工业大麻收获技术及机具研究

牟雪雷，王春海，潘超然，于 磊，姜旭鹏

(黑龙江省农业机械工程科学研究院，哈尔滨 150081)

0 引言

在我国，工业大麻又被称为汉麻、线麻、火麻、魁麻等，是一种重要的经济作物，可广泛应用于纤维纺织、造纸、能源、医药等方面。我国种植的工业大麻是植株群体花期顶部叶片及花穗干物质中的四氢大麻酚(THC)含量低于0.3%的大麻，主要种植的品种有纤维用、籽粒用、药用(医用)籽粒纤维两用及药用纤维两用大麻[1]。近年来，随着国家政策的鼓励及种植业结构转变的推动，我国工业大麻种植飞速发展，种植面积逐年增加，主要分布于云南、黑龙江、安徽、山西、吉林、内蒙古、宁夏、广西等省份。目前，影响我国工业大麻大规模种植最主要的因素就是机械化的问题，关键的收获环节缺乏相应的与种植农艺相匹配的专用机械，大部分环节仍由人工完成，从而导致工业大麻种植投入成本逐年攀升，严重影响了工业大麻产业的发展。因此，研发及寻求适合工业大麻收获的专用机械迫在眉睫。

1 国内工业大麻收获技术及机具

工业大麻的纤维、籽实、花、叶，包括根、茎都可以作为原料进行系列产品开发与生产，因此工业大麻是非常适合产业化综合开发的作物。随着工业大麻产品开发力度的加大，其产业链延长、价值链提升，初步形成了科研、生产、加工、销售、服务一体化的完整产业链条[2]，其种植加工的综合效益也在逐年提高。目前，制约工业大麻综合利用及快速发展的主要因素是能够在成本最小化的情况下应收尽收。我国农村劳动力缺乏，人工成本不断提高，实现应收尽收的唯一途径就是解决收获机械化的问题。应收尽收的方法分为联合收获及分段收获，目前国内大部分采用分段收获[3]，主要应用于籽粒和纤维两用，以及药用与纤维两用大麻的收获，其过程是先将工业大麻上部的花穗叶或籽粒部分收获，然后再收获工业大麻的茎秆部分用作加工纤维及其他附加产品[4]。

1.1 药用工业大麻的收获

我国药用工业大麻的田间收获大部分为人工收割，有些种植企业采用自制的收割机械或脱叶花穗设备。药用工业大麻脱叶花穗设备主要是滚筒上装有塑料梳齿，滚筒旋转，工人手握药用麻根部，将药用麻放到机器台面上，使其与滚筒垂直，然后从根部开始梳理，循环往复，直至梳理干净。收割后的药用麻运送至晒场，经过一段时间的晾晒，再用拖拉机带碾压辊进行花穗叶的收获，剩余部分作为制炭原料等。为填补我国药用工业大麻收获技术领域的空白，黑龙江省农业机械工程科学研究院绥化分院专门研发了4LZ-130汉麻(药用)收割机，该机采用三点悬挂，与60～75 kW拖拉机配套使用，利用拖拉机动力输出轴为油泵和液压马达提供动力，带动切割锯片和输送链将右侧汉麻切割并保持直立输送到拖拉机后左侧3.3 m高度，装载到拖车上。该机型通过多次田间试验，性能良好，作业效果得到种植户的认可。

1.2 纤维用工业大麻的收获

目前，我国纤维用工业大麻的收获流程大致为：机械收割放铺→人工翻麻→人工捆麻→运至加工场地。工业大麻收割环节基本上实行了机械化，以黑龙江省佳木斯市某工业大麻收获机械制造厂商生产的4GM系列工业大麻专用割晒机为例。该机在进行收获作业时，通过拨禾轮的引导和扶持将植株进行快速切割，切割后的植株通过输送装置沿固定方向向一侧横向输送，这样植株本身的牵连作用及收获机输送过程中产生的惯性可保证切割后的植株平整铺放于田间进行晾晒。该机型作业效率可达0.4～0.53 km2·h-1，基本满足了工业大麻的收割作业需求，大大提高了工业大麻的收获效率，减轻了种植户的工作强度。目前，工业大麻翻麻、捆麻环节仍由人工完成，缺乏较为成熟的作业机械，如翻麻机、打捆机等，人工增加的生产成本制约着工业大麻产业的规模化发展。

2 国外工业大麻收获技术及机具

2.1 联合收获

联合收获是指一次性完成工业大麻的收割和剥制作业[5]。俄罗斯有一款大麻专用籽粒联合收获机械，KKP-1.8型半悬挂式大麻联合收获机。该机主要用于收获1～3 m高的大麻。该机型在行走的过程中切割大麻茎秆，然后进行脱粒，打包为直径不大于20 cm的捆，打好的捆直接抛到地里。该机行走时靠两个充气轮胎支撑，由牵引环与拖拉机牵引装置连接，停放靠前支撑和轮胎来实现，切割装置正常自由悬挂在架子上，目的是保证仿形和降低割茬，升降靠提升机构来调整。脱粒装置由6套专用脱粒弹齿和4个滚筒组成，辗种机搓开大麻花序，将籽粒分离，输送到上筛，清理后的籽粒输送到粮仓，卸载搅龙将籽粒装到袋子中，杂余抛到已经收割的田里。脱粒后的茎秆打捆，并抛到地里。

另有一款荷兰的天然纤维加工企业Dun Agro公司与Wittrock公司联合研制开发的大麻收获机，主要应用于纤维和饲料两用工业大麻的收获。该机型以克拉斯科乐收轮式拖拉机为主机，驾驶室可以旋转180°，拖拉机前面悬挂有两种割台，前下部装配德国Kemper冠军460青贮玉米收获割台，前上部装有经改装的英国谢尔本雷诺兹公司的专用收获大麻花穗的梳式割台，梳式割台前置于青贮玉米收获割台。当进行收获作业时，梳式割台将大麻上部的花叶部分收割并切碎，然后输送到拖拉机后面容积为38 m3的收集仓，装满后，通过收集仓后面的伸缩搅龙输送机将其装卸到运输车上，运到指定贮存地，经乳酸菌发酵后, 用作奶牛饲料。下面的青贮玉米收获割台将茎秆收割后铺放到收获机后面，以便后续打捆并运到加工厂堆放加工。

2.2 分段收获

2.2.1 药用部分的收获

药用大麻收获关键是大麻上部的花穗叶部分，该部分CBD(大麻二酚)含量最高[6]。在国外，药用大麻主要收获此部分，采用的部分机型如下：

1)模块式药用麻收获机。以2020年获奖的德国HHHarvester收获机(图1)为例。该机是一个双模块前置式附件，用于收获工业大麻的花和茎。该收获机经久耐用、技术成熟，可高质量地收获大麻花和茎。该机重量轻，可以由小型拖拉机驱动，与收获物接触的部件采用食品级和制药等级的不锈钢制造(例如输送链和其他花穗接触部件)，关键驱动采用液压驱动方式，割刀部分采用电驱动机构。双模块配置的重量约为350 kg，配套的拖拉机应具备液压系统。收割速度大于 1 m·s-1，收割宽度为140 cm，收割能力为1.4 m2·s-1，效率可达4～5 hm2·天-1。

图1 模块式药用麻收获机

2)花穗收获梳式割台。以谢尔本雷诺兹公司生产的CVS型工业大麻花穗收获梳式割台(图2)为例。该机型已在全球范围内用于收获麻叶、花穗及籽粒。该机作业时，直径为61 cm，带八排不锈钢梳齿的滚筒从下往上旋转，通过特殊切口设计的梳齿对纤维茎进行梳理，将种子、花穗和叶子梳下来，收获时对脆弱的收获物几乎没有损害，从而最大限度地提高可用的 CBD 含量。这也是区别于传统的没有经过改造的联合收割机的地方，因为未经改造的传统联合收割机收获用于加工CBD 的工业大麻，会因为作物的纤维因素，导致容易缠绕外露的轴等部件。此外，由于收获物很脆弱，在收获后极易受到过度损伤，直接影响其CBD 含量。工业大麻花穗收获梳式割台通过加装输送机构后安装到拖拉机上，也可以加装到联合收获机上。

图2 花穗收获梳式割台

2.2.2 籽粒部分的收获

以Multi Combine HC 3400 Hemp工业大麻收获机为例。该机型是德国Hanf Farm GmbH公司生产的专门用于收获两用麻的收获机。该机不仅可以收获低矮大麻，也可以收获高大的两用大麻。当大麻籽粒有65%～70%成熟时开始收获，其收获方式是利用梳式割台，在不损坏工业大麻茎秆的情况下，将花穗及籽粒收割下来，通过传送带输送到后面的车斗里，装满后卸到运输车里，运到指定地点，然后再将收获物中的籽粒、叶子、花及杂余进行分选，分别进行加工处理。

2.2.3 茎秆部分的收获

收获完大麻上部花穗叶或籽粒部分后，剩余麻秆部分的收获时间可以在秋季，也可以在早春。不同季节的收获，工艺过程也有所区别[7]。

1)秋季收获。采用带防缠绕切割装置的牧草割草机进行收割，然后用带加强搂草机构的搂草机搂成条铺状，再用带棱角筋的镇压器镇压，然后进行捡拾打捆，捡拾打捆机可选用圆捆或方捆，最后运到加工地点。

2)早春收获。用带棱角筋的镇压器镇压。因在镇压器重力的作用下，将麻秆露出地表上的根茎折断，镇压器棱角筋横向压断麻秆木质部分，然后用带加强搂草机构的搂草机搂成条铺状，进行捡拾打捆，最后运到加工地点。

3 我国工业大麻收获机械化发展存在的问题及有关建议

3.1 存在的问题

1)缺少技术成熟可靠的工业大麻收获机械。目前，国内工业大麻收获所用机械大部分是经大豆、玉米收割机改进而成，存在故障率较高、工效较低的问题，高精尖的工业大麻收获机械亟待进一步研发。

2)缺少工业大麻翻麻和捆麻机械。国内现有翻麻机只能翻长度为1 m左右的麻秆，2 m以上高的麻秆无法进行作业，因此大部分还是需要人工捆麻，费用高、效率低[8]。

3)药用工业大麻收获专用机械仍需进一步研发。药用工业大麻因品种等因素收获方式较多，需要根据种植方式和根茎自身的区别采取不同的收获方式，因此大部分还是只能依靠人工收获。药用收获设备的研发需经过不断试验、改进、再创造，才能更好适应我国药用工业大麻的种植工艺。

3.2 有关建议

1)加强政策扶持，加大科研投入力度, 进一步促进工业大麻产业的发展。

2)强化标准化种植,加快工业大麻专用机械的研发，尤其是工业大麻收获机、打捆机，以及药用工业大麻收获专用机械及设备等。

3)打造适应我国工业大麻产业发展的自主创新技术，在实现机械化的同时不断向自动化和智能化迈进[9]。

4 结语

综上所述，提高工业大麻综合利用率的关键因素是亟需配套的收获技术及机具。一方面要从政府层面上加大这类机械设备的研发和应用的投入，另一方面还需要将大麻的品种、栽培技术和机械设备协调一致，进行标准化作业，使工业大麻产业链的延长成为可能, 价值链得到有效提升，取得社会效益的最大化，进一步促进我国工业大麻产业高速发展。

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