牧草机械化收获技术装备与研究进展论文
2025-09-19 14:59:45 来源: 作者:xuling
摘要:本文概述了牧草机械化收获的重要性及发展历程,介绍了割草机、搂草机、打捆机和青贮收获机等主要装备的类型、特点及应用状况,分析了国内外牧草机械化收获的发展态势。智能、高效以及环保正逐步成为牧草机械化收获技术装备发展的重要方向。
摘要:保障饲料供应、提升畜牧业生产效能的关键意义体现于对牧草的高效收获方面。随着牧草种植面积不断扩大,机械化收获能够切实有效地减少牧草营养成分的损失,提升饲料的质量品质,还能够在很大程度上提高牧草收获的效率,减轻劳动强度。牧草机械化收获技术成为提高效率、降低劳动强度的关键,是现代畜牧业可持续性发展的重要支撑力量。本文概述了牧草机械化收获的重要性及发展历程,介绍了割草机、搂草机、打捆机和青贮收获机等主要装备的类型、特点及应用状况,分析了国内外牧草机械化收获的发展态势。智能、高效以及环保正逐步成为牧草机械化收获技术装备发展的重要方向。
关键词:牧草收获;机械化;技术装备
前言
牧草是畜牧业发展的重要物质基础,伴随农业现代化推进的速度加快以及畜牧业朝着规模化发展的现实需求,针对牧草机械化收获技术装备的研究开发与实际应用越来越受到关注和重视。牧草机械化收获技术装备与人工智能、物联网这类新兴技术迅速发展之际,正逐步朝着高效化、精准化以及智能化的方向不断迈进。本文对关键技术的研究进展予以分析,就未来发展趋势展开探讨,其目的是为了全面且系统地梳理牧草机械化收获技术装备的发展状况,分析关键技术的研究进展,探讨未来发展趋势,以期为我国牧草机械化收获技术装备的创新发展提供参考。
1牧草机械化收获技术装备概述
1.1我国牧草产业发展现状
牧草产业是草食畜牧业的重要基础,在保障国家粮食安全以及生态安全等方面发挥着极为关键的作用。伴随近年来我国居民生活水准的提升以及膳食结构的改变,草食畜牧业迅速发展,其对于优质牧草的需求呈现出日益增长的态势。中国牧草产业在技术进步、种植规模、品种改良以及政策支持等诸多方面取得了颇为显著的进展。为了给牧草产业的发展提供有力的保障,出台了一系列的扶持政策,诸如《全国草食畜牧业发展规划》《全国草原保护建设利用“十三五”规划》。受政策的推动,我国牧草种植面积持续扩大,集中分布在内蒙古、甘肃、新疆等区域。借助推广优质品种以及先进技术,牧草的单产以及总产量均有了显著的提高。由于品种得到改良,紫花苜蓿、黑麦草等优质牧草品种获得了广泛的推广,切实有效地提升了牧草的营养价值以及产量。依靠科研机构与企业之间的合作,培育出了能够适应不同气候以及土壤条件的新品种,进一步提高了牧草的质量以及产量。实现了从种植、收割直至加工等环节的机械化操作,使得牧草产业的机械化水平有了显著的提升,大大降低了劳动强度以及生产成本。依靠节水灌溉、精准施肥等先进技术的应用,有效地提高了牧草的生产效率以及资源利用率[1]。

1.2牧草机械化收获技术装备现状
牧草机械化收获指的是牧草的切割、收集、处理等一系列作业过程利用机械设备来加以完成。伴随着内燃机的发明以及应用,这一技术的发展能够追溯到19世纪末,传统意义上的人工收获方式逐步被取代。得益于液压技术、电子控制技术的进步,牧草机械化收获技术自20世纪中叶以来便得到了较为快速的发展,形成了包含割草、搂草、打捆、青贮等相关环节的完整的机械化作业体系[2]。
牧草机械化收获大幅提高了牧草收获效率,满足了规模化畜牧业发展的需求,减少了牧草收获过程中的营养损失,提高了饲料品质,降低了劳动强度,改善了作业条件,有利于实现牧草收获的标准化和规范化,为后续加工和储存提供了便利。
2主要牧草机械化收获装备
2.1割草机
割草机主要用于牧草的切割作业。割草机经历了从人力阶段过渡到机械化阶段再进而发展到智能化阶段的历程。早期牧草切割基本上是依赖人力以及畜力来开展的,劳动强度非常大,效率低下。19世纪初期,第一台机械式割草机问世,割草作业以此为标志进入到机械化的时代。20世纪中叶,由于内燃机得到了广泛的应用,割草机的动力性能以及作业效率获得了显著的提升。进入21世纪之后,因为电子技术以及自动化技术得到了快速的发展,割草机朝着智能化的方向迈进。
根据工作原理和结构特点,割草机可分为旋转式、往复式和盘式等类型。旋转式割草机利用高速旋转的刀片切割牧草,工作效率高,适应性强,适用于大面积平坦草地作业,但对牧草的处理较为粗糙。往复式割草机通过曲柄连杆机构驱动刀片往复运动实现切割,具有切割质量好、功耗低的优点,适用于小面积和复杂地形的作业,也适用于高产优质牧草收获;盘式割草机则兼具高效和高质量的特点,近年来得到广泛应用。随着技术的发展,割草机正朝着宽幅、高速、低损的方向发展,同时智能化控制技术的应用也日益广泛[3]。
2.2搂草机
搂草机主要用于把割倒之后的牧草聚集成条带,给后续的打捆或者青贮作业创造条件,其发展经历了从较为简单的机械到具备多种功能的智能化设备转变的历程。在早期阶段,搂草大多是凭借人工方式或者简易的工具来完成,劳动强度相对较大,而且效率十分低下。到了19世纪末期,第一台机械式的搂草机问世,这意味着搂草作业正式进入到机械化的阶段[4]。
搂草机的类型主要有滚筒式、指轮式和旋转式等。
滚筒式搂草机应用较多的是侧向滚筒搂草机,如图1所示。按照滚筒旋转面与齿杆之间的夹角分为斜角滚筒式和直角滚筒式两种。草条通常位于机器的一侧或后方,便于后续的干燥和打捆作业。滚筒式搂草机结构复杂,但搂集的草条蓬松、通风性好,易于干燥,作业质量好,适用于高产草地[5]。

指轮式搂草机按挂接方式分为牵引式和悬挂式,牵引式指轮搂草机的指轮数和工作幅宽较悬挂式大。按有无动力驱动分为随动型和驱动型。随动型指轮搂草机不需要动力传动系统,结构简单、造价低、维护保养方便,推广使用较多,驱动型应用很少[6]。
旋转式搂草机按旋转部件的类型有搂耙式和弹齿式两种。旋转搂耙式搂草机的每个旋转部件上装有6~8个搂耙。作业时,由拖拉机牵引前进,搂耙由动力输出轴驱动,由安装在中间的固定凸轮控制,在绕中心轴旋转的同时自身也转动,从而完成搂草、放草等动作。旋转弹齿式搂草机是在一个旋转部件的周围装上若干弹齿,弹齿靠旋转离心力张开,进行搂草作业。若改变弹齿的安装角度,即可进行摊草作业。旋转式搂草机搂集的草条松散透风,牧草损失小,污染轻,作业速度可达12~18km/h,便于同捡拾机具配套。近年来,搂草机在减少牧草损失、提高作业效率等方面取得了显著进展,同时也在向自动化、智能化方向发展。
2.3打捆机
打捆机用于将搂集好的牧草压缩成捆,便于运输和储存。根据草捆形状,打捆机可分为方捆机和圆捆机[7]。方捆打捆机将牧草压缩成规则的长方体草捆,草捆密度高,便于堆叠和运输,适用于中小型牧场和需要高质量草捆的场合。圆捆打捆机将牧草压缩成圆柱形草捆,作业效率高,草捆抗雨性能好,草捆体积较大,适合大规模作业。打捆机通过喂入、压缩、捆扎和排出等环节,将牧草高效地压缩成草捆,显著提高了牧草收获的效率和草捆的质量。近年来,打捆机在提高打捆密度、减少草捆损失等方面取得了重要进展,同时自动化控制技术的应用也日益普及[8]。
欧美国家在打捆机技术方面处于领先地位,拥有众多知名品牌和先进技术,产品覆盖全球市场[9]。我国打捆机市场近年来发展迅速,国产打捆机在性价比和适应性方面具有优势,市场占有率不断提高。尽管取得了一定技术进步,但我国打捆机产业仍面临一些问题,如作业效率较低、部分国产打捆机的工作幅宽和作业速度不高、适应性较差、不能满足不同牧草品种的打捆需求、智能化水平不足等问题。在大型牧场和高质量牧草收获领域,打捆机仍主要依赖进口产品。
2.4青贮收获机
青贮收获机用于收获和切碎青贮作物,是制作青贮饲料的关键设备。青贮收获机的主要功能是将作物收割、切碎并输送到运输车辆中,以便后续的青贮发酵和储存。根据作业方式,青贮收获机可分为牵引式和自走式。牵引式青贮收获机结构简单,成本较低;自走式青贮收获机自带动力系统作业效率高,适应性强。近年来,青贮收获机在提高切碎质量、减少营养损失等方面取得了显著进展,同时智能化控制系统的应用也日益广泛[10]。
我国青贮收获机在性价比和适应性方面具有优势,市场占有率不断提高。高端市场仍主要依赖进口产品,欧美国家在青贮收获机技术方面处于领先地位。国产青贮收获机产业仍面临一些问题[11]:(1)作业效率不高,部分国产设备的切碎质量和抛送距离有待提高;(2)适应性不强,难以满足不同地区、不同青贮作物的收获需求;(3)智能化水平不足,缺乏精准监测和自动控制系统,影响作业质量;(4)产品可靠性和耐久性也有待提升。
3国内外牧草机械化收获发展现状与趋势
德国克拉斯公司生产的自走式青贮收获机,配备了先进的智能控制系统,可实现自动对行、自动调节切碎长度等功能;美国约翰迪尔公司生产的打捆机,采用了先进的自动捆绳系统,大大提高了作业效率。国外牧草机械化收获技术起步较早,发展水平较高,欧美发达国家已形成了完整的牧草机械化收获技术体系,装备性能先进,智能化程度高,正朝着大型化、智能化、环保化方向发展,同时注重装备的舒适性和安全性。
我国牧草机械化收获装备的研发和应用取得了显著成果,潍柴雷沃智慧农业、富旺农业机械制造有限公司等已能生产多种类型的牧草收获装备,部分产品性能接近国际先进水平。国内高校和科研机构在牧草收获机理、关键部件研发等方面也取得了重要成果。
牧草机械化收获装备的技术发展呈现以下主要方向:(1)作业性能持续优化:通过技术创新不断提升收获效率,同时降低牧草损失率,保障收获品质;(2)智能技术深度融合:应用自动驾驶、精准传感等技术,实现装备的智能化运行与精细化调控;(3)绿色动力转型加速:引入电动化、混合动力等新能源技术,减少碳排放,促进环保型作业模式;(4)复合功能集成发展:通过模块化设计整合多种作业功能,提升设备综合利用率与经济性;(5)人机交互体验升级:优化操控系统设计与安全防护,增强操作舒适性与作业安全性。在精准农业体系推动下,牧草机械化收获将更深度融入现代农业产业链,形成资源集约、环境友好的可持续发展新模式。
4结语
牧草机械化收获技术装备的发展对现代畜牧业可持续发展具有重要意义。本文系统梳理了牧草机械化收获技术装备的发展现状,分析了主要装备的类型和特点,牧草机械化收获技术装备的发展正朝着智能化、高效化和环保化方向发展,为现代畜牧业可持续发展提供重要支撑。
我国牧草机械化收获技术装备发展迅速,但应进一步加强牧草机械化收获技术装备的研发和创新,重点突破智能化控制、高效低损作业等关键技术,提高装备的可靠性和适应性。相关企业和高校需加强产学研合作,加快科技成果转化,推动牧草机械化收获技术装备的产业化发展,注重人才培养和国际合作,以提升我国牧草机械化收获技术装备的整体水平。
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