为中国杂粮收获开启机械化时代

本刊记者|武圣俊

为中国杂粮收获开启机械化时代

本刊记者|武圣俊

杂粮是我国种植业结构调整的重要代替作物和改善膳食结构的重要口粮品种，他是老少边穷地区促进扶贫开发，提高农民受益的重要经济作物。谷子、荞麦、燕麦、青稞等杂粮作物种植面积近400万公顷，总产量居世界前列。但是我国杂粮作物种植区域地形复杂多样，杂粮生产大多都停留在人工收获水平，严重制约了我国杂粮产业的发展。

杂粮机械收获正起步

粮食作物关系到国家的粮食安全。在中国水稻、玉米、小麦这些主粮作物已经有了相当成熟的机械化服务，这些作物种植面积达？，市场广，机械生产厂家也愿意在大田作物机械上多投入，但是与主粮作物同为粮食作物的杂粮作物的机械化水平却非常低。在中国的农机市场上几乎是见不到专门针对某一杂粮作物的农机。杂粮种植面积狭小、分散以及作物本身的生长特性制约了杂粮收获机械的研发推广，反过来机械化的发展滞后也制约着中国杂粮产业化的发展。

谷子在澳大利亚、美国、日本等国家大都是被当作动物牧草而少量种植，其收获也是利用牧草收获机械进行收割。在国内谷子则是当作粮食作物种植，之前国内星光农机、山东宁联等农机企业通过更换传统谷物联合收获机的个别部件进行谷子收获，但是谷粒的损失率非常高。

荞麦在全世界的种植范围都非常广。在国内大多是通过改造谷物联合收获机来实现机械化收获。意大利崔凯纽荷兰（全球）有限公司却通过更换大豆联合收获机的脱粒凹版、降低滚筒和清洗风机转速实现了荞麦的机械化收获。美国的康奈尔大学研究认为两端联合收获不仅可以降低收获损失，还可使籽粒充分后熟，是荞麦的最佳收获方式。我国荞麦种植面积和产量位居世界第2位，但目前仍采用人工收获，荞麦专用联合收获机还没有在国内出现。

美国约翰迪尔公司（John Deere）通过更换收获机械的割台，调节运动参数等技术实现了燕麦的机械收获。但是国外的燕麦品种是以皮燕麦为主。皮燕麦在机械收获的时候不易围缠堵塞，滚筒脱出物中轻杂物也比较少，因此才可以通过更换稻麦联合收获机部件来实现机械收获。但是在我国燕麦种植是以裸燕麦为主，在采用谷物联合收获机作业时割台损失大、燕麦的籽实破损严重、收割机旋转部件容易围绕堵塞，所以目前我国的燕麦种植仍然是以人工收获为主。

青稞的种植主要分布在我国的西藏、青海、四川甘孜和阿坝等区域。青稞不仅是藏族人民的主要粮食，更是全国各地人民喜爱的粗粮。不仅如此，青稞的茎秆也是种植区畜牧业的主要饲料。但是在采用稻麦联合收获机作业的时候，却不能分离芒-草，无法满足农户粮草双收的需求。目前我国青稞收获还以人工为主，国内关于青稞机械收获的研究也尚为空白。国外还没有种植青稞的记录，所以关于青稞联合收获机的研究也未见报道。

目前国内杂粮作物机械化收获还处于起步的阶段，专用的杂粮联合收获机械非常的少，杂粮机械化收获的水平很低。杂粮收获机械可进一步推动我国杂粮产业发展，调整农产品种植结构，具有良好的社会效益和经济效益。研发杂粮联合收获机械，对于提升我国杂粮生产水平、支撑杂粮产业健康持续发展及保障我国粮食安全具有重要意义。

解决关键技术，实现杂粮机械化收获

特色杂粮收获技术与装备研发项目由中农集团农业装备有限公司为项目牵头承担单位，河南科技大学、中国农业大学、洛阳中收机械装备有限公司、河北省农林科学院等院校、企业、科研院所共同参与。河南科技大学姬江涛为项目负责人。该项目将结合不同的杂粮作物的生长的独特特点，综合分析杂粮作物茎-穗机械力学特性、植株生产形状、籽粒成熟期的差异，进行系统研究。

杂粮作物目前大多为无序种植，在成熟的时候穗头会低垂纠缠，穗子里的籽实也较为分散，穗幅差非常大。除此之外还存在芒-茎分离、韧性秸秆容易缠绕积聚阻塞等难题。

为此，项目组将针对这些杂粮实现机械收获中的棘手难题，探索低损分禾切割、茎穗分流收获技术。减少韧性秸秆缠绕对收获机械运作的不良影响，实现两段收获。使脱粒的损伤率降到最低，差异较小的混杂籽粒得到清选。这些技术取得突破后，将提高我国杂粮收获装备的整体自主技术水平，使我国的杂粮收获机械在相关技术领域处于世界先进地位。

据项目负责人姬江涛介绍，项目研究将针对杂粮机械化收获迫切需求，和现有谷物联合收获机无法用于杂粮收获的现状，开展对杂粮作物机械收获力学特性和收获机理的研究，突破作物机械力学特性、复杂性状杂粮作物低损收割、韧性秸秆缠绕消减、小差异混杂籽粒清选等9项杂粮收获关键技术，开发出8种出适合典型区域的杂粮联合收获机械。

项目负责团队将以杂粮作物机械收获力学特性，杂粮作物收获机理及关键工作部件以及杂粮作物系列收获机研发为研究重点。按照基础理论研究、收获机理研究、关键工作部件研究、整机开发与田间试验4个层面制定技术路线。以作物机械收获力学特性基础理论研究支撑收获机理研究，以小差异混杂籽粒清选等收获机理研究支撑关键工作部件研究，以超低草谷比脱粒装置等关键工作部件研究支撑杂粮联合收获整机开发，并会通过田间试验来对成果进行考核。

推进杂粮产业发展，带动产业链增益

项目取得的一系列技术成果得到实际运用之后，可以明显降低收获劳动强度，减少作业损失，提高杂粮种植的效益，提高杂粮种植农民的经济收入，引导农民扩大杂粮种植面积，提高杂粮作物的产业化水平，促进种植区域农业生产结构的调整升级。另外，杂粮作物收获装备的研发可以使我国的农机生产厂家的产品多元化，为农业机械产业创造新的增长点，提高与之相关产业的发展。杂粮收获机械得到推广应用之后，也可以增加农机商户、农机手的经济收入。

姬江涛介绍，在研究杂粮机械收获之外，还将项目研究打造成为教师科研教学的重要平台，为参加单位在培养高素质的农业工程专业人才方面起到重要作用。随着项目的开展，各参与单位的研究与生产队伍会得到明显的加强，学术队伍的整体素质将进一步得到提高。

在项目研发的收获机投入使用之后，项目团队还将对杂粮收获机的实际工作情况进行准确的跟踪检测，确保收获机的工作性能，有效提高收获机的工作效率和可靠性。为了能够更好地服务收获机操作和维修人员，项目组会对杂粮收获机进行实时地理位置检测，方便厂家进行售后随访和售后服务，以此提升厂家售后服务率，提升服务质量。

我国杂粮种植区域广，地势多样。项目研发的谷子、荞麦、燕麦、青稞联合收获机将综合采用疏落籽实低损收割、低损伤脱粒、圆筒筛-风机清选、芒-茎分离、秸秆粉碎打捆等技术，开发与出不同杂粮作物，不同种植区域条件、生产率匹配的割台、脱粒、分离、清洗、秸秆打捆等装置。除此之外，该项目还将优化收获机整机布置参数，研制轮式、履带式杂粮联合收获机，以满足平原地区与丘陵山区等不同地形区域杂粮机械化收获的需求。

杂粮因其营养价值高，已成为全世界广泛食用的健康食品。但是，由于种植杂粮产量低、收获期短、劳动强度大、损失高等原因导致90年代之后杂粮的种植面积下降到了高峰期的50%。

该项目研发的系列杂粮联合收获机，将有力推动我国杂粮作物机械化收获技术水平，促进我国杂粮产业的健康可持续发展。在收获机得到推广之后，我国现有的400万公顷种植面积中的70%将实现机械化收获，会使160万人口的劳动力得到解放，种植户的生产效益将会显著提高，我国杂粮种植面积也会迅速扩大。根据我国杂粮种植种类、区域、面积等因素估算，我国杂粮预计需要80000台各型杂粮收获机。在技术对接生产厂家之后，将形成16000台的年生产能力，可取得16亿的销售收入，创造12000个就业岗位，得到20800万元的利税。