種植與處理菌草的機(jī)械現(xiàn)狀探析

黃強(qiáng)華 陳建寧

(福建農(nóng)林大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，福建 福州 350007)

0 引言

傳統(tǒng)菌業(yè)的生產(chǎn)主要以大量木材為原料[4]，而隨著人們物資需求的擴(kuò)大，林木資源急劇下降。20世紀(jì)80年代，我國從非洲引進(jìn)菌草，很好緩解了人們對于木材的急需。當(dāng)下，福建省是主要大型菌草種植基地，種植環(huán)境大部分為緩坡地面地貌，具有菌草種植集中的特點(diǎn)。對于大面積機(jī)械化、智能化的種植，收割技術(shù)仍然欠缺發(fā)展，智能機(jī)械化的菌草種植與收割裝備尤為需要。

1 菌草機(jī)械流程介紹

為了最大程度減少菌草種植成本，大大提高菌草的收獲效率與菌草的利用率，當(dāng)前智能化的菌草機(jī)械包括開溝、排種、收割、打捆、粉碎等機(jī)械。

1.1 菌草種植的開溝機(jī)械

現(xiàn)行的開溝機(jī)械存在3個問題：(1)開溝阻力大，且深度不夠；(2)對其他作物的影響較大；(3)開溝器所開的溝與菌草生長的苗床不匹配。目前市面上主要有鋤鏟式、芯鏵式等開溝器。針對現(xiàn)存的主要器械與上述缺陷，楊薇[5]通過在不同的土壤條件下改變不同的開溝速度與開溝角度，不僅確定了5號開溝器為最適合的開溝器，還得到了開溝速度越快、開溝器對于周圍土壤的影響程度越大的結(jié)論。不同的開溝角度對于開溝的效率也會產(chǎn)生較大的影響。調(diào)整開溝角度至最匹配該土壤含水量的角度，可以減少開溝時所受的阻力，從而最大限度地減少對于土壤的干擾。

1.2 菌草種植的排種機(jī)械

現(xiàn)行市場上存在的播種機(jī)械主要有3類[6-8]，其包括整稈式、切種式、預(yù)切種式種植機(jī)。這些排種機(jī)械都存在排種和落種不均勻，且可能損傷菌草種子等問題。對以上不足之處，陸麟麟[9]對排種機(jī)械裝置進(jìn)行了改進(jìn)，使排種裝置可對漏種的種子進(jìn)行補(bǔ)種，使得排種過程中，種子播種更加均勻。鄭書河等[10]通過力學(xué)分析對排種機(jī)械進(jìn)行了改進(jìn)，使種子更加平穩(wěn)、均勻下落，達(dá)到了減少對種子損傷的效果。

1.3 菌草的收割與打捆機(jī)械

菌草的收割機(jī)械主要有砍刀式、往復(fù)式和圓盤式3種。大多菌草收割裝置存在機(jī)械化水平不高、收割效率低等問題。梁曉[11]等通過對菌草的切割動態(tài)實(shí)驗(yàn)，不僅得到了菌草切割的力學(xué)模型，還得到了450 r/min為菌草切割的最佳轉(zhuǎn)速組合。同時陳文滔等[12]對于菌草莖稈的分析使收割菌草的刀片與不同菌草更加匹配，不僅提高了收割效率，還延長收割器械的使用壽命。目前的國內(nèi)外的研究中，菌草的進(jìn)行收割后打捆的機(jī)械并不多，菌草的打捆機(jī)械的相關(guān)研究也不夠深入?，F(xiàn)有研究中，整體打捆器械分為大小兩類。大多打捆機(jī)械存在適應(yīng)能力較低、智能化程度低、生產(chǎn)成本高，同時割捆流程中易產(chǎn)生菌草堆積堵塞的現(xiàn)象[13]。因此針對以上的不足之處，吳征毅[13]對割捆機(jī)械進(jìn)行了改進(jìn)，使割捆裝置擁有了打捆的能力，使打捆機(jī)對于不同的環(huán)境也有了更強(qiáng)的適應(yīng)能力。

1.4 菌草的粉碎機(jī)械

現(xiàn)行菌草的收割大體流程為：巨菌草壓扁-鍘碎-干燥-粉碎-收集的主體工藝。該流程大體收獲效益高，但是總體存在的問題是：鍘碎時用于與呈接的裝置與鍘碎出口無法做到較好的匹配，導(dǎo)致菌草物料飛濺，使菌草的利用率下降。對于以上的諸多問題，翁賜和等[14]提出了一種菌草粉碎機(jī)械，不僅可防止菌草粉碎時飛濺，提高利用率，還可防止粉碎時機(jī)械堵塞，減少機(jī)械損耗。

2 結(jié)語

加大對菌草種植與處理的機(jī)械研發(fā)，將會極大帶動菌草產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在現(xiàn)有種植與處理的基礎(chǔ)上，人們應(yīng)該提高機(jī)械裝備對于不同地形地貌的適應(yīng)能力，并推進(jìn)菌草種植處理機(jī)械與高新技術(shù)相結(jié)合?；诂F(xiàn)行科技水平的發(fā)展與人工智能在菌草機(jī)械領(lǐng)域的運(yùn)用，創(chuàng)建菌草種植機(jī)械智能設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)，同時還應(yīng)該提高該流程機(jī)械使用的普遍性，使該機(jī)械除了用于菌草的種植收割之外，還可用于其它農(nóng)作物的相關(guān)處理上，從而提高對機(jī)械資源的使用效率。在目前資源短缺的世界中，菌草這種可多方面利用的資源是全人類所急需的。隨著人們對于菌草的需求量日益增長，傳統(tǒng)的人工收割方式已無法滿足菌草的大批量收獲，菌草生產(chǎn)機(jī)械一體化發(fā)展將是菌草收獲的必然趨勢。