玉米机收一直是我国农业机械化领域的一个难题，对行、掉棒、啃粒及剥皮等种种问题长期困扰着生产企业和科研人员。多年以来，玉米收获机械化推进很慢，有机器的原因，有农艺的原因，也有农民的习惯及适应性的问题。尽管难度很大，但我国玉米收获机械化仍在不断地向前推进，到2010年底玉米机收水平已经超过25%，而且近年来还呈现出加速发展的趋势。
到底是什么原因让长期困扰我们的老大难问题得以缓解，技术进步，补贴推动，还是与农艺的结合有了进展？今后几年我国玉米收获机应该朝什么方向发展？为弄清楚这些问题，本刊主编刘振营研究员邀请了行业知名收获机械专家韩增德研究员（中国农机院首席专家）和曹洪国研究员，针对我国玉米收获机过去的发展、现在遇到的问题及未来的发展途径进行了探讨，以期梳理出一条产品技术发展思路，供生产者、研发者及用户参考。
玉米收获机技术渊源
我国玉米收获机经过多年发展，已形成以背负式机型、自走式机型为主，籽粒直收机为辅的局势，但无论是背负式机型还是自走式机型，其工作原理多年没有变化，仔细探究就很容易找到他们的共同技术渊源。
（1）丰收2W。早在20世纪70年代，由中国农机院牵头研发出了丰收2W（卧式）、丰收2L（立式）玉米收获机，其中丰收2L由于种种原因而没有投产，而丰收2W实现了批量化生产，并连续生产使用了20多年。
丰收2 W 玉米收获机为牵引式机组，由一台拖拉机牵引，同时配套一台拖车，整个机组长度超过10 m，需要对行作业，适应行距为70 cm，在达到行距要求的情况下作业效果还不错。该机在黑龙江赵光收割机厂连续生产了20多年，且每年都有一定的销量。随着农村土地改革的推进，特别是部分农场土地也划块承包后，丰收2W的牵引作业方式越来越无法适应小地块要求，因而逐渐退出市场。丰收2W连续生产、应用20多年，说明只要农机和农艺相配套，国产玉米收获机也可以满足用户的使用需求。
（2）自走4行机。改革开放以后，各地都已实行土地承包到户，但继续实行规模化经营的地区依然存在，像北京以及各地农垦地区等，这些地区依然对大型玉米收获机有需求。“八五”期间，再次由中国农机院牵头研发了大型自走式4行玉米收获机，该机同样要求对行作业，在适应行距的情况下，收获效果也不错。
刚研发出的4 行自走式玉米收获机是在北京生产的，由于厂家制造能力、用户使用水平等原因，使得4行自走机作业效果不一，有的用户年作业133.3 hm2（2 000亩）地，有的用户一年只能作业几亩地。调查发现，在使用几年后用户逐渐摸透了机器特性，操
作、维修及保养技巧等也逐渐掌握，最初生产的那批机器使用了多年，直到机器彻底报废。
近年来，国内出现了各种各样的自走式玉米收获机，基本都是延续当时设计的4行自走式玉米收获机的原理。根据我国农艺特点设计的背负式玉米收获机，其工作原理也没有突破丰收2W和4行自走机。可以说，玉米收获机的技术渊源就两个，一是丰收2W、二是4行自走机，剥皮机工作原理、摘穗原理等多年都没有新的进展。
适应区域特点是关键
前些年，在玉米收获机的推广过程中，遇到的对行、掉棒、啃粒及剥皮等各种各样的问题，总结起来都有一个共同的原因，那就是农机农艺不配套。由于各地农艺不同、品种不同、气候不同，导致对收获机械的要求和收获方式各异，想用一种机型解决玉米收获的问题，肯定行不通。但是，如果能认识到玉米收获的区域性特征，在不同
的地区推广不同的机型，并引导用户逐步接受，还是可行的，而且也确实取得了不错的效果。
（ 1）山东胶东地区。山东胶东地区玉米收获机尤其是背负式玉米收获机推广迅速，主要得益于农机农艺的结合。胶东地区玉米种植模式为宽窄行，一般行距为50～80 cm，正好适合两行背负式玉米收获机的作业要求，现有44.1kW（60 hp）以上拖拉机的功率完全符合玉米机械收获的要求，秸秆粉碎还田机的宽度也正好合适。另外，胶东地区种
植玉米品种结穗大，背负式玉米收获机常用的辊式摘穗结构比较适合，剥皮作业的效果也基本能达到农民的要求。
在胶东地区背负式玉米收获机与当地农艺特点完美结合，简直就是量体裁衣，这也就是为什么玉米机收在胶东地区推广迅速的原因，代表厂家有巨明、大丰、国丰、玉丰和玺丰等。农机农艺相结合及机器价格低，不到2万元/台的销售价格，再加上购置补贴政策，背负式玉米收获机的价格优势更加明显。
近年来，针对背负式玉米收获机驾驶视野差的缺陷，不少农机企业利用小四轮底盘开发了两行自走式玉米收获机，价格便宜，约为五六万元/台，同样适应胶东地区的农艺特点，很快取得大面积推广。
（2）东北地区。东北地区特别是黑龙江及农垦地区，玉米收获机械作米主要有两种方式，一是以自走式玉米收获机为代表，多采用板式摘穗机构并配备剥皮装置。二是籽粒直收加烘干，主要采用纵轴流式联合收割机直接收获玉米籽粒，再用烘干机进行烘干，作业面积约占总面积的30%以上。
由于黑龙江地区的玉米几乎全部采用机械化播种，因此不存在行距不对的问题，所以无论自走式机型或籽粒直收机型都能适应并迅速推广。洛阳中收、藁城博远、北京亨运通等企业相继推出的自走式机型，基本适应东北的农艺特点，值得一提的是其之所以采用板式摘穗机构，是由于黑龙江地区的玉米穗小且不致，辊式摘穗容易啃穗，而板式摘穗不啃穗且割台损失小，这也正是农机适合农艺要求，满足其区域性特征的例子。
（3）华北地区。目前，还没有特别适合华北地区的成熟玉米收获机型，无论是背负机型还是自走机型都还存在这样那样的问题，要么作业效率低，要么剥皮不净，要么啃籽粒。中国农机院正在研发一种新型玉米收获机，其作业过程为切割、摘穗、秸秆切碎后回收或抛撒还田。该机型最初主要是考虑到宁夏、新疆和内蒙古地区要回收玉米秸秆
作牛羊饲料的需求而研发的，目前看来这一新的收获方式可能会给玉米机收带来一次革命性变化。
玉米收获机的技术难点
（1）秸秆粉碎还田装置。玉米联合收获机配套的秸秆粉碎还田装置在作业时，既要粉碎玉米秸秆，还要对地面土壤进行粉碎扰动，至少增加了主机1/3的动力消耗。即便是带秸秆粉碎还田装置进行玉米收获后，用户也还需要再使用拖拉机驱动秸秆粉碎还田机作业一遍，才能进行播种作业。因此，秸秆粉碎还田是对主机动力的极大浪费，直接导致玉米收获机配套动力最少在51 kW（70 hp），配套拖拉机从最初的两驱，发展到目前的四驱。
如果玉米收获机能去除掉秸秆还田装置，不仅能实现节能减排，还能使玉米收获机回归到它本来的作用。去掉了秸秆粉碎还田部分，玉米收获机的动力消耗大大减小，而且对整机的刚度要求也大大降低，现在的玉米收获机动力系统、传动系统、机架刚性等方面遇到的问题也将迎刃而解。
（2）剥皮装置的适应性。所有的玉米穗剥皮装置都是利用摩擦原理进行剥皮工作的，能够调整和控制的是压力大小和摩擦系数。摩擦系数主要跟剥皮装置的材料有关，通常有胶辊和铁辊两种，胶辊的摩擦系数大，铁辊摩擦系数小。现在应用较多的是，胶辊带动玉米穗转动，再施加适当的压力从而实现剥皮作业。但问题的关键在于压力大小的调整和控制，由于玉米穗大小不一，压穗辊材料有弹簧、胶辊等，所以很难保证作用到玉米穗的压力大小一致，玉米穗大的压力就大而导致啃粒，玉米穗小的压力小而导致剥不净。
剥皮装置的缺陷是其工作原理导致的，目前全还没有一个厂家能解决这个问题，包括法国布光的玉米收获机，同样也无法保证剥净玉米皮，主要原因也是无法做到剥皮压力一致。
既然剥皮装置的原理有天生缺陷，但它却仍然在各地使用，主要原因是各地玉米品种不同、收获季节不同，如果能采用不同的装置恰好可以适应当地的农艺特点。如东北，收获玉米时苞叶与玉米穗连接处一碰就断，玉米穗苞皮很容易被剥掉，这也是我国东北、俄罗斯、乌克兰等地玉米穗剥皮都不是主要难题的原因，在这些地区玉米收获机只要解决好排杂就可以了。但是华北地区，玉米成熟时苞叶已经干了，可是玉米穗及茎秆的水分还很大，苞叶和穗之间连接很紧，所以很难剥净苞皮，尤其是山西中北部的高原地区，玉米越成熟苞皮包得越紧。在这些地区，现有的剥皮装置都很难满足需求，要么剥不净，要么造成籽粒破损，可能需要农民用户和设计人员都要转变观念，收获玉米是否一定就要把玉米穗的苞皮剥干净，这值得深思和探索。
（3）杂余的清理与分离问题。玉米收获机清杂和剥皮的关系需要研发设计人员仔细研究，在东北地区清杂和剥皮实际上是一回事，作业效果也差不多，采用清杂的方法就能达到剥皮的效果，还不啃粒也不会造成籽粒损失。在华北地区，如果采用清杂的方法，则无法达到剥皮的效果。
杂余分离是另一个需要研发设计人员解决的问题，也就是如何分离回收剥皮啃掉的籽粒、割台漏撒的籽粒等。现有的装置有绞龙式，也有刮板式，还有振动筛式，但他们都存在适应性的问题，中国农机院在2009年还研发了链式回收装置。现在需要考虑的是，到底哪一种装置更加适合中国的农艺情况，能把籽粒和秸秆分离回收得更干净，也有厂家采用谷物收割机的分离装置，从他们的试验情况看，效果并不理想。
（4）不对行的问题。当前，玉米的不对行收获已经解决，现有玉米收获机通过几个路径基本实现了不对行收获。一是窄行距实现不对行收获，一般在450 mm就基本上适应现有的多种玉米种植方式。二是拨禾星轮式，拨禾星轮可以在一个较大的区域内，将玉米株拨到割台。当行距小的时候，靠小分禾器实现分禾，而又不推倒玉米；当行距大的时候，靠拨禾星轮把玉米株拨到割台。乌克兰企业设计的链条输送，其原理也一样，只是链条只能改善对行距的适应，拨禾星轮的行距适应性更强。三是无支撑切割输送，没有扶禾器也没有夹持机构。
无论采用链式、星轮式或窄行距等都只能是改善对行距的适应性，通过分行器植株要么被分到这行，要么被分到另一行，所以专家提出分禾器要“尖、短、窄”。但是，第三种的无支撑切割输送，则根本就不存在行距适应的问题，未来有望彻底解决不对行问题。
当前，玉米收获机应该要解决的问题和研发努力的方向，一是剥皮装置要提高适应性，二是清杂方式的选择，三是排杂物中如何分离籽粒，其他方面的问题都已经在技术方面得到了解决，如不对行、秸秆综合利用等。
“十二五”玉米收获技术发展趋势
由于我国各地气候条件、玉米品种及农艺特点的复杂性，因此要想用一种玉米收获机适应的玉米种植农艺及品种是不可能的。中国农机院韩增德研究员早在2009年就提出，首先要因地制宜地开发适应不同地区的玉米收获机；其次要开发新型的玉米收获机割台，并研究新型秸秆处理方式，以达到节能减排的目的；第三要考虑玉米籽粒直收的方式。
在欧美，玉米籽粒直收加烘干的收获方式已经被广泛应用，而且这种收获方式也非常适合欧美农业生产方式，是今后现代农业的发展方向之一。要推广籽粒直收加烘干的收获方式，需要进行相关的农艺改进，如缩短生长期等。欧美等国在这方面已经非常成熟，各种农机、农艺技术已经普及。
如果玉米是做工业用粮，如做饲料或生物质燃料，采用玉米籽粒直收加烘干完全可以满足要求；如做种子用，则还仍然需要摘穗收获。目前，在我国之所以籽粒直收的收获方式没有推广，完全是农民接受程度的问题。在农垦农场的个别地方，政府为鼓励农民对烘干按0.6元/kg的标准给予补贴，实际上烘干的成本只需要0.4元/kg，这说明在引导农民接受籽粒直收加烘干的收获方式。
和摘穗收获相比，籽粒直收的工艺少、成本低。籽粒直收后的玉米秸秆全部切碎，或抛撒到地面或回收做饲料，不需要拖拉机二次进地进行秸秆粉碎还田，减轻了机器对土壤的碾压。减少工艺所节省的成本还可以进行烘干作业，在华北地区玉米收获季节，太阳光的照射强度依然可以进行晾晒干燥，甚至还可以节约干燥的费用。
目前，摆在农机人面前的问题就是，想办法让籽粒破碎减少一些，让老百姓接受。“十二五”期间，我们应重点研究玉米籽粒直收的脱粒方式，各生产企业和研究院所的研发方向是，程度地减少玉米籽粒的破碎，要让农民接受籽粒直收的方式。
