花椒采摘方法及采摘工具的探索研究

胡 文

(漢源縣林業(yè)局，四川漢源 625300)

花椒作為一種經(jīng)濟(jì)作物，種植在山坡和丘陵，因樹枝伸展長(zhǎng)，具皮刺，果實(shí)小，采摘困難。目前雖然出現(xiàn)了化學(xué)藥劑噴灑、高枝剪切、機(jī)械振動(dòng)、負(fù)壓吸收等采收方法，但都不同程度地存在一些問題，因此人工采摘仍是當(dāng)前采收的主要方法。然而人工采摘耗時(shí)長(zhǎng)、成本高，成熟椒易脫落、褐變，致使花椒的收成和質(zhì)量大幅下降，大大影響了農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)效益，造成大量的資源浪費(fèi)，椒農(nóng)對(duì)花椒收獲機(jī)械化盼望已久，開發(fā)高效適用的花椒采摘器已迫在眉睫。

1 國(guó)內(nèi)外花椒采摘方法現(xiàn)狀及分析

花椒為單性結(jié)實(shí)，椒樹栽植后第3年開花結(jié)果，5 a～6 a進(jìn)入盛果期，20 a～25 a以后開始衰老，其壽命長(zhǎng)達(dá)40多年。樹冠一般高3 m～7 m，果實(shí)小且成熟后極易開裂，果穗簇生于較短的果柄上，干、枝均具皮刺，葉柄及小葉也均生有小刺，采收非常困難。影響花椒豐產(chǎn)的主要因素是花芽、葉片和樹冠。這些生物學(xué)特征也是制約花椒采收、加工的關(guān)鍵因素。目前國(guó)內(nèi)外主要采收方法有以下幾種:

1.1 化學(xué)藥劑噴灑法

據(jù)國(guó)外資料報(bào)道，這種方法是將化學(xué)藥劑噴灑于果實(shí)上，使果實(shí)與樹枝在兩天內(nèi)發(fā)生分離，然后人工撿拾果實(shí)。此方法的主要優(yōu)點(diǎn)是高效、方便且避免了花椒果柄、樹枝、皮刺扎手等難題，缺點(diǎn)是撿拾工作量太大，撿凈率低。遇上雨天，未撿果易生霉、腐爛，嚴(yán)重影響產(chǎn)品品質(zhì)。另外，未成熟果、葉片也同時(shí)脫落，損失較大，嚴(yán)重影響椒樹采果后期的光合作用和能量貯存，直接影響來年的產(chǎn)椒量，因此該方法試用了3次后就被禁用。

1.2 高枝剪切法

此法是利用普通高枝剪將果實(shí)從樹枝上剪切下來，掉落在地上，然后人工撿果。此方法較化學(xué)藥劑噴灑法的先進(jìn)之處是，人工撿拾果穗時(shí)，撿果量相對(duì)減少，可做到先熟先采，不熟的不采。但因剪刀笨重，操作時(shí)剪枝人員工作強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率較低，椒樹的葉片、花芽也易被剪掉。這是俄羅斯采摘沙棘果實(shí)的方法，被科研人員改用于花椒采收。該方法在試用中因還需人工撿拾果實(shí)，剪刀長(zhǎng)度不可調(diào)整，更高的枝條還需搭梯上樹而使得椒農(nóng)不夠滿意。

1.3 機(jī)械振動(dòng)法

據(jù)韓國(guó)資料顯示，該法是用一種大型的機(jī)械手夾住樹枝的基部進(jìn)行振搖，以此將花椒從椒樹上抖落下來，然后人工撿拾。此方法的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)效率高，適用于種植面積大，并有一定的株、行距的椒園。但操作時(shí)，機(jī)械手會(huì)損傷樹干，同時(shí)抖落掉部分花芽和樹葉，對(duì)椒樹的生長(zhǎng)和來年的產(chǎn)量影響較大。椒樹多分布于干旱貧瘠的山坡和房前屋后，立地條件特殊，大型機(jī)械到不了樹下，故不適用。

1.4 負(fù)壓虹吸法

此法只適用于較平坦的大型園林，能將產(chǎn)生較強(qiáng)負(fù)壓的大型動(dòng)力機(jī)械用農(nóng)用車開進(jìn)林區(qū)，利用吸管對(duì)準(zhǔn)成熟果枝，將果實(shí)吸入儲(chǔ)果箱中。其優(yōu)點(diǎn)是效率高，但同時(shí)會(huì)將花芽及嫩葉吸掉，影響來年產(chǎn)果量，耗能較大，不適用于大部分丘陵、山坡、河灘及房前屋后椒果的采收。

1.5 手工采摘法

此方法是目前國(guó)內(nèi)外最主要的采收方法，它可做到先熟的先采，后熟的后采。其主要缺點(diǎn)是采摘時(shí)刺易扎手，速度很慢，工作效率低，高枝果即使搭梯上樹也難以采凈，故采收率及采凈均較低。

2 目前常用花椒采摘工具的研究

2.1 普通剪刀

適用于新花椒林即1.5 m以下矮林的采收，操作輕巧、方便，但因樹枝上有刺，容易扎傷手臂，采凈率高，但勞動(dòng)效率低，采收人員費(fèi)時(shí)費(fèi)工，采收成本增高。

2.2 長(zhǎng)柄剪刀

鋼制長(zhǎng)柄剪刀，必須雙手操作，較笨重，長(zhǎng)度不可調(diào)整，剪刀頭部不能彎曲，可以采摘較高的椒林，對(duì)于高林(2.2 m以上)，還需搭梯上樹才能夠著，由于剪刀體越長(zhǎng)，柄部開合尺寸較大，超過0.5 m以后操作極不方便，同樣會(huì)造成手臂肌膚的扎傷，若搭梯不穩(wěn)造成摔傷事故就會(huì)影響采收安全性。

2.3 手套式采摘器

其專利號(hào)為:02114519，發(fā)明人是陜西省韓城市新城區(qū)太史路東段啟明花椒研究所閆啟全。該產(chǎn)品由切摘刀片、操作殼和護(hù)手布3部分組成，需要塑膠注塑、沖壓、連接成形等工藝流程，部件需要分別制作，再依次將部件安裝于膜具之中，最后用塑膠注塑使整體連接成產(chǎn)品。能大幅度提高矮林的花椒采摘工效和花椒質(zhì)量，但不適用于高林。

2.4 電動(dòng)花椒采摘器

該產(chǎn)品由外殼、剪刀、連桿、減速裝置和電動(dòng)機(jī)共同組成，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)通過連桿使轉(zhuǎn)動(dòng)變成動(dòng)刀片的擺動(dòng)，與定刀片共同完成剪斷花椒果實(shí)的柄。該采摘器大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率，在電源不方便的情況下，可用電池替代電源，但只適用于矮林。

2.5 鋸片式花椒采摘器

該產(chǎn)品由電動(dòng)機(jī)和減速齒輪系統(tǒng)組成，體積小，操作者一只手剛好能握住，圓形鋸片垂直于微型電動(dòng)機(jī)及殼體的軸線，鋸割效率很高，但需要電源，若操作不小心，對(duì)鋸刀附近的枝葉傷害較大，也有可能嚴(yán)重傷害采收者的手指，只適用于矮林的采摘。

2.6 新型高枝花椒采摘器

該采摘器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為:在支撐桿頭部、安裝了一把特制的小剪刀，兩剪刀刃在回位彈簧的作用下處于常開狀態(tài)，支撐桿下端安裝的拇指環(huán)和杠桿指環(huán)、相當(dāng)于一把大剪刀的手柄，小剪刀活動(dòng)手柄和杠桿指環(huán)的搖臂用鋼絲繩連接，構(gòu)成二級(jí)杠桿傳力結(jié)構(gòu)。剪刀頭下方安裝的集椒袋口鋼環(huán)連在鋼絲繩的另一端，剪切時(shí)，集椒袋口鋼環(huán)被鋼絲繩拉起來處于剪刀刃下方，剛好使減掉的花椒果落入其中，完成剪切后，鋼絲繩松弛，集椒袋口鋼環(huán)自然下垂，使操作者能夠觀察到剪刀頭，繼續(xù)尋找下一棵花椒果柄。這種新型花椒采摘器的主要優(yōu)點(diǎn)是:能大幅減少人工撿果量、不需耗電，節(jié)能、無污染，可避免椒農(nóng)搭梯上樹，保證樹皮不受傷害、對(duì)椒樹來年產(chǎn)果量影響較小、有效提高采收安全性、采收率和采收速度。從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上來說，該花椒采摘器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，攜帶、操作都很方便，加工制造非常容易，造價(jià)低廉，維修簡(jiǎn)單方便，廣大椒農(nóng)容易接受，是一種既有利于椒農(nóng)提高勞動(dòng)效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，從而提高花椒種植積極性和勞動(dòng)生產(chǎn)效益，又能為生產(chǎn)廠家?guī)砝麧?rùn)的雙贏產(chǎn)品。由于花椒種植面積非常廣闊，發(fā)展速度也很快，其產(chǎn)品具有良好的推廣、應(yīng)用前景。但只適用于中等高枝。

3 國(guó)內(nèi)外花椒采摘器研發(fā)趨勢(shì)的探討

目前，國(guó)內(nèi)外在花椒采摘方法和采摘工具的研究方面，還沒有非常理想的方法和工具，特別是缺乏能夠適用于各種不同種植條件和不同生長(zhǎng)期的花椒采摘系列工具的研發(fā)。設(shè)計(jì)和開發(fā)花椒采摘工具應(yīng)該注意以下幾個(gè)方面的問題:

(1)應(yīng)減少對(duì)椒樹生長(zhǎng)和來年產(chǎn)量的影響;(2)應(yīng)減少揀果量，以保證果實(shí)質(zhì)量，減輕勞動(dòng)工作量;(3)應(yīng)采用操作臂長(zhǎng)短可調(diào)節(jié)的花椒采摘器;(4)應(yīng)使采收者的手臂和身體不進(jìn)入帶刺的樹枝叢中(5)應(yīng)該做到先熟先采、后熟后采。

4 探索研究的方向

4.1 主要目標(biāo)

花椒采摘是花椒生產(chǎn)中最重要、最基本的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是耗工最多、勞動(dòng)強(qiáng)度最大的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，目前機(jī)械化采摘水平不到5%，是發(fā)展花椒產(chǎn)業(yè)的瓶頸所在。本項(xiàng)目研究開發(fā)適應(yīng)花椒生產(chǎn)的花椒采摘機(jī)，以解決機(jī)械化采摘的問題，從而實(shí)現(xiàn)“減工、降本、提質(zhì)、增效”目標(biāo)，提高漢源縣現(xiàn)代花椒產(chǎn)業(yè)機(jī)械化水平。主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo):(1)產(chǎn)量:40 kg·d-1～50 kg·d-1;(2)動(dòng)力:功率≤50 W，48 V畜電池;(3)操作桿長(zhǎng)度:2 m～4 m(可調(diào)節(jié));(4)重量:≤25 kg;(5)摘椒質(zhì)量:不傷椒、不傷樹。

4.2 主要內(nèi)容

4.2.1 研制花椒電動(dòng)采摘工藝技術(shù)

根據(jù)花椒樹生長(zhǎng)和結(jié)果的特點(diǎn)，以及花椒樹屬多枝、多刺植物，易傷人、花椒穗結(jié)實(shí)、不易脫落的特性，研究采用電動(dòng)方式采摘花椒的原理，工藝過程和主要技術(shù)參數(shù)研究。

4.2.2 研制花椒電動(dòng)采摘機(jī)

根據(jù)工藝特點(diǎn)和花椒樹的特殊性，研制操作方便、重量輕、產(chǎn)量大的電動(dòng)采摘機(jī)，適應(yīng)范圍廣，成本低。

4.2.3 研制電動(dòng)采摘頭

采摘頭由切割器、撥穗輪、刀架和護(hù)板組成。

4.2.4 研制動(dòng)力裝置和傳動(dòng)裝置

采用畜電池或太陽能作電源，微型電機(jī)通過一級(jí)齒輪傳動(dòng)，將動(dòng)力傳給切割器，通過膠帶傳動(dòng)，將動(dòng)力傳給撥穗輪。

4.2.5 中試生產(chǎn)試驗(yàn)研究

對(duì)所研發(fā)的電動(dòng)花椒采摘機(jī)進(jìn)行中試性能試驗(yàn)和生產(chǎn)試驗(yàn)研究，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)、優(yōu)化配套參數(shù)，確保機(jī)具的可靠性。

5 結(jié)語

本文論述了國(guó)內(nèi)外各種花椒采摘方法的利弊，對(duì)現(xiàn)有的幾種花椒采摘工具的適用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了討論，提出了研發(fā)一種利用蓄電池或太陽能電池驅(qū)動(dòng)的新型節(jié)能系列花椒采摘工具。

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