上海地區(qū)4種綠葉菜類蔬菜收獲機械作業(yè)性能比較

陳佶 夏海榮 劉偉華 岳崇勤 夏煥

陳佶,上海市農(nóng)業(yè)機械鑒定推廣站,201601

夏海榮,劉偉華,岳崇勤,夏煥,上海市農(nóng)業(yè)機械鑒定推廣站

導(dǎo)讀：針對上海地區(qū)綠葉菜機械化生產(chǎn)模式,以雞毛菜為對象,對國內(nèi)外4種綠葉菜收獲機械的作業(yè)性能進(jìn)行比較,實際割幅滿足農(nóng)藝要求,小型、輕便且具有割臺仿形機構(gòu)的綠葉菜收獲機械較適合上海地區(qū)小規(guī)模種植模式。

蔬菜是上海地區(qū)除糧食作物外播種面積最大的作物。2017年上海地區(qū)蔬菜播種面積9.288萬hm2，產(chǎn)量293.50萬t；2018年蔬菜播種面積9.431萬hm2，產(chǎn)量294.49萬t[1]。蔬菜營養(yǎng)豐富，品種繁多，按農(nóng)業(yè)生物學(xué)分類，可分為綠葉菜類、甘藍(lán)類、茄果類等。其中，雞毛菜、莧菜、茼蒿等綠葉菜生長周期短，復(fù)種指數(shù)高，具有較高的經(jīng)濟價值，是上海地產(chǎn)蔬菜的重要組成部分。蔬菜生產(chǎn)是勞動密集型產(chǎn)業(yè)，除耕整地、植保、搬運等環(huán)節(jié)實現(xiàn)了一定程度的機械化，其他環(huán)節(jié)仍以人工作業(yè)為主[2]。其中收獲環(huán)節(jié)是最耗時、勞動強度最大的環(huán)節(jié)，約占總作業(yè)量的40%[3]。但日益嚴(yán)重的人口老齡化問題，造成農(nóng)村勞動力短缺、生產(chǎn)成本增加、經(jīng)濟效益降低，綠葉菜收獲已成為制約上海蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展最主要的矛盾。上海市農(nóng)業(yè)農(nóng)村委員會自2019年起在全市范圍內(nèi)創(chuàng)建蔬菜生產(chǎn)“機器換人”示范基地，大力推進(jìn)綠葉菜生產(chǎn)全程機械化。按照方案，綠葉菜種植在8 m寬塑料溫室或連棟大棚內(nèi)，畦作機播，機械收割，配套農(nóng)藝為：旋耕機碎土后在棚內(nèi)作5畦，畦寬1.1 m、高15～18 cm，播種與收割幅寬1.05 m[4]。上海市農(nóng)業(yè)機械鑒定推廣站對國內(nèi)外多款綠葉菜收獲機械的結(jié)構(gòu)、原理進(jìn)行學(xué)習(xí)研究，并對其作業(yè)性能進(jìn)行試驗驗證，為有效推進(jìn)綠葉菜收獲機械化提供了依據(jù)。

圖1 鋸齒帶刀

葉菜收獲機械分類方式多樣，按收獲蔬菜類別可分為結(jié)球類、綠葉菜類和蔥韭類；按行走方式可分為手扶式和乘坐式；按收獲后蔬菜堆放方式可分為有序收獲和無序收獲[5]。葉菜收獲機械作業(yè)部分主要包括割刀、割臺、輸送裝置等，亦可裝撥禾裝置或割臺仿形機構(gòu)。葉菜幾何形態(tài)和物理特性的多樣性造成收獲機械的通用性較差[6]，在采收不同品種葉菜時應(yīng)選用合適的割刀、輸送裝置。目前常用的割刀主要有鋸齒帶刀（圖1）、往復(fù)式刀（圖2）、圓盤刀（圖3）等。

圖2 往復(fù)式刀

圖3 圓盤刀

1 綠葉菜收獲機械作業(yè)性能比較

1.1 4種參試機具基本情況

上海市農(nóng)業(yè)機械鑒定推廣站于2020-2021年在上海市奉賢區(qū)、松江區(qū)對國內(nèi)外4款綠葉菜收獲機械的作業(yè)性能進(jìn)行了試驗驗證。這4款收獲機械分別為：南通富來威農(nóng)業(yè)裝備有限公司生產(chǎn)的4UM-100電動蔬菜收獲機（圖4）、上海世達(dá)爾現(xiàn)代農(nóng)機有限公司生產(chǎn)的4MD-120苗菜電動收割機（圖5）、上海田惠農(nóng)業(yè)裝備有限公司生產(chǎn)的XFYC-1200葉菜收割機（圖6）和意大利HORTECH公司生產(chǎn)的SLIDE FW 120葉菜收獲機（圖7）。

圖4 富來威4UM-100電動蔬菜收獲機

圖5 世達(dá)爾4MD-120苗菜電動收割機

4款綠葉菜收獲機械主要技術(shù)規(guī)格見表1。富來威4UM-100電動蔬菜收獲機和世達(dá)爾4MD-120苗菜電動收割機為手扶式結(jié)構(gòu)，整機體型較小，操作者在畦面上行走推扶收獲機前進(jìn)作業(yè)，機具后部放置蔬菜筐的空間較小，可放2個，1人作業(yè)需兼顧機具行走和蔬菜的收集與擺放，換筐頻率高。田惠XFYC-1200葉菜收割機和HORTECHSLIDE FW 120葉菜收獲機為乘坐式結(jié)構(gòu)，整機體型較大，操作者站立在收獲機上操縱機具前進(jìn)作業(yè)，收獲機后部擺放蔬菜筐的空間較大，可放置4～6個，1人作業(yè)可專注于蔬菜的收集與整理，換筐頻率較低。除HORTECH SLIDE FW 120葉菜收獲機采用內(nèi)燃機、配套功率較大外，其余3款機具均采用電機驅(qū)動，配套功率小，節(jié)能環(huán)保。富來威4UM-100電動蔬菜收獲機設(shè)計割幅1.0 m，與畦面寬1.1 m、播種和收割幅寬1.05 m的農(nóng)藝要求有一定差異，另外3款收獲機械的設(shè)計割幅均為1.2 m，與農(nóng)藝要求匹配。參試機具都可實現(xiàn)割茬高度上下手動調(diào)節(jié)。除富來威4UM-100電動蔬菜收獲機沒有割臺仿形機構(gòu)外，其余3款收獲機均配有兩點接觸式割臺仿形機構(gòu)，作業(yè)時可沿機具前進(jìn)方向根據(jù)畦面平整度自動調(diào)節(jié)割臺升降。上述4款收獲機械皆可用于雞毛菜、莧菜、茼蒿等綠葉菜的無序收獲。

圖6 田惠XFYC-1200葉菜收割機

圖7 HORTECH SLIDE FW 120葉菜收獲機

1.2 試驗方法

試驗方法參考中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《手扶式莖葉類蔬菜收獲機 質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)范》（NY/T 3664-2020），結(jié)合上海地區(qū)農(nóng)藝要求，測定實際割幅、割茬高度、漏割損失率，同時考察機具的通過性。具體要求與方法如下：①實際割幅，每1行程在測區(qū)內(nèi)等距離測定6點，測2個行程，計算平均值；②割茬高度，在測區(qū)內(nèi)沿機具前進(jìn)方向于全幅寬內(nèi)等間隔選取20株測量割茬高度，每1行程等間隔測2次，測2個行程，計算平均值；③漏割損失率，在測區(qū)內(nèi)沿機具前進(jìn)方向取1 m長，在全幅寬內(nèi)測定漏割葉菜割茬后的質(zhì)量，并統(tǒng)計收割葉菜的質(zhì)量，每1行程等間隔測2次，測2個行程，計算漏割損失率。

試驗選用適宜機械化采收新夏青5號、新夏青6號雞毛菜。試驗地點選在連棟大棚內(nèi)，單棟跨度8 m，長40 m。前期配套農(nóng)藝為：旋耕機碎土后用作畦機作5畦，畦面寬1.1 m，直播機播種，播種幅寬1.1 m。上海地區(qū)土壤質(zhì)地主要為壤土，土壤表層絕對含水率不超過30%。根據(jù)上海地區(qū)蔬菜機械化生產(chǎn)技術(shù)，雞毛菜一般在播種后20～25天采收，7～9月高溫季節(jié)播種后14～15天采收。試驗地塊平整無雜物，雞毛菜生長均勻，苗齡適宜收割，不同收獲季節(jié)雞毛菜平均自然高度10～13 cm，無大于100 cm2的無苗區(qū)域，采收面積不小于80 m2（包含穩(wěn)定區(qū)與測區(qū)）。

1.3 試驗結(jié)果與分析

4款綠葉菜收獲機械的通過性與作業(yè)性能試驗結(jié)果見表2。4款機具在連棟大棚內(nèi)的通過性均較好。連棟大棚入口寬敞，機具進(jìn)出大棚方便，無磕碰發(fā)生。大棚兩端田頭留有機具調(diào)頭的空地，機具田間調(diào)頭方便。體型較小的2款手扶式收獲機較體型較大的2款乘坐式收獲機更便于田間調(diào)頭。值得注意的是，8 m寬塑料溫室入口較連棟大棚明顯窄而且矮，手扶式收獲機仍可較方便地進(jìn)出溫室，但乘坐式收獲機進(jìn)出時須留意不能碰撞到溫室鋼架；塑料溫室因空間狹小，田頭未留出供機具調(diào)頭的空地，收獲機田間調(diào)頭時會軋到蔬菜，體型較大的乘坐式收獲機軋菜情況更明顯。

表1 4款綠葉菜收獲機械主要技術(shù)規(guī)格

表2 4款綠葉菜收獲機械的通過性與作業(yè)性能

作業(yè)性能方面，富來威4UM-100電動蔬菜收獲機實際割幅為0.9 m，作業(yè)時前方導(dǎo)向輪在畦溝內(nèi)行走，后側(cè)驅(qū)動輪在畦面上行走，其余3款收獲機的實際割幅均為1.1 m，作業(yè)時導(dǎo)向輪和驅(qū)動輪皆在畦溝內(nèi)行走。因雞毛菜苗齡、長勢略有差異，農(nóng)藝要求割茬高度不同，4款收獲機械作業(yè)時的實際割茬高度也不同，但均符合農(nóng)藝要求。富來威4UM-100電動蔬菜收獲機在收割過程中會發(fā)生割刀切土的情況，其他3款機具未發(fā)生切土情況，表明裝有割臺仿形機構(gòu)的綠葉菜收獲機在作業(yè)時的穩(wěn)定性高于沒有割臺仿形機構(gòu)的收獲機。富來威4UM-100電動蔬菜收獲機、世達(dá)爾4MD-120苗菜電動收割機和HORTECH SLIDE FW 120葉菜收獲機的漏割損失率均不超過2%，能較好滿足生產(chǎn)要求，田惠XFYC-1200葉菜收割機漏割損失率稍高，為4.2%，基本能滿足生產(chǎn)要求。

2 結(jié)論

綜合4款綠葉菜收獲機械的通過性和作業(yè)效果來看，世達(dá)爾4MD-120苗菜電動收割機在8 m寬塑料溫室和連棟大棚內(nèi)進(jìn)出、通行和田間調(diào)頭均較為方便，實際割幅與機械化生產(chǎn)農(nóng)藝要求相配套，作業(yè)性能各項目綜合評價最好，適用于8 m寬塑料溫室和連棟大棚內(nèi)的綠葉菜機械化采收；HORTECH SLIDE FW 120葉菜收獲機在連棟大棚內(nèi)通過性較好，但在8 m寬塑料溫室內(nèi)通行不便，實際割幅能滿足耕整地、播種和收割等農(nóng)藝要求，作業(yè)效果好，適用于連棟大棚內(nèi)的機械化收獲；田惠XFYC-1200葉菜收割機在連棟大棚內(nèi)通過性較好，在8 m寬塑料溫室內(nèi)通過性一般，實際割幅能滿足相應(yīng)農(nóng)藝要求，但漏割損失率稍高，可在連棟大棚內(nèi)適量使用并作進(jìn)一步驗證；富來威4UM-100電動蔬菜收獲機在8 m寬塑料溫室和連棟大棚內(nèi)進(jìn)出、通行和田間調(diào)頭較為方便，但實際割幅與本市主推的機械化作業(yè)農(nóng)藝要求不相符，漏割損失率較低但收割穩(wěn)定性較差，適合在少數(shù)畦面寬不超過1 m的非標(biāo)準(zhǔn)情況下使用。根據(jù)上述試驗結(jié)果，宜在上海地區(qū)推廣小巧輕便、具有割臺仿形機構(gòu)的綠葉菜收獲機械。