柠条平茬收获机械现状及发展趋势

○内蒙古自治区农牧业技术推广中心 徐海洋 王 靖

柠条是豆科锦鸡儿属植物，广泛分布于内蒙古、陕西北部、山西、甘肃和宁夏等地。柠条生苗在栽种 2—4年后可从根部萌发大量的枝条，形成茂密繁稠的灌丛。柠条具有极强的耐寒、耐旱、耐贫瘠特点，可防风固沙，同时也是优良的木本饲料。家畜放牧主要采食柠条的细枝嫩叶，损失率在50%以上。利用机械收获加工喂养损失率仅为1%—2%，能极大地提高牲畜的采食量和消化率。目前柠条平茬收获机可在收割过程中直接对柠条枝叶进行切断、打捆或切碎处理，便于饲料的后续运输与加工，其中切断处理后对柠条整枝进行回收，需要捡拾和装车运输，收储运成本较高。而在收割时对整枝进行切碎、打捆后再装车运输，成本较低。据测定，柠条整枝 （含水率60%—70%）自然堆积密度仅为80—100kg/m3，粉碎后可达180—200kg/m3，而经压缩打捆后可进一步提高至700—800kg/m3。因此，柠条平茬收获技术是影响收储运成本及资源化利用经济效益的重要因素。

当前，我国柠条平茬收获基本实现机械化作业，但由于柠条种植方法和区域性因素，我国柠条平茬技术水平有待提高，发展高效、智能、机械化柠条收获技术具有重要意义。

一、柠条平茬收获机械分类及发展现状

1.柠条平茬收获机械分类。

（1）按动力来源分内部和外部两种。自走式柠条平茬收获机的动力来自其自身，包括机具行走动力和切割装置的动力。牵引式柠条平茬收获机的动力来自提供拖拽的拖拉机。

（2）按行走方式可分为轮式、履带式和背负式三种。轮式柠条平茬收获机采用车轮行走，适用于地面坡度不大、地质较硬的作业环境，行驶速度较快，但其轮胎和制动系统等易磨损部件的寿命较短，需要定期更换；履带式柠条平茬收获机采用一个或多个履带结构，利用循环链或链轮进行移动，稳定性好，载重能力强，适宜在复杂地形环境下使用，如泥泞、湿滑、崎岖的山地等，但行走速度慢；背负式柠条平茬收获机需要由人工背负进行操作，适用于地形复杂的小规模的农田和坡地，工作效率低。

（3）按功能特点可分为专用式和兼用式两种。兼用式收获机械除收获柠条外，还可收获其他灌木或青饲料。

2.我国柠条平茬收获机械发展现状。随着柠条种植及饲料化所带来的经济、生态和社会效益日益凸显，近些年国内科研院所、高校和企业对柠条平茬收获机械的设计与研发进一步加快，先后有十多种柠条平茬收获机械被应用推广。

（1）自走式柠条平茬收获机。自走式柠条平茬收获机采用独立的动力系统，行走方式有轮式、履带式和半轮半履带式。早期中国农机研究院研制的4MG-200 型灌木联合收获机和中机美诺科技股份有限公司研制的9800 型大型联合收获机等，经柠条平茬收获作业试验，可满足部分地区柠条收获作业要求。

内蒙古一机集团对柠条平茬收获机的刀片进行升级，研发出的刀片耐冲击性强、耐磨性好，9QS-350 型圆盘式青饲料柠条双用收获机采用3.5 米四小盘折叠割台，茎秆切断长度三段可调；采用对辊式籽粒破碎系统，破碎率96%以上，基本满足大中型畜牧养殖业需求。北京瑞华成农业科技发展有限公司研制的4QZ-12 型灌木联合收获机采用静液压驱动，电控液压系统，采用高速双圆盘锯刀，收获灌木类植物生产效率3—6 吨/小时，适用于柠条、沙柳等灌木平茬、切碎、抛送、集料联合作业。河北宗申戈梅利农业机械制造有限公司研制的4GM-260 型自走式柠条平茬收获机，割台采用圆盘上安装直线刃口刀片，滚筒式秸秆切碎机构，抛送高度达5.14 米，作业速度3—5 千米/小时，适用于玉米秸秆、棉花秸秆等农作物，可兼收柠条、沙柳、红柳等灌木。河北元正农业机械研制的9QZ-3000（G4）型青储、灌木联合收获机，采用模块化设计，配置灌木割台，收割幅宽3.5 米，可适用于柠条、沙柳等灌木平茬作业。

（2）牵引式柠条平茬收获机。牵引式柠条平茬收获机由行走轮提供支撑，可对收获的柠条进行粉碎或打捆处理。牵引式柠条收获粉碎机采用固定式（甩刀式）刀片切割直立茎秆，进料辊强制将压扁的茎秆喂入压缩室并粉碎。牵引式柠条收获打捆机的工作原理是通过切割装置下方的圆盘刀片将柠条从根部切断，夹持喂入装置将柠条送至切碎装置切碎并打捆。二者都因采用拖拉机在前端牵引作业，拖拉机底盘剐蹭柠条枝叶导致其不同程度倒伏，进而导致漏割率上升。

安徽海森曼农业机械研制的9YG-1.2 型牵引式灌木收割打捆机，割台采用高速双圆盘锯刀，收割后的物料卷压成1200mm×1200mm 圆柱形草捆，可用于柠条、沙柳等灌木平茬收获作业。包头市新昌农业设备研制的GM-220 型饲料灌木平茬切断收获机配套180 马力以上拖拉机牵引作业，可在灌木林地一次完成平茬、切碎、捡拾和收集工作。采用下置甩刀式切割装置，割台高度可调。卸料采用液压升高自卸，卸料高度达到四米。

（3）自走式联合收割打捆机。山东五征集团研制的4QZ-M30 型自走式柠条收获打捆机具有专用灌木割台，采用大直径刀棍，呈人字形排布，切碎更有力，收获打捆一体作业，每小时可作业15—30捆，圆捆重量320 公斤/捆。中国农科院呼和浩特分院研制的9ZFD-2.0 型自走式灌木收割粉碎打捆一体机主要由双圆盘锯片式切割器、喂入机构、滚筒式切碎机构、圆捆打捆机构等部分组成，适用于柠条等灌木类平茬收获打捆作业。

（4）仿形平茬机。中国农科院呼和浩特分院研制的9GZ-1.0 型自走式灌木平茬收割机配套80 马力动力，通过举升臂和翻转臂对割台切割高度和角度的控制，能够很好地满足丘陵、沙漠地区灌木丛的收获，但自动化、智能化程度不高，需要机手熟练操作机具。

（5）背负式割灌机。背负式割灌机主要用于不平整地形以及坡度较大的丘陵山区的柠条、沙柳等灌木平茬，具有体积小、重量轻、操作灵活等特点，但其劳动强度大、工作效率低。

3.国外灌木收获机械发展现状。欧美等发达国家主要采用灌木平茬机进行平茬，但这些机具都是以能源型灌木林为作业对象，这些灌木大都种植在平整的土地，品种经过精心选育，茎秆粗细均匀，直径较大，生长方向大都直立向上，旁生枝很少，一般为机械化种植，长势基本一致。国外灌木机械化收获技术发展较早，应用成熟，已全面实现农业机械化。欧美等国外农机企业普遍采用计算机进行辅助设计、试验和制造，并且融入机电液一体化、自动化及智能化新技术，对联合收割机的作业参数进行实时监测及调控。

二、我国柠条平茬收获过程存在的问题

1.茬口质量差。柠条平茬后茬口断面应平整光滑，无撕裂、扯皮，不能出现“毛口”“裂茬”和“碎茬”等，更不能出现“拔根”现象，否则不利于来年的返青存活。但因柠条生长周期、环境等因素影响，柠条枝干粗细不一，生长疏密不均。我国柠条平茬收获机自适应差，无法智能化匹配收割速度和功率，导致收割后柠条茬口不整齐，存在毛边等情况。

2.收割效率低。部分地区由于柠条播种或生长不整齐，导致柠条枝叶分布杂乱或单行柠条生长过宽，而柠条平茬机割台的工作幅宽有限制，无法一次性收割，需进行多次平茬作业，降低了收割效率。如果设计的割幅较宽，对单行较窄的柠条又造成浪费。

3.环境适应性差。一是柠条平茬收获机在作业时轮具碾压柠条导致柠条倒伏，难以收割造成浪费。二是部分地区柠条生长地形复杂，山地、沟壑较多，柠条平茬收获机无法作业或收割效果不佳。三是受地质情况影响，柠条平茬收获机作业受到限制，在坡度较大的山地无法作业，在有硬石子、颗粒较大的区域作业易损坏机具等。

4.智能化率低。由于受地形、柠条生长分布等因素影响，对操作柠条收割机的机手要求较高。一些柠条生长在风沙常年积聚的地方，灌丛根颈部形成高低、大小不一的沙包，且沙包内含枯枝、乱石和垃圾等杂物。作业前需对平茬区域内清障。作业时机手需实时调整割台高度以确保平茬高度符合要求。遇到柠条生长茂密的区域，需要及时调整行走和喂入速度，以免堵塞喂料口损坏机器。

5.机具维护频繁。柠条属于我国北方重要的防风固沙灌木造林树种，木龄较长的柠条枝干较粗，平茬作业时对机具尤其是切割刀片的损伤较大，刀片一旦有多个坏齿后作业效率显著下降，且茬口质量显著降低，需要频繁更换刀片。同时，复杂恶劣的作业环境和超负荷运行导致平茬机械损坏率较高，如轮胎易被切割后的柠条茬口损坏、乱石飞溅发生机器故障等。对于柠条平茬机具本身而言，生产机具的材料、结构等零部件仍使用传统农业机械标准来进行设计和制造，机具维护成本较高。

三、柠条机械化收获的发展趋势

1.高性能。随着柠条平茬作业从量到质的需求转变，柠条平茬收获机械逐步向大型、高效、耐久性强等高性能方向发展，在机械设计、材料选取与加工、平茬技术方面提出新要求。采用计算机辅助设计并模拟机具作业过程以优化结构、消除缺陷，增加耐用性减少维护成本。同时集切割、收集、粉碎、烘干和制粒于一体的大型联合收割机将成为趋势。

2.高可靠性及高适应性。研制高可靠性、高适应性的柠条平茬收获机械设备，采用新型材料进一步减轻重量，增加机具安全性能；采用低振动发动机和先进的减振隔振装置并合理配置机件，以减少振动对人体的危害；提高机械的加工和装配精度、改进吸排气系统，以降低噪声；增设安全保护系统，以提高作业安全性。

3.智能化、信息化。一是采用辅助驾驶或无人驾驶系统，应用北斗导航技术、收获作业监视系统、收割控制反馈系统等对作业进行实时监控，如机器作业状况、机器位置、行走路线等，保障作业过程高效、稳定进行。二是采用人工智能技术不断优化控制程序和策略，并为产品的后续升级和新产品开发提供建议。三是将金属和石块探测、机具侧翻预警、故障检测等技术深度融合，提高机械的安全性。智能化、信息化高度发展将成为未来柠条平茬机械化收获装备的发展趋势。