玉米籽粒机械化直收技术与机具试验研究

康云友，张道林，鹿秀凤，贾春阳，张银平

(1.山东省农业机械技术推广站，济南 250100；2.山东理工大学 农业工程与食品科学院，山东 淄博 255049；3. 山东理工职业学院，山东 济宁 272000)

0 引言

山东省地处我国黄淮海夏玉米主产区，属小麦、玉米一年两熟区。2015年，山东省玉米种植面积317.4万hm2，平均单产6 462kg/hm2，总产2 050.9万t[1]，是第二大粮食作物，总产量居于全国前列。近年来，山东玉米生产机械化水平迅速提高。截至2015年，全省玉米机播率达到95%，机收率达82.3%，玉米联合收获机保有量达到10.35万台。其中，自走式玉米联合收获机保有量达到5.89万台，基本实现了玉米全程机械化生产。传统的玉米收获机多为摘穗型，随着农村土地流转速度的加快及农机合作社等社会服务组织的兴起，玉米生产机械化水平不断提高，籽粒直收型玉米收获机开始走向市场，在东北一熟地区得到广泛应用；但在黄淮海夏玉米种植区，玉米收获时籽粒含水率高及机械化直收籽粒破碎率高等问题成为制约当前玉米生产机械化发展的关键。为明确目前山东玉米籽粒直收技术与机具的现状及问题，选择具有代表性的3种籽粒直收机具，对其经济性、适用性和安全性进行了试验评价。

1 玉米籽粒机械化直收技术

玉米籽粒机械化直收技术是用联合收获机一次完成玉米的摘穗、果穗剥皮、脱粒、清选及秸秆粉碎还田等作业。该技术改变了先收果穗再进行脱粒的传统玉米收获模式，减少了用工环节，节约成本，提高了效率。

目前，黄淮海地区玉米收获方式主要采取果穗收获，籽粒机械化直收技术处于起步阶段。为促进玉米籽粒机械化直收技术健康发展，2010年山东省农机试验鉴定站对享受政府补贴的玉米籽粒联合收获机进行了使用及质量状况调查表明，山东仅有5种在原自走式小麦联合收割机的基础上改进的玉米籽粒直收机型。2014年9月26日，山东省召开玉米籽粒收获及粮食烘干机械化现场观摩会，加大玉米适期晚收、籽粒收获和粮食烘干机械化技术的宣传推广力度。2015年，山东省农业机械技术推广站承担山东省农机装备研发创新计划“玉米籽粒直收技术与机具试验验证”项目，在山东选择有代表性的济宁市兖州区、滨州市邹平县的3个农机专业合作社，对不同型式的玉米籽粒收获机进行先进性、适用性及安全性等项目的对比试验，为玉米籽粒收获的推广应用提供技术支撑。

2 玉米籽粒直收机具试验验证

在项目实施过程中，根据山东玉米籽粒直收的实际情况和推广现状，针对性地选择了3种机具，按照有关标准制定了验证办法，进行了试验验证工作。

2.1 试验机型

在调研和广泛征求专家意见的基础上，选用福田雷沃重工股份有限公司生产的雷沃谷神GK100轮式联合收获机、山东国丰机械有限公司生产的4YL-4自走式玉米籽粒收获机和山东亚丰农业机械装备有限公司生产的4YZL-6多功能纵轴流联合收获机进行试验。3种机具主要技术参数如表1所示。

表1 机具主要技术参数

2.2 试验条件

2.2.1 试验地概况

选择山东具有代表性的3个合作社：兖州区瑞丰农机专业合作社、兖州金麦农机专业合作社、邹平县孙镇全泉农机专业合作社。3个试验点地块平坦，土壤均为壤土，土壤含水率如表2所示。地块面积6～20 hm2，长度100～480m。9月16日-9月30日，分别在3个农机合作社进行了玉米籽粒直收验证示范和跟踪考核，完成试验验证面积140hm2，如表3所示。

表2 不同试验基地土壤情况调查

表3 不同机具试验面积 hm2

2.2.2 作物田间调查

试验前对3个试验地点的玉米播种及收获情况进行调查，具体情况如表4所示。

表4 田间作物调查测定记录表

续表4

兖州金麦合作社自6月9日开始麦收，做到随收小麦随播玉米，6月10日-13日完成玉米播种。玉米品种为登海3737和登海518，播种机具为大华宝来2BMYFC-4/4玉米清茬免耕施肥精量播种机。9月24日测产10 785kg/hm2，收获时籽粒平均含水率为34.32%。

瑞丰合作社6月11日-15日完成玉米播种，玉米品种为先玉047，播种机具为国丰2BNYF—4型指夹式免耕精量施肥播种机。9月25日收获时测产9 120kg/hm2，收获时籽粒平均含水率为33.36%。

邹平全泉合作社6月10 日—14日完成玉米播种，玉米品种为先玉047，播种机具为派克免耕播种机。9月28日测产9 475.5kg/hm2，收获时籽粒平均含水率为33.56%。

2.3 试验方法

按照国标GB/T 21961-2008《玉米收获机械 试验方法》[2]、GB/T 21962-2008《玉米收获机械 技术条件》[3]、GB/T 5262-2008《农业机械试验条件 测试方法的一般规定》和农业部标准NY/T 2613-2014《农业机械可靠性评价通则》[4]等有关国家或行业标准，制定玉米籽粒直收技术与机具验证评价方法，用于玉米籽粒直收技术与机具验证评价。测定的项目主要有：籽粒损失率、籽粒含杂率、籽粒破碎率、单位面积耗油量、纯工作小时生产率、班次生产率及有效度。

3 试验结果

在兖州、邹平两地3个合作社进行了田间试验验证，对机具的经济性、适用性和可靠性进行全面试验。3种机具作业正常，机械作业质量测定情况如表5所示，生产率燃油消耗测定情况如表6所示。各项主要性能指标均符合国标要求，但籽粒破碎率偏高，需要进一步对机具改进完善，提高性能，增强适应性和可靠性，以更好地满足黄淮海地区不同玉米种植规模的生产需要。

表5 机械作业质量测定情况

表6 生产率燃油消耗测定情况

4 经济、适用、安全性评价

试验数据表明：项目验证的3种机具经济、适用、安全可靠，能够满足农业生产的要求。

4.1 经济性

1)雷沃GK100：每天收获玉米8hm2，整个收获季按15天计算，每公顷收费1 200元，则每台机具总收入为14.4万元。每台机具年折旧修理费5万元，耗油2.6万元，机手工资1万元，每台机具每年纯收入5.8万元，机具购置按40万元计算，当年可收回投资的14.5%(不含更换割台收获小麦等作物的收益)。

2)亚丰4YL-6：油耗方面，9月22日下午至25日上午工作期间，未满负荷工作(受烘干塔及拉粮车等因素的限制)，共收获15hm2，用柴油350L(O号柴油4.95元/L)，油耗约为120元/hm2。与普通玉米果穗收获机(300～450元/hm2，当地合作社和机手提供数据)相比有明显优势。人工成本对比，每个班次作业面积在6.7～10hm2左右，与3～4台中型玉米机效率相当，可节省4～6个人工、2～3个机手，节省费用1 000～1 500元/天。其售价44.8万元，补贴7.29万元，购机费用37.51万元。按照每年收获小麦133.3hm2(900元/hm2)、133.3hm2玉米(1 500元/hm2)计算，毛收入为32万元，净收入约22.5万元，两年时间可收回成本。

3)国丰4YL-4：每天收获玉米约12hm2，一次完成玉米的摘穗、脱粒和秸秆还田作业，省去了二次脱粒环节，所以作业单价较果穗收获型高20%。市场价格约1 500元/hm2，每个作业季节作业15天，则单机单季可获得27万元的毛收入。每台机具年折旧修理费5万元，油耗3万元，机手工资2万元，每台机具每年纯收入17万元，机具购置按照36万元算，购机户约两年可收回成本。

4.2 适用性

2016年9月21日至30日，玉米籽粒含水率30%以上，秸秆含水率达到50%左右，对机具的作业造成考验,但3种型号的机具除籽粒破碎率偏高外，其他指标仍有不错的表现。

机具选用福田雷沃重工股份有限公司生产的雷沃谷神GK100型联合收获机、山东国丰机械有限公司生产的4YL-4自走式玉米籽粒收获机和山东亚丰农业机械装备有限公司生产的4YL-6联合收获机，玉米品种为登海3737(生长期98天)、登海518(生长期105天)和先玉047。玉米籽粒直收试验表明:其籽粒损失率和含杂率均可达到标准要求，但籽粒破碎率普遍偏高，主要与籽粒含水率偏高有关。

4.3 安全性

大面积生产作业表明，机具和技术在生产应用中的安全性和可靠性均达到安全性标准要求机具的可靠性。

5 玉米籽粒直收的发展建议

5.1 选用适宜机收的品种

目前，黄淮海地区玉米达到生理成熟时籽粒水分约为30%，而籽粒收损失最低的水分区间应为23%～25%，籽粒每天的脱水率为0.4%～0.8%。因此，玉米生理成熟后仍需在田间晾晒10天左右，才能达到适合籽粒直收的水平。由于黄淮海地区的种植制度为玉米与小麦轮作复种玉米收获后要抢时播种小麦，为保证农时，要求玉米及时完成收获作业，适当增加玉米在田间晾晒时间，培育、种植早熟品种是玉米籽粒直收推广的关键。山东在推广玉米籽粒直收的过程中，推广的适宜玉米籽粒直收的品种主要有登海3737、登海518、德利农7号、先玉047、秋乐218和浚单20等。

5.2 加强农艺与农机融合

多年来，黄淮海地区的农民形成了一套根深蒂固的种植模式，但传统的农艺未必适合现代农机作业，农机与农艺不融合一直以来是农机化发展道路上最大的阻碍，对于玉米籽粒机械化收获也是如此。由于山东的种植制度为玉米与小麦轮作复种，玉米收获后要抢时播种小麦，为保证农时，就要求玉米及时完成收获作业。因此，选择适宜品种推广“小麦晚播、早收，玉米早播、晚收”技术是推动玉米籽粒机械化直收的关键，适当推迟玉米收获期5～10天，待籽粒含水率降到25%时再进行籽粒收获。

5.3 加大机具的研发力度，提高机具制造水平

山东玉米机收大多为直接收获玉米果穗，玉米籽粒收获机数量还较少，由于适宜玉米籽粒收获品种及对收获期认识不足，很多农户及中粮大户对籽粒直收机械持观望状态。目前，山东有近10家玉米收获机生产企业研发、生产玉米籽粒收获机，有4～8行专用籽粒收获机、6行互换割台式，有轮式、履带式，但适宜山东的玉米籽粒收获机机型少，产量更少，机具作业质量不稳定，还需要加大研发力度，为解决山东玉米籽粒直收提供可靠的机具。