牧草加工机械化技术发展现状及存在的问题

    史永博

    摘 要：牧草与农作物秸秆是开发潜力巨大的生物资源，大力推广牧草和秸秆加工机械化技术，可提高畜牧饲养量，改善和保护环境，节约和利用能源，实现农业和农村的可持续发展。阐述了牧草加工机械化技术的主要内容和发展现状，指出了牧草生产加工机械化发展中存在的问题，提出了解决的建议与措施。

    关键词：牧草；秸秆；机械化；发展现状

    中图分类号：S817 文献标识码：A

    doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.03.045

    牧草在这里不是单纯指饲草，还包括可以用来加工饲料的其他植物及农作物秸秆。它们不仅是发展畜牧业的基础，也是重要的工业原料、生物能源，还可提取诸多的有益物质；它们是一类丰富的再生资源，是一类开发潜力巨大的生物资源。牧草与秸秆作物生产机械化是开发此类资源的最基本、最重要的工程技术。近年来，因各地秸秆加工机械化技术发展滞后，造成农作物秸秆被大量焚烧，既污染了环境，又造成了生物资源的巨大浪费。因此，大力推广牧草和秸秆加工机械化技术，有利于提高牧草和农作物秸秆加工机械化水平，提高秸秆利用率，增加畜牧饲养量，改善和保护环境，节约和利用能源，实现农业和农村的可持续发展。

    1 牧草加工机械化技术的主要内容

    现代牧草与秸秆作物生产机械化主要包括牧草收获机械化、青饲料生产机械化和牧草秸秆加工机械化等。

    1.1 牧草收获机械化

    所谓牧草收获是将牧草切割、收集、调制成干草的田间作业过程，也称干草收获。当代牧草收获机械化已发展成为一个庞大产业，遍布全世界，其典型的收获机械系统包括：（1）往复式割草机、搂草机、集草机、垛草机；（2）割草机、搂草机、捡拾压捆机、草捆装运机。

    1.2 青饲料生产机械化

    青饲料一般属于牧草范畴，此处特指青贮饲料，所谓青饲料生产机械化指的是青贮饲料生产过程中的工程技术。当代青饲料生产机械化典型生产系统是：（1）高秆青饲料生产系统，主要将高秆作物（如玉米秆等）进行收获青贮。（2）低秆青饲料生产系统，主要是青贮牧草等低秆作物，所使用的青饲料联合收获机械配用牧草收割台。（3）半干青饲料生产系统，是将含水分为45%～55%的牧草进行青贮，用割草机收割，再用搂草机搂成草条，也可用割草调制机完成割草和搂草工作，然后用帶有捡拾器的青饲料联合收获机械，将草条捡拾、切碎、抛掷至运输车中。

    1.3 牧草、秸秆加工机械化

    加工目的是提高产品性能质量，增加产品品种和附加值，提高其商品性。现代牧草秸秆加工有物理加工、化学加工和微生物过程，加工过程所需要的工程技术，统称为牧草秸秆加工机械化。当代加工过程主要有切（揉、粉）碎、高密度压捆、压块（颗粒）、热喷、碱化、氨化、复合处理、青贮和压榨提取等。

    2 我国牧草生产加工机械化发展现状

    2.1 牧草生产加工机械化发展历程

    （1）从1958年到1975年，近20年时间里我国已能够批量生产割草机、搂草机、集草器、垛草机。牧草收获从割草到搂草，到集草，到垛草，再到运输，都可以由机械来完成，牧草收获机械系统已经完成。后来我国又研制生产了捡拾压捆机、草捆装载机、侧向搂草机、大圆草捆机、大圆草捆装运机，1975年旋转式割草机开始批量生产。经过几年的发展，在我国已经形成了较完整的天然草地（或产量不高的人工草地）牧草收获机械系统，以及正在兴起的人工种植草场牧草收获机械系统。1980年以后，为适应我国农村体制改革，一批与小四轮拖拉机配套的小型割草机、搂草机、集草器等牧草收获机械很快研制成功。

    （2）我国采用机械技术青贮饲料是20世纪50年代以后发展起来的。至50年代中后期，我国已有多家工厂生产青饲料切碎机，同时，注意引进青饲料收获机械。1979年开始生产通用式青饲料收获机械，仅几年的时间，我国已能生产不少系列的现代化青饲料收获机械。生产青饲料切碎机（铡草机）的厂家遍布全国，至1992年，我国青贮饲料已达5000×104 t以上，氨化饲料6000×104 t，在2000年青贮达1.2×108 t。

    （3）干草压块机研制成功是在20世纪80年代末，有环模式和活塞压缩式，之后对秸秆的压块进行了广泛的研究。80年代中期，高密度压捆机在我国开始应用，1988年我国成功研制了液压高密度压捆机，密度达到350 kg/m3以上。80年代末，揉碎机开始应用，化学处理、袋装青贮技术逐步在我国进行推广应用。

    （4）目前，我国牧草机械已基本形成了牧草收获与贮存、牧草青贮、牧草饲料加工等牧草机械结构体系。

    2.2 主要牧草加工机械性能特点

    2.2.1 割草机

    割草机是牧草收获的第一机械，拥有量最多，使用面也最广泛，分成往复式割草机和旋转式割草机两大类。往复式割草机是依靠切割器的割刀和定刀间相对运动剪切作物完成切割过程。往复式割草机由拖拉机输出轴驱动，割草幅面宽，切割后牧草摆放整齐，便于打捆和拾取，适于在平整土地作业。旋转式割草机，它依靠高速旋转的刀盘带动刀片切割牧草，作业速度可高达12 km/h以上，由于速度高，旋转式割草机适应性强，尤其适应高产作物和灌木丛作业，但耗能比往复式割草机高得多。

    2.2.2 搂草机

    搂草机是牧草收获的第二大通用机械，其基本动能是将割后散铺在地面上的牧草搂集成，利于干燥、利于继续作业的草条，基本要求是牧草含水分40%～45%时适时搂集成草条，草条蓬松，草条均匀整齐，草条中夹杂少，损失少。有的搂草机还有摊翻草、合并草条、移动草条等功能。

    2.2.3 捡拾压捆机

    捡拾压捆机主要由捡拾器、输送喂入器、草捆室、压缩装置、草捆长度控制器、捆束装置、密度调节和传动系等组成。其工艺过程是：捡拾器将田间草条捡起，由输送喂入器向草捆室喂入，喂入一次，将其压缩成一个草片，待多个草片在草捆室内长度达到要求时，由草捆长度控制器启动捆束装置开始捆束，捆束好的草捆在草捆室内陆续从后出口排出机外，用改变草捆室后出口壁倾斜量来调节草捆密度。捡拾器是凸轮控制弹齿式捡拾器，输送器有齿式和螺旋推进器式，有绳捆和金属丝捆束装置。捡拾压捆机对捆束材料要求较严格，捆绳和金属丝已标准化。

    2.2.4 自走式青贮饲料收获机

    青贮饲料收获机一般由收获台和主机两大部分组成，收获台分为低秆收获台、高秆收获台和捡拾收获台。一台主机可以分别与这三种收获台配套使用。

    青饲料收获机主机包括喂入器、切碎器和抛送装置，喂入器由上下压辊组成，由活节分别传动上下喂入辊，当切碎器或喂入辊发生堵塞时，可使其反转，将堵塞的物料吐出，排除故障。其传动系中还有安全器，超负荷时起保护作用。被喂入的茎秆在喂入辊夹持下，由切刀和底刀切碎。切刀有盘式和筒式，较多的是筒式切碎器，切刀螺旋排列在滚筒圆柱面上，刀片采用碳化钨处理，又有自动磨刃装置。切碎段由抛送器抛送出机外，抛送筒可以转向对准饲料车，其抛送距离、高度均可在作业时由驾驶员控制，还可改变喂入辊和切碎器传动比或切碎器上刀片数，调节切碎长度。为了进一步满足生产要求，在当前一些青饲料收获机切碎器后面加上一对破碎辊，进一步弄碎切碎段，辊间常用电子自动快速反应联结器控制。

    2.2.5 铡草机

    按照刀具切割方式，可分为滚刀式铡草机和盘刀式铡草机，主要由输送机构、喂入夹持机构、铡切部件和抛送机构组成。滚刀式铡草机切碎省力平稳；盘式铡草机的切碎器是盘状底刀。盘状切碎器一般结构是在回转架上装有若干刀片，刀片有曲线状和直线状的，盘式铡草机对负荷变化适应性较好，但其切碎平稳性较滚筒式铡草机差。

    2.2.6 揉碎机

    揉碎机是我国20世纪80年代末研制的秸秆加工机械。它主要是弥补铡草机只能切断而无法破节的不足，针对性地解决秸秆破节、揉碎的问题，提高饲料的适口性。揉碎机主要由带有锤片的转子、定刀、击搓板和抛送风机组成，通过转子的高速旋转，使锤片在定刀间隙内通过时将秸秆撕裂。同时，利用惯性将秸秆摔打在击搓板上，使秸秆破节后抛出。目前我国揉碎机一般配套动力为7.5～11 kW的电机和小四轮拖拉机。

    2.2.7 压块机和制粒机

    牧草压块和制粒的主要目的是方便储藏管理和运输，可含一个完整的混合配比。目前，压块机和制粒机主要有平模和环模两种类型，单机又分为单轴和双轴两种形式。国内自行生产的压块机和制粒机生产效率在2 t/h以下，这样厂家很多。国外的WEDS型机双头草块压块系统自动化程度较高，生产效率是2 t/h 。

    3 我国牧草加工机械化存在的问题与解决措施

    3.1 牧草加工机械化水平低

    牧草加工机械标准化、自动化水平低，核心技术缺乏，发展动力不足。我们的草场面积和美国差不多，单位草场面积投入的机械量只有美国的5%，而且小型机械占比很大。收割机械和加工设备普遍存在技术含量低、品种少、性能差等问题。大部分厂家只能生产割草机、粉碎机等简单机械，胶辊、打结器等关键部件制造技术不过关；打捆机虽有国产产品，但由于效率和质量等原因，只适合小规模加工户。一些进口的打捆机等高挡机械，售后服务能力不足，配件难买到，且价格昂贵。因此，政府要加大牧草加工机械的支持力度，尽可能地将更多的牧草加工机械纳入到国家农机补贴项目中来；我国科研人员要加大研发力度，加大牧草播种机、青饲收获机、旋转割草机、拣拾压捆机的研究和推广，向着收获、输送、储备、加工、固化、包装、销售一体化方向发展，实现牧草加工全程机械化。

    3.2 对牧草加工机械化认识不足

    提高对牧草加工机械化的认识，发展牧草加工机械化，提高秸秆的饲料化利用技术，可以减少焚烧秸秆带来的负面影响。大力宣传推广秸秆青贮联合收获机械化配套技术，进一步提高生产效率，提高饲草品质，把我们的畜牧业发展壮大，既有可观的经济效益，还可以带来良好的社会效益和环境效益。

    3.3 機械操作使用人员技术素质低

    我国大部分牧草加工机械设备使用者文化程度低，操作水平差，一定程度上制约了牧草加工机械化的发展。要解决此问题，就必须有足够的技术支持，安排专业的技术人员对机手进行培训。同时，利用网络平台，使牧草机械的操作者能及时了解设备及技术相关信息。

    4 结束语

    我国牧草加工机械化技术设备近年来取得一定的成绩，但与国外先进技术相比，在科技程度、可靠性及成品饲料质量等方面都存在着不小的差距，我国相关技术人员要充分利用现代化技术，密切我国实际，吸取国内外经验，努力工作，以缩小和发达国家的技术差距。

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