馬鈴薯莖葉青貯機(jī)械化收獲技術(shù)研究與展望*

王天果，程興田，潘衛(wèi)云，趙建托，張鋒偉，葛佳佳

(1. 甘肅省農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)推廣總站，蘭州市，730046； 2. 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，蘭州市，730070； 3. 白銀市平川區(qū)畜牧獸醫(yī)技術(shù)服務(wù)中心，甘肅白銀，730090)

0 引言

我國馬鈴薯種植地域分布廣泛，種植面積較大，目前居世界首位[1]，已成為我國四大主要糧食作物之一。馬鈴薯莖葉作為馬鈴薯種植的主要副產(chǎn)物，其產(chǎn)量平均為13.8 t/hm2[2]，產(chǎn)量較高，生物質(zhì)資源豐富。在傳統(tǒng)的收獲模式下，馬鈴薯塊莖收獲前，大部分莖葉均被作為廢棄物進(jìn)行處理[3]，直接殺秧還田、廢棄或曬干焚燒，這些處理方法不僅造成了生物資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，也對(duì)環(huán)境造成了一定的污染，此外馬鈴薯莖葉所攜帶的植物病毒在土壤中無法自行消除，復(fù)種后又會(huì)侵害新的馬鈴薯植株[4]，造成馬鈴薯品質(zhì)下降和減產(chǎn)歉收[5]。因此，馬鈴薯莖葉的有效綜合利用開發(fā)問題亟待解決。相關(guān)研究表明，馬鈴薯莖葉營養(yǎng)較為豐富，飼用價(jià)值較高[6]，其中含有糖苷生物堿、茄尼醇、揮發(fā)油等70多種生物活性物質(zhì)[7-9]，可作為醫(yī)藥、化工原料，應(yīng)用開發(fā)前景較為廣闊。由于馬鈴薯鮮莖葉中含水率較高，且含有龍葵素等有毒物質(zhì)[10]，可溶性含糖量較少，在發(fā)酵過程中乳酸菌難以大量繁殖，其直接青貯較為困難且難以保存。為此，國內(nèi)學(xué)者對(duì)馬鈴薯秧飼用化青貯方法及工藝進(jìn)行了大量研究，并取得了顯著成果，有效地解決了馬鈴薯莖葉的飼用化問題，當(dāng)前飼用化利用前景廣闊。馬鈴薯莖葉的收獲作為其綜合開發(fā)利用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，大多數(shù)地區(qū)仍采用人工收割及后續(xù)飼用化加工，人工收割及加工存在用工量大、勞動(dòng)成本高、生產(chǎn)效率低及勞動(dòng)強(qiáng)度大等問題，嚴(yán)重阻礙了馬鈴薯莖葉綜合開發(fā)利用進(jìn)程，因此，綜合分析我國馬鈴薯莖葉青貯技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，突破技術(shù)瓶頸，消除裝備體系薄弱對(duì)馬鈴薯莖葉資源化利用的阻礙，實(shí)現(xiàn)馬鈴薯莖葉青貯機(jī)械化收獲，具有深刻的現(xiàn)實(shí)意義。

本文結(jié)合國內(nèi)不同地區(qū)馬鈴薯種植模式，馬鈴薯莖葉機(jī)械化青貯技術(shù)模式及馬鈴薯莖葉青貯收獲研究成果，按照作業(yè)方式，對(duì)馬鈴薯莖葉青貯機(jī)械與收獲技術(shù)進(jìn)行了綜述，對(duì)馬鈴薯莖葉機(jī)械化收獲存在的問題及技術(shù)展望進(jìn)行闡述，為花生秧、地瓜秧等莖蔓植物莖秧的機(jī)械化收獲奠定一定的理論基礎(chǔ)及研究方法，對(duì)緩解畜牧業(yè)迅速發(fā)展與飼料短缺的矛盾、推動(dòng)馬鈴薯全程機(jī)械化進(jìn)程、逐步推進(jìn)區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)化種植及發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)提出了建議。

1 我國馬鈴薯種植模式及其莖葉處理方式

1.1 我國馬鈴薯種植模式

我國馬鈴薯種植分布區(qū)域較廣，受氣候條件、播種時(shí)間及作物品種等因素的影響，各地區(qū)種植時(shí)間、種植模式及農(nóng)藝要求不一，即使在相同地區(qū)，也存在多種種植模式并存的情況。按照覆膜方式有露地栽培、單膜覆蓋、雙膜覆蓋、三膜覆蓋還有四膜覆蓋，按照壟行數(shù)有大壟雙行和單壟單行模式，總體而言，馬鈴薯種植按種植模式不同可分為平作與壟作(圖1)。壟作主要以單行單壟、雙行單壟及寬窄行壟作為主；平作則主要以寬窄行為主。目前，我國馬鈴薯主流種植模式的行距、壟寬、壟高等參數(shù)如表1所示[11-13]。

(a) 單行單壟

(b) 雙行單壟

(c) 寬窄行壟作

(d) 寬窄行平作圖1 我國馬鈴薯主流種植模式Fig. 1 Mainstream planting pattern of potato in China

表1 馬鈴薯不同種植模式參數(shù)表Tab. 1 Parameters of different planting pattern of potato cm

此外，受各地區(qū)外部環(huán)境、氣候條件及種植習(xí)慣等影響，馬鈴薯的種植還存在其他種植模式，如玉米—馬鈴薯間作、大豆—馬鈴薯間作、蠶豆—馬鈴薯間作、馬鈴薯—玉米—紅薯三熟套種間作等多種種植模式。套種模式在時(shí)間及空間上對(duì)土地進(jìn)行了綜合利用，提高了土地的產(chǎn)出比，增加了種植戶收入，但對(duì)于機(jī)械化作業(yè)提出了更高的要求。

1.2 馬鈴薯莖葉處理方式

在馬鈴薯塊莖傳統(tǒng)的收獲過程中，為減少馬鈴薯收獲機(jī)喂入口及莖葉分離載荷，提高收獲效率及馬鈴薯的成熟度，在馬鈴薯收獲前均采用人工、機(jī)械或化學(xué)方法進(jìn)行殺秧作業(yè)，殺秧作業(yè)結(jié)束一段時(shí)間后再利用收獲機(jī)或人工對(duì)馬鈴薯塊莖進(jìn)行收獲。目前，馬鈴薯莖葉除小部分作為飼料用于飼喂外，其他大部分則被丟棄、焚燒或還田(圖2)，不僅造成了資源浪費(fèi)，還污染了環(huán)境和土壤，不符合我國現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基本要求[14-15]。

(a) 殺秧還田

(b) 焚燒

(c) 丟棄

(d) 秸稈還田圖2 馬鈴薯莖葉主要處理方式Fig. 2 Main processing mode of potato stalks and leaves

2 馬鈴薯莖葉青貯現(xiàn)狀

2.1 馬鈴薯莖葉青貯工藝現(xiàn)狀

近年來，為解決馬鈴薯莖葉飼用問題，汪鴻儒[6]對(duì)馬鈴薯莖葉混合青貯的發(fā)酵機(jī)理進(jìn)行了研究，提出了馬鈴薯莖葉與玉米秸稈混合青貯的比例；韓俊清[10]對(duì)青貯后的馬鈴薯莖葉營養(yǎng)成分進(jìn)行了研究；白云峰等[16]對(duì)青貯前后的馬鈴薯莖葉營養(yǎng)成分進(jìn)行了對(duì)比，指出青馬鈴薯秧中硝酸鹽含量大，青喂如貯存或調(diào)制不當(dāng)，易轉(zhuǎn)化為有毒的亞硝酸鹽；謝振兵[17]研究了馬鈴薯莖葉采集時(shí)間對(duì)青貯效果的影響；張?jiān)鲂赖萚18]則對(duì)添加發(fā)酵抑制劑甲醛對(duì)青貯腐敗的控制作用進(jìn)行了研究，詳細(xì)地闡述了其作用機(jī)制、添加效果及其影響因素；徐亞姣等[19]研究了與馬鈴薯莖葉混合青貯物料的種類和配比量，通過感官鑒定和營養(yǎng)分析研究了不同生物制劑對(duì)青貯馬鈴薯莖葉品質(zhì)的影響；周娟娟[20]對(duì)辣椒秧和馬鈴薯莖葉混合青貯品質(zhì)的影響因素進(jìn)行了研究；張敏等[21]研究了不同水分和甲酸添加量對(duì)馬鈴薯莖葉青貯品質(zhì)的影響，獲取了最佳配比組合；楊聞文[22]、楊永在等[23]分別研究了不同吸收劑和玉米對(duì)馬鈴薯莖葉青貯特性和發(fā)酵品質(zhì)的影響及不同添加物對(duì)馬鈴薯莖葉青貯品質(zhì)的影響；何玉鵬等[24]則分別研究了添加米糠和玉米以及添加米糠和小麥麩對(duì)兩個(gè)品種馬鈴薯莖葉青貯品質(zhì)的影響；雒瑞瑞[25-26]、梁玉紅等[27]分別采用馬鈴薯莖葉混合青貯料與甜高粱混合青貯料、玉米秸青貯料等配制青貯飼料，研究了馬鈴薯莖葉混合青貯料的發(fā)酵特性；張成新等[28]采用豌豆秸、胡麻秸及玉米秸稈與鈴薯莖葉混合進(jìn)行對(duì)比，研究了馬鈴薯莖葉青貯發(fā)酵品質(zhì)的影響。為解決馬鈴薯莖葉青貯機(jī)械化收獲問題，閔令強(qiáng)等[29]設(shè)計(jì)了一種與自走式青貯收獲機(jī)配套使用的馬鈴薯秧收獲割臺(tái)，解決了倒伏馬鈴薯秧的收獲難題。

綜上所述，國內(nèi)學(xué)者對(duì)馬鈴薯莖葉青貯方法及工藝進(jìn)行了大量研究，并取得了顯著成果，但對(duì)馬鈴薯莖葉青貯機(jī)械化收獲技術(shù)的研究還處于起步階段，相關(guān)研究較少，隨著馬鈴薯莖葉飼用需求的進(jìn)一步增大，相關(guān)配套機(jī)械的研究亟待提高。

2.2 馬鈴薯莖葉機(jī)械化青貯技術(shù)模式

根據(jù)馬鈴薯莖葉物理特性、青貯特點(diǎn)及工藝要求，參照常見的青貯飼料作物(青貯玉米、青貯燕麥、青貯高粱及苜蓿等)的青貯加工模式，整理了窖貯、裹包青貯兩種馬鈴薯莖葉機(jī)械化青貯技術(shù)路線。

窖貯技術(shù)路線為：采用馬鈴薯莖葉青貯收獲機(jī)械對(duì)馬鈴薯莖葉依次進(jìn)行切割收獲、切碎揉搓及拋送裝運(yùn)，利用運(yùn)輸車對(duì)物料進(jìn)行場(chǎng)地轉(zhuǎn)移，用混合攪拌機(jī)對(duì)添加的其他物料(干玉米秸稈、玉米面、米糠、麩皮等)或青貯添加劑與馬鈴薯莖葉進(jìn)行均勻攪拌，降低含水率，再進(jìn)行物料裝窖、壓實(shí)及密封作業(yè)，實(shí)現(xiàn)馬鈴薯莖葉的窖貯，該技術(shù)路線如圖3所示。除需進(jìn)行必要的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)外，該技術(shù)流程所需的機(jī)械裝備主要有馬鈴薯殺秧機(jī)、馬鈴薯莖葉撿拾機(jī)、馬鈴薯莖葉青貯收獲機(jī)、運(yùn)輸車、飼料粉碎機(jī)、飼料混合機(jī)、裝載機(jī)、抓料機(jī)等。

圖3 馬鈴薯莖葉窖貯技術(shù)路線圖Fig. 3 Roadmap of the storage of potato stalks and leaves

裹包青貯主要流程為：采用馬鈴薯莖葉青貯收獲機(jī)對(duì)其一次性進(jìn)行切割收獲、切碎揉搓及拋送裝運(yùn)，并利用運(yùn)輸車對(duì)物料進(jìn)行場(chǎng)地轉(zhuǎn)移，用混合攪拌機(jī)對(duì)添加的其他物料(干玉米秸稈、稻草、玉米面、米糠、麩皮等)或青貯添加劑與馬鈴薯莖葉進(jìn)行均勻攪拌，降低含水率，再利用打捆及纏膜機(jī)械對(duì)物料進(jìn)行打捆、纏膜作業(yè)，實(shí)現(xiàn)馬鈴薯莖葉的裹包青貯，其技術(shù)路線如圖4所示。

圖4 馬鈴薯莖葉裹包青貯技術(shù)路線圖Fig. 4 Roadmap of silage package wrapped of potato stalks and leaves

研究顯示，裹包青貯的飼料損失率、加工成本、飼喂質(zhì)量上都具有一定的成本優(yōu)勢(shì)[30]，可有效促進(jìn)農(nóng)牧民減負(fù)增收。該技術(shù)流程所需的機(jī)械裝備主要有馬鈴薯殺秧機(jī)、馬鈴薯莖葉撿拾機(jī)、馬鈴薯莖葉青貯收獲機(jī)、運(yùn)輸車、飼料粉碎機(jī)、飼料混合機(jī)、打捆機(jī)、包膜機(jī)等。

3 馬鈴薯莖葉青貯機(jī)械化收獲技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

目前，針對(duì)玉米、牧草等常用畜牧機(jī)械的開發(fā)研究較為成熟，而對(duì)于馬鈴薯莖葉青貯機(jī)械化收獲機(jī)具的開發(fā)研究較少。按照馬鈴薯生產(chǎn)技術(shù)及馬鈴薯莖葉青貯利用條件，馬鈴薯莖葉青貯收獲機(jī)械可分為“分段式收獲機(jī)械”和“一體式收獲機(jī)械”，所使用的機(jī)具主要有馬鈴薯殺秧機(jī)、莖葉撿拾切碎機(jī)、莖葉青貯收獲機(jī)以及莖葉青貯打捆包膜機(jī)等。

3.1 馬鈴薯殺秧機(jī)

由于新鮮馬鈴薯莖葉含水率較高，不利于青貯，直接青貯無法有效降低龍葵素含量，因此，殺秧是馬鈴薯莖葉青貯機(jī)械收獲和馬鈴薯塊莖收獲的首要技術(shù)環(huán)節(jié)，在將馬鈴薯莖葉割倒后進(jìn)行一定時(shí)間的晾曬不僅可降低馬鈴薯莖葉的含水率，也可有效降低其龍葵素的含量，增加其適口性。

常見馬鈴薯殺秧機(jī)如圖5所示，此類殺秧機(jī)以格里莫KS系列馬鈴薯殺秧機(jī)、中機(jī)美諾1804型馬鈴薯殺秧機(jī)為代表，作業(yè)時(shí)，由拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸提供動(dòng)力，動(dòng)力經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)通過機(jī)具兩側(cè)的皮帶帶動(dòng)刀軸進(jìn)行殺秧作業(yè)，該機(jī)具開發(fā)較為成熟，有較好的殺秧效果，但所需配套動(dòng)力大。

圖5 馬鈴薯殺秧機(jī)Fig. 5 Haulm cutter of potato

國內(nèi)中小企業(yè)生產(chǎn)的馬鈴薯殺秧機(jī)以小型馬鈴薯殺秧機(jī)為主，如圖6所示，代表機(jī)型有洪珠1JH-110馬鈴薯殺秧機(jī)、璞盛1JH-75-95牽引式殺秧機(jī)等。該類機(jī)具主要由懸掛或牽引裝置、機(jī)架、刀軸、甩刀等組成。作業(yè)時(shí)，拖拉機(jī)帶動(dòng)機(jī)具前進(jìn)并提供動(dòng)力帶動(dòng)甩刀打碎莖秧并拋灑至地表。小型馬鈴薯殺秧機(jī)配套動(dòng)力低，多用于單壟作業(yè)，設(shè)計(jì)新穎，結(jié)構(gòu)緊湊，適應(yīng)性強(qiáng)，但作業(yè)效率相對(duì)較低。

近年來，國內(nèi)專家學(xué)者針對(duì)馬鈴薯殺秧機(jī)存在的諸多技術(shù)缺點(diǎn)進(jìn)行研究，取得了一定的成果。中國石油大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院研制了一種薯壟仿形馬鈴薯殺秧機(jī)，如圖7所示。該機(jī)主要由機(jī)架、傳動(dòng)系統(tǒng)、薯壟仿形刀軸總成、仿形地輪總成等組成。作業(yè)時(shí)，拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸通過皮帶傳動(dòng)將動(dòng)力傳遞給刀軸帶動(dòng)甩刀將薯秧打碎拋灑至地表。該機(jī)改變了傳統(tǒng)殺秧機(jī)對(duì)壟作馬鈴薯適應(yīng)性差的缺點(diǎn)，采用仿形設(shè)計(jì)，可對(duì)壟作馬鈴薯的壟頂和壟間同時(shí)進(jìn)行殺秧作業(yè)。

圖6 小型馬鈴薯殺秧機(jī)Fig. 6 Miniature haulm cutter of potato

圖7 薯壟仿形馬鈴薯殺秧機(jī)Fig. 7 Imitation ridge haulm cutter of potato

3.2 馬鈴薯莖葉撿拾切碎機(jī)械

馬鈴薯莖葉青貯分段收獲在殺秧晾曬后需對(duì)其莖葉進(jìn)行撿拾粉碎。專家學(xué)者對(duì)馬鈴薯莖葉撿拾粉碎機(jī)進(jìn)行了一些研究，但相關(guān)研究成果較少。

自走式馬鈴薯莖葉撿拾切碎機(jī)如圖8所示。該機(jī)具主要由撿拾裝置、強(qiáng)制喂入裝置、切碎揉搓裝置、拋送裝置及物料箱等組成。能夠?qū)⒀頇C(jī)殺秧后拋灑到地表的馬鈴薯莖葉撿拾到割臺(tái)，物料由螺旋攪龍輸送集中至強(qiáng)制喂入裝置，然后通過提升機(jī)構(gòu)將物料輸送至切碎揉搓裝置按照牲畜適口尺寸進(jìn)行切碎，并拋送到料箱進(jìn)行存儲(chǔ)。該機(jī)自帶動(dòng)力，設(shè)計(jì)緊湊，作業(yè)可靠，可較大程度的減少機(jī)器進(jìn)地次數(shù)，降低動(dòng)力消耗，但其割臺(tái)適應(yīng)性一般。

張軍強(qiáng)等設(shè)計(jì)了一種懸掛式馬鈴薯莖葉撿拾切碎機(jī)，該機(jī)由拖拉機(jī)提供動(dòng)力并帶動(dòng)機(jī)具作業(yè)，撿拾裝置將殺秧機(jī)殺秧后地表的馬鈴薯莖葉撿拾到切臺(tái)，再由螺旋輸送器輸送至切碎滾筒進(jìn)行切碎，最后由拋送裝置拋送至運(yùn)輸車中。懸掛式馬鈴薯莖葉撿拾切碎機(jī)一般為小型機(jī)械，適用于單壟或雙壟作業(yè)，但須配套運(yùn)輸車同步作業(yè)，具有一定的局限性。

圖8 自走式莖葉撿拾切碎機(jī)Fig. 8 Self-propelled haulm picker and cutter of potato

3.3 一體式馬鈴薯莖葉青貯收獲機(jī)械

懸掛式馬鈴薯莖葉青貯收獲機(jī)其結(jié)構(gòu)與懸掛式馬鈴薯莖葉撿拾切碎機(jī)基本相同[29]，其割臺(tái)如圖9所示，主要用于完成馬鈴薯莖葉的切割、輸送和喂入工作，結(jié)構(gòu)包括機(jī)架、彈齒式撥禾輪、輸送攪龍、推禾桿、往復(fù)式切割器、分禾器及傳動(dòng)系統(tǒng)等。作業(yè)時(shí)，隨著青貯機(jī)的行進(jìn)，推禾稈將馬鈴薯秧推至傾斜，往復(fù)式切割器伸入馬鈴薯秧根部將其切斷，前端做余擺線運(yùn)動(dòng)的撥禾輪彈齒插入馬鈴薯秧底部，并將其沿割臺(tái)向后輸送至輸送攪龍，由輸送攪龍對(duì)馬鈴薯秧進(jìn)行收集并統(tǒng)一喂入過橋。該機(jī)與雙向拖拉機(jī)進(jìn)行配套，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，作業(yè)效果好，適應(yīng)性強(qiáng)，有效解決了馬鈴薯莖葉的青貯收獲問題。

圖9 馬鈴薯莖葉青貯收獲割臺(tái)Fig. 9 CuttingTable of haulm cutter of potato1.傳動(dòng)系統(tǒng) 2.往復(fù)式切割器 3.輸送攪龍 4.機(jī)架 5.彈齒式撥禾輪 6.推禾桿 7.分禾器

一體式馬鈴薯莖葉青貯收獲機(jī)主要由切割裝置，粉碎裝置，拋送裝置等組成，可一次完成馬鈴薯莖葉的切割、粉碎、收集作業(yè)。自走式馬鈴薯莖葉青貯收獲機(jī)如圖10所示。該機(jī)主要由割臺(tái)、割臺(tái)限位裝置、過橋、粉碎裝置、料箱、行走系統(tǒng)及傳動(dòng)系統(tǒng)等組成。作業(yè)過程中，割臺(tái)在液壓控制系統(tǒng)或割臺(tái)限深輪作用下，將具有仿形功能的馬鈴薯莖葉割臺(tái)放置到割臺(tái)底部貼近壟頂位置，由割臺(tái)前端的往復(fù)式切割刀將馬鈴薯莖稈從根部進(jìn)行切割，并輸送到過橋，過橋中的耙齒輸送器將馬鈴薯莖葉輸送至粉碎室，粉碎室的滾刀式旋轉(zhuǎn)粉碎刀按照青貯作業(yè)要求將馬鈴薯莖葉進(jìn)行切碎，粉碎的物料在割刀旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的流場(chǎng)作用下沿著拋送通道被拋送到料箱進(jìn)行臨時(shí)儲(chǔ)存和運(yùn)輸。

圖10 馬鈴薯莖葉收獲機(jī)Fig. 10 Haulm harvester of potato1.料箱 2.行走系統(tǒng) 3.粉碎拋送裝置 4.傳動(dòng)系統(tǒng) 5.過橋 6.割臺(tái)限位裝置 7.割臺(tái)

國內(nèi)專家學(xué)者對(duì)馬鈴薯莖葉青貯收獲各個(gè)環(huán)節(jié)的機(jī)械進(jìn)行了大量研究。閔令強(qiáng)等[29]設(shè)計(jì)了一種與自走式青貯收獲機(jī)配套使用的2 800 mm幅寬青貯割臺(tái)并進(jìn)行了田間試驗(yàn)，其具有馬鈴薯秧留茬高度低、收獲損失率低的特點(diǎn)。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)初旭宏[31]對(duì)馬鈴薯莖葉切割收集關(guān)鍵部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)與虛擬仿真，確定了馬鈴薯莖葉切割收集關(guān)鍵部件的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)和作業(yè)參數(shù)，雖有一定的理論參考價(jià)值，但并未解決馬鈴薯莖葉機(jī)械化收獲技術(shù)的系統(tǒng)性實(shí)際應(yīng)用問題。辛青青[32]在馬鈴薯青貯機(jī)整機(jī)概念設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了馬鈴薯秧粉碎拋送裝置，并用理論分析、Fluent-EDEM耦合模擬仿真和田間試驗(yàn)相結(jié)合的方法，以粉碎合格率和回收率為指標(biāo)對(duì)作業(yè)裝置進(jìn)行了優(yōu)化。

3.4 馬鈴薯莖葉青貯打捆包膜機(jī)械

包膜青貯技術(shù)是將青貯飼料壓縮成高密度草捆后進(jìn)行包膜發(fā)酵的技術(shù)，廣泛應(yīng)用于各種飼料的青貯。當(dāng)前馬鈴薯莖葉青貯打捆與包膜無專用機(jī)械，采用通用打捆包膜機(jī)械即可滿足作業(yè)要求。

青貯打捆包膜機(jī)成套設(shè)備如圖11所示。代表機(jī)型有花溪玉田9QYK-5252型青貯圓捆機(jī)包膜機(jī)、魯牧9QYG-0.5全自動(dòng)打捆包膜機(jī)等。該機(jī)將粉碎后的青貯物料通過輸送帶輸送至打捆機(jī)構(gòu)進(jìn)行打捆壓實(shí)，然后通過包膜機(jī)進(jìn)行包膜。該機(jī)捆包重量40～65 kg，作業(yè)效率為40～50包/h。該機(jī)主要適用于固定場(chǎng)地的打捆包膜作業(yè)。

移動(dòng)式打捆包膜一體機(jī)如圖12所示。代表機(jī)型有世達(dá)爾starTSW2020C型打捆包膜一體機(jī)、安格尼克MR1210&MR820青貯打捆包膜一體機(jī)等。該類機(jī)具主要由料倉、打捆機(jī)構(gòu)、包膜機(jī)構(gòu)等組成，由拖拉機(jī)或電機(jī)提供動(dòng)力，將粉碎好的青貯原料用打捆機(jī)進(jìn)行高密度壓實(shí)打捆，然后輸送至后部進(jìn)行包膜作業(yè)，可與馬鈴薯莖葉撿拾粉碎機(jī)或一體式馬鈴薯莖葉收獲機(jī)配套使用。

圖11 青貯圓捆打捆包膜機(jī)Fig. 11 Round baler and wrapping machine

圖12 移動(dòng)式打捆包膜一體機(jī)Fig. 12 Mobile bale wrapping machine

針對(duì)馬鈴薯莖葉的青貯打捆包膜作業(yè)，一些生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)了具有粉碎、打捆、包膜等工序的生產(chǎn)線，如圖13所示。該機(jī)集粉碎、打捆、包膜于一體，作業(yè)環(huán)節(jié)較多，作業(yè)效率較低，在莖葉撿拾、轉(zhuǎn)運(yùn)等環(huán)節(jié)需要較多的人工參與，在粉碎、打捆、包膜等環(huán)節(jié)需要固定場(chǎng)地，雖然機(jī)械的購置成本較低，但使用和作業(yè)成本較高。

圖13 粉碎打捆包膜生產(chǎn)線Fig. 13 Production line for cutting、 round baler and wrapping1.包膜機(jī) 2.打捆機(jī) 3.輸送帶 4.粉碎機(jī) 5.喂料口

3.5 馬鈴薯莖葉青貯收獲機(jī)械化作業(yè)對(duì)比分析

綜合分析，分段式馬鈴薯莖葉青貯收獲通過馬鈴薯殺秧機(jī)、莖葉撿拾粉碎機(jī)、打捆包膜機(jī)等機(jī)具進(jìn)行分段作業(yè)，具有適應(yīng)性強(qiáng)，能夠完成不同種植模式下馬鈴薯莖葉的收獲作業(yè)，且能夠有效控制馬鈴薯莖葉的收獲時(shí)間，控制其含水率，提高青貯品質(zhì)，但存在作業(yè)環(huán)節(jié)多，作業(yè)效率低，作業(yè)成本高等問題。

一體式馬鈴薯莖葉青貯收獲機(jī)械具有集成度高、作業(yè)效率高、作業(yè)成本低的特點(diǎn)，但由于各地馬鈴薯種植模式各異，標(biāo)準(zhǔn)化程度不高，導(dǎo)致該種作業(yè)模式使用時(shí)的適應(yīng)性較差，須在馬鈴薯種植模式、行壟距、作業(yè)幅寬等方面提高機(jī)械的相適應(yīng)，防止馬鈴薯秧的漏割和塊莖被壓壞。

現(xiàn)階段馬鈴薯莖葉的青貯技術(shù)有了一定的研究成果，要實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化，就要解決馬鈴薯莖葉青貯機(jī)械化收獲問題。目前，主要飼料作物的青貯收獲機(jī)械的研究較為成熟，但針對(duì)馬鈴莖葉的機(jī)械化收獲研究還有一定差距。

4 現(xiàn)階段存在的問題

馬鈴薯莖葉的機(jī)械化收獲作為解決其飼料化利用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，與其他青貯作物的青貯機(jī)械化收獲相比，還存在著不小的差距。另外，由于受工況條件、種植模式、種植規(guī)模及氣候條件等多重因素影響，我國馬鈴薯莖葉的機(jī)械化收獲條件較為苛刻，目前馬鈴薯莖葉青貯機(jī)械化收獲技術(shù)的發(fā)展主要存在以下幾個(gè)方面的問題。

1) 馬鈴薯莖葉青貯機(jī)械化生產(chǎn)各環(huán)節(jié)發(fā)展不平衡，機(jī)械化收獲存在短板。我國馬鈴薯生產(chǎn)全程機(jī)械化技術(shù)已有一定的發(fā)展，耕種收各個(gè)環(huán)節(jié)機(jī)械化技術(shù)較為成熟，常見青貯飼料如玉米、苜蓿、燕麥草等機(jī)械化生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)也較為成熟，但針對(duì)馬鈴薯莖葉青貯的機(jī)械化收獲技術(shù)發(fā)展才處于起步階段，研究進(jìn)展緩慢，馬鈴薯莖葉的撿拾和聯(lián)合收獲存在短板，機(jī)械化水平低，研發(fā)力度不夠。

2) 馬鈴薯莖葉青貯產(chǎn)業(yè)化程度低，制約了其資源化利用的進(jìn)一步發(fā)展。目前我國各地區(qū)馬鈴薯種植模式多種多樣，不同地區(qū)種植模式不同，不同地區(qū)馬鈴薯品種差異大，作業(yè)條件及作物的各項(xiàng)物理性能各不相同；此外，馬鈴薯莖葉的機(jī)械化收獲作業(yè)是在其塊莖收獲前進(jìn)行，必須保證不影響馬鈴薯塊莖的產(chǎn)量、品質(zhì)。因此，馬鈴薯莖葉青貯產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)與管理難度大，機(jī)械化收獲作業(yè)條件復(fù)雜苛刻，限制了馬鈴薯莖葉青貯產(chǎn)業(yè)化進(jìn)一步發(fā)展。

3) 農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝融合不夠充分。馬鈴薯種植方式和馬鈴薯品種的多樣性使得馬鈴薯莖葉青貯收獲與農(nóng)藝要求匹配難度大。根據(jù)作業(yè)難點(diǎn)，當(dāng)前需要突破的馬鈴薯莖葉青貯機(jī)械關(guān)鍵技術(shù)有：(1)基于起壟種植模式的高適應(yīng)性莖葉青貯割臺(tái)，為適應(yīng)不同壟距、壟高、龍寬的起壟種植模式，青貯割臺(tái)應(yīng)實(shí)現(xiàn)針對(duì)各參數(shù)的可調(diào)式配置，以提高割臺(tái)的適應(yīng)性；(2)割臺(tái)莖葉撿拾去土技術(shù)：在分段式莖葉青貯收獲模式下，尤其在殺秧機(jī)殺秧后，馬鈴薯莖葉物料中混雜有較多的土壤，既不利于青貯工藝的進(jìn)行，也會(huì)降低飼料適口性，因此，需對(duì)其中夾雜的土壤進(jìn)行去除作業(yè)；(3)馬鈴薯青貯飼料復(fù)混關(guān)鍵技術(shù)由于馬鈴薯獨(dú)特的生物化學(xué)屬性，青貯工藝中需要添加各種不同含量的輔料，該工藝流程與莖葉的切碎、拋送環(huán)節(jié)進(jìn)行有機(jī)融合研究不夠深入，影響了相應(yīng)作業(yè)環(huán)節(jié)機(jī)具的適應(yīng)性。

5 展望

我國有26個(gè)省份種植馬鈴薯，種植面積達(dá)4 667 khm2左右，鮮薯年產(chǎn)量達(dá)90 000 kt，每年馬鈴薯莖葉有45 000 kt左右的產(chǎn)出，且我國馬鈴薯產(chǎn)量呈逐年上升趨勢(shì)，馬鈴薯莖葉的資源化利用迫在眉睫。近年來的研究初步解決了馬鈴薯莖葉飼料化利用的技術(shù)路線問題，機(jī)械化收獲作為解決馬鈴薯莖葉飼料化利用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，需要有針對(duì)性地進(jìn)行深入研究。

1) 提高馬鈴薯莖葉青貯收獲機(jī)械研發(fā)力度，加快研發(fā)先進(jìn)適用的機(jī)具。馬鈴薯莖葉青貯收獲機(jī)械作為馬鈴薯莖葉青貯技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的瓶頸，阻礙了馬鈴薯莖葉青貯產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。通過各級(jí)項(xiàng)目支持，加大馬鈴薯莖葉青貯收獲機(jī)研發(fā)投入，按照馬鈴薯莖葉的生物形態(tài)和青貯工藝進(jìn)行有針對(duì)性的作業(yè)機(jī)理研究和作業(yè)機(jī)械開發(fā)，在保證馬鈴薯塊莖產(chǎn)量的基礎(chǔ)上，對(duì)現(xiàn)有機(jī)具進(jìn)行進(jìn)一步研究改進(jìn)，特別是對(duì)馬鈴薯莖葉撿拾機(jī)械及馬鈴薯莖葉聯(lián)合收獲機(jī)械進(jìn)行進(jìn)一步研發(fā)，補(bǔ)齊馬鈴薯莖葉青貯技術(shù)短板，按照不同馬鈴薯種植模式提高青貯機(jī)械的適用性，從而達(dá)到農(nóng)藝與農(nóng)機(jī)的有機(jī)融合。實(shí)現(xiàn)馬鈴薯莖葉資源化利用。

2) 加強(qiáng)馬鈴薯莖葉青貯收獲機(jī)械智能化研究，提高馬鈴薯莖葉青貯收獲機(jī)械自動(dòng)化程度。通過傳統(tǒng)機(jī)械作業(yè)方式與現(xiàn)代智能化作業(yè)方式相結(jié)合，提高機(jī)具對(duì)壟距、壟高等作業(yè)條件的適用性。結(jié)合精細(xì)農(nóng)業(yè)，對(duì)作物含水率、倒伏情況、成熟度等進(jìn)行綜合分析，實(shí)現(xiàn)割茬高度的自動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)作業(yè)速度與喂入量的自動(dòng)匹配，提高機(jī)具作業(yè)的可靠性，提升機(jī)具的作業(yè)效率。

3) 構(gòu)建完整合理的馬鈴薯莖葉機(jī)械化收獲體系，推進(jìn)馬鈴薯莖葉收獲機(jī)械化進(jìn)程。加強(qiáng)馬鈴薯莖葉機(jī)械化收獲各個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)體系建設(shè)，促進(jìn)農(nóng)機(jī)農(nóng)藝結(jié)合發(fā)展，解決馬鈴薯莖葉機(jī)械化收獲的短板，提高馬鈴薯莖葉青貯機(jī)械化生產(chǎn)效率與質(zhì)量。

4) 加大馬鈴薯莖葉青貯機(jī)械化收獲技術(shù)推廣力度，普及馬鈴薯莖葉青貯技術(shù)。對(duì)先進(jìn)適用的機(jī)具體系模式建立示范區(qū)，通過示范區(qū)的建設(shè)帶動(dòng)使農(nóng)戶對(duì)馬鈴薯莖葉青貯技術(shù)進(jìn)行深入直觀的了解，從而帶動(dòng)馬鈴薯莖葉青貯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，推動(dòng)相關(guān)技術(shù)進(jìn)步。