玉米收獲機為代表，多采用板式摘穗機構(gòu)并配備剝皮裝置。二是籽粒直收加烘干，主要采用縱軸流式聯(lián)合收割機直接收獲玉米籽粒，再用烘干機進行烘干，作業(yè)面積約占總面積的30%以上。

由于黑龍江地區(qū)的玉米幾乎全部采用機械化播種，因此不存在行距不對的問題，所以無論自走式機型或籽粒直收機型都能適應并迅速推廣。洛陽中收、藁城博遠、北京亨運通等企業(yè)相繼推出的自走式機型，基本適應東北的農(nóng)藝特點，值得一提的是其之所以采用板式摘穗機構(gòu)，是由于黑龍江地區(qū)的玉米穗小且不致，輥式摘穗容易啃穗，而板式摘穗不啃穗且割臺損失小，這也正是農(nóng)機適合農(nóng)藝要求，滿足其區(qū)域性特征的例子。

（3）華北地區(qū)。目前，還沒有特別適合華北地區(qū)的成熟玉米收獲機型，無論是背負機型還是自走機型都還存在這樣那樣的問題，要么作業(yè)效率低，要么剝皮不凈，要么啃籽粒。中國農(nóng)機院正在研發(fā)一種新型玉米收獲機，其作業(yè)過程為切割、摘穗、秸稈切碎后回收或拋撒還田。該機型最初主要是考慮到寧夏、新疆和內(nèi)蒙古地區(qū)要回收玉米秸稈
作牛羊飼料的需求而研發(fā)的，目前看來這一新的收獲方式可能會給玉米機收帶來一次革命性變化。

玉米收獲機的技術(shù)難點

（1）秸稈粉碎還田裝置。玉米聯(lián)合收獲機配套的秸稈粉碎還田裝置在作業(yè)時，既要粉碎玉米秸稈，還要對地面土壤進行粉碎擾動，至少增加了主機1/3的動力消耗。即便是帶秸稈粉碎還田裝置進行玉米收獲后，用戶也還需要再使用拖拉機驅(qū)動秸稈粉碎還田機作業(yè)一遍，才能進行播種作業(yè)。因此，秸稈粉碎還田是對主機動力的極大浪費，直接導致玉米收獲機配套動力最少在51 kW（70 hp），配套拖拉機從最初的兩驅(qū)，發(fā)展到目前的四驅(qū)。

如果玉米收獲機能去除掉秸稈還田裝置，不僅能實現(xiàn)節(jié)能減排，還能使玉米收獲機回歸到它本來的作用。去掉了秸稈粉碎還田部分，玉米收獲機的動力消耗大大減小，而且對整機的剛度要求也大大降低，現(xiàn)在的玉米收獲機動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、機架剛性等方面遇到的問題也將迎刃而解。

（2）剝皮裝置的適應性。所有的玉米穗剝皮裝置都是利用摩擦原理進行剝皮工作的，能夠調(diào)整和控制的是壓力大小和摩擦系數(shù)。摩擦系數(shù)主要跟剝皮裝置的材料有關(guān)，通常有膠輥和鐵輥兩種，膠輥的摩擦系數(shù)大，鐵輥摩擦系數(shù)小?，F(xiàn)在應用較多的是，膠輥帶動玉米穗轉(zhuǎn)動，再施加適當?shù)膲毫亩鴮崿F(xiàn)剝皮作業(yè)。但問題的關(guān)鍵在于壓力大小的調(diào)整和控制，由于玉米穗大小不一，壓穗輥材料有彈簧、膠輥等，所以很難保證作用到玉米穗的壓力大小一致，玉米穗大的壓力就大而導致啃粒，玉米穗小的壓力小而導致剝不凈。

剝皮裝置的缺陷是其工作原理導致的，目前全還沒有一個廠家能解決這個問題，包括法國布光的玉米收獲機，同樣也無法保證剝凈玉米皮，主要原因也是無法做到剝皮壓力一致。

既然剝皮裝置的原理有天生缺陷，但它卻仍然在各地使用，主要原因是各地玉米品種不同、收獲季節(jié)不同，如果能采用不同的裝置恰好可以適應當?shù)氐霓r(nóng)藝特點。如東北，收獲玉米時苞葉與玉米穗連接處一碰就斷，玉米穗苞皮很容易被剝掉，這也是我國東北、俄羅斯、烏克蘭等地玉米穗剝皮都不是主要難題的原因，在這些地區(qū)玉米收獲機只要解決好排雜就可以了。但是華北地區(qū)，玉米成熟時苞葉已經(jīng)干了，可是玉米穗及莖稈的水分還很大，苞葉和穗之間連接很緊，所以很難剝凈苞皮，尤其是山西中北部的高原地區(qū)，玉米越成熟苞皮包得越緊。在這些地區(qū)，現(xiàn)有的剝皮裝置都很難滿足需求，要么剝不凈，要么造成籽粒破損，可能需要農(nóng)民用戶和設計人員都要轉(zhuǎn)變觀念，收獲玉米是否一定就要把玉米穗的苞皮剝干凈，這值得深思和探索。

（3）雜余的清理與分離問題。玉米收獲機清雜和剝皮的關(guān)系需要研發(fā)設計人員仔細研究，在東北地區(qū)清雜和剝皮實際上是一回事，作業(yè)效果也差不多，采用清雜的方法就能達到剝皮的效果，還不啃粒也不會造成籽粒損失。在華北地區(qū)，如果采用清雜的方法，則無法達到剝皮的效果。

雜余分離是另一個需要研發(fā)設計人員解決的問題，也就是如何分離回收剝皮啃掉的籽粒、割臺漏撒的籽粒等?，F(xiàn)有的裝置有絞龍式，也有刮板式，還有振動篩式，但他們都存在適應性的問題，中國農(nóng)機院在2009年還研發(fā)了鏈式回收裝置?，F(xiàn)在需要考慮的是，到底哪一種裝置更加適合中國的農(nóng)藝情況，能把籽粒和秸稈分離回收得更干凈，也有廠家采用谷物收割機的分離裝置，從他們的試驗情況看，效果并不理想。

（4）不對行的問題。當前，玉米的不對行收獲已經(jīng)解決，現(xiàn)有玉米收獲機通過幾個路徑基本實現(xiàn)了不對行收獲。一是窄行距實現(xiàn)不對行收獲，一般在450 mm就基本上適應現(xiàn)有的多種玉米種植方式。二是撥禾星輪式，撥禾星輪可以在一個較大的區(qū)域內(nèi)，將玉米株撥到割臺。當行距小的時候，靠小分禾器實現(xiàn)分禾，而又不推倒玉米；當行距大的時候，靠撥禾星輪把玉米株撥到割臺。烏克蘭企業(yè)設計的鏈條輸送，其原理也一樣，只是鏈條只能改善對行距的適應，撥禾星輪的行距適應性更強。三是無支撐切割輸送，沒有扶禾器也沒有夾持機構(gòu)。

無論采用鏈式、星輪式或窄行距等都只能是改善對行距的適應性，通過分行器植株要么被分到這行，要么被分到另一行，所以專家提出分禾器要“尖、短、窄”。但是，第三種的無支撐切割輸送，則根本就不存在行距適應的問題，未來有望徹底解決不對行問題。

當前，玉米收獲機應該要解決的問題和研發(fā)努力的方向，一是剝皮裝置要提高適應性，二是清雜方式的選擇，三是排雜物中如何分離籽粒，其他方面的問題都已經(jīng)在技術(shù)方面得到了解決，如不對行、秸稈綜合利用等。

“十二五”玉米收獲技術(shù)發(fā)展趨勢

由于我國各地氣候條件、玉米品種及農(nóng)藝特點的復雜性，因此要想用一種玉米收獲機適應的玉米種植農(nóng)藝及品種是不可能的。中國農(nóng)機院韓增德研究員早在2009年就提出，首先要因地制宜地開發(fā)適應不同地區(qū)的玉米收獲機；其次要開發(fā)新型的玉米收獲機割臺，并研究新型秸稈處理方式，以達到節(jié)能減排的目的；第三要考慮玉米籽粒直收的方式。

在歐美，玉米籽粒直收加烘干的收獲方式已經(jīng)被廣泛應用，而且這種收獲方式也非常適合歐美農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，是今后現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向之一。要推廣籽粒直收加烘干的收獲方式，需要進行相關(guān)的農(nóng)藝改進，如縮短生長期等。歐美等國在這方面已經(jīng)非常成熟，各種農(nóng)機、農(nóng)藝技術(shù)已經(jīng)普及。

如果玉米是做工業(yè)用糧，如做飼料或生物質(zhì)燃料，采用玉米籽粒直收加烘干完全可以滿足要求；如做種子用，則還仍然需要摘穗收獲。目前，在我國之所以籽粒直收的收獲方式?jīng)]有推廣，完全是農(nóng)民接受程度的問題。在農(nóng)墾農(nóng)場的個別地方，政府為鼓勵農(nóng)民對烘干按0.6元/kg的標準給予補貼，實際上烘干的成本只需要0.4元/kg，這說明在引導農(nóng)民接受籽粒直收加烘干的收獲方式。

和摘穗收獲相比，籽粒直收的工藝少、成本低。籽粒直收后的玉米秸稈全部切碎，或拋撒到地面或回收做飼料，不需要拖拉機二次進地進行秸稈粉碎還田，減輕了機器對土壤的碾壓。減少工藝所節(jié)省的成本還可以進行烘干作業(yè)，在華北地區(qū)玉米收獲季節(jié)，太陽光的照射強度依然可以進行晾曬干燥，甚至還可以節(jié)約干燥的費用。

目前，擺在農(nóng)機人面前的問題就是，想辦法讓籽粒破碎減少一些，讓老百姓接受。“十二五”期間，我們應重點研究玉米籽粒直收的脫粒方式，各生產(chǎn)企業(yè)和研究院所的研發(fā)方向是，程度地減少玉米籽粒的破碎，要讓農(nóng)民接受籽粒直收的方式。