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青稞联合收获打捆一体化作业研究

发表时间:2021-06-28 11:36

青稞,别名裸大麦、米大麦、淮麦或元麦,作为大麦的特殊品种之一,在我国的种植历史可追溯到距今5000 多年以前的新石器时期。青稞富含蛋白质、纤维素、维生素、淀粉等各类营养成分,其中蛋白质量为 6.4% ~ 21.0%,淀粉含量为 40.5% ~ 67.68%,均高于水稻、小麦及玉米,但其脂肪含量仅为 2%左右,低于小麦、水稻及玉米。此外,青稞还含有油酸、亚麻酸、亚油酸等营养物质,长期食用还具有降低人体胆固醇、血脂、血糖等作用,同时青稞含有包括人体必需的 18 种氨基酸及多种有益人体健康的微量元素,充分保证了人体的每日营养需求。作为藏区人民最主要的食用口粮,加之其耐寒、耐贫瘠、适应性广、抗逆性强、产量稳定等特点,长期以来都是我国青藏高原地区广泛种植的重要粮食作物,种植区域在海拔 1200~4600 m 范围内均有分布,并且随着以青稞为原材料所开发的青稞酒、青稞麦片、青稞醋、青稞方便面等一系列特色产品也逐渐热销和收到欢迎,围绕青稞深加工和农副产品开发的产业化效益对青稞原产地的农民收入、经济发展均具有很大的助推作用。目前青稞的种植范围也逐步扩展到全国各地。现今主要种植地区包括西藏自治区全境、青海省大部分地区、四川省甘孜藏族自治州州及阿坝羌族藏族自治州、云南省迪庆藏族自治州、甘肃省甘南藏族自治州州等青藏高寒地区。

青稞不仅作为藏区牧民的主要食用口粮,同时也是理想的低脂低糖饲料原料,其秸秆也是高原牲畜的优质贮藏饲料来源,高纯度的青稞秸秆具有柔软、易熟化、结构疏松、适口性好的特点,十分适合高原牦牛、绵羊、山羊等家畜食用消化。有研究表明,青稞秸秆中含有丰富的营养物质和各类纤维素,是理想的畜牧饲料,并且多种营养素含量均多于小麦、玉米、大豆秸秆等主流饲料原料。

但是,由于青稞作物本身的生长特性,导致甘肃甘南、云贵地区等种植区域多为高原山地或丘陵地区,加之种植地块分散且面积较小,因此制约了当地青稞联合收获技术的发展与应用,市面上几乎没有专业收获青稞作物的谷物联合收获机,同时适应于丘陵山地的机械化秸秆收集技术也尚未成熟,造成了青稞秸秆当下的回收利用工作滞后,大部分秸秆主要依靠藏族同胞人工收集、运输,而用途也仅仅作为生活能源,如取暖、升灶等,严重降低了机械化程度及资源利用效率的同时,大大增加了劳动成本与经济成本。虽然洁净度较高的青稞秸秆是理想的秸秆饲料,但是人工青稞收获过程中多为刈割、脱粒后将秸秆、麸皮等物料直接饲喂牲畜,无法对其穗头上部的芒杆进行有效清理,由于芒杆内表面分布有大量倒刺且芒杆成分难以消化,导致牛羊等家畜食用时往往出现扎口、伤胃等现象,甚至出现牲畜在食用过程中较长的青稞芒杆卡在牛羊喉咙内造成咽喉炎症等一系列病症,从而对动物口腔及消化系统造成一定伤害,增加饲养成本的同时,还大大阻碍了牲畜对青稞秸秆作为高原家畜优质饲料的消化吸收,严重制约高原藏区畜牧产业发展。

近年来,随着全国青稞种植面积不断扩大,如2018 年青海一省种植面积就达4.87×104 hm2,全国种植面积超过 2.67×105 hm22015 年全国平均产量 268.5 公斤,其中藏区 392 万亩,总产量 107 万吨,平均产量 273.8 公斤。因此青稞收获和秸秆收集运输机械化程度的高低直接影响青稞生产效率和产业发展。而谷物联合收获技术在青稞实际收获作业中的应用,对青稞机械化收获程度与高原地区地区农牧业发展具有巨大的推动作用。部分青稞种植地区采用传统稻麦联合收割机机械化收获,该方式能够一次性完成青稞的收获、脱粒、清选作业。然而传统稻麦联合收割机或背负式联合收割机工作方式均为将穗头与秸秆一次性喂入脱粒清选装置,而脱粒滚筒设计要求大多只围绕籽粒脱净率与损伤率,对芒杆及其内表面倒刺均无有效处理,导致所收青稞脱粒后其秸秆中残留了大量青稞芒秆,机具根本无法实现芒、草分离,造成脱粒夹带损失严重,所得秸秆由于含芒量较大的原因,不适宜直接作为牛羊等牲畜的食用饲料。采用分段式收获是目前西藏地区较为推行的收获方式,但该方式需要及时将割下物料进行脱粒,由于青稞的适宜收获时期为青稞蜡熟末期,即每年秋季 89 月份,此时高原地区正处于每年降雨较为集中的时期,若不及时收集脱粒并加以晾晒,造成青稞籽粒霉变和发芽的风险大大增加。在另一方面,传统联合收割机具无法完成秸秆收集和草捆打包等作业,若采用传统自走式打捆机或牵引式打捆机机械化收集青稞秸秆,需要首先把作物秸秆通过捡拾结构收集地面秸秆,然后输送至打捆机构内完成秸秆打捆。该方式需要经过作物收割、捡拾打捆、草捆运输三道工序,机具需多次进地作业,从而导致土壤密度增加,水渗透能力降低,影响作物根系生长和产量稳定,同时,捡拾打捆机在捡拾过程中势必不能完全将秸秆物料捡起并送入捆设备以完成捆扎输出造成了一定的饲料资源浪费。因此,设计研发一款能够一次性完成青稞收割、脱粒、秸秆打捆并带有碎芒、揉芒功能的联合作业机,可以有效解决上述问题,实现青稞联合收获打捆一体化作业,提高青稞机械化生产率。


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