本文作者：陳志、郝付平、王鋒德、蘇文鳳、崔俊偉 單位：中國機械工業集團有限公司、中國農業機械化科學研究院

中國玉米有一熟、兩熟等種植農藝，種植行距不統一，收獲時籽粒含水率較高，各產區對玉米收獲的要求不同，發達國家的玉米收獲工藝及裝備只能適用于中國部分地區玉米的收獲。20世紀60年代初，中國開始進行玉米聯合收獲技術與裝備研發，1967年中國農機院研制了YS-3型牽引式玉米收獲機，可進行摘穗、果穗集箱聯合作業;1979年中國農機院與黑龍江省農機所、趙光機械廠聯合研制了4YL-2型和4YW-2型牽引式玉米收獲機，是我國玉米收獲機最早的定型產品;1988年中國農機院與北京市、黑龍江省合作引進蘇聯可進行摘穗—果穗剝皮—青貯聯合作業的KCKY-6型玉米聯合收獲機，能基本適應北方地區的農藝要求，但由于價格昂貴未能大面積推廣;1991～1999年中國農機院與北京、新疆、四平和佳木斯聯合收割機廠合作開發了4YZ-3型和4YZ-4型自走式玉米收獲機，為中國玉米收獲機械的發展提供基礎機型。近年，隨著國民經濟的發展，農村勞動力轉移和用工成本增加，玉米收獲機械化需求的日趨迫切和國家扶持力度的加大，從事玉米聯合收獲機械研發與生產單位已有上百家，生產的機型涵蓋摘穗—剝皮—果穗收集—莖稈粉碎還田(或切碎回收)、摘穗—果穗收集—莖稈粉碎還田(或切碎回收)、摘穗—果穗脫粒—籽粒收集—莖稈粉碎還田(或切碎回收)等多種收獲工藝，截至2011年，玉米收獲機保有量已達到18.9萬臺，當年新增玉米收獲機6.1萬臺，詳見表1。

玉米收獲機械化通用技術與裝置

1摘穗技術與裝置

摘穗輥式，由一對斜置的摘穗輥組成，摘穗輥表面帶有龍爪形凸起，作業時相向旋轉，將玉米莖稈向下拉動，粗大的玉米果穗在摘穗輥的擠壓下與玉米莖稈脫離，摘下的玉米果穗在輸送鏈條的作用下，進入橫向螺旋輸送器并向后輸送，該種形式結構簡單，摘穗時斷莖稈少，但莖稈粗大、含水率較高時摘穗輥易堵塞，由于摘下的玉米果穗與旋轉的摘穗輥接觸，果穗含水率較低時啃穗嚴重，該種摘穗裝置多應用于我國背負式玉米收獲機［5～7］。摘穗板與拉莖輥組合式［8～9］，由摘穗板和拉莖輥組成，拉莖輥一般為4棱或6棱輥，作業時相向旋轉的拉莖輥將玉米莖稈向下拉動，在摘穗板的作用下果穗脫離玉米莖稈，輸送鏈條將摘下的玉米果穗送進橫向螺旋輸送器，該種形式摘下的果穗不與旋轉的拉莖輥接觸，果穗損傷小，籽粒破碎率低，但莖稈含水率較高時斷莖稈較多，需配置專門的排雜裝置。歐美發達國家，谷物聯合收獲機配置玉米收獲臺直接收獲玉米籽粒［10］，斷莖稈可直接進入脫粒裝置，玉米收獲臺基本采用摘穗板與拉莖輥組合式摘穗裝置;我國自走式玉米聯合收獲機基本都配置了排雜剝皮裝置，收獲臺也多采用摘穗板與拉莖輥組合式摘穗裝置。

2剝皮技術與裝置

果穗剝皮是玉米收獲中的重要環節。收獲期遇陰雨天，若不能剝除玉米苞葉，玉米籽粒容易發霉。玉米收獲時，果穗成熟度、苞葉緊實度、含水率等生理特性各不相同，往往不能兼顧剝凈率與啃穗率，果穗剝皮是目前尚未解決的技術難題。剝皮裝置多采用輥式剝皮原理，依靠剝皮輥對果穗苞葉的摩擦力，將苞葉剝除［11～16］。摩擦力增大，果穗剝凈率增高，啃穗掉粒現象也隨之嚴重;反之，啃穗掉粒少，但果穗剝凈率降低。剝皮裝置主要由若干對相向回轉的剝皮輥和壓送器組成，剝皮輥軸線與水平呈100°～120°傾角，以利于果穗沿軸向下滑，壓送器設置在剝皮輥的上方，工作時壓送器將玉米果穗壓向剝皮輥并向后推送，旋轉的剝皮輥將玉米果穗苞葉撕開，并從剝輥的間隙中拉出。剝皮輥布置方式有高低輥式(圖3)和平輥式(圖4)兩種，高低輥式剝皮裝置由幾對軸心高度不等的剝皮輥組成，呈V形或槽形布置，V形配置的結構較簡單，但果穗容易向一側流動(因上層剝皮輥的回轉方向相同)，槽形配置果穗橫向分布較均勻，性能較好。高低輥式剝皮輥作業時由于每對剝皮輥對果穗的摩擦力大小不同(上輥較小，下輥較大)，果穗產生回轉，剝凈率較高，但啃穗嚴重。平輥式剝皮裝置剝皮輥軸心處在同一平面內，降低了啃穗，但也降低了果穗剝凈率，該種布置形式結構簡單、成本低。

3秸稈處理技術與裝置

針對各玉米產區對玉米秸稈的不同需求，在玉米收獲機上配置粉碎還田裝置或切碎回收裝置，在收獲玉米果穗的同時，將秸稈粉碎還田或切碎回收。(1)秸稈粉碎還田［17～20］:主要有甩刀式、滾刀式、滾刀甩刀組合式切碎裝置，以及滅茬還田機，如圖5所示。甩刀式:高速旋轉的甩刀設置在拉莖輥下方，通過無支撐切割將玉米莖稈切成段狀還田。滾刀式:在摘穗板下方設有一個拉莖切碎輥和與之配套的圓弧凹板，在圓弧凹板支撐下拉莖切碎輥將莖稈拉下并切成段狀還田。滾刀甩刀組合式:6棱拉莖輥與4棱拉莖輥配合使用，兩拉莖輥的下方設有一圓盤滾刀將莖稈壓扁、破裂，設置在圓盤滾刀下方的高速旋轉甩刀將裂開的莖稈進一步切斷，提高切碎質量。滅茬還田機:通過一組高速旋轉的甩刀將田間玉米秸稈粉碎并滅茬。(2)秸稈切碎回收［21～24］:玉米聯合收獲機作業時，配置在收獲臺下方(或機器中部)的秸稈切碎回收裝置，將秸稈切下并切碎拋送裝箱或裝車，作為飼料或燃料，如圖6所示。

玉米收獲機械化新技術探索———不分行玉米收獲技術

黃淮海玉米區，多為一年兩熟制，種植模式復雜，種植行距不統一，而目前中國玉米機械化收獲以對行收獲為主，不能適應不同種植行距的玉米收獲。因此，相關企業及科研機構積極開展了不分行玉米收獲機械技術的研究與探索，以提高玉米聯合收獲機對種植行距的適應性，促進玉米收獲機械化發展。

1窄行距式

普通玉米收獲機相鄰分禾器間距為600mm左右，玉米植株在分禾器高度的橫向最大偏移量為300mm;采用窄分禾器，相鄰分禾器間距為450mm左右，玉米植株在分禾器高度的橫向最大偏移量為225mm，玉米植株進入摘穗裝置后的偏移量減小，如圖7a所示。但該型式雖能減小玉米植株進入摘穗裝置的彎曲量而提高摘穗質量，但在相同幅寬下，增加了摘穗單元個數，增加了生產成本，故未能大批量進入市場。

2錐螺旋喂入式

收獲臺采用錐螺旋分禾器，模仿單手抓取動作，分禾同時向后推送玉米植株，提高了行距適應性，如圖7b所示。該種型式結構復雜，適用于株高2m以下的玉米收獲，目前只在山西玉米區得到小批量推廣應用。

3喇叭口形雙鏈條喂入式

收獲臺喂入鏈條前伸呈“喇叭口”形，模仿雙手抓取動作，主動抓取玉米植株，部分機型在相鄰分禾器中間還配置了扶禾桿［25］，如圖7c所示。喂入鏈條擴大了強制喂入區域，提高了機器行距適應性;扶禾桿減小了玉米植株進入摘穗裝置的偏移量，并扶起傾斜的玉米，提高摘穗質量。該種機構結構簡單、成本低，適用于株高3m以下的玉米收獲，目前市場上應用較多。

4指狀撥禾星輪式

中國農業機械化科學研究院研制的指狀撥禾星輪式不分行玉米收獲臺，模仿人工一手扶持、一手摘穗的收獲過程，主要由摘穗板、拉莖輥、分禾器、撥禾星輪、扶禾導入輥等組成，如圖7d所示。作業時，扶禾導入輥、撥禾星輪、螺旋拉莖輥形成上、中、下3點動態扶持，實現傾斜玉米的扶起、動態穩定喂入、單株連續直立喂入，能夠適應任意種植行距玉米的收獲［26～27］。由于該種收獲臺結構復雜，造價較高，尚未批量生產。

制約玉米收獲機械化推廣的因素

中國玉米機械化收獲技術歷經50多年的發展，技術取得了很大的進步，作業性能與國外機型相差不大，但是玉米機械化收獲水平依然很低，制約中國玉米收獲機械化推廣的因素主要有以下幾個方面:(1)玉米生物特性差異較大增加機收難度玉米品種多而雜，其生長期、植株形態、結穗高度、果穗大小及苞葉緊密度等生物特性差異較大，同一品種的玉米，在成熟的早、中、晚期生物特性差異性大，早期收獲造成斷稈過多，而晚期收獲又極易啃穗，很難實現在4葉黃的最佳收獲期收獲，給玉米機械化收獲帶來很大困難。(2)多種栽培模式制約玉米機械化收獲的發展由于各地區土質、氣候、耕作習慣等差異，導致玉米種植的壟距、行距差異性較大，甚至還有間作、套作等栽培方式，而目前玉米收獲以對行收獲為主，多樣的種植模式已成為制約我國玉米收獲機械化發展的主要因素之一。(3)收獲模式制約玉米機收獲械化的發展國內以收獲玉米果穗為主，采用摘穗—剝皮—秸稈切碎回收或粉碎還田的收獲模式。這一模式下的早期收獲若使用板式摘穗則斷莖稈較多，排雜處理難度大，后期收獲輥式摘穗和剝皮裝置又啃穗較多，致使我國玉米收獲機械化推廣較慢。若采用摘穗—脫粒—秸稈粉碎還田或回收的收獲模式直接收獲玉米籽粒，若含水率較高，籽粒破碎嚴重，烘干不及時則會霉爛，通用性不強。(4)玉米收獲機械化技術裝備尚不成熟，制造水平有待提高近幾年，國內玉米收獲機保有量逐年增加，僅2011年新增玉米收獲機就超過6萬臺，但玉米收獲機械仍不成熟，不分行玉米收獲、果穗剝皮等關鍵技術與裝置仍需進一步提高。目前，從事玉米聯合收獲機械研發與生產單位雖不少，但普遍存在企業規模小、資金投入少、效益差等問題，致使技術改造和更新緩慢，難以在保證機器可靠性的同時持續提高機器性能。