棉秆收获技术的发展现状研究

丁志欣

（新疆维吾尔自治区农牧业机械产品质量监督管理站，新疆 乌鲁木齐830054）

关 键 字：棉秆收获；设备；现状

0 引言

棉花是世界主要的经济作物之一，其生产和加工已形成较为完整的体系，但棉花秸秆作为棉花收获后的副产品，未得到很好的开发利用。据国家统计局关于2017年棉花产量的公告，全国棉花播种面积3 229.6 khm2（4844.5万亩），全国棉花单位面积产量1 698.6 kg/hm2（113.2 kg/667m2）。按照皮棉草谷比3.4～6.6可知[2]，每 667m2棉花秸秆产量为 384～747 kg，取 400kg/667m2棉秆计算，每年棉秆产量约为2 000万t。因此，对棉秆进行综合利用，实现棉秆的资源化和商品化，对国家促进资源节约、环境保护和农民增收意义重大。

在我国，自20世纪60年代就已经开始了对棉秆的收获、加工、综合利用等方面的技术研究，开发设计生产了不同工作原理的棉秆收获机具。

1 国内棉秆收获技术现状

1.1 铲切式

图1为1960年中国农业机械化科学研究院设计的铲切式简易棉柴收获机，作业时通过调整限深装置使拔秆装置铲子入土疏松土壤，同时通过铲子将棉秆的棉根铲断，最后通过带有两根耙齿，并用弹簧拉紧的挡板，将铲断的棉秆收集成堆。在其他原理的拔秆机构出现之前铲切式拔秆机一直作为主要的拔秆机构在小范围运用，该种原理的拔秆机构的最新机型是新疆农科院机械化研究所于1999年设计的4MC-4型棉柴收获机。该类型机具收获结构简单，生产制造方便，对棉花种植行距无特殊要求，适用性好。缺点为：动力消耗大，残留棉根多，棉秆铺放不整齐，需要二次作业完成收获。

图1 简易棉柴收获机构

1.2 滚切式

图2是昌吉回族自治州农牧机械化技术推广站于2003年研究设计的一种棉花拔秆清膜旋耕机。由动力轴提供动力驱动滚刀对棉秆进行起拔。在完成对棉秆起拔的同时，也能对覆盖地膜进行部分清理，最后由搂耙器将起拔的棉秆和揭出的残膜搂集成堆。可以对棉秆实现不对行收获，能够实现整株收获，适应不同地区种植制度。缺点为：动力消耗大，地膜和棉秆缠绕混杂，不易分拣，收获物利用价值降低。

图2 棉花拔秆清膜旋耕机

1.3 齿盘式

图3是由河北华勤机械股份有限公司设计生产的齿盘式棉秆收获机。该机器主要工作部件为齿盘，在地轮驱动下旋转，齿盘上的三角刃槽钳住棉花秸秆，利用旋转拉拔力及拖拉机前进的拉力将棉秸秆拔出。该类机具结构简单，制造成本低，对土壤层破坏较少[2]，能够实现整株拔取。缺点为：需要对行拔取，行距适应性较差，漏拔率高，拔断率高。

图3 齿盘式棉柴收获机

图4 对辊式拔棉秆机

1.4 对辊式

图4为对辊式拔棉秆机。作业时带轮带动传动轴转动，传动轴带动双齿轮转动，从而使螺纹锥度轴和锥度轴向外旋转，将棉秆夹紧拔出。缺点为：结构复杂，制造成本高，对棉花行距适应性差。

1.5 链夹式

图5为花俊国设计生产的链夹式棉秆收获机。当棉秆进入两组对称的链框夹缝中，受到压链装置支撑的链条夹紧而被拔出，随着链条的移动使棉秆移至拨禾轮，受到拨禾轮的划拨，然后从拨禾轮和挡禾板组成的通道排到机外完成拔禾作业，该机具与齿盘式棉秆收获机比较，作业效果有所改善，但存在生产制造成本较高，拔断率及漏拔率高，缺点为：需对行拔取[4]。

图5 链夹式棉柴收获机

2 国外棉秆收获技术现状

美国、印度、乌兹别克斯坦、澳大利亚以及俄罗斯等国是国外主要的棉花生产和贸易大国，其棉秆收获设备技术主要以对行为主，按照收获原理主要分为3种，即铲切、刨挖与拔秆。由此，形成了拖拉机牵引式与悬挂式机型。在2种机型中，有些仅仅是铲、割、拔与铺条，有些是铲、割、拔与切碎结合。在切碎后有些是集中，有些是直接还田。

2.1 铲切技术

乌兹别克斯坦生产的Kv-3.6A型和Kv-4A型为该技术的主要机型，由挖掘铲深入土层铲断棉秆根，同时采用旋转星形轮拨取棉秆，实现收割。由机架、挖根铲、栅状导向板、星形拨取轮等组成。拖拉机牵引机具作业，一般收获4行棉秆，铺放成条。棉秆晒干后，由人工或打捆机打成捆。该机具对行距要求不严可实现不对行收获，挖根较彻底。缺点为：消耗动力较大、挖掘铲磨损严重。

2.2 挖刨技术

美国Orthman棉秆刨挖机是挖刨技术典型代表（图6），主要是采用对称倾斜双圆盘刨挖。该机型圆盘角度及高度均可调，拔秆机构可折叠，采用平行四连秆仿形，通常在拔秆机构后面安装切碎装置，实现棉花秸秆拔取与切碎还田。此种技术相对于铲切来说，优点为：动力消耗相对减少，行距适应性较强。

图6 Orthman棉秆收获机

2.3 棉秆拔取技术

澳大利亚的Muti拔棉秆机械和美国的AMADAS棉秆拔取切碎收获机（图7）为该技术的典型机型，采用橡胶对辊夹取，安装倾角为45度，将棉秆连根拔起并切碎。该类机型作业速度高，安全防护较好，对棉秆直径的适应性较好，可靠性较高。缺点为：行距适应性较差，对机手操作的熟练程度较高。

根据文献查询，国外大多数机型的棉秆拔取或者挖掘，均不是为了棉秆的收获，而是为了防治病虫害或者后续的棉秆还田。有对棉秸秆进行回收研究的，但不是主流。

3 结论

虽然拔秆技术不断发展，相关设备也不断改进，但目前我国仍然有大部分棉秆不能直接回收利用。实用较为广泛的拔秆原理为滚切式，以及齿盘式，这两种棉秆收获技术仍不完善。因此应加强研究和投入力度，特别是重视棉秆起拔的后续研究，增强棉秆的起拔率，提高拔秆机的工作效率，保证拔棉秆技术持续不断的向前发展。

图7 Multi八行拔棉秆还田机