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全饲料联合收割机(型号 BRRI WCH2021)用于机械化水稻收割的评估

一、简介

孟加拉国人口约 1.7 亿,严重依赖农业,约 45% 的劳动力从事农业。水稻( Oryza sativa L.)是主要农作物,种植面积占全国总种植面积的80%[ 1 ]。预测表明,到 2050 年,大米需求量将激增至 4460 万吨[ 2 ]。孟加拉国作为第三大稻米生产国,已成功实现稻米生产自给自足[ 3 ]。水稻的及时收获对于实现最佳产量至关重要,但劳动力短缺和高峰期工资上涨带来了重大挑战[ 4]。在此背景下,机械化,尤其是联合收割机等现代农业机械,发挥着举足轻重的作用。这些机器以其效率、成本效益和减少劳动力需求而闻名[ 5 ]。它们通过最大限度地减少收割、脱粒和清洁过程中的损失来提高谷物回收率。

在孟加拉国,由于对大米作为主粮的高需求和有利的水稻种植条件的推动,以水稻为主的种植模式占据主导地位[ 6 ]。然而,大量的稻米损失发生在生产链——收获、加工或储存中[ 7 ]。在这些生产活动中,收获至关重要,会造成巨大的收获后损失。解决这些损失对于满足人口日益增长的世界日益增长的粮食需求至关重要。最近,孟加拉国农民面临着一个紧迫的问题:水稻收割的劳动力短缺。这种短缺和高峰时期工资上涨导致收割作业推迟,随后谷物和穗粒破碎增加,造成重大损失。7 ][ 8 ]。人工水稻收割无疑是一项繁琐、耗时且成本高昂的工作,收割一公顷稻田大约需要 100 - 150 个工时 [ 9 ]。这加剧了农忙季节的劳动力短缺,并导致水稻产量的数量和质量损失。

为了应对这一挑战,联合收割机提供了机械化解决方案来应对这些挑战,有望降低生产成本并提高劳动生产率 [ 8 ]。联合收割机是解决水稻收割中体力劳动短缺问题的重要解决方案,满足了孟加拉国对快速高效方法的迫切需求[ 10]。与单独采收相比,这种机械化方法具有更高的作业效率、显着减少的劳动力需求以及显着的节省时间。然而,这些机器复杂且昂贵,它们的成功运行需要足够大和平坦的场地,以及熟练的技术人员进行维护和管理。影响联合收割机性能的因素有很多,分为两类:与机器相关的因素和与植物相关的因素。其中,稻米品种、水分含量和成熟度等变量在决定整体效果方面具有特别重要的意义。尽管存在这些挑战,但考虑到体力劳动的短缺和减少收割损失的需要,在孟加拉国采用联合收割机变得越来越紧迫。此外,

迅速采用现代机械收割技术,包括使用联合收割机、小型联合收割机和收割机,已成为当务之急[ 11]。这些做法大大减少了时间、劳动力和财务支出,同时减轻了人类的辛劳并遏制了收获损失。此外,它们还有助于提高种植强度,提高作物生产力,并最终促进经济赋权。一个说明性的例子强调了这种转变:传统方法涉及人工收割和机械脱粒,需要大约 20 个小时才能完成操作。与此形成鲜明对比的是,联合收割机和秸秆收割机的使用将这一时间大幅缩短至仅 3.5 小时(Anonymous,2014 年)。此外,张军[ 12] 进行的一项研究表明,联合收割机在油菜籽作物中的作业效率比人工收割高出惊人的 50 倍。这种鲜明的对比凸显了现代机械化收割方法的巨大优势。

收割机械通常可分为三种类型:收割机、小型联合收割机和联合收割机,均在全球范围内使用。然而,在孟加拉国等许多发展中国家,由于现代技术有限,手工采伐仍然普遍存在。在评估任何收割机的技术和经济性能时,一个关键因素是它在给定时间内可以覆盖的面积。根据制造商的规格,就单位时间的面积覆盖而言,联合收割机的性能优于收割机、小型联合收割机和手动收割机。联合收割机的出现是农业领域最重要的节省劳动力的创新之一,显着降低了从事农业活动的人口比例。

已经对联合收割机的工作进行了多项研究[ 13 ]。根据 Islam, Alam [ 14 ] 的说法,这些机器代表了一种有效、经济高效、节省劳动力的技术,尽管它们的初始投资可能很大。在确定收割机运营的盈利能力时,有几个因素会发挥作用,包括土地面积、机器可达性、田间距离、作物特性、土壤和天气条件、运营准备和管理实践以及财务考虑因素[ 15 ]。正如 Huda Nath [ 5 ]所强调的,收割场地的大小、形状和布局显着影响联合收割机在操作过程中的整体性能。此外,伊斯兰教,伊斯兰教[ 16] 建议纵向操作农机,以尽量减少转动事件,这往往会延长收割机的损失时间。此外,Hossain 和 Hoque 进行的研究[ 17 ]进一步强调了使用联合收割机相对于手动方法的优势,表明平均时间、成本和粮食损失显着减少,分别为 97.50%、35.00% 和 2.75%。本研究旨在评估联合收割机的技术和经济性能,并分析机械收割系统与手动方法相比的优势。该研究将评估孟加拉国朗布尔地区不同土地面积的田间绩效参数,包括田间容量、田间效率、时间分配和收获成本。

2. 材料和方法

2.1. 研究地点和作物状况

现场试验在朗布尔县的 Mithapukur upazila 进行。该区域位于北纬25°26'至25°41'之间以及东经89°06'至89°27'之间,如图1所示。使用既定程序评估作物状况,包括株高、株距、株密度、每平方米山丘数量、山丘间距离等参数,以及作物总体密度。此外,在这两种情况下,土壤成分均被确定为粘土。

2.2. 精选联合收割机

选择并部署 BRRI 全饲料联合收割机,特别是 BRRI WCH2021 型号,用于试验地点的水稻收割作业。该收割机由孟加拉国水稻研究所 (BRRI) 生产,该研究所隶属于孟加拉国政府农业部,是 SFMRA 项目的一部分,旨在开发适合国内的全饲料联合收割机。通过田间实际收割水稻来评价收割机的效率和性能。

2.3. 使用 BRRI 联合收割机收割水稻

精心选择了三个地块来评估联合收割机的运行参数,包括运行速度、田间能力(以每小时公顷为单位)、燃料消耗和联合收割机造成的谷物损失。使用卷尺确定地块尺寸。此外,在图中随机选择了三个较小的区域,每个区域的尺寸为 1 米 x 1 米,以评估破碎损失。收获后,随机指定三个 1 米乘 1 米的地块,并收集这些区域内任何散落的穗状花序。值得注意的是,与水稻收割相关的所有任务,从实际收割到随后的清洁过程,都是在联合收割机的一次通过中无缝执行的,如图2所示。

2.4. 性能指示参数

制定了多项指标来评估BRRI综合联合收割机在水稻收获过程中的技术性能。这些指标主要包括以下几个方面:1)作业时间;2)收获所需劳动力;3)燃料消耗;4)田间能力;5)工作速度;6)有效收获时间;7)粮食产量;8)粮食损失。这些指标中的每一个都在评估联合收割机在水稻收割作业中的整体效率和有效性方面发挥着至关重要的作用。

2.5. 现场能力

在水稻收获作业期间考虑了几个关键参数来评估田间能力。其中包括测量地块面积、机器前进速度、切割宽度以及收获指定区域的时间。这些指标为了解水稻收割过程中收割机的效率和生产力提供了宝贵的见解。

2.6。前进速度

前进速度的量化方法是将所经过的距离除以机器移动该距离所需的时间。该过程在每个图中重复六次,以确定平均前进速度。确定联合收割机前进速度的计算基于Hunt提出的方程[ 18 ]。该方法为评估收割机在田间的运行效率提供了可靠的方法。

2.7. 现场性能参数

现场性能评估的标准包括机器运行速度、理论现场能力、实际现场能力、现场效率、每小时工作量和燃料消耗等参数。现场效率是一个重要的指标,是有效现场容量与理论现场容量之间的比率[ 19 ]。理论上和有效地,田间持水量是使用下面列出的公式计算的。这些指标可以让您全面了解机器在现场的性能和生产率。

2.8. 有效现场能力

有效田间容量量化了收割机覆盖田地的平均速率,考虑到操作所花费的总时间。它是通过将覆盖的面积除以所花费的总时间来计算的。正如 Hunt [ 18 ]所概述的,确定有效的田间容量需要在整个收获过程中仔细测量和考虑所有与时间相关的要素。该指标可对收割机在现场的实际性能进行实际评估。

2.9. 燃油消耗

收获后测定燃料消耗。在开始收割作业之前,联合收割机的油箱已加满。收获作业结束时,使用量瓶确定填充油箱所需的燃料。下面的方程确定了单位面积的燃料消耗[ 18 ]。

2.10. 机械收割损失的测定

在使用联合收割机的情况下考虑了四种不同类型的损失。其中包括 1) 破碎损失、2) 刀杆损失、3) 滚筒损失和 4) 分离损失。在实验设置中,采用特定程序来仔细测量这些机械收获损失。这种系统方法确保了对联合收割机的效率和有效性进行全面评估,以尽量减少收割过程中的各种损失。

2.10.1. 破碎损失

直接组合的破碎损失涉及在切割和输送操作过程中损失的头、豆荚或穗以及游离谷物。使用Hunt[ 18 ]提出的方程对破碎损失进行量化。该公式提供了一种可靠的方法来评估直接联合过程中产生的破碎损失程度,为了解收割作业的效率提供了宝贵的见解。

2.10.2. 刀杆损失

刀杆损失是指收获过程中因刀杆操作不当而损失的谷物。确定刀杆损失的计算基于 Hunt [ 18 ] 提出的方程。该公式是量化刀杆操作造成的谷物损失程度的宝贵工具,为了解收割过程的整体效率提供了重要的见解。

2.10.3. 气缸损失

联合收割机中的滚筒损失是指在脱粒头中从联合收割机后部损失的谷物。Hunt [ 18 ] 通过一个特定的方程建立了确定气缸损失的计算方法。该公式提供了一种可靠的方法来量化滚筒运行造成的谷物损失程度,为了解收割过程的整体效率提供了宝贵的见解。

2.10.4. 分离损失

联合收割中的分离损失是指脱粒谷物中从联合收割机后部损失的谷物。分离损失的确定涉及使用 Hunt [ 18 ] 概述的方程。这些具体公式提供了一种结构化方法,用于量化分离过程造成的谷物损失程度,为收获作业的整体效率提供有价值的见解。

2.10.5。总体损耗

人工采伐总损失是通过汇总所有个体损失来计算的。应用特定方程来确定总的人工收获损失,并将其表示为总产量的百分比,以得出该损失。这是用于计算人工采伐损失率的过程的清晰简洁的陈述。这句话描述了评估人工采伐期间总体损失的系统方法。这种方法是全面的,这意味着它考虑了所有相关因素。从该评估中收集的数据可用于分析和优化收获过程。

3。结果与讨论

3.1. 联合收割机的收割能力与土地面积

收割区域的大小和配置显着影响收割机的性能。就 BRRI 联合收割机而言,其田间能力与正在收割的土地的尺寸和布局密切相关。研究结果表明,收割机的容量随着收割地块面积的扩大而增加,这主要是由于翻转事件频率的减少。Elsoragaby、Yahya [ 20 ] 指出,联合收割机的性能明显受到地块面积减小和形状改变的影响。这一观察结果与 Islam、Alam 的研究结果一致 [ 21],这表明不规则形状的地块会显着降低联合收割机的田间性能。因此,根据土地大小选择作物田地对于优化联合收割机的田间性能至关重要。

3.2. 联合收割机田间容量与地块长度的关系

BRRI 联合收割机的田间产量表现出地块长度的变化,这种现象主要受翻转事件频率的影响。随着地块长度的增加,联合收割机的田间能力也随之增加。值得注意的是,田间持水量最低的是长度为 25.6 米的地块。这些发现强调了地块长度超过 38.6 米对于 BRRI 联合收割机的最佳操作的重要性,特别是在配备 1.5 米割草宽度时,因为它可以减少转弯事件并提高收割过程中的整体效率(表2)。

3.3. 转折事件

为了优化效率并最大限度地减少翻转事件,建议 BRRI 联合收割机在长度超过 38.6 米的地块中运行。目前,由于所有权转移,稻田往往被分割,农民可能会故意划分土地,以更好地管理水稻种植的水资源。采伐作业的有效性与地块大小和长度密切相关。操作员策略性地纵向操纵农业机械,以进一步减少频繁转弯的需要,从而提高整体收割效率。事实证明,这种方法有利于管理分散的稻田并确保收割过程更加顺利。

3.4. 转弯时间损失

转弯操作过程中损失的时间随着地块尺寸的增加而成比例减少。在较小的地块中,需要更高的转弯频率,从而导致更显着的时间损失。为了满负荷运行 BRRI 联合收割机并最大程度地减少与转弯相关的低效率,建议选择超过 1200 平方米的地块面积,特别是在配备 1.5 米割草宽度时。同样,为了使 BRRI 全饲料联合收割机高效运行,建议地块面积超过 800 平方米。这些考虑因素对于确保收获期间的最佳性能和生产力至关重要。

3.5. 现场效率

BRRI 联合收割机的田间生产力与其作业土地的面积密切相关。联合收割机的性能因土地大小而异。具体而言,随着土地面积的增加,田间效率呈上升趋势。在超过 1200 m 2 的地块中观察到最高水平的田间效率。相反,面积为 800 m 2的地块的田效率最低。这些发现强调了土地大小对 BRRI 联合收割机运行效率的重大影响,强调了选择适当大小的土地以获得最佳性能的重要性。

3.6. BRRI 联合收割机的现场性能

研究结果表明,联合收割机在收割过程中的运行速度为 3.36 至 4.50 km/h。根据 ASAE 标准 (2009),大中型联合收割机在收割期间通常在 3 至 6.5 km/h 的范围内运行。对于小型联合收割机,理论和实际田间容量分别为 0.19 和 0.11 公顷/小时(表 3)。相反,对于全喂入和头部喂入联合收割机,理论和有效田间容量分别确定为 0.50 和 0.36 公顷/小时,如 Alizadeh 和 Allameh [ 8 ] 所指出的。穆阿祖,叶海亚 [ 22]进一步强调,田间持水量最低(0.67公顷/小时)与水稻收获作业期间损失时间最长(1.54小时)相关,导致实际田间持水量相对较低(表4和表5)。收割过程中的谷物损失和收割机的效率分别如图3和图4所示。虽然 BRRI 联合收割机的收割能力可能相对较低,但它因其对较小和较大田地的适应性而脱颖而出,这是一个显着的优势。

3.6.1. 联合收割机作业时间分布

在收割作业过程中,BRRI 联合收割机的时间分配如下:58% 用于实际收割,23% 用于转弯操作,其余 19% 用于维修、闲置时间和因故障而停工等活动。雨。Elsoragaby、Yahya [ 20 ] 指出,在大型联合收割机的情况下,总时间的 60.0% 用于实际水稻收割,其余 40% 分配给转弯操作。卸货活动(图5)。相比之下,中型联合收割机将 71.7% 的时间用于收割,剩余 28.3% 的时间用于转向、操纵和卸载。穆阿祖,叶海亚 [ 22】报道称,对于传统联合收割机来说,总时间的 66% 用于实际收割,其余 13% 用于转向和操纵活动。翻转、倒车和卸载是必要但耗时的活动;目的是最大限度地减少时间损失,因为它可能占操作持续时间的 40% [ 23 ]。这种不可避免的时间损失可以通过战略规划和创新实践来减轻。

3.6.2. 维修和保养

维修和保养是评估 BRRI 联合收割机的关键因素。在收割作业期间,收割机需要执行某些维修和保养任务,包括滚刀组装、解决脱粒部件因潮湿和密集作物而造成的堵塞、管理作物倒伏、确保刀杆运动的液压功能以及减轻高噪音和振动源于使用单缸发动机的水平。这些活动对于确保收割机的最佳性能和使用寿命至关重要,凸显了定期维护实践的重要性。

3.6.3. 机器运行时状态

联合收割机在收割作业过程中遇到的机械故障已汇总并列于表 6中。本摘要全面概述了所面临的具体问题,有助于评估和解决这些机械挑战。

3.6.4. 运营商的想法

运营商被邀请就具体问题提供反馈,他们的意见已被整理和浓缩,以便于参考,如表 7所示。本摘要是直接从实地人员那里获得见解的宝贵资源,可以为与所讨论事项相关的未来决策和改进提供信息。他们的意见对于确保运营的持续效率和有效性至关重要。

3.7. 农民的陈述

邀请农民就各种相关问题提供反馈和意见。这些意见已被汇编并以总结形式呈现在表 8中。该汇编是直接从最终用户那里获取见解和观点的宝贵资源,可以为所讨论事项的未来决策和改进提供信息。

3.8. 总体观察

对作物和土地整体状况的观察已被仔细记录并简洁地总结在表9中。该汇编为评估作物和土地的健康和状况提供了宝贵的参考,为农业实践的进一步分析和决策提供了必要的数据。

4。结论

BRRI 联合收割机的评估取得了非常积极的成果,凸显了其显着的有效性和用户满意度。它在适应各种小型和大型场地尺寸方面的多功能性凸显了其广泛的适用性。为实现 1.5 m 切割宽度的最佳性能,在超过 1500 m 2 的地块上作业建议。该收割机的理论田间容量为 0.23 公顷/小时,实际容量为 0.11 公顷/小时。在特定条件下,水分含量为23.2%,前进速度为3.5 kg/h,实现了最有利的粮食损失率(1.64%)。这项技术为全国各种规模的农民提供了宝贵的机会,使他们能够机械化水稻收割并采用先进的农业实践。在孟加拉国土地分散的背景下,这款本地研发的收割机在效率方面比进口同类收割机具有明显优势。在政府加大政策支持和财政支持的情况下,BRRI联合收割机可以大大减少对进口农业机械的依赖,并为出口机会铺平道路。当地农业机械制造商和 BRRI 科学家之间的共同努力最终开发出了这台机器,展示了孟加拉国巨大的成功潜力。这一成就将彻底改变该国的农业机械化格局,标志着该国农业领域的一个重要里程碑。BRRI 全饲料联合收割机的推出预示着孟加拉国农业的变革时代。

发布日期:2024-04-11