倒伏玉米机械化收获的机械改造方法研究探讨

孟长伊　李广宇　徐峰　张磊　李玲玲　杨少奇　郝宇佳　于澎涛　张含思　张云硕　杨海天　李剑飞

摘 要：本文以东北地区为例，研究探讨了应对倒伏玉米机械化收获的機械改装方法并且进行了试验效果验证，研究探讨方法的有效性和合理性，对倒伏玉米的机械收获方案提供了依据和参考思路，具有实用价值。

关键词：倒伏;含杂;破损

中图分类号：S225 文献标识码：A DOI：10.19754/j.nyyjs.20201130019

引言

玉米在我国的粮食作物中占据主要的地位，发挥着重要的作用。玉米的产量和品质关系到我国的粮食安全。近年来，随着我国农业机械化水平的不断进步，玉米收获机械化也在不断蓬勃发展，玉米收获机的使用更加广泛，深受广大农户的欢迎。

但是以台风为代表的自然灾害给玉米收获带来了严重的影响。以东北地区为例：2020年“巴威”、“美莎克”、“海神”3场台风接连侵袭东北地区，台风带来的大风、暴雨天气给东北部分地区的玉米造成严重灾害。据媒体报道，受台风影响，黑龙江绥化地区玉米倒伏非常严重，减产40%。青冈至望奎以及绥化等地的玉米倒伏严重，并且田间积水较多。此外，吉林省的玉米也发生大面积倒伏，很多玉米田像碾压过一样，减产已成定局。辽宁自然也无法幸免，玉米倒伏减产，对东北地区粮食生产造成了实实在在的威胁。

针对这个问题，农业农村部玉米专家指导组、全国农业技术推广服务中心发布了《东北地区台风灾后玉米恢复生产技术意见》，提出了倒伏玉米收获的指导意见，意见中指出：对基本完全倒伏，茎秆折断的玉米要尽快收获[1，2]。因此本文以东北地区为例，研究探讨了应对倒伏玉米机械化收获的机械改装方法并且进行了试验效果验证，研究探讨方法的有效性和合理性，对倒伏玉米的机械收获方案提供了依据和参考思路，具有实用价值。

1 研究内容

1.1 扶禾器尖的改装

普通玉米收获机割台的扶禾器尖长度一般0.5～0.8m，受长度限制，即使在割台降至最低位置时，距离地面也有20cm以上，达不到贴地行走的工作状态，不能深入到倒伏茎秆的下面将其扶起并喂入收获机。因此在原有扶禾器尖基础上更换一体式1.3m左右的扶禾器延长尖，叠加部分约为0.6m，原有扶禾器尖延长0.9m左右，实现尖端贴地作业，并增加扶禾作业行程。

改装后，扶禾器尖在垄沟内运行，距离垄沟底部5cm左右，能够将垄台上倒伏的玉米植株挑起，并通过延长长度，增加扶禾作业行程，提高了玉米植株喂入的流畅性。

拆除普通扶禾器尖上原有的秸秆还田装置，减少玉米果穗的损耗，降低割台倾角。

1.2 加装强制喂入装置

收获正常玉米时，玉米植株直立均匀喂入摘穗机构，作业速度快、作业质量好、不易发生堵塞现象;收获倒伏玉米时，由于存在倒伏角度方向不一致、植株易折断或连根拔起等情况，造成无序喂入，喂入量过大或植株交错时在割台上堆积，造成拥堵，需要停车清理，作业质量和效率降低。改装后，通过不同形式的强制喂入装置，辅助玉米植株喂入割台，减少割台堆积和拥堵。

1.3 加装螺旋扶倒装置

螺旋扶倒装置分为单螺旋和双螺旋2种形式，单螺旋形式在每个扶禾器上安装1个螺旋，只能从倒伏玉米植株一侧扶起，植株可能进入其它行分禾器，造成缠绕或拥堵;双螺旋形式在两侧扶禾器上安装1个螺旋，在中间扶禾器上安装2个螺旋，可从倒伏玉米植株两侧扶起，植株都在当前行分禾器内，作业效果优于单螺旋形式;有条件的还采用变径螺旋，从收获机前端开始螺旋半径逐步增大，有效提升作业效果。喂入螺旋装置用螺栓紧固辅助，并链接侧方链传动提供动力。改装后，在割台侧方链条驱动下，辅助螺旋杆转动，扶起倒伏茎秆，并以一定的速率强制喂入割台，解决堵塞问题，有效提升作业效率;但对于收获倒伏方向与前进方向垂直的玉米，可能出现茎秆缠绕在螺旋杆上的情况，需要停车清理。

1.4 排杂系统的改装

倒伏玉米收获作业中，容易发生整株玉米连根拔起的情况，折断的茎秆和整个玉米植株等大杂质喂入机具内部，难以排出，造成拥堵，需要对清选系统进行2处改装（仅有一种方案），中间升运型收获机需加装负压粉碎风机;剥皮机装置前端加装吹风机。改装后，强力排杂装置高速旋转，形成负压，将折断茎秆和玉米植株等大杂质吸入，并用甩刀打碎排出，避免大杂质堆积拥堵对收获机造成损伤;强力吹风机将剩余秸秆在进入剥皮机前吹离，有利于不同尺寸杂质的顺利排出。在升运装置上开口安装;改装后，排杂口应远离发动机排气口，避免排气口温度过高引燃秸秆等杂质。

2 试验方法

近年来在倒伏面积、角度、方向等方面出现了很多新问题，倒伏比例高、面积大，这是过去从未经历过的;倒伏程度高，很多玉米植株贴地倒伏;存在倒伏方向不一致的情况，植株横倒竖卧、纵横交错、乱七八糟;表层土壤长期浸水，植株易连根拔起;部分植株在穗位以下折断，干扰正常收获作业。这些因素增加了收获难度，因此虽然上述方法来自于倒伏收获实践，但也存在不适用的可能性。

因此选用吉林省开安镇作为试验地，在测定区内按照GB/T 8097-2008 《收获机械 联合收割机 试验方法》、GB/T 21961-2008《玉米收获机械试验方法》的有关要求，测定机具的作业总损失率、含杂率、破损率指标[3，4]，进行了5次试验测试，测试结果填入表1。

2.1 作业总损失率

包括割台损失率和清选、脱粒损失率。

2.1.1 割台损失率的测定

测试前制作2个相同的薄钢板焊接专用接样槽，槽内口宽10cm，槽内口长为试验样机割幅宽度加30cm，槽深6cm，槽中衬垫绒布。每个行程在测区内等间距取2个测点，垂直作业方向贯穿样机作业幅宽铲出与接样槽相应的平底沟槽，将接样槽卧入其中，槽口与地面基本平齐。接取机器通过测点时所有掉落在接样槽中的籽粒和果荚，对其进行清选分离后称量籽粒质量。接样槽面积为槽内口宽度与样机理论割幅宽度的乘积，将接取的油菜籽质量按此面积换算成测区质量，即为测区割台总损失量。

2.1.2 清选、脱粒损失率的测定

接取出粮口、排草口、排杂口排出物，处理后称取籽粒重量，计算清选、脱粒损失率。在对脱粒机体排出物进行清选分离处理时，未成熟籽粒和果夹（籽粒不成形）不计入损失率计算。

2.2 含杂率

每个行程从出粮口排出物中随机取1000g的小样，挑选出杂质，用天平测量出质量，按照其占小样总质量的百分比计算出含杂率[5]。

2.3 破损率

同含杂率采样过程相同，同样挑选出破损籽粒，用天平测量出质量，按照其占小样总质量的百分比计算出破损率。

3 分析探讨

从以上试验结果得知，试验数据指标均在国家标准范围之内，满足要求。但还有几点需要说明。

3.1 改装方案需组合应用

改装扶禾器尖解决贴近地面倒伏玉米捡拾的问题，加装强制喂入装置解决割台拥堵的问题，改装排杂系统解决收获机内部拥堵的问题，3部分改装需要根据倒伏特点搭配应用。倒伏植株与地面角度大于45°时，采用正常玉米收获机减速作业即可;角度在30°～45°时，由于存在一定比例的折断或连根拔起植株，需要加装星式辅助喂入装置或往复式提升装置，并改装排杂系统;角度在30°以下时，存在植株贴地倒伏现象，需要3部分改装同时进行，并根据各自的特点搭配选择，螺旋扶倒装置对角度大于10°的情况较适用，变角度扶禾器延长尖搭配星式辅助喂入装置对贴地倒伏的情况较适用。实际收获作业中，需要根据倒伏情况灵活选择，并采取试作业方式验证，尽力减少损失率和提升作业顺畅性。

3.2 改装后的机具为非标产品

上述改装方案是基于倒伏玉米收获的应急措施，与标准化的工业产品玉米收获机不同，不同地区改装的材料、尺寸、连接方式等存在一定的差异，属于非标准化产品。改装后玉米收获机的作业平稳性和安全性，在实际生产中存在发生故障和引起安全事故的可能性，需要进一步关注。

参考文献

[1]农业农村部召開会议部署东北倒伏玉米机械化抢收工作[J].中国农技推广，2020，36（09）：83.

[2]农业农村部玉米专家指导组 全国农业技术推广服务中心.东北地区台风灾后玉米恢复生产技术意见[N].农民日报，2020-09-15（007）.

[3]GB/T8097-2008，收获机械 联合收割机 试验方法[S].

[4]GB/T21961-2008，玉米收获机械试验方法[S].

[5]常志强，何超波，李林鹤，武小燕.玉米机械化收获减损技术[J].农业工程，2020，10（09）：17-20.

（责任编辑 李媛媛）

收稿日期：2020-11-03

基金项目：2020年吉林省财政基本科研经费项目（项目编号：CZ202003027-2）;2020年科技计划项目（项目编号：YL202042303）

作者简介：孟长伊（1971-），女，高级工程师。研究方向：农业工程和农机技术推广。