不分行作业让玉米收割机“南征北战”

——解读国家科技进步奖二等奖“玉米籽实与秸秆收获关键技术装备”

　　“雇人收，一亩得140多块，怎么也得三四天才能收完，用联合收割机个吧小时就能把玉米送回家了，每亩地才80块。” 说起新购置的玉米联合收割机，沈阳苏家屯区农民张大爷高兴地说：“掰完玉米棒子，秸秆还能自动打成捆，可以卖给发电厂。”

　　朴实的话语道出了玉米生产机械化发展的重要性。统计数据显示，2010年全国玉米机械化收获比例提高至25.8%，秸秆捡拾打捆面积提高了13.36%。

　　这得益于玉米籽实与秸秆收获关键技术的突破，也正是2011年国家科技进步奖二等奖“玉米籽实与秸秆收获关键技术装备”项目的功劳。“该项目全面提升了我国玉米机械化收获装备技术水平，推动了玉米收获的技术进步和机械化水平的提高。”项目负责人、中国机械工业集团公司副董事长，中国农业机械协会会长陈志说。

　　国外玉米收割机“水土不服”

　　玉米是我国三大粮食作物之一，占粮食种植面积的26%和粮食总产量的30%。随着科技进步，玉米已成为食品、化工、饲料、能源等领域的重要原料，其综合利用价值不断提高。由于我国各地不同的玉米种植农艺，且收获期短，劳动强度大，国内外没有一种玉米收获机可满足我国玉米收获的需要，致使机械化收获水平低，2004年仅为2.5%，制约了我国玉米全价增值利用。

　　据陈志介绍，发达国家玉米收获较早进入机械化，是由于玉米种植农艺较规范，比如美国、加拿大等玉米主产区，其玉米一般是一年一熟，品种和行距都很统一，等玉米籽含水率降到15%左右时实现籽粒的统一收获。

　　而我国，包括东北等玉米主产区，特别是黄淮海地区，收获时玉米籽粒含水率大多在25%以上，如果采取直接脱粒的方式，“玉米很可能打成浆了”，只能采取摘穗的方式。

　　国际上，乌克兰赫尔松公司和法国布光公司也研发生产米摘穗机，但由于我国不同地方玉米种植行距差异很大，从25cm到80cm不等，而特定型号的玉米收获机械只能适应特定的行距。若超出范围，作业质量与收获效率将大打折扣，果穗损失率也很高。

　　此外，我国玉米除了收获籽粒外，还有为了奶牛饲养需要的玉米青饲收获机械，以及为了造纸或发电而需要的收获后玉米秸秆打捆机械等需求。

　　不分行让收割机“南征北战”

　　每年小麦收割的季节，小麦联合收割机“南征北战”的场面蔚为壮观。而玉米收获却只能“自扫门前雪”。

　　据陈志介绍，我国地域辽阔、地貌多样、气候各异，各地形成了不同的玉米种植农艺，特别是在种植行距上差异更大，常见的有窄行、宽行、宽窄行等，常规的对行收获根本不适应我国多变种植方式的需要，制约了玉米机械化作业的进程。

　　陈志带领团队历时7年攻克玉米收获技术。由于没有国外样机可以参考，实际研制过程中做了大量试验，也走了一些弯路。但研制也得益于中国农机院雄厚的技术储备，如底盘、摘穗、剥皮技术。

　　在国家“863”及科技支撑计划资助下，该项目重点研究不分行割台技术，突破了原来链式抓取方式，利用仿生的原理，模仿人双手扶持，三点喂入，系统地建立了玉米不分行收获的分禾拨禾、扶禾导入的边界条件，创建了玉米不分行收获理论，并首创了相邻收获单元交叉布局结构，实现了横向有效抓取、有序输送、纵向扶禾导入、形成单株喂入摘穗。它解决了摘穗的功能以外，真正实现了不分行收获，解决了不同玉米行距收割的问题，大大提高了玉米收获机的适应性，为实现玉米收获的“南征北战”奠定了物质装备基础。

　　玉米秸秆成能源“新宠”

　　我国是粮食生产大国，又是秸秆生产大国。据专家预测，农作物的果实能量和秸秆能量在数量上大体相当。我国农业每年生产10000多亿斤粮食，生产14000多亿斤秸秆。

　　在玉米打捆技术成熟之前，玉米联合收割机一般将玉米秸秆还田，作为土壤的有机肥料，但由于降解速度慢，影响耕作及作物生长。而且，在能源日益紧缺的时代，秸秆正从田间的“弃儿”变成能源界的“宠儿”。用秸秆作为生物质能发电的前提是将秸秆压缩成高密度的大型方捆，陈志介绍说，使其具有一定的形状和规格，才能解决秸秆储运及喂入发电的难题。

　　目前，像国能生物发电（国家电网的子公司）等生物质能发电公司，在秸秆打捆机出现之前，都是采用传统的方法，由农民一家一户把秸秆运到固定的地点进行集中打捆，费时费力，效率较低。虽然市场上也有进口的打捆机，基本是用于麦秆和牧草的打捆。

　　玉米秸秆与麦秆、牧草柔软性不同，秆粗而长，进口的打捆机不能适用。陈志说，他们所研制的玉米打捆技术在国际上属于首创。秸秆通过打捆机后变成截面为120×90cm，长度200－250cm的可调的长方体，每捆重达500公斤，便于后续的运输和码垛等工序的实施。该技术突破了玉米秸秆碎断、预压、二次压缩成型、密度反馈控制、大截面均匀布料、自动捆扎一体化等关键技术，并形成了玉米籽实与秸秆收获3大类10种系列设备，已列入国家农业机械推广目录，填补了国内空白，满足了玉米秸秆集储利用的发展需求。

　　让青饲收获 “易如反掌”

　　近年来，随着我国养牛业的快速发展，青饲玉米的种植面积不断扩大，但由于缺少青饲收获机械，青饲料加工多采用落后的分段收获或人工收割茎秆再运回切碎的方法，劳动强度大，效率低，饲料氧化严重，饲料养分含量降低，加上割、运、切碎过程的损失也较大，已不能满足现代化大规模养殖业的需要，迫切需要损失少、效率高的新型青饲料联合收获机。

　　项目组经过多年的努力，采用人工扶持切割原理，突破了多层多齿塔形扶持、大圆盘切割装置、夹持输送等关键技术，研制出物料长度可调（5—40mm）、均匀切段、高效低耗的3种型号不分行玉米青贮饲料收获机，实现了切割与纵横向输送、喂入、切碎、抛送一体化，填补了国内空白。

　　“该收割台采用圆盘刀切割、水平旋转圆盘拨禾的夹持喂入技术，是目前国际最为先进的切割喂入技术，经国家农机具质量监督检验中心检测，9265型收获机留茬高度为95mm，喂入量达到11.2kg/s，收获损失率为0.7%。与国外同类机型相比，该机可收割各种种植方式的高秆青饲作物，且割茬低，收割倒伏作物能力强，饲料切碎质量好，解决了收获高秆青饲作物的难题。3种型号玉米青贮饲料收获机全部进入国家农业机械推广目录。”陈志说。

　　截至2010年底，3种型号玉米青饲收获机共销售148台，占据了国内玉米青饲收获市场40%的份额。

　　陈志告诉记者，玉米籽实与秸秆收获关键技术装备的推广，除了构建了玉米收获全程机械化作业体系，引导了产业发展。更大的意义在使民族农机制造企业增强了信心，明确了方向：“要想占有市场，必须主打‘技术牌’”。

　　据介绍，目前中国机械工业集团公司正通过机构重组，加大改造改造投资、提高装备水平外，设立中央技术研究院，进行农机技术前瞻性的共性技术研究。