高粱机械化收获试验分析与收获机选型

张建勋，刘利珍，高庭耀，李建兵，李彦平

（1.山西省吕梁市农机局，山西 吕梁 033000；2.山西农业大学工学院，山西 太谷 030801；3.山西省汾阳市农机局，山西 汾阳 032200；4.山西省柳林县农机局，山西 柳林 033300）

高粱，又称蜀黍，是山西主要的杂粮作物之一，具有较高的营养、药用及食用价值，同时是酿酒和酿醋的重要原材料，在全省各地区均有种植。在山西省农业厅颁布的《山西省杂粮产业振兴规划》（2016年—2020年）中，高粱已被列为全省农业生产的重点作物之一[1]。

近年来，随着农村劳动人口的老龄化和劳动力成本的提高，高粱全程机械化生产，尤其是高粱的机械化收获已成为目前迫切需要解决的问题。笔者在汾阳市高粱收获期，采用雷沃谷神GM80（4LZ-8M）谷物联合收割机和巨明4LZ-8.0A型自走式谷物联合收割机进行高粱收获损失、含杂、破损和未脱壳试验，以期获得高粱收获机械较为满意的选型。

1 试验基本情况

1.1 试验概况

高粱收获试验地点选择在山西省汾阳市贾家庄村恒通农机专业合作社，见图1。试验时间为2019年10月24日。试验的高粱品种为晋杂18号，种植行距为35 cm，株距25 cm，收获时高粱平均高度为190 cm，高粱含水率为16%。

试验时采用的试验机型为雷沃谷神GM80（4LZ-8M）谷物联合收获机和巨明4LZ-8.0A型自走式谷物联合收获机，见图2。

试验用的测试仪器包括秒表、盒尺、电子秤等均为合格的仪器，测试范围和精度符合实验要求[3]。

根据GB/T8097-2008收获机械联合收割机试验方法和JB/T5117-2017全喂入联合收割机技术条件，检测指标为损失率、含杂率、破损率和未脱壳率[4-5]。同时，还根据相关的检测方法，检测了高粱的倒伏程度、自然落粒数、作物自然高度、茎秆直径、含水率、千粒质量和单位面积产量。

1.2 试验用机基本参数

雷沃谷神GM80（4LZ-8M）谷物联合收割机配套129 kW的玉柴发动机，整机尺寸（长×宽×高）为7 000 mm×2 980 mm×3 470 mm，喂入量为8 kg/s，割幅为2.75 m。纵轴流式脱粒滚筒采用液压无极变速调节，滚筒直径为600 mm，在同类机型中最大，清选装置为风筛式。粮仓容积大，卸粮次数少，作业效率高。

巨明4LZ-8.0A型自走式谷物联合收割机配套118 kW发动机，整机尺寸（长×宽×高）为6 480mm×3 150mm×3 300 mm，喂入量为8 kg/s，割幅为2.75 m。采用加宽脱粒室和2 200 mm加长复合脱粒滚筒匹配使用，脱粒速度块、效果好。选用双层往复式振动筛，清选能力强，高速作业不撒粮。

2 试验方法

选取一块长势良好，没有倒伏的平整高粱地，确定6个试验区，两种型号的联合收获机各3个试验区。将作业地块划分为准备区、试验区和停车区，准备区长度为10 m，试验区长度为50 m，停车区长度为5 m。试验区宽度为联合收获机的工作幅宽。

在作业地块采用5点法确定取样位置，在5处取样位置分别标记1 m2的取样区。测定取样区内高粱株距、倒伏程度、自然落粒数、作物自然高度、茎秆直径。

试验前，检查割台与收集箱，确保无果穗与籽粒残留，试验时，不换挡和改变作业速度，以正常工作状态收获高粱，最终停在停车区，如图3所示。

检查收割后的试验区有无倒伏漏割的高粱，在每个试验区随机标记3个1 m2取样区，清点地面落粒[6-7]。

2.1 高粱基本特征参数

根据GB/T8097-2008收获机械联合收割机试验方法，测定取样区高粱的基本特征参数。测定结果如表1所示。

表1 高粱的基本特征参数Tab.1 Basic characteristic parameters of sorghum

2.2 损失率

在联合收割机收割完成后，选取3组1 m2取样区域，清点地面的高粱籽粒，按照公式1计算损失率。

式中：Sj——损失率，%；wms——每1m2籽粒损失质量，g/m2；wys——自然落粒质量，g/m2；wmz——每1 m2籽粒质量，g/m2。

2.3 含杂率

在试验区联合收割机收获高粱的过程中，随机在卸粮口接样3次，每次取样2 kg，合计6 kg，充分混合后，取出1 kg作为样本，对样本进行清选处理，挑选出茎秆、种皮及其余杂质后称重，根据公式2计算含杂率，取均值作为机器作业的含杂率。

式中：Zz——含杂率，%；wz——样品中杂质质量，g；wzy——含杂样品质量，g。

2.4 破损率

在检查含杂率的同时，挑选出破碎的籽粒，取3组平均值作为机器作业的破损率。

式中：Zp——破损率，%；wp——样品中破损籽粒质量，g；wpy——含破损样品质量，g。

2.5 未脱壳率

在检查含杂率的同时，挑选出未脱壳的籽粒，取3组平均值作为机器作业的破损率。

式中：Zk——未脱壳率，%；wk——样品中未脱壳籽粒质量，g；wpy——含未脱壳样品质量，g。

3 试验结果与分析

试验样本如图4所示，分别为含杂样本、破损与未脱壳样本和完好样本。对比两种收获机的损失率、含杂率、破损率和未脱壳率的分析结果见表2，为适合的农机与农艺融合的收获机的选型提供依据。

表2 试验数据Tab.2 Test data

由表2可知，雷沃谷神谷物联合收割机损失率为10.8%，巨明自走式谷物联合收割机损失率为4.1%。高粱在联合作业的环节中，损失包括割台损失、未脱净损失、分离损失和清粮损失。由于高粱成熟后植株高度不一致，割台的高度是造成损失的重要因素。割台高度过高，会导致长势低的高粱漏割，造成损失；割台高度降低，茎秆和叶片的喂入量增加，导致脱壳筛清选过载、阻塞等一系列问题。因此，在收割过程中，有经验的驾驶员将根据高粱的长势调整割台的高度，降低损失。

雷沃谷神谷物联合收割机含杂率为9.5%，巨明自走式谷物联合收割机含杂率为6.8%。影响含杂率的因素主要有脱粒装置的构造、分离筛样式、风扇转速以及高粱茎秆的喂入量等，巨明自走式谷物联合收割机选用双层往复式振动筛，清选能力强。

雷沃谷神谷物联合收割机破损率为4.6%，巨明自走式谷物联合收割机破损率为2.7%。造成破碎的原因主要由脱粒滚筒间隙和搅龙造成的。滚筒间隙小，会产生“碾米”现象；搅龙有无毛刺、快口和连接处间隙，都会造成籽粒的破碎。应仔细检查雷沃谷神谷物联合收割机造成破碎的原因进行改进。

雷沃谷神谷物联合收割机未脱壳率为9.9%，巨明自走式谷物联合收割机未脱壳率为15.8%。说明滚筒间隙小，籽粒的破碎率高，未脱壳率低；间隙大，籽粒的破碎率低，未脱壳率高。

4 结论与讨论

经过对雷沃谷神谷物联合收割机和巨明自走式谷物联合收割机试验结果分析，巨明自走式谷物联合收割机的作业质量更接近相关行业标准，满足高粱收获的基本要求。高粱机械化收获，减少了劳动力，节约了劳动成本，具有良好的经济效益、社会效益和生态效益。

在试验过程中发现的问题总结如下：一是由于高粱长势不一，割台高度直接影响收割机的损失率和含杂率；二是需要根据不同作物对联合收割机脱粒滚筒进行调整，减少损失；三是需要加强对农机手培训，确保农民用好农业机械。因此，高粱产业的发展，需要提升农机与农艺深度融合的认识，加大资金和科研的投入，重视高粱全程生产专用机械的研究与开发，促进高粱机械化生产的快速发展。