淺析綠葉類蔬菜收獲技術(shù)的現(xiàn)狀及展望

施俊俠 林佳杰 林浩斌

（仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院機電工程學(xué)院廣東廣州510225）

淺析綠葉類蔬菜收獲技術(shù)的現(xiàn)狀及展望

施俊俠 林佳杰 林浩斌

（仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院機電工程學(xué)院廣東廣州510225）

本文針對當(dāng)前國內(nèi)外綠葉蔬菜收獲技術(shù)的現(xiàn)狀進行了分析，我國蔬菜收獲技術(shù)存在適應(yīng)性差、經(jīng)濟性差、可靠性低、智能化和一體化程度低等技術(shù)性難題，進一步提出了相應(yīng)的解決方案，為綠葉類蔬菜收獲技術(shù)與設(shè)備的研究明確了方向和思路。

綠葉類蔬菜；收獲技術(shù)

1 引言

作為一個農(nóng)業(yè)大國，近年來，我國越來越重視農(nóng)業(yè)機械化的發(fā)展。目前，南京農(nóng)業(yè)機械化研究所成功研制了三種綠葉類蔬菜收獲機，填補了我國葉類蔬菜收獲技術(shù)的空白，使我國基本實現(xiàn)了綠葉類蔬菜生產(chǎn)中單一環(huán)節(jié)的機械化作業(yè)。但總體而言，我國農(nóng)業(yè)機械化程度較低，即使在相對發(fā)達的地區(qū)，也僅僅實現(xiàn)了在蔬菜生產(chǎn)部分環(huán)節(jié)的機械化，在工作量較大的收獲環(huán)節(jié)仍以人工勞作為主，其強度大、效率低。因此，實現(xiàn)蔬菜收獲機械化對于促進蔬菜收獲的節(jié)本增效是極其重要的。

2 綠色蔬菜收獲國內(nèi)外現(xiàn)狀

受制于人口數(shù)量、土地資源等因素，國外對收獲機械的研究較早。早在20世紀(jì)30年代，前蘇聯(lián)就已研制出甘藍收獲機，隨后各種收獲機在國外相繼被研制并應(yīng)用。目前一些國家，如俄羅斯、日本、歐美國家等均實現(xiàn)了較高的蔬菜生產(chǎn)機械化，大蔥、韭菜等綠葉類蔬菜收獲機均具有相對應(yīng)的商業(yè)推廣機型。

近代的中國由于一定的歷史局限性，雖然重視農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，但一直以“地大物博、人口眾多”自居，忽視對國外先進技術(shù)的借鑒，直至20世紀(jì)50年代才開始重視農(nóng)業(yè)機械化的發(fā)展，所以我國農(nóng)業(yè)機械化進程較為緩慢。受限于前期農(nóng)藝的機械化水平，如耕整、播種等，我國收獲機械的整體水平極低。2017年3月，我國成功研制了3種葉類蔬菜收獲機，但其主要以雞毛菜為對象進行研究，其對其他蔬菜的收獲情況仍有待進一步驗證，而且設(shè)備的應(yīng)用對前期的農(nóng)藝要求較高，無法實現(xiàn)全程機械化。

3 技術(shù)難點及對策

3.1 適應(yīng)性差。蔬菜收獲機的適應(yīng)性主要是指當(dāng)切割對象或環(huán)境變化時，收獲機相應(yīng)的適應(yīng)程度。目前，國內(nèi)外的蔬菜收獲機械均存在適應(yīng)性差的缺點。國外的蔬菜收獲機大都是對應(yīng)某種蔬菜而言；當(dāng)前我國研制的蔬菜收獲機也僅僅是以雞毛菜作為主要研究對象。我國的蔬菜種植分布廣而分散，蔬菜種植種類隨市場、季節(jié)、氣候等因素變化而不同，而不像歐美國家等采用大農(nóng)場、種植類型單一精細的種植模式，所以，直接應(yīng)用國外的收獲技術(shù)并不一定能夠適應(yīng)我國的種植情況。應(yīng)該因地制宜，研制具有一定柔性的收獲機械，以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械化水平。具體而言，可對各種綠葉蔬菜的收獲農(nóng)藝進行分類，設(shè)計每一類具有共性蔬菜的專用切割刀具，采用相同的機架和動力、可調(diào)節(jié)傳動系統(tǒng)等，使收獲不同的蔬菜僅需更換部分零部件、調(diào)整工作參數(shù)即可。

3.2 經(jīng)濟性差。經(jīng)濟性是指生產(chǎn)價值與成本之間的差值。當(dāng)前，我國研發(fā)的蔬菜收獲機還沒有得到商業(yè)推廣應(yīng)用，其具體經(jīng)濟性不得而知。但總體而言，我國農(nóng)業(yè)機械化的經(jīng)濟性較差。根據(jù)經(jīng)濟性的定義，提高經(jīng)濟性可從提高生產(chǎn)價值和減低成本兩方面入手。提高收獲機的適應(yīng)性能夠極大地提高其經(jīng)濟性，這是從減低成本和提高生產(chǎn)價值兩個維度進行綜合考慮的；而提高收獲作業(yè)的效率，減低損傷率，適當(dāng)降低切割的高度，提高收獲機的采收時間等均有利于提高收獲機生產(chǎn)的價值；采用價格低、來源廣、污染少的能源和減少人力的投入等均能減低成本，同時，在不影響功能要求的情況下，縮小收獲機的體型，一方面減少材料的成本，另一方面能夠減低運輸成本，當(dāng)然，借鑒可折疊自行車的設(shè)計思路，設(shè)計一種可簡易拆裝的收獲機也是一個值得嘗試的思路。

3.3 可靠性低。可靠性是指在預(yù)期時長實現(xiàn)預(yù)定功能的概率。收獲機的可靠性與經(jīng)濟性密切相關(guān)，也直接影響作業(yè)質(zhì)量。目前，我國農(nóng)業(yè)機械可靠性較低，對農(nóng)業(yè)機械可靠性的研究很少，因此，蔬菜收獲機可靠性研究可借鑒的技術(shù)及文獻極少。蔬菜收獲機的作業(yè)環(huán)境潮濕、多泥土，對收獲機的性能提出了較高的要求。要確保蔬菜的作業(yè)質(zhì)量，必須著力提高蔬菜收獲機的可靠性。結(jié)合其他機械的可靠性分析及目前蔬菜收獲機的研究現(xiàn)狀，提高收獲機可靠性的途徑有：一是注重原材料的質(zhì)量，同時，努力尋求一種具有較高硬度、較強抗腐蝕性、來源廣、價格低廉的材料，既保證收獲機的可靠性，又能切實提高其經(jīng)濟性；二是對目前已研制出的蔬菜收獲機進行試驗，詳細記錄故障模式、故障檢驗方法等數(shù)據(jù)，建立相應(yīng)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫，為自身改進優(yōu)化及后續(xù)研究提供參考依據(jù)；三是對處于設(shè)計階段的蔬菜收獲機，可借助仿真技術(shù)、優(yōu)化設(shè)計技術(shù)建立可靠性模型，降低試驗成本，同時在成本與可靠性兩者找到一個平衡點，用最少的成本獲得最高的可靠性。

3.4 智能化程度低。智能化是指融合計算機、智能控制、傳感等信息技術(shù)的一門綜合性學(xué)科。當(dāng)前，我國農(nóng)業(yè)機械智能化研究仍處于初期。我國研制的收獲機僅是處于半自動化階段，要實現(xiàn)智能化，還有一段很長的路要走，而一些發(fā)達國家的智能系統(tǒng)發(fā)展已比較完善。根據(jù)國外對農(nóng)業(yè)智能化的應(yīng)用，可以知道應(yīng)用智能化能夠大大解放生產(chǎn)力，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益，當(dāng)然，高智能也必然帶來高成本。所以，應(yīng)善于借助目前已有的技術(shù)，如“3S”技術(shù)(GPS技術(shù)、GIS技術(shù)、RS技術(shù))，借鑒國外先進經(jīng)驗，采用“互聯(lián)網(wǎng)+”、“理論異域應(yīng)用”、“理論組合應(yīng)用”等思維方法，力圖在蔬菜收獲的智能化研究有所突破；同時，設(shè)法對制約成本下降的因素進行改進優(yōu)化，設(shè)計性價比高、適應(yīng)我國實際情況的智能化蔬菜收獲機。

3.5 一體化程度低。一體化是指將單一功能實體組合為一體的過程。農(nóng)機一體化有助于推動智能化發(fā)展，從而提高生產(chǎn)效率。當(dāng)前，我國農(nóng)機一體化程度極低。我國蔬菜種植農(nóng)藝可簡單劃分為三個階段：收獲前準(zhǔn)備階段、收獲階段及收獲后加工階段。南京農(nóng)業(yè)機械研究所成功研制3種收獲機，填補了我國在蔬菜收獲環(huán)節(jié)的空白，使我國具備在蔬菜生產(chǎn)各個階段實現(xiàn)單一功能機械化的能力，對后期研究農(nóng)業(yè)機械一體化起到關(guān)鍵性作用。為此，應(yīng)該把握機遇，循序漸進，在加強對蔬菜生產(chǎn)環(huán)節(jié)各種單一功能機具完善工作的同時，以各機具工作時的單項作業(yè)功能為起點，探索功能整合，解決各環(huán)節(jié)協(xié)同作業(yè)的難題，最大化發(fā)揮其經(jīng)濟效益，力圖得到“1+ 1＞2”的效果。

4 展望

雖然我國在綠葉類蔬菜收獲技術(shù)方面取得了階段性成果，但與國外發(fā)達國家相比，仍有很大的距離。在實現(xiàn)蔬菜生產(chǎn)全程機械化的進程中，還會有很多困難。切實尋求制約我國蔬菜收獲機發(fā)展的技術(shù)難題，逐一攻破，力求研制出適應(yīng)我國實際情況，具有較高的的適應(yīng)性、經(jīng)濟性和可靠性，且智能化、集成化程度較高的蔬菜收獲機。

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