淺談葉類蔬菜收獲裝備技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

季順中，宋志禹，吳耀東，金 月*，張健飛，金 銳，王 誠

（1.江蘇云馬農(nóng)機制造有限公司，江蘇鹽城 224000；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所，江蘇南京 210014；3.安化縣農(nóng)機化技術(shù)推廣服務(wù)站，湖南安化 413500）

0 引言

蔬菜產(chǎn)業(yè)一直以來都是我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè)，近幾年蔬菜生產(chǎn)逐年成穩(wěn)步上升態(tài)勢，播種面積約0.21億hm2，總產(chǎn)值約1.5萬億元。其中，葉類蔬菜占總播種面積的32.5%，產(chǎn)量占蔬菜總產(chǎn)量30.5%[1]，是蔬菜生產(chǎn)的重要組成部分。然而，葉類蔬菜生產(chǎn)面臨的最緊要問題是勞動力緊缺、生產(chǎn)成本居高不下的問題，極大的制約了葉類蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。葉類蔬菜生產(chǎn)過程中，收獲是勞動強度最大、耗時最多的環(huán)節(jié)，約占整個生產(chǎn)作業(yè)量的40%以上[2]，人們對葉類蔬菜收獲裝備的需求愈來愈迫切。

1 葉類蔬菜收獲割臺主要結(jié)構(gòu)形式及工作原理

我國葉類蔬菜具有種類繁多、生長差異大、種植農(nóng)藝粗放且復(fù)雜的特點，機械化收獲研發(fā)難度大，目前，我國蔬菜生產(chǎn)綜合機械化水平約為20%蔬菜生產(chǎn)耕整地機械已相對成熟，蔬菜育苗移栽取得重大突破，灌溉和植保技術(shù)突飛猛進，但是蔬菜收獲環(huán)節(jié)尚以人工采收為主，尤其是葉類蔬菜機械化收獲的研發(fā)進展緩慢[3]。葉類蔬菜收獲割臺按結(jié)構(gòu)形式及工作原理可以分為無序收獲割臺、有序收獲割臺、帶根收獲割臺三大類。

1.1 葉類蔬菜無序收獲割臺

無序收獲割臺大多由分禾撥禾部件、往復(fù)式雙動刀切割部件、回轉(zhuǎn)帶式輸送部件、收集部件等組成，日本川崎公司生產(chǎn)的手扶式葉菜收獲機、江蘇大學(xué)研制的秧草收獲機、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所開發(fā)的4GCD-600型葉菜無序收獲機均采用上述割臺結(jié)構(gòu)。切割部件采用環(huán)狀鋸齒帶刀的有意大利Hortech公司[4]的Slide FW型收獲機，開發(fā)帶刀自定心技術(shù)和割臺高度自動調(diào)節(jié)技術(shù)，收獲過程中不需要撥禾輪作用，僅靠前方蔬菜的推擠作用將后方被割葉類蔬菜推至輸送帶上，經(jīng)由輸送帶運輸至后方收集箱中。此割臺對三葉菜、菊花腦等小葉類蔬菜，以及對葉菜收獲商品性要求不高的農(nóng)戶適用[4]。

1.2 葉類蔬菜有序收獲割臺

由于我國消費者更傾心于購買整齊有序、商品性好的葉類蔬菜，葉類蔬菜的機械化有序收獲割臺技術(shù)在我國研究較早且深入。相比于無序收獲割臺，其核心關(guān)鍵技術(shù)是有序夾持輸送技術(shù)，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)[5]研發(fā)的莖葉類蔬菜有序收獲機采用柔性夾持輸送機構(gòu)，將莖葉類蔬菜以站立姿態(tài)有序地向機器后方運送，當菜運送至夾持輸送末端時自由倒下集箱。韓國康博公司[6]生產(chǎn)的4G-200型韭菜收割機，采用半交叉式輸送帶夾持著韭菜朝同一側(cè)倒下、集箱，實現(xiàn)韭菜的有序收獲。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所[7]研發(fā)的蘆蒿收割機，采用立式滑動擋禾板，實現(xiàn)被割蘆蒿以站立姿態(tài)有序地向機器后方運送、裝箱。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所研制的葉菜有序收獲機，基于半交叉式輸送實現(xiàn)寬幅1.2 m的密植葉菜多行有序收集[8]。

1.3 葉類蔬菜帶根收獲割臺

目前，葉類蔬菜帶根收獲割臺主要分為帶根聯(lián)合收獲、帶根分段收獲2種，其中，采用環(huán)狀鋸齒帶刀的切割部件能實現(xiàn)砂壤土質(zhì)栽培下的葉類蔬菜淺入土切割，Hortech公司[9]的Slide Valeriana型收獲機首先通過環(huán)狀鋸齒帶刀的淺入土高速回轉(zhuǎn)式切割，再由割臺前端的合金條交替運動產(chǎn)生振動來清潔去土后，經(jīng)回轉(zhuǎn)帶式輸送帶運送收集，實現(xiàn)需低留茬和需帶根收獲的葉類蔬菜（如菠菜等）整株聯(lián)合收獲。帶根分段收獲采用鏟切式無動力入土切割，將葉類蔬菜根部從土下翻出后鋪放于田里，由人工揀拾收集。

2 葉類蔬菜收獲裝備技術(shù)發(fā)展趨勢和存在問題

2.1 葉類蔬菜收獲裝備技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

國外對葉類蔬菜收獲技術(shù)裝備的研究較早、投入大、發(fā)展快且技術(shù)先進，歐美國家以寬割幅自走式大型機械為主，整機裝備的智能化水平高，適用于規(guī)?；笮娃r(nóng)場；日本、韓國等以輕簡化的小型手扶式收獲機為主，結(jié)構(gòu)簡單、操作輕便，適用于小田塊和設(shè)施作業(yè)。關(guān)于葉類蔬菜機械化有序收獲方面，由于國外的葉類蔬菜品種較單一，消費者對蔬菜收獲的商品性要求較低，并且為了降低其收獲作業(yè)強度，葉類蔬菜收獲機大多只是散亂的收獲菜葉部分，因此涉及有序收獲和帶根收獲裝備技術(shù)領(lǐng)域的研究相對較少。

我國葉類蔬菜收獲機械的研究起步較晚，目前仍主要依靠人工，前期在無序收獲裝備技術(shù)方面投入了大量科研經(jīng)費和研究經(jīng)歷。但由于我國葉類蔬菜種類繁多、物理特性差異大、生產(chǎn)加工用途和消費群體不同等，對葉類蔬菜機械化收獲的要求也不同。例如，三葉菜（草頭）采用無序收獲，用于脫水干燥的蔬菜多采用一次性收獲，菠菜采用帶根收獲，供應(yīng)超市零售的雞毛菜等葉類蔬菜采用整齊有序收獲。因此，近幾年關(guān)于葉類蔬菜有序收獲和帶根收獲裝備技術(shù)方面的研究顯著增多，取得的成果較多，大多仍處于理論和試驗階段。

2.2 葉類蔬菜收獲裝備技術(shù)存在的問題

國外在葉類蔬菜生產(chǎn)作業(yè)技術(shù)裝備研發(fā)方面由于起步早、技術(shù)領(lǐng)先，在國外應(yīng)用也較為廣泛，但在國內(nèi)未見推廣和應(yīng)用。究其原因，一方面裝備價格昂貴、使用和維修困難，另一方面裝備不符合國內(nèi)的種植情況、適應(yīng)性較差。

國內(nèi)在葉類蔬菜生產(chǎn)技術(shù)與裝備研發(fā)方面起步較晚，雖有多家科研單位和企業(yè)研發(fā)蔬菜生產(chǎn)作業(yè)裝備，但距實際應(yīng)用尚有一定的差距，體現(xiàn)在理論研究淺、技術(shù)水平低、機具可靠性差，此外各單位研發(fā)的機具單一、蔬菜種植不規(guī)范等多方面因素，導(dǎo)致現(xiàn)有的葉類蔬菜生產(chǎn)裝備缺乏系統(tǒng)性和關(guān)聯(lián)度，葉類蔬菜生產(chǎn)裝備適應(yīng)性差，各環(huán)節(jié)作業(yè)機具難以配套，一定程度上限制了葉類蔬菜有序收獲技術(shù)裝備的發(fā)展。

2.3 葉類蔬菜收獲裝備技術(shù)發(fā)展建議

針對以上問題，本文對我國葉類蔬菜收獲裝備技術(shù)的未來發(fā)展方向和研究重點提以下建議：

1）深入、系統(tǒng)地進行葉類蔬菜收獲裝備技術(shù)理論研究。包括加大對土壤-作物-部件互作的機械采收機理研究，采用仿真模擬分析等手段對關(guān)鍵機構(gòu)進行優(yōu)化改進，通過科學(xué)試驗確定整機裝備的關(guān)鍵作業(yè)參數(shù)等，為葉類蔬菜收獲裝備技術(shù)研發(fā)提供理論支撐。

2）重點研發(fā)葉類蔬菜有序收獲、帶根收獲技術(shù)與裝備。要加大葉類蔬菜有序收獲、帶根收獲裝備的研發(fā)投入和力度，將機電液一體化技術(shù)、自動控制技術(shù)等與傳統(tǒng)機械裝備相結(jié)合，提升裝備的適應(yīng)性、可靠性和智能化水平，實現(xiàn)葉類蔬菜高效、低損的機械收獲設(shè)計目標。

3）注重農(nóng)機與農(nóng)藝的緊密融合。葉類蔬菜機械化收獲效率高低和性能好壞與農(nóng)藝規(guī)范性有很大關(guān)系，因此，要加強農(nóng)機農(nóng)藝融合，提高生產(chǎn)各環(huán)節(jié)機具的匹配度，進一步規(guī)范葉類蔬菜的種植農(nóng)藝和生產(chǎn)作業(yè)機具的使用。

3 結(jié)語

隨著葉類蔬菜需求量的日益增多，農(nóng)村勞動力不斷向城鎮(zhèn)化轉(zhuǎn)移，葉類蔬菜生產(chǎn)用工難、用工貴的問題日益突出，葉類蔬菜收獲機械化是今后重要的發(fā)展方向。我國葉類蔬菜種類繁多、生長差異大、種植農(nóng)藝粗放且復(fù)雜，對不同的葉類蔬菜采收要求不同，國外的機具大多不適應(yīng)國內(nèi)葉類蔬菜的種植農(nóng)藝，且價格昂貴、使用維修困難，直接引進國外先進的收獲機具或照搬國外技術(shù)是不可取的。未來應(yīng)從深入研究裝備技術(shù)理論，優(yōu)化改進機械結(jié)構(gòu)和作業(yè)參數(shù)；加大葉類蔬菜有序收獲、帶根收獲技術(shù)與裝備的研發(fā)力度，提升裝備可靠性；注重農(nóng)機與農(nóng)藝的緊密結(jié)合，提高裝備的適應(yīng)性等3個方面著手，整體提升葉類蔬菜生產(chǎn)全程機械化裝備技術(shù)水平，降低葉類蔬菜生產(chǎn)作業(yè)成本、減輕勞動強度，推動葉類蔬菜產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)綠色發(fā)展。