不同收获期玉米秸秆挤压力的试验研究

摘 要：研究玉米秸秆的挤压力学性能，可为研制玉米秸秆饲草化联合收获机及其他秸秆加工设备提供不可或缺的基本技术参数。本文利用万能试验机测试了玉米秸秆的挤压力学性能，并分析了挤压速度、取样位置和收获期等因素对挤压力的影响。试验结果表明，挤压力随着挤压速度的提高呈下降趋势；随着收获期的延迟挤压力成增大趋势；根部秸秆挤压力最大，上部秸秆挤压力最小。

关键词：玉米秸秆； 挤压力； 收获期

中图分类号：S225.91 文献标识码：A

引言

随着畜牧业的快速发展，天然牧场超载过牧、草原沙化、牧草短缺等问题越来越突出。我国是农业大国，秸秆资源十分丰富，每年农作物秸秆产量6.4亿吨，其中玉米秸秆占其总量的1/3[1-2]。结合畜牧业饲草短缺形势，解决玉米秸秆饲草化生产工艺，需要研制开发玉米秸秆饲草化联合收获机。研究思路是将秸秆先经压茎辊压扁后再进行破细，因此需要掌握玉米秸秆的挤压力学性能。目前对玉米秸秆力学性能的研究主要侧重于玉米秸秆的茎叶结合力[3]、玉米秸秆拉伸和剪切性能[4，5]、摆动切割力[6]等方面，对不同收获期玉米秸秆挤压力的研究还未见报道。因此本文利用万能试验机，测试了不同收获期玉米秸秆的挤压性能，这项工作可为研制玉米秸秆饲草化联合收获机及其他加工机械提供不可或缺的基本技术参数。

1材料与方法

1.1试验材料

试样选自吉林农业大学实验基地种植的“吉单131”玉米品种，为测不同收获期秸秆性能的差异，分三批取样，期间为2012年9月下旬至10月上旬，时间间隔7d，每批试样要求成熟一致，秸秆高度和直径大致相同。取样时从秸秆根部以上算起，每根秸秆于50mm、350mm和650mm处分别剪取长约30mm的试样作为根部，中部和上部的试验材料，不含茎节，密封冷藏备用。

1.2 试验设备与方法

试验设备采用DNS系列电子万能试验机，其力传感器和位移传感器精度分别在5%以内，加载速度范围1～500mm/min。

在试验过程中，将秸秆横向放置于试验机底座，采用平板挤压试验，记录上夹头接触到秸秆直至使秸秆压扁表面裂开时的最大挤压力，每组试验进行三次，取平均值。

试验中，考虑收获期、取样位置、以及挤压速度三个因素对玉米秸秆挤压性能的影响，

2结果与分析

2.1挤压速度对挤压力的影响

2.2取样位置对挤压力的影响

2显示了挤压速度为50mm/min时，收获后期秸秆不同部位对最大挤压力的影响。图中可以看出，根部秸秆挤压力最大，上部秸秆的挤压力最小，这是由于秸秆从根部到上部直径逐渐减小，纤维素和木质素含量呈降低趋势，导致了最大挤压力的不同。

2.3不同收获期对挤压力的影响

图3显示了挤压速度为50mm/min时，不同收获期的中部秸秆对最大挤压力的影响。从图中可以看出，随着收获期的延迟，对应的挤压力增大，也说明玉米秸秆在前期收获所消耗的能量较少。所以应该在玉米成熟后尽早收获秸秆并进行加工处理。

3结论

3.1由玉米秸 秆的挤压试验可以看出，挤压速度、生长部位和收获期都对挤压力有不同程度的影响。挤压力随着挤压速度的提高呈下降趋势；根部秸秆挤压力最大，上部秸秆的挤压力最小；随着收获期的延迟，对应的挤压力增大。

3.2随着收获 期的延迟，秸秆的纤维素和木质素含量增加，对应的挤压力增大，作为饲料适口性变差，所以应该在玉米成熟后尽早收获秸秆并进行加工处理。

参考文献

[1] 吴鸿欣，曹洪国，韩增德.中国玉米秸秆综合利用技术介绍与探讨[J].农业工程，2011，1（1）：9-12.

[2] 韩鲁佳，闫巧娟，刘向阳.中国农作物秸秆资源及其利用现状[J].农业工程学报，2002，18（3）：87-91.

[3] 高梦祥，郭康权，杨中平. 玉米茎秆的力学特性测试研究[J].农业机械学报，2003，34（4）：47-49.

[4] 于勇， 毛明， 泮进明. 玉米秸秆不同部位含水率特性和拉伸学特性研究[J].中国农机化，2012，（4）：75-77.

[5] 王兆凤，杨在宾，杨维仁.不同收获期玉米植株剪切力及其饲料营养特性的研究[J].山东农业大学学报，2012，43（1）：38-42.

[6] 李耀明，秦同娣，陈进.玉米茎秆往复切割力学特性试验与分析[J].农业工程学报，2011，2（1）：160-164.

作者简介：郭颖杰（1970-），女，吉林长春人，博士，副教授。