辽宁丘陵地区玉米机械化秸秆处理关键技术试验研究

○辽宁省农业机械化发展中心 高义海 王 博

丘陵地区是辽宁省玉米种植的重要区域之一，但由于丘陵地区的地形地貌复杂多样，地块分散、机耕道路缺乏、田块细碎、高低不平等因素，导致农机“下田难”“作业难”，玉米收获机械化程度低，同时，丘陵地区土壤质量普遍较差，缺乏必要的养分和水分。因此，土壤改良是丘陵地区玉米保护性工作的首要任务。通过秸秆粉碎还田技术，可有效的增加土壤有机质含量，提高土壤肥力，同时减少秸秆焚烧带来的环境污染和安全隐患。

一、丘陵地区玉米秸秆粉碎还田技术措施

1. 机械粉碎还田。通过机械手段将秸秆破碎，并直接覆盖在农田表面，优点是操作简便、效率高，缺点是丘陵地区对机具有一定的特殊要求，大型机械作业困难、能源消耗大，小型机械效率相对较低等。

2. 人工粉碎还田。玉米收割后人工将秸秆切碎，约3—4寸（10cm）长，就地均匀撒开，覆盖在农田表面，优点是能快速提高土壤有机质，缺点劳动强度大、人工成本高。

3. 化学处理。利用化学试剂分解秸秆，使其成为有机肥料。优点是处理速度快、效率高，缺点是化学处理不可避免产生一些副产品，会对水源、土壤和生态系统造成污染。

综上，技术组根据丘陵地区的地形地貌特点，从机械粉碎还田方向出发，在机具的选择和粉碎装置研制上进行深入研究。

二、丘陵地区秸秆粉碎还田玉米收获机械的设计选型

秸秆粉碎还田机可分为牵引式和自走式。牵引式由大马力拖拉机牵引，秸秆通过进料口进入粉碎室，经过锤片或甩刀的冲击或剪切，被粉碎成细小的碎片，经过筛网过滤后，从出料口排出，抛洒在耕地上。该机型需由大马力拖拉机牵引，底盘高，在丘陵地区容易打滑甚至侧翻，并且地面凹凸不平，作业效果差。而自走式的小型机械，作业效率低。

现有玉米收获机械是将玉米摘穗后的玉米秸秆倒伏在地面上，再由机体下部单独设置的秸秆破碎机装置进行破碎。在地况复杂的丘陵山区，单独的粉碎装置无法有效地对地面秸秆进行充分粉碎，导致粉碎质量下降，同时结构复杂，安装维修十分不便，秸秆破碎机装置耗费功率大。

为解决以上问题，技术组针对丘陵山区的特殊地貌，在玉米收获机的设计上进行了创新，对底盘结构进行优化，使其底盘更低、稳定性更强；同时对转向机构进行优化，利用液压后转向技术，转向更灵活；研制了玉米秸秆双刀粉碎关键技术，将粉碎装置与割台进行一体化设计，研发了可集玉米收获和秸秆切碎为一体的玉米收获机板式割台装置。

通过对双刀粉碎技术的不断研究，升级后刀片采用Cr12Mov高碳钢材质，硬度更高，更耐磨，具有足够的韧性；以Q275碳素结构钢材作为主架体和侧板等零件，保证割台各部件传动的稳定性和耐用性。在每个摘穗台装置的主梁杆上固定联接由伞齿轮箱、旋转刀片、轴套管、传动机构构成的秸秆铡刀装置，在板式割台装置作业的同时将摘穗台装置推送下来的玉米秸秆进行切碎；同时对刀片的位置和角度进行优化，收割机割台旋转各部件之间采用链传动方式，保证固定的转速比，避免过度粉碎或损坏设备，保证良好的传动稳定性。

三、秸秆粉碎装置性能试验

1.秸秆粉碎装置改进前后的比对试验。试验在抚顺新宾县蒿子沟村进行，试验条件见表1-1，比对试验结果见表1-2。

表1-1 试验环境和作物状态记录表

表1-2 粉碎机构升级前后比对试验结果

试验数据表明，升级后的机具性能更好，秸秆粉碎效果明显高于改进前机具，可靠性更高，适用性更强。

2.与后置粉碎还田机具的比对试验

试验在本溪市张其寨乡达贝沟村进行，试验条件见表2-1，试验结果见表2-2。

表2-1 试验环境和作物状态记录表

表2-2 两种粉碎方式性能试验比对结果

试验表明，在丘陵地区采用双刀粉碎技术的作业效果更好，适应性更强，同时根据JB/T 6287-2008《谷物联合收割机可靠性评定试验方法》的要求，进行可靠性试验，在18小时连续作业中未发生一次严重故障和致命故障，该技术可以进行大规模推广应用。