孔凡克，劉曙光，紀中良，南松劍，董仁杰

(1.中國農業(yè)大學 煙臺研究院，山東 煙臺 264670；2.山東五征集團有限公司，山東 日照 262300；3.中國農業(yè)大學 工學院，北京 100083)

0 引言

我國是一個農業(yè)大國，玉米秸稈資源非常豐富，是具有多種用途的可再生資源。2016年，我國玉米種植面積為3 675.97萬hm2，玉米總產量為21 955.4萬t[1]，以玉米籽粒與玉米秸稈產量比1∶1.6進行計算，玉米秸稈產量約為35 128.6萬t，居全國各類農作物秸稈產量之首。長期以來，我國人工玉米秸稈收運模式一直以秸稈燃料滿足農村人們基本生活及秸稈飼料滿足牲畜飼養(yǎng)為主，20世紀60年代后，我國從國外引進玉米收獲機械，玉米機械收獲開始不斷融入人工玉米秸稈收運模式中，這期間玉米秸稈收運以玉米果穗收獲機械作業(yè)間接體現，而秸稈還田成為主要秸稈處理形式，一般認為這一階段秸稈綜合化利用是次要、被動式地發(fā)展。2000年之后，我國玉米秸稈收集集成于玉米果穗收獲過程中，并推廣應用收集玉米秸稈的專用或兼用的收運核心機具。

1 我國玉米秸稈收運組合模式

根據我國玉米秸稈綜合利用途徑，目前我國玉米秸稈田間處理方式一般有3種：

1)田間直接秸稈粉碎還田；

2)田間秸稈粉碎收集運出田間；

3)田間秸稈打捆收集運出田間。

玉米秸稈收運主要包括秸稈的切割、切碎、揉搓、傳輸、撿拾、壓縮打捆、裝載及運輸等工作過程[2-4]，根據玉米秸稈收運工作過程，目前我國存在的玉米秸稈收運組合模式如圖1所示。

2 我國玉米秸稈收運環(huán)節(jié)機械發(fā)展現狀

2.1 玉米秸稈割曬

玉米割曬機完成田間成熟的站立玉米莖稈的切割及鋪放，一般與中小型拖拉機或手扶拖拉機配套。工作時，機組前進，每行玉米均勻穩(wěn)定進入扶禾器(配備扶禾器機型)，并接觸到割臺的傳輸裝置，同時玉米莖稈被機具下部的切割裝置切斷，傳輸裝置將切斷的莖稈按要求傳輸鋪放。其收割行數一般為2～4行，應用于玉米分段收獲模式中，莖稈切割后可以得到晾曬，使玉米籽粒更加飽滿[2]。通過玉米莖稈的切割、鋪放等過程，輔助隨后人工完成玉米果穗的收獲，秸稈處理是間接的。根據切割方式及鋪放形式，不同的典型機型如表1所示。目前，各機型功能單一、結構簡單、性能穩(wěn)定，但人工摘穗勞動量較大，一般為小規(guī)模使用，應用量呈減少趨勢。

圖1 玉米秸稈收運組合模式

序號典型機型配套方式配套動力/kW收獲行數割臺形式切割裝置形式刀軸數量夾持傳輸形式鋪放形式14G-2.2C型前懸掛式18.4～25.74立式水平圓盤式51排,齒鏈+壓簧彈指夾持傳輸后傳放鋪2GY-200型前懸掛式13.2～22.14立式水平3刀片組合式53排,上:齒帶;中、下:齒鏈,撥禾傳輸側向放鋪34Y-2型前懸掛式8.8～13.22立式水平3刀片組合式2無夾持,相向旋轉攪龍撥禾中間放鋪44G-150型前懸掛式4.783立式往復式—雙排,上、下:扶禾星輪+齒帶夾持輸送側向放鋪54YG-150B型前懸掛式13.2～16.24立式水平3刀片組合式33排,上、中、下:齒帶,撥禾傳輸側向放鋪6XY-220型前懸掛式13.24立式往復式—3排,上、下:齒帶;中:扶禾星輪+齒帶側向放鋪

2.2 玉米秸稈切、碎一體

玉米秸稈切、碎一體指已摘穗的田間站立或鋪放秸稈、臘熟期內帶果穗的站立玉米植株切割及切碎同時進行。玉米秸稈切碎機主要實現莖稈切碎、拋送，一般與中小型拖拉機配套，機具多為后置牽引或懸掛式，結構主要包括切碎裝置、螺旋輸送裝置及拋送裝置3部分。其中，切碎裝置一般為Y形甩刀切割器。工作時，切碎裝置不斷將秸稈切碎后，甩向后方的螺旋輸送裝置，螺旋輸送裝置不斷將切碎秸稈輸送至拋送裝置內，經拋送裝置(一些機型配風機)拋入散裝運輸掛車或秸稈切碎機配套料箱內。典型機具如4Q-220型后懸掛式后置拋送器玉米秸稈青貯收獲機(配套動力66.2kW)、YY-200型后懸掛式側置拋送器玉米秸稈青貯機(配套動力68-74kW)及ST-2000K型后懸掛式側置拋送器玉米秸稈青貯機(配套動力96kW，配料箱)。該機型結構基本相同，功能單一、結構簡單、價格便宜、性能穩(wěn)定，秸稈處理成本低，應用較為廣泛，一般用于玉米果穗摘取后的秸稈回收，也可用于玉米莖穗混收的青(黃)貯飼料收集，為散狀收集。

2.3 玉米莖穗兼收

玉米莖穗兼收[5-8]一般指玉米秸稈收集與果穗收集同步分別進行。莖穗兼收玉米聯(lián)合收獲機(工作流程如圖2所示)為聯(lián)合作業(yè)模式，主要過程包括切割、切碎、拋送莖稈，摘、運穗，剝皮，裝箱，卸糧等。穗莖兼收型玉米聯(lián)合收獲機與玉米聯(lián)合收獲機相比，機型以玉米聯(lián)合收獲機為載體，玉米摘穗結構為核心，玉米果穗收獲過程原理相同，集成適合的玉米秸稈收獲結構及玉米莖稈處理方式由莖稈收集代替秸稈直接還田。莖穗兼收玉米聯(lián)合收獲機是玉米秸稈收運機械中結構最復雜的一類，根據動力配套方式、摘穗形式及切碎裝置類型及安裝位置的差異，機型種類多樣，典型機型如表2所示。采用立輥摘穗結構，玉米秸稈揉搓或切碎過程離地面較遠，莖稈處理過程完全離地，雜質相對較少，比較適合于作為秸稈飼料使用；采用縱臥或板式摘穗結構，玉米秸稈揉搓或切碎過程靠近地面，容易接觸地面造成“吃土”，含雜率相對較多。玉米秸稈切割或切碎裝置前置集成在割臺下方的莖穗兼收玉米聯(lián)合收獲機較中置或后置形式免受車輪碾壓，與地面接觸作業(yè)情況較小，收集率更高，含雜率更低。目前應用的莖穗兼收玉米聯(lián)合收獲機以切碎拋送為主，田間莖稈堆放式的莖穗兼收玉米聯(lián)合收獲機應用較少。自走式一般性能穩(wěn)定，配套動力較背負式大，行進速度快，是目前及今后產品發(fā)展的主流。

圖2 莖穗兼收玉米聯(lián)合收獲機工作流程

序號典型機型配套方式配套動力/kW摘穗形式收獲行數切割、切碎、處理形式拋送形式14YZB-8型自走式130板式8后置甩刀式拋送器24YZ-3型自走式92臥輥式3中置甩刀式拋送器34YZQP-3型自走式103臥輥式3滾刀切割、前置甩刀式拋送器44QSJZ-4型自走式117臥輥式4往復切割、前置滾筒式拋送器54YQW-2B型背負式37立輥式2往復切割、前置滾筒式拋送器64YW-Q型背負式37臥輥式4后置甩刀式拋送器74Y-1A背負式7.4～14.8立輥式1雙回轉刀切割、成堆鋪放式拋送器8民意農機制造有限公司生產自走式—立輥式2圓盤切割、成堆鋪放式拋送器

2.4 玉米莖穗混收

玉米莖穗混收一般指玉米的莖稈與果穗同步一體混合收集，玉米青(黃)貯飼料收獲機[1,9-10](工作流程如圖3所示)切割、切碎不同時完成，可完成切割、輸送、切碎及拋送莖稈等。

圖3 玉米青(黃)飼料收獲機工作流程

根據配套方式、割臺類型(立式滾筒式，通用型臥式)、割臺與作物行的關系及莖稈輸送裝置形狀的不同，比較典型機型如4QZ-3型72.1kW履帶自走式青(黃)飼料收獲打捆機、4QZ-3000型175kW自走式青(黃)飼料收獲機、4QZ-3000型192kW自走式青(黃)飼料收獲機、4QZ-12型118kW背負式青(黃)飼料收獲機、9Q-1.25型64kw前懸掛式青(黃)飼料收獲機、4QX-2200后懸掛式(雙向駕駛，后向行走)青(黃)飼料收獲機等，均采用不對行收割，滾筒式切碎，拋送器拋送。目前，機型均以散狀為主，滾筒式割臺一般為雙滾筒或單滾筒，4QZ-3型72.1kW履帶自走式青(黃)飼料收獲打捆機可將散狀秸稈直接打成高密度圓捆。

2.5 玉米秸稈的壓捆

玉米秸稈壓捆機[11-15](工作流程如圖4所示)主要有方捆壓捆機、圓捆打捆機兩種：方捆壓捆機以牽引為主，一般可完成秸稈撿拾、揉切、輸送、壓縮、捆扎及卸捆等作業(yè)；圓捆打捆機[16-24]以牽引輥式為主，一般可完成秸稈撿拾、輸送、滾卷、纏網及卸捆等作業(yè)，打捆是玉米秸稈便于運輸、儲存、加工采用的處理形式。在田間，玉米秸稈的打捆是針對完整的或被揉搓的鋪放、堆放秸稈、站立秸稈及正在收獲機內被揉搓或切碎秸稈進行的。玉米秸稈打捆機主要為撿拾打捆、配合收獲機打捆、集成于收獲機打捆3種形式。玉米秸稈粗壯、高大、節(jié)硬、表皮密實等特點與牧草、稻麥秸稈差異較大[17]，使玉米秸稈打捆作業(yè)比較困難。目前，玉米秸稈壓捆機應用還比較少，主要以撿拾打捆為主，對于揉搓的玉米秸稈一般采用彈齒滾筒式撿拾器，其他形式的玉米秸稈一般設計為撿拾揉搓集成一體[12]或撿拾+揉搓組合撿拾處理器[15]。根據配套方式、撿拾類型、成捆形狀尺寸的不同，典型機型如4KZ-275型自走式打捆機、9YDF-90型牽引式大方捆打捆機、9YFQ-1.9(2.2)正牽引式方捆打捆機、9YFQ-2.2G 型牽引式秸稈切割揉碎方捆壓捆機、92YG-1.3型牽引式圓捆壓捆機及9Y-1600型牽引式圓捆打捆機等，均為撿拾打捆機，收集過程中，秸稈著地，撿拾雜質較多；配合收獲機打捆、集成于收獲機打捆兩種形式近幾年開始發(fā)展，對動力、傳動、配合等配置及生產技術要求較高，典型機型如4QZ-3型72.1kW履帶自走式青飼料收獲機配套圓捆打捆機、MR1000型牽引式圓捆打捆機。SL5080型牽引式玉米秸稈圓捆打捆機前摘穗后打捆、國豐新研制自走式玉米穗莖兼收秸稈打捆一體化收獲機，秸稈收集作業(yè)離地，相對含雜率較低，是未來玉米秸稈壓捆的重要發(fā)展方向。

圖4 玉米秸稈壓捆機工作流程

2.6 玉米秸稈裝載、運輸

散狀玉米秸稈一般由收獲機上的拋送器直接拋送到運輸車上，無須裝載環(huán)節(jié)，因此玉米秸稈裝載主要指捆裝秸稈由打捆機上或地上轉移到運輸車上的過程。目前，玉米秸稈裝載可以使用方草捆、圓草捆撿拾裝載機，以及撿拾裝載、運輸集成的方草捆撿拾集垛車、圓草捆撿拾裝運車。方草捆撿拾集垛車、圓草捆撿拾裝運車在捆裝運輸掛車的基礎上，增加了草捆自動撿拾裝置，典型機具如1037方草捆撿拾車(配套動力37kW)，7xc5t型圓草捆自動撿拾車(配套動力44kW)可實現無人裝載，由拖拉機牽引，主要用于田間成捆秸稈收集，適用于短途運輸。

玉米秸稈運輸指對田間切碎秸稈、成捆秸稈進行田間運輸及將其輸送至儲存、加工目的地的短、長途運輸，主要包括散裝運輸掛車、捆裝運輸掛車兩類，均為運輸通用裝備，田間及長短途運輸均可應用。在田間，當收獲機械上無臨時收集箱時，散裝運輸掛車(配網式倉)以拖拉機牽引隨玉米聯(lián)合收獲機、玉米青(黃)貯機及玉米切碎機等一起行進或直接以玉米聯(lián)合收獲機、玉米青(黃)貯機牽引掛在收獲機后面；當收獲機械上有臨時收集箱時，散裝運輸掛車由拖拉機或汽車牽引，只待臨時收集箱滿后收獲機停止前進將散裝秸稈卸載于散裝運輸掛車內。捆裝運輸掛車如汽車倉欄半掛式、掛式車倉，拖拉機掛式車倉，在田間與叉裝車，如TH4008伸縮臂叉裝車，五征拖拉機與抱草夾TZ10配套使用。目前，我國運輸通用機具應用普遍，機械化水平較高，以中小型運輸規(guī)模為主，而在成捆玉米秸稈裝載、裝運環(huán)節(jié)上，仍以人力為主，機械化程度較低。

3 面臨的困難

多年來，玉米秸稈綜合利用率總體呈逐年增長趨勢，應用領域向多元化發(fā)展，但仍以秸稈還田及秸稈燃料兩種處理方式為主，秸稈飼料、原料、基料應用占比較小。秸稈還田肥料、秸稈燃料無直接經濟效益，秸稈飼料、原料、基料的應用在近幾年才漸漸推廣，受政策、區(qū)域、經濟因素的影響較大，目前處于起步階段。玉米秸稈可以應用的領域有限，綜合高效利用程度低，大規(guī)模持續(xù)、穩(wěn)定需求玉米秸稈的領域不多，浪費現象嚴重，現階段玉米秸稈總體仍呈現供大于求、綜合化利用成本高的情況[25]，很多玉米秸稈可能高效應用的領域尚待進一步研究開發(fā)，導致單位秸稈利用價值很低，這是玉米秸稈收運機械化發(fā)展需要解決的首要問題。

我國玉米秸稈收運機械在生產與應用過程中存在諸多問題，如由于玉米秸稈粗壯，一些通用的收集機械效果不佳，改進或專用的玉米秸稈收集機械應用范圍小，應用時間短，經濟效益低；一些零部件、配件需進口，先進技術需引進，提高了制造成本；規(guī)模化收運機型價格普遍較高，超出了農戶購買力；收運機械、機具種類少，運輸機械裝備不適應規(guī)?；癄I運；收運體系不完整等，嚴重制約了玉米秸稈收運機械化發(fā)展。

目前，我國玉米仍以家庭中小規(guī)模種植為主，人力作業(yè)現象普遍，不適用于規(guī)?；a。對于小規(guī)模分散種植的農戶及玉米秸稈收運環(huán)節(jié)經營者，玉米秸稈收運機械化很難產生經濟效益，玉米摘穗后，農戶往往選擇秸稈直接還田或直接焚燒。如何實現玉米秸稈的規(guī)?；者\，降低收運成本是玉米秸稈收運機械化發(fā)展的關鍵。

4 發(fā)展建議

我國玉米秸稈收運機械化發(fā)展受玉米種植規(guī)模、玉米秸稈綜合利用程度影響很大，規(guī)模化的種、收、運、用一體化協(xié)同發(fā)展是促進我國玉米秸稈收運機械化快速、健康、穩(wěn)定、可持續(xù)健康發(fā)展的關鍵，是玉米秸稈綜合利用產業(yè)化發(fā)展的客觀要求。針對目前我國玉米秸稈收運機械化發(fā)展的現狀及面臨的困難，建議如下：

1)合理加大玉米秸稈綜合利用的宣傳及政策扶持力度，為玉米秸稈收運機械化發(fā)展提供了巨大的發(fā)展空間與良好的發(fā)展環(huán)境。

(1)加大玉米秸稈多元化、特色化綜合利用優(yōu)勢的宣傳力度，積極推廣玉米秸稈綜合利用新技術；

(2)在玉米主產區(qū)或玉米秸稈集中應用區(qū)設定玉米秸稈綜合利用示范區(qū)，建立玉米秸稈的種植、收運、加工、綜合利用一體化模式，以點帶面，輻射玉米主產區(qū)；

(3)支持有實力的企業(yè)增加與玉米秸稈綜合利用方面的新項目，設立玉米秸稈規(guī)?；C合循環(huán)利用項目補貼；

(4)設立研發(fā)課題，支持企業(yè)、科研院所、大學進行玉米秸稈高效綜合利用領域、技術等方面的科學研究，獎勵玉米秸稈綜合利用技術方面有重大創(chuàng)新及創(chuàng)造突出經濟效益的單位與個人；

(5)擴大與玉米秸稈收運相關機械國家補貼范圍，適當增加其補貼資金，為玉米秸稈收運機械在玉米主產區(qū)的推廣應用提供便利；

(6)設立專項支持，對秸稈飼料化等種養(yǎng)結合利用秸稈的經營組織，支持其搭建以飼料化為主的秸稈綜合交易平臺，建立飼料交易標準。

2)建立管理指揮、咨詢指導、信息發(fā)布于一體的服務平臺，為玉米秸稈收運機械化發(fā)展構建良好的供求新秩序，形成規(guī)模化經營與現代化管理模式。

(1)公布往年玉米生產相關信息，及時普查、匯總、公布本年全國各省、地區(qū)、鎮(zhèn)、村玉米生產相關信息，并做出關鍵指標的科學預測，統(tǒng)籌規(guī)劃玉米種植規(guī)模，指導農戶及時調整種植結構，避免資源生產過剩，降低種植風險；

(2)玉米秸稈需求企業(yè)發(fā)布需求的詳細信息；

(3)玉米收運合作社或組織、個人擁有的收運機械詳細情況部分備案，通過二維碼進行定位，通過政府調配或者農戶通過手機查詢規(guī)?；者\；

(4)得到政府認可的玉米秸稈收運機械生產企業(yè)發(fā)布產品信息，每臺設置二維碼，便于定位管理。

3)積極推動產學研結合模式發(fā)展，為玉米秸稈收運機械化健康、可持續(xù)發(fā)展提供新型機具、管理、應用人才及應用技術。

(1)生產企業(yè)不斷引進、學習國外先進生產技術，或開展中外及國內企業(yè)之間的技術合作，完善產品種類，提高產品質量與企業(yè)信譽度；

(2)生產企業(yè)與科研單位共同研發(fā)新產品、新技術，解決實際應用中的技術難題，增加機械適應性、通用性、穩(wěn)定性，進一步降低制造成本；

(3)科研部門、大學進一步發(fā)掘玉米秸稈綜合利用潛在的應用領域；

(4)科研部門、大學研發(fā)適應玉米秸稈綜合應用規(guī)模的新型收運機具，彌補目前玉米秸稈收運沒有成形配套的機具無法實現全面機械化的現狀，創(chuàng)造收運機械化發(fā)展前提條件；

(5)培訓機構、大學對農戶及生產經營者進行玉米秸稈綜合化利用技術及收運機械操作、管理、維修技術的培訓，建立完備的多樣化的遠程網絡、學校課堂及作業(yè)現場培訓服務機制；

(6)加快對秸稈綜合利用機械的推廣鑒定工作，促進行業(yè)整體水平提升。

5 結語

我國玉米秸稈資源豐富，可開發(fā)綜合利用潛力巨大；而目前我國玉米秸稈收運機械化發(fā)展比較晚，機械化程度較低，收運體系不完善，玉米秸稈綜合利用的經濟效益不明顯。隨著人們對玉米秸稈應用認識的深入及玉米秸稈應用領域的進一步擴大，在政府政策扶持下，運用現代化的管理模式、規(guī)?；慕洜I形式，通過人才培養(yǎng)、技術創(chuàng)新，一定可以建立一種穩(wěn)定、健康、可持續(xù)的玉米秸稈綜合循環(huán)利用產業(yè)化發(fā)展新模式，解決不適應玉米秸稈收運機械化發(fā)展的問題，全面提高玉米秸稈收運機械化水平。