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杂粮机械化收获技术发展现状与展望论文

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2025-09-22 17:45:13    来源:    作者:xuling

摘要:研究杂粮机械化收获技术的发展不仅有助于推进农业机械化水平的提升,还对促进山区丘、陵地区农业现代化发展、助力乡村振兴具有重要的现实意义。

  摘要:杂粮作物作为我国农业的重要组成部分,在优化种植结构和促进农民增收中发挥着关键作用。然而,与大宗粮食作物相比,杂粮机械化收获技术起步较晚,仍面临机具适应性不足、地块条件复杂、技术推广力度有限等普遍问题。因此,为了提高杂粮生产效率,降低收获环节损耗,本研究对河北省杂粮机械化收获技术的现状进行系统梳理,结合高粱、谷子、油葵等主要杂粮作物的技术发展特点,分析杂粮机械化收获技术的应用、存在的问题及改进方向,并从优化机械装备设计、推动机具小型化与智能化、促进农机农艺融合、加强政策支持等方面提出未来发展建议。研究杂粮机械化收获技术的发展不仅有助于推进农业机械化水平的提升,还对促进山区丘、陵地区农业现代化发展、助力乡村振兴具有重要的现实意义。


  关键词:杂粮机械化;收获技术;农业


  前言


  高粱、谷子、油葵等杂粮作物是河北省农业生产的重要组成部分,根据河北省农业农村厅的数据统计,2023年全省杂粮种植面积约达到350万亩,占全省粮食作物种植面积的6%左右,广泛分布于张家口、承德以及石家庄的山区和丘陵地带。近年来,杂粮因其耐旱、耐瘠薄的特性,逐渐成为河北省山区农民增收的重要途径,为优化农业种植结构提供了有效的解决方案。近年来,河北省正大力推动杂粮机械化收获技术的应用,重点开展田间日活动和技术示范。据河北省农机化技术推广总站统计,截至2023年,河北省高粱机械化收获率已达45%,谷子和油葵的机械化收获率分别为40%和35%,高于全国平均水平。然而,与河北省小麦和玉米的机械化收获率接近98%的水平相比,杂粮机械化仍处于技术完善和推广普及的阶段。本研究基于河北省杂粮机械化收获技术现状,结合实践与技术特点,分析其发展瓶颈,并提出未来的改进方向,以期为河北农业现代化提供参考路径。


  1河北省杂粮机械化收获技术发展现状

       1.1高粱机械化收获


  高粱作为河北省山区农业的重要经济作物,具有适应性强、耐旱耐涝的特点,在行唐、平山、赞皇等丘陵地区广泛种植。近年来,随着农业机械化技术的深入推广,高粱机械化收获水平取得了显著进展。特别是在行唐县举办的田间日活动中,履带式高粱联合收获机逐渐成为技术应用的亮点,这种设备能够有效应对丘陵地块的复杂作业条件,实现秸秆粉碎、果穗摘取和籽粒脱粒的全程机械化操作,劳动效率相较传统人工收割提高数倍以上[1]。河北省在高粱机械化收获中还尝试结合北斗导航系统,为高粱的精准种植与精准收获提供了技术支持。示范数据显示,履带式高粱收割机在处理倒伏高粱时具有一定的优势,其平稳性和耐用性得到了农户的普遍认可。但高粱倒伏问题依旧对机械作业效率形成制约,传统割台在处理倒伏作物时常因喂入不均或漏割现象导致损失增加。此外,高粱籽粒在含水率偏高的情况下,脱粒设备易造成籽粒破碎,这种破碎不仅影响商品等级,还制约了高粱产品的市场竞争力。尽管履带式机械适应性较强,但其高昂的设备采购与维护成本也令部分小型农户望而却步。

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  1.2谷子机械化收获


  河北省传统优势杂粮作物谷子在北部张家口和承德等地种植面积大且集中,近年来河北省大力推动谷子生产全程机械化,斩获了许多成果,行唐县谷子机械化田间日活动重点推广小型联合收割机和脱粒机,这些设备既能大大减轻农民劳动强度,又能大幅减少清选和脱粒环节手工操作造成的损失[2]。杂粮产业现代化发展得益于谷子机械化模式逐步成熟所带来的技术支持,不过谷子籽粒小、密度轻,对机械设备要求更高,实际作业中清选装置风量控制不佳会容易出现漏粮或过筛损失,风量过大还会直接降低清选效率,而且坡地种植的谷子机械化收获适应性问题还没完全得到解决。


  现有机械设备在高坡度地块作业时稳定性差,难以保证收获质量,虽然技术推广给农民带来了便利,但谷子机械设备成本和维护费用较高,部分偏远地区农户对机械化作业还是存在顾虑。


  1.3油葵机械化收获


  油葵是河北省邢台平乡等地重要的经济作物,近年来其机械化收获有显著进展,冀葵系列品种搭配高效联合收获机,给油葵机械化提供了高质量技术方案。平乡县试验田表明,籽粒联合收获技术运行稳定且多个复杂作业环节成熟度较高,机械化收获时设备割台高效、脱粒精准,作业效率和损失控制水平都较高。相关数据显示,油葵机械化收获籽粒损失率和含杂率明显下降且亩产量稳定,不过当前机械设备在复杂地块作业的适应性还有待解决,特别是梯田、泥泞地块机械作业稳定性和效率都难达理想状态,籽粒易混杂质,后续清选工作量大,制约了生产效率的进一步提高。虽然示范区已体现出机械化作业的经济和效率优势,但部分小农户投资机械设备面临一定的经济压力,需要得到政策扶持。


  2河北省杂粮机械化收获面临的主要问题

       2.1机具适应性不足


  河北省杂粮作物品种繁多,各类作物的生长形态、穗型特征、籽粒大小和成熟期存在显著差异,对机械设备提出了多样化的需求。高粱籽粒含水率高时易破碎,而谷子籽粒小、重量轻,在清选环节常因风量控制不当而增加漏粮损失。此外,油葵籽粒在收获后混杂度高,这也对后续处理设备的筛选能力要求较高。然而,现有机械设备多以单一作物为研发目标,跨作物适应性较差,难以满足杂粮多样化种植需求,高粱与谷子收获机械在脱粒和清选装置上难以实现互换,造成设备利用率低下。即便是部分多功能机械设备,由于在设计时未能充分考虑杂粮的特性,也可能出现关键环节技术性能不足的问题,这在一定程度上限制了杂粮机械化技术的进一步普及与推广。


  2.2地块条件复杂


  杂粮种植区域多分布于丘陵、山地和梯田等复杂地形,地块小而零散,不规则地块占比高,给机械化作业带来了诸多挑战。以河北省为例,杂粮主产区如赞皇、行唐等地,因地势起伏较大,传统轮式机械在转场和坡地作业中易发生侧翻,作业稳定性较差。履带式机具虽具备较强的地形适应能力,但其成本高昂,单机价格动辄数10万元,对大多数农户尤其是小农经济模式下的种植者而言,难以负担[3-4]。同时,地块的复杂性对机械的通用性和灵活性提出了更高要求,部分梯田地块在设计时并未预留机械作业的宽度,造成作业效率低下,甚至需要人工辅助。而一些偏远地区的田间道路条件较差,机械设备运输成为实际推广应用中的障碍,又再次降低了杂粮机械化收获的经济性和可行性。


  2.3技术推广力度有限


  杂粮机械化技术的推广水平在很大程度上取决于政策扶持、经济效益和农民接受程度,但是与水稻、小麦等大宗作物相比,杂粮种植面积和经济效益有限也导致了杂粮机械化在政策支持中占据比较低的优先级。虽然河北省近年来利用田间日活动和示范试验在推动杂粮机械化方面取得了进展,但是补贴覆盖范围有限,大部分农户对机械化设备仍持观望态度,且部分机械设备的技术性能还不够理想,无法满足农户日益增长的使用需求,因此就加剧了推广阻力。示范推广时农户还要接受操作培训,在一些偏远地区很难严格落实这个环节,很多农户即使接触了机械化设备也不知道该如何操作并对设备的经济效益和实用性持怀疑态度,使该技术的推广受到阻碍。


  3河北省杂粮机械化收获技术的未来发展方向

       3.1优化机械装备设计


  河北省杂粮机械化收获技术若要进一步发展,机械装备设计的适应性与专用性得必须得到重视,因为杂粮种类多,各作物穗型、籽粒特性、茎秆结构差异大,现有设备通用性和适应性不足,收获时易产生损失与损耗,以高粱脱粒破碎率高这一问题为例,必须研发精度调控能力更强的脱粒装置,用柔性材料覆盖关键部件来降低籽粒破碎率,而谷子籽粒小且轻,可在清选装置中增加风力精准调节系统,这样既能增强清选效果又能减少漏粮,油葵收获时籽粒混杂度高,应在收获设备中集成高效分离装置以提高籽粒商品化价值[5],另外,为让机械适应不同地块,可设计割台高度、角度、收割速度多档位可调的装备,以适应多种地形、作物密度和种植模式,实现设备功能多样化和灵活性。

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  3.2推动机具小型化与智能化


  河北省杂粮种植区域分布广泛且丘陵和山地地形居多,这就对机械设备的灵活性和作业精准性要求更高,所以提升复杂地块作业效率,发展小型化机具非常重要。建议针对杂粮种植特点开发轻型、便捷、模块化设备,使设备在狭窄地块和梯田上通行能力更强。针对这一情况还可设计履带式小型机械,用来降低地表压实度,从而使设备在泥泞、坡地等条件下更具稳定性和安全性。智能化技术应用是杂粮机械化新突破点,将北斗导航、地块精准定位技术和智能驾驶系统相结合开发自走式智能收获机,能显著提升作业精准度并减少重复作业和漏割问题。无人驾驶技术在夜间或低能见度条件下也能发挥作用,进而提高作业时间利用率。物联网技术可供农机手建立机械设备远程监控与数据分析平台,这样就能实时掌握设备状态、作业进度和维护需求,减少设备故障导致的停机时间,提升机械化作业整体效率和可靠性。这些措施将开辟杂粮机械化收获技术新局面,推动河北农业现代化进程。


  3.3促进农机农艺融合


  河北省在发展杂粮机械化收获技术时必须充分顾及农机与农艺的协同性,因为杂粮种植作物多样,良种选择和种植模式的科学设计对机械作业效率与效果有直接影响。当下杂粮种植行距不一、密度不合理等情况普遍会使机械作业难度增大、损耗率上升[6],针对此现状,可鼓励杂粮种植企业与科研机构合作引入适宜机械化作业的优良品种,尽量选植株高度适中、茎秆强韧、籽粒不易脱落的高粱品种以减少倒伏和破损,种植模式方面要大力推广标准化的行距和密度设计,给机械设备进入和作业创造空间条件。在地形复杂地区推广保护性耕作技术很重要,要优先采用高留茬方式,这样既能固土防风又能减少杂粮秸秆粉碎还田时因机械性能不足造成的遗漏和浪费。要推动这些技术落地,就要在种植环节和机械作业环节间构建紧密的技术指导链条,以保证从播种到收获各个环节的条件都能适应机械化操作,进而形成“种得宜机、收得高效”的良性循环。


  3.4加强政策支持与示范推广


  河北省农业结构复杂,且杂粮机械化发展仍受政策引导和经济扶持力度不够的挑战,要推动技术普及应用,政策层面就必须强化支持,在财政补贴上给农户和农机生产企业更多实质激励,按地形条件和作物种类分层次设购机补贴标准,对适合复杂地块作业的高端机具,像履带式收割机、智能化小型设备,给予更高比例补贴;加强农业科技推广体系建设,设专门的杂粮机械化示范区,组织田间日活动和现场演示,集中展示机械化作业优势和经济效益,逐步改变部分农户觉得机械化技术“成本高、风险大”的老观念。河北丘陵地区要依托地方特色农业合作社和产业联盟,贯彻政府主导、企业参与、农户协同的模式,协同推动杂粮机械化设备的区域化应用模式,示范推广活动中也要融入技术培训和操作指导,让农机手熟练掌握机械设备使用和维护技巧,减少操作不当造成的效率降低和故障成本。落实这些措施能给河北省杂粮机械化技术推广打好基础,为全面提升区域农业现代化水平强力支撑。


  4结语


  河北省杂粮机械化收获技术发展有了一定进展,但要全面实现农业现代化还要做出许多努力,高粱、谷子、油葵等作物机械化技术渐趋成熟,给杂粮高效、节约、绿色生产奠定了基础,不过设备适应性差、地块条件复杂有局限、推广力度小等现有问题仍制约了杂粮机械化技术的普及应用。不管是优化机械装备设计还是推动智能化小型机具,都离不开农机农艺的深度融合、政策支持的精准实施,每一步措施都给提升杂粮生产效率、减轻农户负担指出了方向。反思当前技术推广的难点,会发现单一技术突破无法彻底解决问题,只有把技术、管理、政策和农户需求多方面结合起来才能真正突破发展瓶颈。河北省是农业大省,全面推进杂粮机械化既关系到地方经济发展又给全国杂粮机械化技术提供了宝贵的示范经验。未来发展时,河北省要持续创新、汇聚多方力量,给区域农业现代化和乡村振兴增添新动力,为我国农业高质量发展谱写更壮丽的篇章。

参考文献:


  [1]辛尚龙,赵武云,曲浩,等.玉米机械化收获技术现状分析及发展趋势[J].农机化研究,2024,46(10):9-14.


  [2]王名声,龚中良,解福祥,等.大白菜机械化收获技术研究现状与发展趋势[J].农机化研究,2024,46(03):252-258.


  [3]王天果,程兴田,潘卫云,等.马铃薯茎叶青贮机械化收获技术研究与展望[J].中国农机化学报,2022,43(08):82-89.


  [4]廖禺,陈立才,潘松,等.叶类蔬菜机械化收获技术装备现状与发展[J].江西农业学报,2019,31(11):77-81.


  [5]屈洋,王元娣,马红战,等.关中地区夏大豆机械化收获技术[J].现代农业科技,2019,(12):141-142.


  [6]向伟,李镔桦,马兰,等.工业*麻机械化收获技术研究现状与发展分析[J].中国麻业科学,2022,44(03):190-200.