板藍根機械收獲現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢探討

張紅霞，張文華，姜燕飛，徐長順，潘永閣

(1.齊齊哈爾大學(xué) 機電工程學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161006；2.齊齊哈爾農(nóng)業(yè)機械化研究所，黑龍江 齊齊哈爾 161005)

0 引言

板藍根(常用別名：靛青根、藍靛根、大青根)是一種中藥材。板藍根的根、葉均可入藥，以根入藥稱為板藍根，以葉入藥稱為大青葉[1]。板藍根分為北板藍根和南板藍根，北板藍根來源為十字花科植物菘藍(Isatis tinctoria L.)和草大青(I. indigotica Fort.)的根；南板藍根為爵床科植物馬藍(Baphicacanthus cusia (Nees) Brem.)的根莖及根，通常所說的板藍根是指北板藍根。板藍根具有清熱解毒、涼血、利咽的功效，其藥用價值較高，目前我國千余家制藥集團(廠)生產(chǎn)的以板藍根為主要原料的中西成藥、中藥飲片、獸藥等已超過2 000多種[2]。板藍根的需求量逐年增加，由于板藍根適應(yīng)性較強，對自然環(huán)境和土壤要求不嚴(yán)，在全國各地均有種植，是農(nóng)民調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、增加收入的有效途徑。板藍根收獲時土壤中起收深度30 cm左右，收獲比較困難，大面積種植，必須采用機械化收獲。隨著人口減少，老年齡化增加，農(nóng)村中青年進城務(wù)工人員增加，勞動力越來越少，勞動力成本增加，板藍根收獲的機械化程度將影響藥農(nóng)的種植熱情和板藍根產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

1 板藍根機械化收獲方法

板藍根機械化收獲一般有四種方法：

(1)先用拖拉機帶著推刀將大青葉推掉，人工用耙子摟出大青葉，裝車?yán)丶抑辛罆?。然后，再用簡易犁將板藍根犁出地面，進行人工撿拾成堆后裝車，拉回家中晾曬。這種收獲方法，效率低，勞動強度大，費人工，幾次收獲后，推刀會變鈍，削掉大青葉的同時，板藍根的頭部也會被削去，板藍根損失率大。

(2)用裝有推刀的自動犁，從板藍根底部30 cm左右處切割，土壤疏散后，人工起拔，撿拾成堆，再用菜刀從板藍根頂部剁去大青葉，將大青葉和板藍根分離。這種方法，效率低，勞動強度大，費人工，板藍根易埋入土壤中，導(dǎo)致收獲量降低。

(3)采用馬鈴薯收獲機，將帶有大青葉的板藍根犁出地面，然后由人工撿拾成堆后裝車，拉回家中晾曬，再用帶輥子的拖拉機滾壓板藍根或用花生收獲機，將大青葉壓碎或打碎，使大青葉與板藍根分離。這種方法較第二種方法省去了田地里撿拾剁根分離的步驟，大大減輕了勞動強度，減少了人工，提高了收獲效率，但收獲機挖掘深度不夠，零件的故障率較高，被壓碎的大青葉品質(zhì)降低，大青葉價格降低，影響藥農(nóng)的收入。

(4)也是采用馬鈴薯收獲機，將帶有大青葉的板藍根犁出地面，人工撿拾成堆后，再用菜刀，從板藍根頂部，剁去大青葉，將大青葉和板藍根分離。這種方法較第三種方法保留了完整的大青葉，不會影響大青葉的價格。但這種方法雖然在地里撿拾板藍根的勞動強度較第二種方法有所減輕，但仍然費時、費力，費人工，收獲效率低，收獲機挖掘深度不夠，零件的故障率較高。

2 板藍根收獲機發(fā)展現(xiàn)狀

目前，板藍根收獲大多采用馬鈴薯收獲機，用于板藍根收獲的專用機械很少。2014年，王薇等[3]研制了單行收獲的板藍根收獲機。該機采用鏟刀片與機架一體的結(jié)構(gòu)，有效提高了鏟刀挖掘深度。在輸送鏈上設(shè)置浮動碾壓輥，既可將土塊壓碎與藥材分離，又可避免將土壤壓實出現(xiàn)堵塞的情況。但該機未能大規(guī)模生產(chǎn)。

2017年，彭曉亮等[4]研制了一種 4GB-700 型板藍根收獲機，該機挖掘裝置由固定式鏟刀機構(gòu)和振動機構(gòu)組成，固定鏟刀機構(gòu)由兩把立刀片與一把鏟刀片組成一個鏟刀體，既解決了機具易堵塞問題，又有效保持機具挖掘深度。分離裝置由前后輸送鏈機構(gòu)以及碎土機構(gòu)組成，實現(xiàn)了碎土、振動分離輸送功能，解決黏性土壤、土塊包裹板藍根、土塊不易碎、板藍根分離不干凈的問題。但該收獲機作業(yè)效率低、能耗高，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在工作過程中故障率較高，停機次數(shù)多，根土分離過程中板藍根易與輸送機構(gòu)發(fā)生纏掛，分離后板藍根傷損率高，無法滿足實際生產(chǎn)需要[5]。

黃英群等[6]設(shè)計了一種板藍根收割機。該收割機主要包括板藍根挖掘裝置和收割裝置，挖掘裝置由若干傾斜向下的挖掘刀組成，采用振動網(wǎng)篩來完成根土分離作業(yè)，但該收割機僅為一個專利，沒有進行樣機試制與相關(guān)試驗研究，機器性能有待進一步考究。

濟寧潤恒機械設(shè)備有限公司，生產(chǎn)了大蒜收獲機，可以用來收割大青葉，該機操作方便靈活，機具實現(xiàn)液壓升降，乘坐式操作，作業(yè)深度和作業(yè)幅度易于控制。后懸掛式作業(yè)，作業(yè)效率高，多種作業(yè)寬度可選，滿足不同用戶、不同地形的選擇。

3 板藍根收獲機收獲存在的問題

3.1 專用的板藍根收獲機，性能不穩(wěn)定

目前，各高校和科研院所正在研究板藍根收獲機，但位于起步階段，有的形成專利未能進行試驗和生產(chǎn)，有的正處于試驗階段，未進行生產(chǎn)，已經(jīng)生產(chǎn)的板藍根收獲機，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件故障率較高，板藍根損傷率高，不能滿足生產(chǎn)的需要。

3.2 土壤適應(yīng)性差

黏質(zhì)土壤的碎土功能還不夠完善，土壤的適應(yīng)性差。雖然現(xiàn)有的板藍根收獲機上都安裝了碎土輥，但在碎土的同時，板藍根也容易壓碎，甚至?xí)l(fā)生碎土輥與篩分機構(gòu)堵塞情況，為了提高板藍根收獲機土壤的適應(yīng)性，黏質(zhì)土壤收獲時的碎土問題亟待解決。

3.3 自動化程度不高

目前的板藍根收獲機，雖然減少了挖掘阻力，提高了挖掘深度，提高了黏質(zhì)土壤的碎土能力，但大青葉和板藍根采用分段式收獲方式，自動化程度不高，未能真正做到省時、省力、省人工、高效率收獲。

4 板藍根收獲機的發(fā)展趨勢

4.1 發(fā)展與小型拖拉機動力配套的板藍根收獲機

針對農(nóng)村應(yīng)用較多的小型拖拉機，采用大青葉和板藍根兩段式收獲，分別發(fā)展大青葉收獲機和板藍根收獲機。大青葉收獲機收割后，能夠直接裝車。板藍根收獲機收獲時，能夠定量堆放或側(cè)輸送直接裝車。在收獲過程中，既提高自動化程度，盡量減少人工，提高收獲效率，又與當(dāng)?shù)氐男⌒屯侠瓩C配套。

4.2 發(fā)展與大馬力拖拉機配套的聯(lián)合式板藍根收獲機

集大青葉切割、收集，板藍根碎土、分離、輸送、收集，甚至烘干于一體的聯(lián)合式板藍根收獲機，自動化程度較高，減少了人工和勞動強度，提高了收獲效率，但對拖拉機的動力要求較高，需要配套大馬力拖拉機。

4.3 發(fā)展自走聯(lián)合式板藍根收獲機

隨著傳感器技術(shù)、通信技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)機械正向自動化、無人駕駛、自走式方向發(fā)展，板藍根收獲機也必然向該方向發(fā)展，從而真正做到省時、省力、省人工，收獲效率高。

4.4 發(fā)展既適應(yīng)沙壤土又適應(yīng)黏質(zhì)土壤收獲的板藍根收獲機

為擴大板藍根種植面積，提高板藍根的種植廣泛性，讓更多農(nóng)民在種植板藍根上受益，必須解決黏質(zhì)土壤中板藍根收獲的碎土問題，提高板藍根收獲機的適應(yīng)性。

4.5 發(fā)展一機多用的板藍根收獲機

板藍根收獲機不僅可以收獲板藍根，還可以收獲馬鈴薯、紅薯、胡蘿卜、黃芪、甘草等作物，提高板藍根收獲機的利用率，增加農(nóng)民和板藍根收獲機生產(chǎn)廠家的收入。

5 結(jié)論

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)進步和現(xiàn)代高效農(nóng)業(yè)不斷發(fā)展，從目前農(nóng)業(yè)機械發(fā)展方向來看，自動化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械上的應(yīng)用是未來農(nóng)業(yè)機械設(shè)計核心趨勢，在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化高速發(fā)展過程中起著不可替代的作用。板藍根收獲機隨著農(nóng)業(yè)機械的發(fā)展也向著自動化、經(jīng)濟、高效方向發(fā)展。

(05)