董相金，李景鵬，王新超

(浙江農(nóng)林大學(xué) 工程學(xué)院，浙江 臨安 311300)

2010年，山東省的玉米收獲機械保有量55 000臺以上，完成機收面積240萬 hm2多，玉米機收率達(dá)到71.5%，基本上實現(xiàn)了玉米收獲機械化，在全國率先實現(xiàn)了玉米生產(chǎn)全程機械化［1］。目前全國玉米機耕水平達(dá)到了83.5%，機播水平達(dá)到了72.5%，但機收水平僅為16.9%，成為了制約玉米生產(chǎn)全程機械化的“瓶頸”［2］。山東省的玉米生產(chǎn)機械化模式促進(jìn)了全國農(nóng)業(yè)機械化的發(fā)展。

1 現(xiàn)狀

1.1 作物輪作耕種模式

1.1.1 玉米、小麥交替免耕播種模式

玉米免耕播種→施肥和除草管理→人工或機械收獲→小麥免耕播種→施肥除草管理→小麥聯(lián)合收割→秸稈處理。

1.1.2 玉米、小麥套播模式

早玉米套播于麥地→小麥聯(lián)合收割→秸稈回收→玉米施肥和除草管理→人工或機械收獲→秸稈處理。

1.2 收獲模式

1.2.1 人工果穗收獲+秸稈回收模式

人工果穗收獲 +秸稈回收模式［3］流程為:人工摘穗→秸稈割倒捆綁回收。其技術(shù)路線是在玉米成熟期，采用人工將玉米穗摘下，然后等秸稈在地里曬干后將其進(jìn)行回收處理用來飼養(yǎng)牲畜或用作燃料。這種技術(shù)路線較為原始，目前存在于偏遠(yuǎn)山區(qū)。

1.2.2 玉米割曬+人工摘穗+秸稈處理模式

玉米割曬+人工摘穗+秸稈處理模式流程為:帶穗玉米機械割倒→人工摘穗→人工剝皮→秸稈處理。其技術(shù)路線是割曬機將玉米割倒、放鋪和晾曬，籽粒濕度降到30%左右，人工摘穗和剝皮，然后運回曬干后脫粒，秸稈進(jìn)行機械粉碎還田。該模式是玉米機械化發(fā)展的最初模式。

1.2.3 機械摘穗+秸稈粉碎還田聯(lián)合收獲模式

機械摘穗+秸稈粉碎還田聯(lián)合收獲模式流程為:聯(lián)合收獲機摘穗割倒→秸稈粉碎還田。其技術(shù)路線是果穗收獲與秸稈粉碎還田聯(lián)合作業(yè)，一次完成摘穗、果穗升運、集箱、秸稈粉碎還田作業(yè)工序。是目前大部分地區(qū)主要推廣的技術(shù)模式，為玉米機械化發(fā)展的第2階段。

1.2.4 果穗剝皮與秸稈兼收模式

果穗剝皮與秸稈兼收模式流程為:聯(lián)合收割機摘穗剝皮→秸稈粉碎集箱回收。其技術(shù)路線是將玉米摘穗后便升運到破皮機構(gòu)，剝皮后的玉米進(jìn)入集箱。割倒的秸稈通過粉碎機構(gòu)集箱回收，用作青貯飼料。該模式普遍應(yīng)用于牛羊養(yǎng)殖區(qū)。為玉米機械化發(fā)展的第3階段。

1.3 發(fā)展過程

1.3.1 玉米機械化技術(shù)成為發(fā)展重點

2001年，玉米種植面積在山東省3大農(nóng)作物中排第3;2002年，超過小麥升至第2位;2007年，超過水稻升至第1位，成為第1大糧食作物。2008年全省的玉米種植面積已增至286.7萬hm2。玉米生產(chǎn)機械化也受到高度重視。

山東省發(fā)展玉米生產(chǎn)機械化的過程體現(xiàn)在:發(fā)展決策迅速，在本世紀(jì)初小麥基本實現(xiàn)全程機械化之時，山東省就及時地把農(nóng)機化發(fā)展的戰(zhàn)略重點轉(zhuǎn)移到玉米生產(chǎn)機械化上來，不失時機地啟動和推進(jìn)［4］;工作措施有效，10年來山東省各級農(nóng)機部門堅持耕耘基層，面向農(nóng)民，示范推廣玉米收獲機械化技術(shù)和機械產(chǎn)品，使廣大農(nóng)民群眾從不認(rèn)識到感興趣、從個別使用到爭相購買，形成了玉米機收的熱潮;政策扶持的得體，山東省把玉米機收作為全省農(nóng)機化扶持的重點，山東省玉米收獲機械產(chǎn)量占全國的2/3，山東省規(guī)模以上的玉米收獲機械生產(chǎn)企業(yè)年生產(chǎn)能力過萬臺，占全國的90%。

1.3.2 對玉米生產(chǎn)機械化水平的調(diào)查

2011年山東省安丘市玉米機械化水平調(diào)查結(jié)果(表1)，在玉米生產(chǎn)中，機收水平最低，且機收率低得比較明顯。由此證明，玉米機收是三大機械化環(huán)節(jié)中最難實現(xiàn)和最薄弱的“瓶頸”環(huán)節(jié)。2000年前，全國還沒有玉米機械化的統(tǒng)計資料。2000年全國玉米機收面積才38.7萬hm2，機收水平1.7%。

表1 2011年山東省安丘市玉米機械化水平的調(diào)查

山東省為了加快收割機具的研發(fā)生產(chǎn)，需采取了產(chǎn)、學(xué)、研、推相結(jié)合的措施，協(xié)調(diào)農(nóng)機科研機構(gòu)、生產(chǎn)企業(yè)、推廣組織和有關(guān)院校聯(lián)合進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，大力推進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)和機具的研制開發(fā)。目前，玉米聯(lián)合收獲機從單行向多行、從懸掛式向自走式、從單功能向多功能發(fā)展，形成了以懸掛式為主導(dǎo)，互換割臺式和自走式玉米聯(lián)合收獲機全面推進(jìn)的發(fā)展格局。

1.3.3 農(nóng)機服務(wù)組織是推動玉米機械化的主導(dǎo)力量

2007年，濰坊市農(nóng)機總值50萬元以上農(nóng)機大戶及服務(wù)組織達(dá)78個，農(nóng)機服務(wù)進(jìn)農(nóng)村社區(qū)比例達(dá)到60%;全市農(nóng)機總值30萬元以上的農(nóng)機戶達(dá)784戶［5］。為適應(yīng)全市農(nóng)村經(jīng)濟社會的發(fā)展，農(nóng)機土地規(guī)模經(jīng)營和農(nóng)機規(guī)?；鳂I(yè)快速發(fā)展，全市承包土地在13.3 hm2以上的農(nóng)機專業(yè)組織和大戶已發(fā)展到20多個，較大的承包戶土地達(dá)到466.7 hm2。

農(nóng)機服務(wù)業(yè)成為一項獨立產(chǎn)業(yè)，農(nóng)機服務(wù)效益好、增收快，是實現(xiàn)玉米收獲機械化的主要推手?！笆晃濉蹦H坊市農(nóng)機從業(yè)人員達(dá)到72萬人，承擔(dān)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中80%以上的勞動量。全市農(nóng)機服務(wù)總產(chǎn)值55億元，人均實現(xiàn)收入800元，在農(nóng)民收入中的貢獻(xiàn)率達(dá)10%，5年替代轉(zhuǎn)移農(nóng)村勞動力70多萬人。機械化使農(nóng)民從農(nóng)業(yè)中解脫出來，使農(nóng)村剩余勞動力向城市轉(zhuǎn)移。

2 問題

2.1 農(nóng)機裝備制約農(nóng)機化發(fā)展

從農(nóng)機裝備結(jié)構(gòu)看，小型拖拉機數(shù)量多，大中型拖拉機數(shù)量少;不僅適應(yīng)不了玉米生產(chǎn)的各作業(yè)環(huán)節(jié)的要求，也不能滿足大規(guī)模機械化生產(chǎn)的需要。主機多，農(nóng)具少;不能滿足各作業(yè)環(huán)節(jié)的具體要求。耕整地作業(yè)機械多，收獲、加工作業(yè)機械少。這是制約玉米收獲機械化的關(guān)鍵因素。

從市場供求情況來看，銷售的玉米收獲機價格較高，投資成本回收期較長，農(nóng)機戶購買欲不強。與雇工摘取玉米果穗相比，使用玉米收獲機收獲所花費的資金更高，而使用玉米收獲機械的籽粒破損率和果穗損失率都比人工收獲的高得多，從而導(dǎo)致農(nóng)民對玉米收獲機械的購買欲望不高。

2.2 農(nóng)機與農(nóng)藝不配套

農(nóng)機與農(nóng)藝不配套［6］主要表現(xiàn)在2個方面:一是玉米品種多，山東的玉米品種多達(dá) 110多個，各家各戶地塊小，相鄰地塊玉米的成熟期不一致，降低了農(nóng)機連片作業(yè)的可能性;二是行距不一致，山東省玉米種植行距多為50～70 cm，加上山東省玉米秸稈高達(dá) 3 m多 、莖粗約達(dá) 5 cm、穗長達(dá)30 cm，給玉米機收增加了難度。不對行玉米收獲機在使用中普遍存在著無法適應(yīng)行距變化，出現(xiàn)收獲損失率增大的現(xiàn)象。玉米不對行收獲機成了技術(shù)攻關(guān)難點和熱點［7］。

2.3 土地流轉(zhuǎn)問題制約機械化發(fā)展

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，近5年來生產(chǎn)成本上漲過快、資金壓力大、轉(zhuǎn)入土地使用權(quán)期限較短等，使農(nóng)機種糧大戶在租地經(jīng)營中面臨諸多難題。土地流轉(zhuǎn)及租金是他們反映最多的問題，種糧大戶想多承包些土地以擴大規(guī)模，但上漲的土地租金讓他們很犯愁。最初包地是不花錢的，但隨著惠農(nóng)政策的不斷增多，土地流轉(zhuǎn)的價格一路看漲，現(xiàn)在的租金是7 500元·hm－2。當(dāng)前種糧大戶轉(zhuǎn)入的土地期限普遍較短，51.21%為1～2年。租金方面一年一定的現(xiàn)象比較多，隨意性也比較大［8］。這就降低了農(nóng)機種糧大戶長期投入的穩(wěn)定性。

3 發(fā)展趨勢

3.1 玉米專用機是玉米收獲機發(fā)展的必然

世界上第1臺玉米聯(lián)合收獲機是由澳大利亞昆士蘭文巴的艾倫(George Hand)于1921年設(shè)計出來的，經(jīng)過多次完善和改進(jìn)，逐步在一些經(jīng)濟發(fā)達(dá)國家生產(chǎn)和使用［9］。

在我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的初期，大部分農(nóng)民消費能力有限，由于小麥玉米兩用機具有良好的性價比，所以前幾年受到了許多用戶的青睞。隨著國家各種惠農(nóng)政策的實施，農(nóng)村經(jīng)濟得到了快速發(fā)展，農(nóng)民收入逐年提高，農(nóng)民的購買能力也不斷增強。加之在國家補貼政策的支持下，玉米專用機的實銷價得到大幅降低，所以專用機銷量上升將成為必然。另外從小麥、水稻收割機的發(fā)展歷程來看，兩類機型都經(jīng)歷了牽引式、背負(fù)式、兼收型等發(fā)展階段，最終都實現(xiàn)了專業(yè)化。當(dāng)前玉米機經(jīng)歷了牽引式、背負(fù)式、兼用型階段，現(xiàn)在玉米收獲專用機發(fā)展已經(jīng)初具規(guī)模，必將最終替代背負(fù)式、兼收機而成為市場的主流產(chǎn)品，從而玉米機械化收獲將進(jìn)入專業(yè)化收獲時代。

3.2 防旱保護(hù)性耕作將得到大力推廣

干旱一直是影響北方地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要災(zāi)害。受傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)耕作方式的影響，農(nóng)民習(xí)慣用中小型機械旋耕或翻地作業(yè)，逐漸致使耕層變淺，板結(jié)嚴(yán)重，地力下降，抗旱排澇能力越來越差。

農(nóng)機深松整地可增強土壤蓄水保墑和抗旱排澇能力。該方法相當(dāng)于建設(shè)多個大型“土壤水庫”，據(jù)監(jiān)測，表土耕層每加深1 cm，就可以多存儲3 mm降雨，深松達(dá)到30 cm，每公頃地塊可多蓄水400 m3左右，類似建立了一個“土壤水庫”。2010年山東省實施了66.7萬hm2深松作業(yè)，并首次實施整地深松作業(yè)補貼政策，補貼額大約300元·hm－2左右［10］。

實行玉米免耕播種和保護(hù)性耕作之間的配合，是山東省防旱技術(shù)的又一成功實踐。“小麥機械化收獲→秸稈還田覆蓋→玉米免耕施肥播種”的“一條龍”作業(yè)模式，大力推進(jìn)了小麥機收和玉米保護(hù)性耕種的聯(lián)合作業(yè)。實踐證明，推廣玉米免耕播種能有效蓄水保墑，在玉米免耕播種的基礎(chǔ)上，實施保護(hù)性耕作可以有效地促進(jìn)玉米機收的發(fā)展。把玉米機收與保護(hù)性耕作機械有機地結(jié)合起來，可以取得事半功倍的效果，可以促進(jìn)玉米收獲機械化和保護(hù)性耕作機械化的共同發(fā)展。

3.3 玉米收獲技術(shù)的發(fā)展趨勢

3.3.1 不對行收獲

山東省農(nóng)村地塊小、玉米品種多、種植行距不一，使得玉米不對行收獲成為必須攻克的技術(shù)難題。不對行收獲技術(shù)就是采取主動喂入方式。通過將撥禾鏈沿扶禾器向前側(cè)方延伸，在兩扶禾器間形成V形喂入口，玉米植株進(jìn)入兩扶禾器尖中間后，收獲機前進(jìn)過程中，玉米莖稈首先與撥禾鏈接觸，在撥禾鏈的撥齒的強制作用下向后運動，而不是向前傾倒，從而完成不對行喂入。帶螺旋葉片的導(dǎo)入錐式喂入機構(gòu)，這種喂入方式較窄行距玉米的收獲使玉米收獲機的作業(yè)純小時工作效率的不足50%提高到80%以上，同時使機具的適應(yīng)性大大增強，為玉米聯(lián)合收獲機實現(xiàn)跨區(qū)作業(yè)，增加機手的經(jīng)濟收益，提供了強有力的技術(shù)支持［11］。

3.3.2 降低籽粒破碎率

籽粒的破碎率在機收中如何能降得更低，又是一待解決的問題。對于摘穗輥式的摘穗機構(gòu)，雖然收獲后的果穗含雜率較低，但收獲損失較大，籽粒破碎率偏高。為此，通過采取加大摘穗輥直徑、降低摘穗輥轉(zhuǎn)速、減少摘穗爪棱高、提高摘穗輥表面光潔度、摘穗輥表面噴塑等一系列改進(jìn)措施，有效降低籽粒破碎率［11］。破損率的降低，能提高農(nóng)民購機的積極性。

3.3.3 機電一體化

檢測傳感技術(shù)可檢測農(nóng)機的環(huán)境溫度、位移、速度、加速度、力和力矩等物理量，檢測傳感器集機、光、電、聲、信息等各種技術(shù)之大成［12］;信息處理技術(shù)把農(nóng)機收集的信息進(jìn)行輸入、變換、運算、儲存和輸出，以便進(jìn)行機器的改進(jìn)和設(shè)計;精密機械技術(shù)可減輕重量、縮小體積、提高精度、提高剛度和改善動態(tài)性能等，以使農(nóng)機微型化和提高經(jīng)濟實用性。

我國正處于由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型時期，在此過程中，要突破的是技術(shù)管理、產(chǎn)品制造、生產(chǎn)結(jié)構(gòu)等問題。農(nóng)業(yè)機械化起步較晚，發(fā)展較慢，是由我國的地形和技術(shù)所決定的。北方多平原，發(fā)展訊速，起到示范帶頭作用。南方多山地和丘陵，發(fā)展山地機械是機械化發(fā)展的研究方向。玉米機械收獲的突破，將把農(nóng)業(yè)機械化推向高潮。玉米生產(chǎn)的農(nóng)場式經(jīng)營和統(tǒng)一種植模式，提高玉米收獲機械化的效率;玉米地免耕播種、深耕技術(shù)和膜下滴灌技術(shù)是保證玉米抵抗干旱的有效途徑;機電一體化和農(nóng)業(yè)機器人的出現(xiàn)將使農(nóng)機使用智能化，最終以實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化。

［1］玉米機收的山東速度:訪山東省農(nóng)機管理辦公室主任林建華［N/OL］．中國農(nóng)機化導(dǎo)報，2010-09-26．http:∥www.camn.agri.gov.cn/．

［2］全國玉米跨區(qū)機收啟動儀式在山東濰坊舉行［DB/OL］．中國農(nóng)機新聞網(wǎng)，2009-09-21．http:∥www.camn.agri.gov.cn/．

［3］董佑福．山東省玉米收獲機械化發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢［J］．當(dāng)代農(nóng)機，2006，35(4):22－24．

［4］山東省成為我國玉米生產(chǎn)全程機械化第一?。跱/OL］．中國農(nóng)機化導(dǎo)報，2010-10-17．http:∥www.camn.agri.gov.cn/．

［5］1978－2007年山東省農(nóng)機化統(tǒng)計主要指標(biāo)［DB/OL］．山東農(nóng)機化網(wǎng)，2008-06-18．http:∥www.sdnj.gov.cn/．

［6］王庭茂．對我國玉米收獲機械化實現(xiàn)途徑的探討［J］．新疆農(nóng)機化，2010，26(5):44－47．

［7］謝周存．玉米收獲機械化發(fā)展趨勢簡析［J］．現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，2010，36(11):81．

［8］馮華．陳仁澤．種糧大戶喜與盼:來自農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一線的報告［J/OL］．2011-02-11．http:∥paper.people.com.cn/．

［9］李強．我國玉米收獲機械的研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向［J］．新疆農(nóng)機化，2010，26(5):42－43．

［10］山東將補貼1000萬畝深松作業(yè)1公頃保水400方［N/OL］．大眾日報，2011-01-24．http:∥www.dzwww.com/．

［11］山東省玉米機械化技術(shù)模式與趨勢［DB/OL］．2007-02-07．中國農(nóng)機互聯(lián)網(wǎng)，www.aweb.com(2007/02/07)．

［12］張建民．機電一體化系統(tǒng)設(shè)計［M］．3版．北京:高等教育出版社，2007:4－5．