打捆机捡拾宽度实验室间比对研究

刘辉，王明磊，刘德普，彭俊明

（农业农村部农业机械试验鉴定总站，北京 100122）

我国的秸秆资源种类十分丰富，主要有玉米秸秆、水稻秸秆和小麦秸秆[1]。其中玉米秸秆占比最高，达到32.5%，稻草和麦秸紧随其后，分别达到25.1%和18.3%，其余秸秆品种占比均不到5%[2]。秸秆是作物生长过程中形成的重要生物资源，也是一种具有多种用途的可再生资源，可以五料化（饲料化、燃料化、造纸原料化、工业原料化和食用菌基料化）加以利用[3]。传统的农业生产由于缺乏对秸秆的利用途径，除了少量用于生火和牲畜喂养外，大量秸秆在田间被直接焚烧，不仅造成空气和周边环境污染，更造成秸秆资源浪费。

秸秆具有分散性、季节性、能量密度低、储运不方便、收获时间短等特点，而利用秸秆作为原料进行生产的行业需要集中、持续、大量的原料供应[4]。因此，农作物秸秆打捆作为一种重要秸秆离田方式，是对秸秆进行有效利用的基础。通过打捆，可使农作物秸秆便于收集、运输、贮存以及进一步利用。发展成熟的秸秆饲料化收获加工技术，可以有效保留秸秆中粗蛋白、粗脂肪、碳水化合物和淀粉等含量，提高其消化率。

打捆机是收获秸秆的重要装备，在解决秸秆集中收集与持续均衡需求矛盾、保障规模化与标准化秸秆供应等方面具有不可替代的作用[5]。打捆机械主要针对田间直立或铺放、散状的玉米、稻麦秸秆，通过输送喂入、压缩成形或打捆结扎等作业工序，一次性完成捡拾以及打捆成型作业，为后续秸秆的处理利用提供前提条件。随着国家严禁焚烧秸秆提倡农作物秸秆回收利用政策的引导及农机购置补贴政策的拉动，打捆机保有量及作业面积近年来持续大幅增加（表1）。打捆机的成型方式主要有两种，即圆捆和方捆（图1、图2）。捡拾宽度是打捆机基本的结构参数之一，也是打捆机（除自走式外）获得农机购置补贴的重要分档参数，因此捡拾宽度测量的准确性直接影响打捆机补贴额。

表1 2016-2018年秸秆捡拾打捆机保有量及其作业面积统计表

图1 圆草捆打捆机

图2 方草捆打捆机

1 开展此次实验室间比对活动的意义

实验室间比对是按照预先规定的条件，由两个或多个实验室对相同或类似的物品进行检测的组织、实施和评价[6]。利用实验室间比对，可以评定实验室从事检测或测量的能力，并监视其持续能力[7]。为做好秸秆打捆机鉴定检测工作，有效维持和提高系统内实验室检测水平，特开展此次实验室间比对。一方面是为了进一步提升农机试验鉴定的规范化水平，统一对试验方法的理解及把握尺度，确保检测方法合理性及检测结果准确性；另一方面深入研究试验操作的规范性，交流检测技术及检测结果出具的合理性，有效维持和提高实验室检测水平，促进试验鉴定技术进步与行业交流合作，更好地为国家农业机械装备产业政策服务。

2 检测准备与要求

本次实验室间比对样机是一台9YGJ-2.2型圆草捆打捆机，由11个实验室分别对其捡拾宽开展检测。所测样机符合制造厂规定的技术参数，并按照制造厂的使用说明书进行操作。参加比对的实验室人员要具有相应资质，熟悉打捆机产品特性；熟悉该次比对规定的检测方法；熟悉试验设备操作。参加比对的实验室自备仪器设备，并确保试验用的仪器设备在有效检校周期内。检测用设备准确度应达到5mm。测试场地为硬化、平坦场地，样机放置呈水平状态。根据DG/T 043-2019《打（压）捆机》3.3 捡拾宽度的定义：捡拾器两侧挡板平行部分间的距离（或捡拾器两侧挡板部分间的最小距离，若捡拾器两侧没有挡板，捡拾宽度为两侧护板外沿之间的距离），采用割台（不包括切割器为甩刀、锤爪式）收割捡拾的捡拾宽度为切割装置上两侧刀尖运动轨迹之间的最大距离[8]。

（1）所有参加比对的实验室应独立完成检测，过程中不能相互沟通检测结果。如出现上述情况，将取消相关实验室参加比对的资格。

（2）比对开始之前，应检查仪器设备是否完好、符合要求。如有问题，应立即声明，否则不予认可。

（3）各参加单位应在1h内完成比对项目的检测工作，且在比对完成后带好仪器设备撤离测区，同时保持安静，不能干扰其他实验室开展检测。

（4）比对结束后，各参加单位应将检测结果抄送比对活动组织人员，并于5个工作日内出具实验室间比对检测报告报送承办单位。

（5）各参加单位在试验过程中，应保持试验样机的整洁与完好。

3 检测结果及评价方法

3.1 初始检测结果

本次参加比对的共有11个实验室，捡拾宽度检测结果见表2。

表2 各参加比对实验室检测结果

3.2 评价方法

各实验室检测结果统计采用Z比分数评估法。计算公式如下[9]:

式中：x为参加比对实验室出具的数值；X为指定值；σ为能力评定标准差。

表3 各参加比对实验室Z比分数统计表

本次实验室间比对的指定值和能力评定标准差，采用稳健统计方法计算。此方法对离群值和分布不对称性都有很好的抵抗性，不需要用统计方法剔除离群值。计算中位值作为指定值，计算标准化四分位距作为能力评定标准差。即：

式中：med为中位值；NIQR为标准化四分位距；IQR为四分位距。

判定规则：当|Z|≤2时，认为测量结果满意；当2〈|Z|〈3时，认为测量结果可疑；当|Z|≥3，认为测量结果不满意。

表4 各实验室比对结果分布

图3 捡拾宽度Z比分数序列图

中位值（med）是总体均值简单和高度稳健的统计估计量。对于一组由小到大排列的数据，可以用分位数表示在数据组中的位置。其中Q1为低四分位数，Q3为高四分位数。Q3与Q1位置值的差称为四分位距IQR。IQR乘上系数0.7413为标准化四分位距。标准化四分位距（NIQR）是表示数据离散度的稳健统计量，相当于正态分布的标准差。利用z比分数统计的结果见表3，参加此次打捆机检测实验室间比对结果分布见表4，Z比分数序列图见图3。

本文中除了给出了Z比分数，为辅助解释结果，还绘制了Z比分数序列图，使各实验室能够直观地看到他们提交的结果与其他实验室结果间的差异。从表3可以看出，参加比对实验室检测结果均为满意。表明目前打捆机检测实验室出具的检测结果可靠，差异性不明显。

4 小结

通过此次打捆机实验室间比对活动，丰富了实验室检测人员对打捆机检测项目的检测经验，也对实验室内部质控方法的有效性进行了确认，促使了实验室检测水平不断向新的高度迈进。要做好实验室间比对，必须控制好检测过程的每个关键环节，这样才能保证检验结果准确有效，对此有如下建议：

（1）各实验室人员应深入学习相关标准、大纲，规范检测环境、明确检测方法、掌握操作规范、统一把握尺度，确保结果出具的准确性和有效性。

（2）实验室比对方案设计应科学、合理，将影响检测结果的因素全部考虑进去，尽可能在统一的条件下完成检测，避免引入非正常误差。

（3）实验室比对组织者应公平、公正、平等地服务于每个参加考核的实验室，不断提高自身实验室质量控制水平，确保检测结果的有效性、可靠性和保密性。

（4）参加比对的实验室应正确认识实验室间比对的目的和作用，正确对待考核结果，做到独立完成考核，避免与其他参加者沟通，对存在的问题及时进行整改，不断提高自身检测能力和技术水平。