再生稻收获机作业效果综合评价分析

王明磊　周文　王超　程胜男　伍滨涛　王韵弘

摘要：为加快再生稻专用收获机的推广应用，助力再生稻扩种增产，农业农村部农业机械化总站组织对4台再生稻专用收获机进行综合测试。与常规水稻收获机相比，专用收获机收获损失率、含杂率、破碎率都达到行业标准的要求，直行碾压率降低约50%，最小离地间隙高于常规水稻收获机，平均接地压力略高于行业标准要求。在作业经济性方面，作业效率、燃油消耗量、作业成本基本持平于常规水稻收获机。用专用收获机收获的地块，其第二季水稻抽穗率略高。针对机艺融合的发展要求，提出加快整机结构优化、降低碾压率、提升信息化技术等方面的具体举措。

关键词：再生稻收获机；作业效果；性能测试；生产考核

中图分类号：S225.4 文献标识码：A 文章编号：20955553 （2023） 11000905

Comprehensive evaluation and analysis of operation effect of ratooning rice harvester

Wang Minglei Zhou Wen Wang Chao Cheng Shengnan Wu Bintao Wang Yunhong

（1. China Agricultural Mechanization Center， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Beijing， 100122， China；

2. Hunan Agricultural Equipment Research Institute， Changsha， 410005， China；

3. Hunan Agricultural Machinery Affairs Center， Changsha， 410005， China）

Abstract：In order to accelerate the popularization and application of special harvesters for ratooning rice and increase the yield of ratooning rice， a comprehensive test was carried out on four special harvesters for ratooning rice organized by China Agricultural Mechanization Center， Ministry of Agriculture and Rural Affairs. Compared with the conventional rice harvester， the yield loss rate， impurity content and crushing rate of the special-purpose harvester could meet the requirements of the industry standard， the direct-rolling rate was reduced by about 50%， the minimum ground clearance was higher than that of the conventional rice harvester， the average grounding pressure was slightly higher than the requirements of industry standard. In the aspect of operation economy， operation efficiency， fuel consumption and operation cost were basically equal to those of conventional rice harvesters. The second rice heading rate of the plots harvested by special harvester was slightly higher. In addition， in view of the development of the integration of machine and technology， the paper puts forward specific measures to speed up the whole machine structure optimization， reduce the rolling rate and enhance the information technology.

Keywords：ratooning rice harvester; operation effect; performance test; production assessment

0引言

傳统的再生稻收割，特别是第一茬水稻收割主要以人工为主，劳动强度大且人工成本高［12］。近几年，再生稻专用收获机的科研、试制工作逐步推进，但是大多是由普通水稻收割机改进而来，存在碾压率过高、割茬高度不合理等问题，造成再生稻第二季的有效穗不足，限制了第二季产量提升和再生稻种植全程机械化技术的推广［35］。为进一步加快提升再生稻收获机械化水平、促进再生稻机收减损增效、提升再生稻全程机械化水平，农业农村部农业机械化总站于2022年7—9月在湖南省汨罗市开展了再生稻收获机械综合测试活动，在统一作业条件和测试方法的基础上对4台再生稻专用收获机田间作业质量和第二季生产情况进行了综合测试，并与2台传统水稻收割机进行了对比验证。

通过科学的试验测试和生产性能跟踪考核，对目前我国新研制的再生稻专用收获机进行了较为全面地评价分析，验证机艺融合性的同时也为再生稻的大面积推广种植提供了机械化的装备支撑，将对后续机型的完善、研发路径和方向提供借鉴和参考作用。

1材料与方法

2022年7月27—29日，农业农村部农业机械化总站在湖南省汨罗市弼时镇明月山村坝上组开展了再生稻收获机综合测评活动，对4台再生稻专用收获和2台传统水稻收获机进行了8.04hm2田块的收获作业，并进行了数据检测；于9月19—20日对同一作业区域内的第二季再生稻抽穗率进行了调查。

1.1测评依据

按照农业机械推广鉴定大纲DG—T 014—2019《谷物联合收割机》、NY/T 498—2013《水稻联合收割机作业质量》和GB/T 5667—2008《农业机械 生产试验方法》的有关检测要求，制订了《再生稻收获机械作业效果综合测评办法》。测评分为性能检测和生产考核两部分，性能检测主要包括机具的损失率、含杂率、破碎率、直行碾压率、割茬高度合格率；生产考核主要包括纯工作小时生产率、作业小时生产率、单位作业量燃油消耗量、作业成本和第二季再生稻抽穗率。

1.2测评方法

1） 损失率测试方法。

对样机进行1个单行程的作业性能试验。试验时，样机在使用说明书规定的作业速度下满割幅作业，割茬高度按当地农艺条件要求设置。在测区内，接取测区内收获的全部籽粒质量，计算每平方米收获的谷物籽粒质量。测区内等间距确定五个采样点，每个采样点面积为机器前进方向的1m长度，宽度为1个作业幅宽。在各采样点地面上秸秆和杂余中收集全部谷穗和落粒，清选干净后称其质量并减去自然落粒质量，计算损失率。

2） 破碎率、含杂率测试方法。

（1）将去掉杂质的稻粒样品混合后，用四分法从中取出样品3份，每份约100g，称出样品质量。挑选出其中的破碎籽粒后称量，计算每份的破碎率，取平均值。

（2）从出粮口排出物中取3个不少于1000g的小样，对样品进行清选处理，将其中的杂质清除后称重，计算每份的含杂率，取平均值。

3） 直行碾压率、割茬高度合格率、最小离地间隙、接地压力测试方法。

（1）通过计算履带或轮胎的接地宽度与割台宽度的比值来确定直行碾压率。

（2）在测区内等间隔取5点，每点沿割幅方向左、中、右各测1株割茬，测量割茬切口至地面的高度，与当地农艺要求的留茬高度进行比较，差的绝对值小于5cm为合格，计算留茬高度合格率。

（3）将再生稻割机割台升起后，测定轮胎间或履带间的机架、驱动箱、消声器等部件的最小离地间隙。

4） 接地压力测试方法。

测定履带式联合收割机的重量和行走装置接地面积，其比值即为整机对土壤的平均接地压力。

1.3作业条件

测试地块位于湖南省汨罗市弼时镇明月山村坝上组，再生稻的品种为甬优4949，成熟程度为完熟期，植株自然高度为71.60～96.80cm，籽粒含水率为19.60%～25.67%，环境温度为28.9～39.60℃，环境相对湿度为55.5%RH～79.3%RH。

1.4机型信息

再生稻收获机各机具型号及主要技术参数如表1所示。

有4家生产企业的4种型号再生稻专用收获机参加测试，基本上能代表现阶段再生稻收获机的科研进展和制造水平。另外选择当地市场占有率较高、适用于当地水稻收获的4LZ-6.0EKQ自走履带式谷物联合收割机、4LZ-5.0Z自走履带式谷物联合收割机两款常规水稻收获机，与再生稻专用收获机进行作业效果综合测试对比，以验证分析再生稻专用收获机的相关性能指标。

2测试结果

2.1性能测试

2.1.1损失率、破碎率、含杂率测试结果

4款再生稻专用收获机的损失率分别为2.46%、0.81%、1.09%、1.26%，平均值为1.41%，高于常规水稻收获机0.64%和0.68%的测定值；籽粒破碎率分别为0.81%、0.93%、0.17%、0.63%，平均值为0.64%，高于普通水稻收获机0.17%、0.33%的测定值；含杂率分别为0.94%、1.61%、1.54%、0.91%，平均值为1.25%，基本持平于常规水稻收获机2.19%、0.12%的测定值。对比结果如图1所示。

4款再生稻专用收获机的损失率都到达NY/T 498—2013《水稻联合收割机作业质量》和JB/T 5117—2017《全喂入联合收割机技术条件》的要求。从测试数据横向对比分析来看，不同机型测评结果均匀性较一致，说明目前专用收获机的损失率较为稳定。

专用收获机的破碎率相对于普通水稻收割机较高，含杂率与普通水稻收割机测试结果基本一致。破碎率偏高一方面与作物品种、成熟度有关；另一方面也与收获作业时脱离滚筒工作状态有关，通过进一步优化再生稻品种，选择合适的收获期，对脱离滚筒转速和间隙进行调整可进一步降低再生稻专用收获机的破碎率。

2.1.2直行碾压率测试结果

直行碾压率是衡量再生稻专用收获机作业质量的一项重要指标［6］。4台再生稻专用收获机的直行碾压率如图2所示，分别为25.04%、28.00%、21.54%、26.67%，平均值为25.31%，与常规水稻收割机47.73%的平均碾压率相比，减少了约50%。采用专用收获机对于减少再生稻头季稻桩的碾压，保障第二季的生产性能有明显的优势。直行碾压率与履带宽度和割台宽度两个指标具有显著相关性，稻桩的碾压稻桩数量占比与收割机履带宽度呈正相关性，与割幅宽度呈负相关性［78］，在综合考虑收获机地头转弯性、田间沟坎通过性能、运输道路转运方便性等情况下，可适当减少履带宽度或加大割台宽度，以达到较好的降低直行碾压率的效果。

2.1.3割茬高度合格率测试结果

再生稻专用收获机割茬高度是体现再生稻收获机作业性能的关键指标之一，并且与再生稻第二季生产所需的农艺要求密切相关，根据余贵龙等［9］的研究表明再生稻的实际产量水平表现为：45cm＞50cm＞40cm＞55cm＞60cm＞35cm＞30cm＞25cm＞20cm＞15cm，随着留茬高度的增加，产量呈先增后减的变化趋势，留茬高度45cm时再生稻产量最高。此外根据调研数据显示，再生稻种植农户对头茬收割高度要求普遍在250～400mm之间。目前联合收割机农业行业标准NY/T 498—2013《水稻联合收割机作业质量》对传统水稻收割机的要求割茬高度≤18cm，與再生稻的农艺要求相差较大。本次测评活动根据当地的农艺要求，4台再生稻专用收获机的收割高度设定值为250mm，留茬高度检测结果显示割茬高度合格率的平均值为88.90%，最小值为55.60%，最大值为100%，再生稻专用收获机与常规水稻收获机的割茬高度合格率基本持平。

2.1.4最小离地间隙及接地压力测试结果

如图3所示，再生稻专用收获机最小离地间隙平均值为337.50mm，最小值为250.00mm，最大值为510.00mm，高于常规水稻收获机的313.30mm测定值；如图4所示，再生稻专用收获机平均接地压力的平均值为28.72kPa，最小值为25.00kPa，最大值为30.84kPa，高于常规水稻收获机23.12kPa的测定值；再生稻专用收获机直行碾压率的平均值为25.31%，最小值为21.54%，最大值为28.00%，低于常规水稻收获机47.73%的测定值。

再生稻专用收获机接地压力普遍偏大。机械行业标准JB/T 5117—2017《全喂入联合收割机技术条件》中要求“履带式机型对土壤的接地压力应不大于24kPa”，四台专用机的接地压力分别为：30.8kPa、29.6kPa、25.0kPa和29.5kPa，均超过行业标准的要求。接地压力大往往会导致稻田的泥脚深度变深，不利于水田保护性作业。在晒田不理想的情况下，还会出现陷机等问题，因此需要对机器进行轻量化设计制造，对底盘和履带进行针对性改进，减少接地压力，使再生稻专用收获机在南方水田具有更好的适用性。

2.2生产考核

2.2.1生产经济性考核结果

样机在正常作业速度和满足作业性能条件下，连续开展三天生产经济性考核，累计完成再生稻收获作业8.04hm²，作业时间42.30h，累计用油310.74kg。再生稻专用收获机的作业效率平均值为0.18hm²/h，最小值为0.13hm²/h，最大值为0.23hm²/h，基本持平于常规水稻收获机0.17hm²/h的测定值；专用收获机的燃油消耗量平均值为42.54kg/hm²，最小值为19.55kg/hm²，最大值为84.63kg/hm²，低于常规水稻收获机46.57kg/hm2的测定值；专用收获机的作业成本平均值为1 180.60元/hm²，最小值为726.57元/hm²，最大值为1 842.99元/hm²，与常规水稻收获机1 189.85元/hm²的测定值基本持平。

2.2.2第二季抽穗率测定

对六个机型初次收获后的地块进行再生稻第二季抽穗率调查。分别选取再生稻专用收获机和普通水稻收割机的作业地块，在每个地块按五点法选取五个测区，每个测区1m²，通过计数已抽穗的株数与测区内总株数，计算抽穗率。数据显示，再生稻第一茬采用专用收获机收获的，其第二茬水稻抽穗率平均值为95.81%，最高值为97.85%；再生稻第一茬采用普通水稻收割机收获的，其第二茬水稻抽穗率平均值为95.22%，最高值为95.55%。从平均值上看，再生稻专用收获机收获的水稻，抽穗率略高于普通水稻收割机收获的；从最高值上看，再生稻水稻收获机收获后的第二茬抽穗率比普通水稻收割机收获后的第二茬抽穗率高2.3个百分点。

2.3小结

综合测评结果来看，再生稻收获机平均直行碾压率为25.30%，与常规水稻收获机相比降低约50%，在直行碾压率降低方面效果明显。损失率、含杂率、破碎率等作业质量指标虽高于常规水稻收获机，但测评结果符合行业标准的要求。割茬高度合格率、最小离地间隙基本满足当前再生稻机械化收获的要求；平均接地压力偏大，还需要进一步优化。作业效率、油耗、作业成本等经济性指标与常规水稻收获机无显著差异或略优。

在再生稻第二季生产性能上看，第一茬用专用收获机收获的地块，其第二季的水稻抽穗率优于第一季为传统水稻收割机收获的地块，再生稻专用收获机的低碾压率、高地隙高通过性较传统的水稻收割机对提升再生稻第二季的抽穗率有较好的促进作用。

3存在问题与发展建议

3.1存在问题

1） 履带宽度问题。目前部分企业普遍采用窄履带，宽度一般为280mm或250mm，窄履带在不改变收割机割台宽度情况下，减少履带宽度缩小接地面积，从而实现降低直行碾压率的一种方便快捷方法，但是采用窄履带后也带来了接地压力偏高、机具通过性不强两个突出问题。数据显示，4台再生稻专用收割机的接地压力，超过了机械行业标准JB/T 5117—2017《全喂入联合收割机技术条件》的要求，适用于晒田较好、土壤坚实度较高的地块作业，对于南方地区有积水泥泞田块，会出现陷机的情况，无法正常作业影响作业效率。同时，采用窄履带后也限制了收获机在田间转移时爬坡能力，常规收获机可正常通行的田埂，窄履带收获机却无法通过，不适用于丘陵山地地区的再生稻收获。

2）  现有专用收获机的粮箱、油箱容量偏小。测评中发现再生稻收获机单位时间平均卸粮次数明显多于常规收获机，主要原因是为了减少机具收获过程中对稻茬的碾压，生产企业在设计制造上减小了粮箱、油箱的容积来降低机器自重，在实现降低碾压率的同时，也带来了降低粮箱、油箱容积后，机具在作业过程中较传统水稻收割机会出现频繁卸粮、加油等情况，不但增加了工艺服务时间，降低了作业效率，而且会造成对地头稻茬的多次重复碾压，影响地头稻茬再生季萌发，减少产量。

3） 割茬高度的控制方式比较单一。目前普遍采用的是人工设定割茬高度，这种形式适用于面积较大、地形平整的地块，这样收获后割茬高度稳定性较好。对于丘陵地区，特别是地块不平整时，割台作业过程中随时调整割台高度对机收的操作要求较高，不具有实际操作性，容易导致实际收货后割茬高度不统一，影响第二季再生稻的抽穗和后期水稻的生长，降低产量。

3.2发展建议

1） 进一步对整机进行结构优化，减少机器自重降低碾压率。再生稻的一个显著特点就是头季稻收割后在适宜的温度、光照、养料和水分等自然条件下使稻桩上的再生芽发育成苗并抽穗结实的一种稻作，第一季收割后的稻茬状况是影响第二季水稻产量的关键因素。目前头季再生稻机械化收获的突出问题是对稻茬的碾压率高，从综合测评结果来看，再生稻专用收获机直行碾压率要明显低于常规机，但也存在受制于糧箱、油箱容积小而导致的多次往返卸粮给地头处稻茬进行多次重复碾压的问题。因此，应重点对整机进行结构优化，综合考虑整机重量、割台、底盘、履带、脱粒结构等部分的结构型式，通过整体效应，实现再生稻专用收获机械的低碾压率的同时，还保证机具具备良好的通过性和作业效率。

2）  加强对不同区域再生稻农机农艺融合发展的研究。目前，我国适宜再生稻的种植区广泛，包括华南地区的海南、广西和广东省；华中地区的湖南省和湖北省；华东的浙江、江西和福建省；西南地区的四川、重庆、贵州和云南省以及安徽和江苏省等。此外再生稻品种繁多，不同的再生稻品种资源适合不同生态区域、不同耕作制度，不同水稻品种在同一地区种植，适宜的播期和留桩高度不同。综合以上情况，根据农机农艺融合的趋势要求，要根据不同区域的光热资源，分地区研究第一季再生稻收割后的水肥管理对再生季水稻发芽分蘖等过程的影响，确定合适的收获农机农艺融合点；将收获作业的技术要求与再生稻减损增效相关的农艺措施相结合，在不同再生稻种植区积极探索适宜的品种、留茬高度、收获方式、水肥一体化等综合技术集成模式，加快农机农艺匹配融合研究进展，以农艺促农机、农机农艺协同来促进再生稻收获机的发展。

3）  吸收传统水稻收割机的技术优势，加快信息化智能化装备融合，推进再生稻专用收获机高质量发展。再生稻收获机的研发制造要充分吸收我国水稻收割机几十年的发展经验，避免低水平、低质量、重复性、同质化发展。要加快信息化、智能化装备的融合发展，特别是推动北斗导航、仿形割台、精准作业监控、粮损监测、收获机避障识别、关键参数监测等新技术与传统收获机的研发创新；加强再生稻无人农场的规划建设，开展再生稻收获机无人化、智能化的研究应用，进一步提高收获作业质量，解放劳动力、延长机械使用寿命。同时要加强高素质机手培训，及时开展技术服务指导，提升机手智能化农机操作水平，促进人机共同向标准化、智能化转变，发挥出人员、机具、信息、方法的立体效应，共同推进再生稻全程机械化的发展，助力国家粮食安全。

参考文献

［1］陈基旺， 帅泽宇， 屠乃美， 等. 湖南再生稻发展现状与对策分析［J］. 中国稻米， 2018， 24（5）： 68-72.Chen Jiwang， Shuai Zeyu， Tu Naimei， et al. Analysis on development status and countermeasures of ratoon rice in Hunan ［J］. China Rice， 2018， 24（5）： 68-72.

［2］林文雄， 陈鸿飞， 张志兴， 等. 再生稻产量形成的生理生态特性与关键栽培技术的研究与展望［J］. 中国生态农业学报， 2015， 23（4）： 392-401.Lin Wenxiong， Chen Hongfei， Zhang Zhixing， et al. Research and prospect on physio-ecological properties of ratoon rice yield formation and its key cultivation technology ［J］. Chinese Journal of Eco-Agriculture， 2015， 23（4）： 392-401.

［3］徐小兵， 陈凌， 钱太平， 等. 再生稻头季机械收割和人工收割对比试验［J］. 中国种业， 2016（11）： 52-53.

［4］李燕容， 梅岫峰， 雷婷. 水稻品种比较及机收对再生稻产量影响的研究［J］. 安徽农学通报， 2019， 25（17）： 29-30.Li Yanrong， Mei Xiufeng， Lei Ting. Study on the comparison of rice varieties and the effect of machine harvesting on the yield of regenerated rice ［J］. Anhui Agricultural Science Bulletin， 2019， 25（17）： 29-30.

［5］洪瑛杰， 林建， 施火结， 等. 南方地区再生稻机收研究现状与发展趋势［J］. 福建农机， 2017（1）： 7-9.

［6］林席躍， 伍先群， 雷正平， 等. 再生稻头季机收对再生季产量损失成因及减损技术研究［J］. 安徽农业科学， 2021， 49（18）： 200-204.Lin Xiyue， Wu Xianqun， Lei Zhengping， et al. Study on the causes and reduction technology of yield loss of ratooning rice ［J］. Journal of Anhui Agricultural Sciences， 2021， 49（18）： 200-204.

［7］林席跃， 雷正平， 伍先群， 等. 机收再生稻履带窄幅化改制及宽窄行配套栽插减损效果研究初报［J］. 中国农学通报， 2022， 38（23）： 150-155.Lin Xiyue， Lei Zhengping， Wu Xianqun， et al. The damage reduction effect of narrowing harvester track and wide-narrow row planting in the mechanized harvesting of ratooning rice ［J］. Chinese Agricultural Science Bulletin， 2022， 38（23）： 150-155.

［8］雷志强， 张国忠， 彭少兵， 等. 全履带式再生稻收割机行走底盘碾压率的模拟与分析［J］. 安徽农业大学学报， 2017， 44（4）： 738-743.Lei Zhiqiang， Zhang Guozhong， Peng Shaobing， et al. Simulation and analysis of the stubble pushing rate by chassis of the completely tracked harvester for the ratoon rice ［J］. Journal of Anhui Agricultural University， 2017， 44（4）： 738-743.

［9］余贵龙， 刘祥臣， 丰大清， 等. 不同留茬高度对豫南再生稻生育期及产量的影响［J］. 中国稻米， 2018， 24（5）： 112-115.Yu Guilong， Liu Xiangchen， Feng Daqing， et al. Effects ofdifferent stubble height on yield and growth period of ratoon rice in south of Henan ［J］. China Rice， 2018， 24（5）： 112-115.