玉米收获机械现状分析及发展建议
王 昊 宇
（石河子大学，机械电气工程学院，11电气工程及其自动化）
摘要：介绍玉米收获机械化技术的基木概念及玉米收获机械化的发展概况、通过对比我国与国外发达国家玉米收获机械研制、应用的现状，了解我国在玉米收获机械的研发、生产方面存在的不足，指出我国玉米机械今后的发展思路和方向。
关键词：玉米收获机；研究；应用；现状；发展方向
当前我国已形成三大玉米生产区，一是北方玉米区，包括东北三省、内蒙、河北、山西及津京地区等，播种面积约占全国40％；二是黄淮平原玉米区，包括山东、河南、江苏等地区，播种面积约占全国25％；三是西南丘陵玉米区，包括云南、贵州地区等地区，播种面积约占全国15％。若按50％机收而现实情况是我国玉米机收率不到2％，远远低于小麦70％和水稻20％的机收水平。玉米机械化收获已成为制约农业机械化发展的瓶颈，为此加快玉米收获机械化的发展已成为当务之急。
1.国外玉米收获机械化现状
世界上第1台玉米联合收获机是由澳大利亚昆士兰文巴的艾伦 (George Hand) 于1921年设计出来的，经过多次完善和改进，逐步开始由一些经济发达国家生产和使用。
目前，国外玉米收获机的研究与生产已经成熟，美国、德国、乌克兰、俄罗斯等西方国家的玉米收获(包括籽粒和秸秆青贮)已基本实现了机械化作业。各国根据区域条件及耕作方式的不同，分别采取了相应的收获方式:在美国、加拿大和西欧各国，大而积采用谷物联合收割机(直接收获玉米籽粒);而在俄罗斯、乌克兰和东欧一些国家，广泛应用的是专用玉米收获机械(收获玉米果穗)。
从总体设计来看，国外机型有两种基本的形式：一种是专门用于玉米果穗的收获机，俄罗斯、乌克兰和东欧的一些国家，由于玉米在收获期籽粒含水率高，不适合直接脱粒，因此采用专用的玉米联合收获机收获玉米果穗，如乌克兰赫尔松公司生产的KCKY-6型玉米收获机，可以进行摘穗、果穗剥皮与青贮联合作业，实现茎穗兼收。另一种是在小麦联合收割机上配置专用的玉米割台，美国、加拿大等国家由于其种植地块大多为一年一季种植，收获时玉米籽粒的含水率较低，一般在谷物联合收割机上换装玉米割台，采用直接脱粒的收获方式进行直接收储。如美国的约翰迪尔公司、凯斯公司、爱科公司、德国的Mengle公司和道依茨公司等生产的玉米联合收获机，绝大部分是在小麦联合收获机上换装玉米割台，通过调节脱粒滚筒的转速和脱粒间隙进行玉米的联合收获。
随着科学技术的进步，国外的玉米联合收获设备正在向着以下几个方面发展：
1.1.向高效、大型、大功率、大割幅、大喂入量和高速发展
在保证良好的作业性能前提下，玉米收获机向高效、大型、大功率、大割幅、大喂入量
和高速发展。约翰迪尔公司生产的大型谷物联合收割机配套1293型玉米割台，一次可收获玉米12行，割台总幅宽达8米左右；联合收割机最大功率达250Kw左右，喂入量由一般得5.6kg/s发展到10.12kg/s。
1.2.向扩大机器的通用性和提高适应性发展
同一台收割机可同时配套多种专用割台（如水稻、大豆、玉米、小麦、向日葵等），同一机器还可以配套不同割幅的割台以适应不同作物和不同单产的需要；改进机体结构（如收割台的仿形机构、清粮室的自动调平装置等），使更好的适应不同作物和不同地形；行走装置配置多种宽度的轮胎、履带等以提高不同田间条件下工作的适应能力。
1.3.向专业化玉米收获机方向发展
法国布光公司是欧洲唯一一家专业设计、生产玉米整穗收获机的企业。其产品在全球农机行业享有很高的声誉。该公司生产的糯玉米、种子玉米收获机可进行鲜食玉米的收获，收获质量好、生产率高。
1.4.向智能化方向发展
随着全球定位系统、地理信息系统和遥感技术的发展，玉米收获机的智能化程度越来越高。如智能化小区玉米收获机在收获过程中可将种子进行称重和计量，并测定其含水率，同时计算出干质量贮存，并迅速计算打印出小区的产量数据，再将整个试验的平均数、变异系数和显著性计算出来，同时汇总成表。国外部分农机企业生产的联合收割机，都安装了产量检测器，可在玉米收获后绘制出农场各个不同区域产量的直方图。
1.5.向舒适性、使用安全性、操作方便性方向发展
现代玉米收获机的设计，在考虑提高技术性能的同时更加注重驾驶的操控性、舒适性、安全性。为了改善驾驶员工作条件，自走式玉米收获机普遍装有现代化的密闭驾驶室以隔音隔噪，驾驶室内安装有空调，提高驾驶员的舒适性，也可防止环境恶劣造成的疲劳，增加驾驶的安全性；转动部件转速、收割机切割高度、谷物损失量、粮箱填充量、排草堵塞等配有信息显示；自控装置包括自动对行、割茬高度自动调节、自动控制车速、自动停车等。
2.国内玉米收获机械化现状
近年来，在国家农机补贴的强力推动下，伴随着水稻、小麦收获机械化的解决，玉米的收获机械市场变得日益火热，玉米的机收水平也日益提高。国内多家有实力的农机生产企业（如中国收获机械总公司、山东金亿、福田雷沃、奇瑞重工、山东大丰、新疆牧神、天津勇猛、郑州三中和河北天人农机公司等）纷纷投入到玉米收获机的研发生产当中来。到目前为止，玉米收获机机型已有100多种，主要机型按动力形式可分为自走式玉米收获机、背负式玉米收获机、牵引式玉米收获机和玉米割台四种。收获方式主要以整穗收获为主，直接收获玉米籽粒的机型以进口设备为主，国内生产该类型收获方式设备的厂家较少。
2.1.自走式玉米收获机
自走式玉米收获机是一种专门用来从事玉米收获作业的设备，目前以3行、4行产品居多，自身具有行走、动力和操纵等系统。该类型具有结构紧凑、配置合理、操纵灵活和作业效率高、性能可靠、籽粒损失小等特点，能一次完成摘穗、剥皮、集穗、秸秆还田或秸秆切碎收集青贮作业。缺点是价格高、不适应小地块作业。因技术含量高，利润较高，自走式玉米收获机为各厂家主要开发生产的产品。代表厂家有中国收获机械总公司、山东金亿、郑州三中、天津勇猛、福田雷沃等厂家。
2.2.玉米割台
玉米割台利用自走式小麦联合收割机的动力、行走和操纵系统，将小麦收割机的割台换装成玉米割台进行玉米收获作业。其有两种收获方式：一是以小麦联合收获机的底盘改进开发，通过换装果穗箱完成果穗收集，可一次性完成多行玉米的摘穗、果穗集箱、秸秆粉碎处理作业。其优点是产品性能可靠，零配件通用性高。由于其通过互换割台可以兼收小麦、玉米、水稻等作物，整机利用率高，成本回收快，所以近几年产销总量较大。另外一种是利用大型联合收割机的工作装置，换装玉米割台直接进行玉米籽粒的收获，作业效率高。如约翰迪尔3518和3316型收获机配套国产玉米割台，日生产率可达150—300亩。该种收获方式适用于早熟品种、不到伏地块以及冬季上冻后玉米收获（黑龙江垦区主推模式），直收时要求玉米籽粒含水率≤25%，在适应直接收获的地区，该种收获方式应大力推广。缺点是含水率高时，如采用直接脱粒收获方式，籽粒破碎率十分严重。代表厂家为河北天人农机公司。
2.3.背负式玉米收获机
背负式玉米收获机与拖拉机配套使用，需将各工作部件安装在拖拉机上，驾驶员通过操控拖拉机及作业装置进行玉米收获作业。由于背负式玉米收获机需在拖拉机上加装机架、摘穗、输送、集穗箱、秸秆粉碎等装置，驾驶员操作视野和舒适性较差；安装后，整机中心转移，转移地块或长距离运输时行驶速度受限。但该机型具有拖拉机利用率高、价格低和投资回收期短等优点。
2.4.牵引式玉米收获机
牵引式玉米收获机以拖拉机为动力，工作装置自成体系，装有支重轮和操纵系统等。作业时，由拖拉机牵引，机手操控作业装置。该机型具有拖拉机利用率高、价格低、挂接方便和投资回报期短等优点。但是机组较长，转弯半径大，且作业前需要人工开道，只能适用于大地块作业。
3.我国玉米收获机械化存在的问题
3.1.玉米育种目标与玉米的生产机械化存在偏差
长期以来，我国的育种专家根据我国玉米生产的实际情况，制定了适合中国国情的育种目标：优质、高产、多抗、适应性广。可以说，这一育种目标推动了我国玉米育种的进程，取得了辉煌的成绩，不论过去、现在，还是将来，它仍然是主要的育种目标，特别是高产目标将成为永恒的主题。但是在这一历史背景下，导致现有的玉米主推品种大部分没有考虑到机械化生产的需求。
我国玉米收获机械化水平偏低，一方面因素是由现有的土地经营模式、经济水平等多种因素造成；另一方面，玉米品种本身问题不容忽视，玉米主产区的品种种类繁多，参差不齐，不同品种的生育期、穗位高低、最适宜种植密度等均不相同，农户无法进行适宜当地环境条件的品种选择。玉米育种目标与玉米生产机械化的偏差是限制我国玉米收获、生产机械化提高的主要因素之一。
3.2.农艺农机不协调
玉米在我国分布广阔，由于气候差异和传统种植模式的影响，玉米栽培模式千差万别，有平作、垄作（垄作分小垄单行和大垄双行）、套作等，种植行距差异很大，一般分布在300—900mm之间，差距更大的也有1000mm以上。而我国目前的玉米收获机，是根据一定的农艺耕作模式（如行距、株距）而进行设计生产的的，均要求对行收获，适应收获行距为500—800mm,导致适应收获行距范围外种植模式的玉米无法实现机械化收获作业，可见，农艺的非标准化种植制约了玉米收获机械化发展。
3.3.机收技术瓶颈尚未完全突破，技术创新滞后
我国玉米收获机械起步较晚，长期科研创新能力不足，技术一直在低水平徘徊。作为收获效率最高的玉米直接收获装备技术、广泛适用当前多行距玉米种植农艺的不对行收获技术，国内一直未有重大突破。另外，由于农机工业基础薄弱，玉米收获机械产品还存在着性能、质量和可靠性问题。多方面技术因素的综合影响，从而抑制了农民对玉米收获机械的购买热情。
3.4.农民收入、土地经营模式对玉米收获机械化的制约
当前主流玉米收获机械作业效率有限，售价较高，导致玉米收获机投资回收期较长。而
大部分农民本身资金有限，使得玉米收获机推广困难。现有的土地承包经营模式，过于分散，各家各户小块种植，相对于规模经营，其对农机技术和农业技术的接受程度低、速度缓慢得多，这也是造成玉米机械化水平较低的原因之一。
3.5.配套设施不足，限制高效玉米收获机械化的发展
玉米的收获机械化作业，具有作业时间集中、处理玉米量大的特点，刚收获的玉米含水率高，需要经过晾晒或者烘干作业使玉米含水率降至安全储存水分以下方可安全储存。但目前国内玉米烘干设备配套设施不足，无法应对大量、集中的玉米收获，进而制约了玉米收获机械化的发展速度和进程。
3.6.第三方农机服务组织服务、管理水平薄弱
目前，我国的农机服务组织总体上还处于起步阶段，还不能完全适应农村经济发展的需要。存在规模小、实力弱、服务项目单一、服务功能不完善；辐射带动能力、开拓市场能力和抵抗风险能力较弱；管理不规范、组织化程度低、需求信息不畅；经营者素质偏低，服务组织规模化经营观念滞后等诸多问题。
4.对我国发展玉米收获机械化的建议
4.1.培育适合机械化生产的玉米
从玉米收获机械化角度来看，适合进行玉米机械化生产的玉米品种要求抗倒伏、抗病、抗虫能力强，穗位适中、整齐一致，苞叶长短适中、后期松开，中早熟，籽粒灌浆快、后期脱水快。抗倒伏、抗病虫性：由于现在的玉米收获机，对于倒伏的玉米不能进行收获，玉米因抗倒伏性差、抗病虫害差，造成玉米作物倒伏、果穗下垂、脱落等严重影响机械收获，致使收获不彻底，田间损失大。果穗一致，苞叶适中：穗位适中，利于机械抓穗，避免造成大量漏收；果穗大小不一致，收获时会给脱皮辊间隙调节造成不便，穗大的容易将籽粒挤碎，穗小的容易掉下；苞叶适中，便于剥皮辊将苞叶脱下，加快籽粒脱水速度。籽粒灌浆快、后期脱水快：生育期偏长的品种，在收获时大部分含水量在30%以上，根据河北省栾城县试验站测定，此含水率下进行直收籽粒破碎率最高可达30%，总损失率达到20%，不仅直收如此，果穗整穗收获时，在高含水率情况下也存在较高破碎率和损失率，因此，要求能尽快培育出后期灌浆快、成熟快和容易脱水的品种，以确保在收获过程中，保持良好的玉米品相以及利于贮藏。
4.2.规范玉米种植农艺
有研究表明（山东农科院/国家玉米产业技术体系济宁试验站韩成卫等以郑单958为供试品种，设55cm、65cm两个行距水平，研究不同行距对玉米生长发育、产量的影响），不同行距对玉米产量无显著影响，因此，机械化生产条件下，可以根据需要在一定程度上统一玉米种植农艺，从而提高现有玉米收获机的适用范围，促进跨区作业，延长机器作业时间周期，尽量缩短投资回收周期，提高玉米收获机械化作业水平。
4.3.突破玉米直接收获技术、不对行收获技术
我国的玉米收获装备技术的发展方向，随着科学技术的进步和我国农机基础工业实力水平的逐渐增强，最终会向专业化、大型、高速、智能化的现阶段发达国家农机发展方向靠拢。但就现阶段实际情况分析，目前较迫切需要突破的是玉米直接收获技术和玉米不对行收获技术。玉米直接收获技术，相对于玉米其他收获方式，具备收获效率高、无后续脱粒环节、互换割台可收获水稻、小麦、设备利用率高，同时高效的收获方式，便于玉米种植的规模化经营。适用玉米生产机械化的品种培育、玉米生产种植农艺的统一，需要一个长期的过程，玉米不对行收获技术开发，在目前多种种植模式并存的情况下，具有特殊的现实意义。
4.4.加快土地流转，推动玉米收获机械化发展速度
目前各家各户分散的土地经营模式，在某种程度上制约了玉米收获机械化的发展，我国应加快土地的流转速度，引进有资金、技术的企业和种植大户，加快玉米种植的规模化、标准化，激发出市场对玉米生产作业机械的需求，推动玉米收获机械化的发展。
5.总结
近年来，随着政府对农业机械化的重视，以及在资金和政策上不断扶持，玉米收获机械化水平日益提高，玉米收获机也得到了更多用户的认可，为实现玉米增产和农民增收提供了重要的保证。玉米收获机械需要在提高产品质量、做好技术培训、完善服务体系、规范种植模式和加大补贴力度等方面进行改进。
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《机电一体化系统设计》
结课论文
班级： 2011电气（5）班
姓名： 王昊宇
学号： 2011509146
2014年12月30日
本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/b67fb87290c69ec3d4bb753c.html
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