玉米机械化收获核心技术及应用分析

赵 兵

(白城市洮北区林海镇综合服务中心(农机站)，吉林 白城 137000)

0 引言

玉米是我国三大粮食作物之一，在我国不同地区都有种植，目前形成四大玉米生产区域，主要包括东北地区(黑龙江、吉林和辽宁等)、黄淮海地区(山东、河南、河北、山西、北京、天津及安徽北部地区等)、西北地区(陕西、甘肃、宁夏、新疆及内蒙古部分地区)、西南丘陵地区(四川、云南及贵州等)[1]。近年来，随着玉米种植面积、玉米加工技术、畜牧业的快速发展，玉米逐渐由生活粮食转变为工业原料及畜牧业饲料的主要来源之一，对玉米的需求量不断升高[2]，因此，提高玉米生产效率对于保证世界粮食安全、畜牧业饲料安全及提高国际市场竞争力等具有重要意义。

农业机械化是提高农业生产效率的重要技术之一。玉米在种植过程中主要包括播种、施肥、中耕、田间管理及收获等作业工序，其中，玉米收获环节是生产劳动强度较大、机械化程度较低的作业工序之一。目前，玉米机械化收获技术滞后于现代化农业发展及新农村建设的需求，与现代化农业发展要求形成了巨大的反差[3]。玉米机械化收获水平及收获设备保有量远低于水稻及小麦机械化生产水平，是制约我国农业发展的主要瓶颈。

1 玉米机械化收获技术发展的必然要求

1.1 玉米生产的发展

玉米生产中劳动效率低、机械化生产方式落后、人工生产成本较高，玉米生产总成本约为农业发达国家的3倍左右，仅玉米收获成本就占玉米生产总成本的51%左右，目前人工成本增长较快，如果不能快速改变玉米机械化收获现状，其生产成本将会持续上升。玉米机械化收获效率不仅可以提高生产效率、降低农业劳动强度；另一方面，发展玉米联合收获装置，还可以将玉米秸秆进行回收利用，改善秸秆田间焚烧现象，保护农业生态环境，实现农业可持续发展，因此，玉米机械化收获技术是玉米种植的必然选择，也是现代化农业发展的关键技术。

1.2 是实现农业机械化整体发展的必然选择

水稻、小麦、玉米是我国三大主要粮食作物，同时也是发展现代化农业的重要研究对象与发展重点，是我国农业现阶段最主要、最基本的内容，玉米机械化收获水平，将极大地影响我国农业机械现代化发展，因此，突破玉米机械化收获技术是发展现代化农业的共识。

1.3 农户需求必然推动玉米机械化收获技术发展

农业生产环境较为恶劣，随着农业机械化的逐渐发展，农户生产活动及劳动条件都有了较大的改善，但是玉米收获过程中依然有很多作业工序及生产环节需要依靠人工完成，需要耗费大量的劳动力，因此，农户的需求也是推动玉米机械化收获技术发展的必然条件。

1.4 社会主义新农村建设寻求着玉米机械化收获的突破

在农业生产中，农业机械化是提高农业生产效率、抢农时、提高农业复种指数、减轻农业生产劳动强度及促进社会主义新农村建设的重要组成部分。尤其是作物秸秆在收获过程中应当及时实现秸秆还田，减少秸秆焚烧带来的田间环境破坏，改善生态环境，提高农业生产效益。

2 我国玉米机械化收获技术研究进展

2.1 以玉米收获技术为核心的配套农机具研究取得重大突破

目前，我国玉米种植呈现出种植地块规模小、种植不规范、玉米收获期含水率较高等问题，这些不确定因素是玉米机械化收获技术发展主要限制条件，影响玉米机械化生产的实施。近年来，随着国家及各部门对玉米收获技术的重视程度逐渐增加，逐步将玉米机械化收获技术理论体系应用到实践中，且取得了较大的突破，并针对我国不同玉米种植区域研制出适宜农艺发展的玉米机械化收获技术，形成了相对完善、科学、合理的玉米收获机研制工艺路线，为玉米机械化收获技术的应用及发展提供良好的技术支撑，另一方面，随着政府财政资金补贴及引导，玉米机械化水平得到持续提高(图1)。

图1 2015—2021年全国玉米机械化水平

2.2 玉米收获机研发质量和技术取得质的飞跃

我国玉米种植规模小、玉米收获籽粒含水率较高决定了我国玉米收获机的研制与欧美国家存在一定的差异，因此，玉米收获机不能完全依靠国外进口。现阶段，我国自主研发的玉米收获机主要包括玉米联合收获机和秸秆粉碎还田收获机。我国农机发展始终坚持科研单位及农机企业相互联合，进行技术攻关与农机设备的研发生产，并且我国农业部先后实施了科技支撑计划、农业科技跨越计划、国家科技攻关计划等计划项目支持农机设备的研发与技术推进。目前，主要以自走式及悬挂式玉米收获机为玉米收获主要机型，并且通过在不同玉米种植区域开展反复试验研究及改进，目前已经涌现出一大批玉米收获机新机型，生产企业就已经超过30多家，玉米收获机机型突破60多种。并且相关农机生产企业十分注重玉米收获机田间使用与农户意见反馈，逐渐完善玉米收获机性能及研发质量。

3 玉米机械化收获核心技术及应用分析

3.1 玉米摘穗技术

玉米摘穗是玉米机械化收获技术的第一道工序，摘穗装置也是玉米收获机的核心部件。能否将果穗摘下及玉米收获过程中是否对果穗造成损伤是衡量玉米摘穗机构的重要评价指标。目前常见的玉米摘穗机构主要包括辊式摘穗机构和摘穗板与拉茎辊组合摘穗机构。辊式摘穗机构主要是采用两个对称、表面布有螺旋凹凸纹的圆柱辊实现玉米茎秆的拉断，果穗收获含杂率低，但是由于收获装置直接与果穗接触，挤压和拉断过程容易造成果穗的损伤，导致收获损失率增加。摘穗板与拉茎辊组合摘穗机构玉米收获损失率小，但是收获后果穗含杂率相对较高，在我国不同地区具有较强的通用性。

3.2 玉米剥皮技术

由于玉米收获时期果穗含水率较高，玉米苞叶对果穗包裹性较强，在玉米收获过程中采用玉米剥皮技术可以提高玉米收获品质与质量。玉米剥皮装置结构示意图如图2所示，在工作时，压送器将玉米果穗推送至剥皮辊，并逐渐向后推送，选装的剥皮辊实现玉米剥皮。

1.分布轮；2.压送装置；3.剥皮轮组；4.机架；5.传动装置图2 玉米拨皮装置结构示意图

3.3 玉米脱粒装置

玉米脱离装置类型主要包括切流式、轴流式和切轴流组合式(图3)。切流式脱粒装置主要是将玉米果穗沿着滚筒的切线方向喂入，脱粒后沿脱粒滚筒的切线方向排出。即使在玉米籽粒含水率较大及喂入不均匀的情况下也可以保持良好的脱粒效果，但是玉米大颗粒作物进行脱粒时会产生较高的籽粒破碎率，在实际使用过程中，需要配套独立的分离装置才能实现玉米籽粒与果穗的分离。

图3 玉米脱离装置类型

轴流式脱粒装置主要是玉米果穗沿着脱粒滚筒的切线方向喂入，果穗沿着脱粒滚筒轴向螺旋运动，在运动过程中受到脱粒元件的作用实现籽粒与果穗的分离，具有脱粒效率高、流动性好、籽粒损伤率小及脱净率高的应用优势，在玉米、小麦和水稻等作物中得到了广泛应用。但是机身较宽，与收获割台不容易进行配置，目前主要应用于大型谷物联合收获机。

轴流式和切轴流组合式脱粒装置可以保证玉米果穗先进行脱粒预分离，同时可以提高谷物喂入速度，具有较好的预脱粒和分离功能。

4 结论

玉米机械化生产是提高玉米科学种植及生产的重要措施，玉米综合机械化水平直接影响我国农业机械化生产整体水平，提升玉米机械化收获技术水平对于促进我国农业现代化转型、提高农户经济收益及社会主义新农村建设具有重要意义。