玉米秸秆收获技术与装备发展现状分析

吴瑕 徐伯翰 王景立

（吉林农业大学 工程技术学院，吉林 长春 130118）

摘  要： 本文阐述了我国目前玉米秸秆收获方式与国内外玉米联合收获机械发展现状与趋势，分析了玉米秸秆综合利用方式与现状，从技术与装备方面提出解决玉米秸秆收获难、整地难、运输难、贮藏难与禁烧难的有效办法。

关键词：玉米秸秆;收获形式;穗茎兼收

中图分类号：S513                            文献标识码：A                                          DOI：10.11974/nyyjs.20181131027

引言

玉米是我国主要的粮食作物之一，2017年玉米种植面积为0.355亿hm2。由于种植的地貌与气候等条件的多样性，增加了玉米秸秆收获机械化的难度，因此急需对玉米秸秆收获机械化的技术进行革新，提高玉米秸秆的利用率。本文对玉米秸秆收获形式及技术装备的现状进行分析，针对焚烧玉米秸秆的问题，提出有效的解决方法。

1      玉米秸秆收获方式

玉米种植面积广阔、产量丰富，秸秆也极为丰富。玉米秸秆收获形式主要有8种。

青贮玉米收获：德国等一些畜牧业发达的国家以种植青贮玉米为主，果穗与茎秆直接粉碎青贮，技术与装备颇为成熟。我国牧区青贮玉米种植面积逐年增加，收获机械以引进为主，近年来自主研发机械已投入生产，但质量及可靠性还有很大差距。

捡拾粉碎打捆：在收获果穗后，用带有捡拾和粉碎部件的打捆机将秸秆打捆。存在的主要问题是捡拾率低，草捆质量差，只用于燃料，而不适于饲料。

打包收获：在玉米秸秆打捆同时进行打包工作。

站秆收获：在人工收取玉米果穗后（秸秆保持不被割倒的情况下），进行玉米秸秆收获。

穗茎兼收：在玉米收割机上配切碎机;将方捆机与玉米联合收割有机组合。在完成玉米果穗摘穗、剥皮同时，完成玉米秸秆的处理作业。

粉碎还田：收割机上配有秸秆还田机;使用专门的玉米秸秆还田机，将秸秆粉碎还田。

玉米割晒机收获：通过割晒机将秸秆割倒后进行条铺，人工运输玉米果穗和秸秆。

人工收获：人工割秆、剥玉米、运出果穗与秸秆。

2      玉米收获机械装备

2.1      国外玉米收获机械装备

国外发达国家玉米机械化收获技术起步早，已基本实现玉米收获的机械化。玉米收获机型分为2种：专门的玉米收获机进行收获;在谷物联合收获机上配备玉米割台进行收获。

国外玉米联合收获机正朝着大型化、专业化、智能化方向发展。德国克拉斯公司生产的LEXION 770联合收割机，配套功率为469马力，可1次收获12行玉米。采用AUTO CONTOURⅡ系统，可根据地形自动调节切割器的高度和角度;利用GPS导航系统使其自动行驶在理想的轨道上。驾驶员只需要激活自动功能，便可智能操作收获机。克拉斯收割机打捆机的打结器工作可靠，居于世界首位。

2.2      我国玉米收获机械装备

我国玉米收获机械由2行牵引式收割机起步，20世纪90年代后期推广使用背负式2～4行收割机，2010年后，自走式玉米收割机迅速发展并占据主导地位。

立式摘辊的牵引式收割机在摘穗后能保持秸秆相对完整，形成顺向条铺，用人工打捆收获。而卧式摘辊分为纵卧辊和横卧辊。纵卧辊的牵引式收割机则利用切碎装置将秸秆切碎还田。横卧辊的与铡草机配套，秸秆被切成碎段抛送到拖车或地表。我国青贮玉米收获机械主要以卧式割台与茎秆切碎机组合式为主，有拨禾轮。立式盘刀切碎器的割台很少。

2014年以来，我国研制出了穗茎兼收型玉米联合收割机，成为玉米联合收割机械新的发展趋势。

3      玉米秸秆利用方式

目前，玉米秸秆利用方式主要有5种（五化）：肥料化、饲料化、能源化、原料化和基料化。

肥料化：以秸秆还田为主，快速腐熟还田、堆沤还田、加工有机肥等较少。近年来，吉林省利用量约在450万t左右，约占可收集秸秆资源总量的11.5%左右。

饲料化：包括青贮、黄贮、微贮等饲料;目前吉林省农作物秸秆饲料化加工利用每年约650万t（干秸稈），约占秸秆总产量的15.5%左右。

能源化：利用秸秆发电、沼气、气化、固化成型和炭化等。

原料化：玉米秸秆可作为工业制糖、丁醇、聚乳酸、造纸、制板的原料。

基料化：包括食用菌基料、水稻育秧基料、花木基料、草坪基料等方向。全省秸秆食用菌基料利用秸秆量较少，约占秸秆资源总量不足1.0%。

玉米秸秆用途非常广泛，但被有效利用的只有35%，65%的剩余量中有40%用作农村燃料及腐烂损失，25%被直接燃烧。丰富的资源却成了让“官员操心、专家费心，农民闹心”的社会和环境问题。因此，提高玉米秸秆综合利用率的前提先解决收运储技术与装备。收运储的关键环节是收，只要打成捆，加大密度，减小体积，运输便不再是难题，而储存环节或包膜，或改善通风透气效果。

4      问题分析与措施探讨

4.1      玉米秸秆收获存在的主要问题

原有的打捆机都是针对牧草、小麦秸秆设计的，玉米秸秆打捆必须增加粉碎装置。

玉米种植的农艺方式给打捆机粉碎装置造成极大困难，影响粉碎装置作业性能。

打捆机价格偏高，而玉米秸秆不值钱，农民没有购买打捆机的积极性，且现在打捆机对玉米秸秆的适应性差。

玉米秸秆附加值低，无论哪种利用方式，单位秸秆量所创造的价值有限，终端价值限制初端效益。

4.2      提高玉米秸秆有效利用措施

4.2.1      加强保护性耕作技术示范推广

最直接最有效的措施就是加大玉米秸秆还田面积，直接省去收运储技术瓶颈。提高农民、管理部门及农业技术人员对保护性耕作技术的认识，试验示范利用重耙加深松联合作业机，将秸秆与土壤混拌为一体。

4.2.2      保持相对稳定的农艺措施

坚持农机和农艺的相互结合，使农机技术最大限度的实现农艺技术的要求，同时要求某些农艺措施要保护相对稳定，在农业机械化已经在农业生产中占有主导地位的条件下，农机技术应依农机技术而适度调整。

4.2.3      示范推广穗径兼收型收割机

简化作业工艺，提高秸秆粉碎程度，高留茬，免耕播种机宽窄行交替种植，土壤得以休耕轮作。

4.2.4      研制新型玉米割台

溯本求源，造成玉米秸秆收获难的根源在于纵卧辊式摘穗装置的结构原理与特点，研制新型玉米割台，实现穗茎一体化收获是从源头上解决玉米秸秆回收难的根本途径。

5      结语

由于我国玉米种植和利用方式的多样性，决定了玉米秸秆收获形式以及收获机械技术装备的多样性和复杂性。

國内外大型玉米联合收割机正在向籽粒直收方向发展，即收获时完成玉米脱粒清选，茎秆及玉米芯直接粉碎还田。中小型玉米收获机仍以摘穗剥皮方式为主，穗茎分段收获仍是造成玉米秸秆收获难、整地难、运输难、贮藏难与禁烧难的主要原因。因此，应加快向穗茎兼收的一体化收获方向发展。

国产玉米秸秆打捆机以小圆捆为主，大圆捆机应用较少，方捆机受打结技术影响则更少，打结器依赖进口，自行研制的打结器可靠性低，故障率高。从秸秆特性分析，玉米秸秆茎粗坚硬更适于打方捆，而麦稻类秸秆及牧草较柔韧适于打圆捆。

打包机结构简单，小圆捆打包机及打捆包膜一体机应用较普遍，而田间打捆、包膜联合作业机及收获、打捆、包膜联合作业机将成为一种新的研究发展方向。

参考文献

[1]陈志，郝付平，王锋德，苏文凤，崔俊伟.中国玉米收获技术与装备发展研究[J].农业机械学报，2012，43（12）：44-50.

[2]李骢驰.论我国玉米收获机械与国外的差距[J].农民致富之友，2017（15）：100.

[3]靳秀林，李鹏飞，关山月，李冬冬.国外玉米秸秆收获机械的发展现状及启示[J].河南农业，2015（09）：54-55.

[4]高林，王健威，李鹏，李登坤.玉米秸秆利用及其机械化收获技术[J].农业工程，2015，5（05）：14-17，20.

[5]李志利，王景立.玉米摘穗秸秆饲草化打捆联合作业机的应用前景分析[J].农业与技术，2017，37（03）：13-14，56.

[6]齐自成，马继春，姜伟，宫学良，刘振，王树成.穗茎兼收玉米联合收获机的研究现状及前景展望[J].农业装备与车辆工程，2011（10）：1-4.

[7]丛宏斌.4YQK-2型茎秆青贮打捆玉米收获机的设计[C].中国农业工程学会.纪念中国农业工程学会成立30周年暨中国农业工程学会2009年学术年会（CSAE 2009）论文集.中国农业工程学会，2009：5.

[8]李欣欣，冯伟.玉米秸秆生态循环利用工程模式及其效益研究[J].农业工程技术（新能源产业），2011（06）：23-25.