天冬機(jī)械化生產(chǎn)建議*

蔣輝霞 李光輝 蔣金巧 陳敏 羅俊 隨順濤 萬先起 王林

四川省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究設(shè)計院，四川成都

目前，道地藥材天冬主要以人工生產(chǎn)為主，勞動強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)成本高，因此，迫切需要機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)及裝備。但由于天冬的種植地塊較小、不規(guī)則、坡度較大且分布分散，不利于機(jī)械化生產(chǎn)作業(yè)。為適應(yīng)適度規(guī)模化、集約化的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，亟需開展天冬種植地塊宜機(jī)化改造，改善作業(yè)條件和作業(yè)環(huán)境，以滿足機(jī)械化作業(yè)需求。

1 因地制宜開展天冬種植地宜機(jī)化改造

1.1 地形調(diào)整

由于機(jī)械化作業(yè)需要適宜的作業(yè)條件和作業(yè)環(huán)境，因此，需根據(jù)天冬種植地塊當(dāng)?shù)貙嶋H情況進(jìn)行歸并整形。對于面積較小、無法滿足天冬機(jī)具田間作業(yè)基本工作條件的地塊，按照“小并大、短并長”的原則，適當(dāng)增大單個地塊面積，延長機(jī)具作業(yè)線路，減少機(jī)具折返頻次；對于不規(guī)則的地塊，按照“大彎就勢、小彎取直”的原則，根據(jù)地形條件規(guī)整種植地塊形狀，盡量使地塊順直平整、無作業(yè)死角；對于坡度較大的地塊，按照“陡變緩”的原則，適度降低種植地塊坡度以滿足天冬機(jī)具田間安全作業(yè)的要求；對于比較分散的地塊，由于天冬為多年生道地藥材，可通過土地流轉(zhuǎn)、集中連片、統(tǒng)一規(guī)劃布局。一般要求天冬種植地土方挖填最大挖填高度不大于2.0 m；田邊地坎應(yīng)筑牢，固土保水，應(yīng)設(shè)置邊坡，邊坡高度與坡水平寬度之比隨邊坡高度確定，背坎邊坡坡度為1∶（0.3～0.7）；邊坡高度超過2.5 m，應(yīng)設(shè)置邊坡平臺，邊坡平臺寬度不小于0.5 m。

1.2 地力提升

在天冬種植地開展土地宜機(jī)化改造過程中，應(yīng)注意根據(jù)不同實際情況采取相應(yīng)措施進(jìn)行地力提升。對于挖填工程量不大的地塊，可通過天冬種植地表土剝離和表土回填等措施，保持天冬種植地土層熟化；對于土壤中含有少量礫石的地塊，可通過碎石處理或撿石處理，提升天冬種植地土層可耕性；對于生土較多的地塊，可通過秸稈還田、施有機(jī)肥、深翻深耕等工程及農(nóng)藝和生物措施，改良土壤，提升天冬種植地地力。天冬苗期生長緩慢，每年施肥2～3次，每次每公頃施農(nóng)家肥15 000～22 500 kg 或尿素75～150 kg，經(jīng)1～2年后培育即可移植；移植后注意適時、多次追肥，第一次追肥在種植后40 d 左右，苗長至40 cm 以上時進(jìn)行。

1.3 道路建設(shè)

為滿足天冬機(jī)具順利到達(dá)作業(yè)地塊，可在天冬種植區(qū)域內(nèi)依現(xiàn)有道路布設(shè)生產(chǎn)道，做到合理規(guī)劃密度，盡量少占耕地；為保證天冬生產(chǎn)機(jī)具能夠順利下田作業(yè)，可根據(jù)地塊實際，合理布局下田坡道。結(jié)合四川丘陵山區(qū)宜機(jī)化技術(shù)要求、天冬種植農(nóng)藝、天冬作業(yè)機(jī)具技術(shù)參數(shù)等實際情況，天冬種植區(qū)生產(chǎn)道路的路面寬度不應(yīng)小于3.5 m，特殊路段不應(yīng)小于2.5 m；天冬種植區(qū)下田坡道、跨田坡道的路面寬度不小于2.6 m。

2 采用先進(jìn)高效的天冬機(jī)械化生產(chǎn)裝備

根據(jù)天冬不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)的不同作業(yè)需求及規(guī)律，采用先進(jìn)高效的機(jī)械化生產(chǎn)裝備。

2.1 天冬旋耕起壟機(jī)

天冬傳統(tǒng)的起壟方式主要是采用人工起壟，需要耗費(fèi)大量的人力，效率低、成本高；現(xiàn)有人工起壟方式已嚴(yán)重限制了天冬大規(guī)模種植。因此，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)有天冬種植模式及相關(guān)農(nóng)藝措施、技術(shù)要求，結(jié)合農(nóng)機(jī)自身特點(diǎn)及不同的地形，制定機(jī)械化種植模式。對于平壩地區(qū)，研制以拖拉機(jī)為動力的旋耕起壟技術(shù)及設(shè)備，并在平壩地區(qū)開展試驗示范和推廣應(yīng)用；對于淺丘地區(qū)，針對地塊較小，拖拉機(jī)轉(zhuǎn)彎掉頭不便、作業(yè)效率低、起壟作業(yè)易產(chǎn)生壓壟壓苗等問題，研制以微耕機(jī)為動力的旋耕起壟技術(shù)及設(shè)備，并在淺丘地區(qū)開展試驗示范和推廣應(yīng)用。天冬種植起壟作業(yè)參數(shù)一般為：起壟寬度1 200 mm；起壟高度400 mm。

2.2 天冬智能水肥一體化系統(tǒng)

水肥管理是天冬整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)中重要的組成部分，水肥管理的好壞將直接影響其產(chǎn)量和品質(zhì)。傳統(tǒng)的水肥管理主要是依賴自然降雨和種植戶的經(jīng)驗，存在不可控的人為因素及自然因素，極大地影響了天冬產(chǎn)出的穩(wěn)定性，不利于天冬產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。為提高天冬水肥管理水平和效果，有必要將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)、新能源綜合利用技術(shù)與水肥一體化技術(shù)進(jìn)行深度融合，應(yīng)用于天冬的生長過程中。天冬為多年生藥材，不同生育期需水需肥規(guī)律不同，不同種植區(qū)年降雨量等自然氣候條件也不同，加之，種植的土壤類型、土壤肥力等土壤特性各有差異，因此，搭建天冬智能水肥一體化系統(tǒng)并在天冬種植區(qū)開展試驗示范和推廣應(yīng)用十分必要。該系統(tǒng)可在因地制宜制定適合天冬生長的灌溉施肥制度基礎(chǔ)上，通過噴、滴灌等灌溉型式的優(yōu)化設(shè)計，智能設(shè)置系統(tǒng)的工作時長、灌水量、施肥量等，以滿足天冬適時適量的水肥需求，極大地提升了天冬的產(chǎn)量和品質(zhì)。對于交通不便或面積不大的天冬種植區(qū)水肥施灌，可考慮采用小型移動式太陽能灌溉系統(tǒng)，其典型應(yīng)用技術(shù)參數(shù)為：流量2 m3/h，揚(yáng)程50 m，功率0.6 kW；該系統(tǒng)采用太陽能專用水泵和智能遠(yuǎn)程控制裝置，具有能量跟蹤控制、自動缺水保護(hù)、智能故障保護(hù)等功能，可根據(jù)光照條件實現(xiàn)系統(tǒng)的自動運(yùn)行和起停，效率高、能耗低、自動化程度高、運(yùn)行安全、穩(wěn)定、高效。

2.3 天冬收獲機(jī)

由于天冬生長入土較深，根深平均可達(dá)400 mm，生長的土質(zhì)粘重且含水率高，極大地增加了天冬的采挖難度。傳統(tǒng)的人工采挖方式用工多、作業(yè)量大、勞動強(qiáng)度大，效率低、生產(chǎn)成本高，因此，研制并推廣應(yīng)用天冬收獲機(jī)成為了推進(jìn)天冬產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的迫切需求。

2.3.1 天冬收獲技術(shù)難點(diǎn)

天冬收獲技術(shù)難點(diǎn)主要包括：低損、降阻挖掘技術(shù)不成熟，如何降低挖掘阻力，提高天冬挖凈率，亟需開展低損、降阻挖掘技術(shù)研究；根土高效分離技術(shù)不成熟，如何提高天冬收獲根土分離效果，降低傷損率，保證天冬品質(zhì)和藥效，亟需開展根土高效分離技術(shù)研究；天冬高效收集技術(shù)不成熟，如何提高天冬收獲純工作小時生產(chǎn)率，解決傳統(tǒng)依靠人工撿拾收獲效率低、勞動強(qiáng)度大的問題，亟需開展天冬高效收集技術(shù)研究。

2.3.2 天冬收獲技術(shù)及裝備研究

1）挖掘鏟。通過運(yùn)用現(xiàn)代科技3D 建模和動態(tài)仿真技術(shù)，對挖掘鏟前端分別為長方體、三角錐、片狀三角形等不同鏟型的天冬挖掘鏟進(jìn)行建模和動態(tài)仿真，找出入土阻力最小的入土角度及鏟型，開展天冬深層挖掘減阻技術(shù)及機(jī)具研究，持續(xù)進(jìn)行田間試驗并改進(jìn)完善，不斷降低挖掘阻力，提高天冬挖掘性能和天冬收獲純工作小時生產(chǎn)率。經(jīng)過仿真實驗數(shù)據(jù)分析和田間試驗表明：對于生長深度分布在400 mm 左右、株距為600 mm、一壟雙行的天冬收獲而言，設(shè)計寬1 200 mm、入土角15 °、挖掘鏟材質(zhì)為錳鋼的天冬收獲齒式鏟阻力較小，效果較好。

2）篩分機(jī)構(gòu)?；跀D壓碎土、多重篩分技術(shù)，通過分析對比不同的篩分方式，開展根莖與土壤分離技術(shù)及機(jī)具研究；通過開展不同分離方式對比試驗，優(yōu)化設(shè)計藥土分離裝置；通過持續(xù)進(jìn)行田間試驗反復(fù)驗證藥土分離技術(shù)性能，不斷提高天冬收獲根土分離效果，降低傷損率，保證天冬品質(zhì)和藥效，補(bǔ)齊天冬收獲技術(shù)及裝備短板。

3）高效收集裝置。通過開展不同收集方式對比試驗，優(yōu)化設(shè)計天冬收集裝置，提高天冬收獲純工作小時生產(chǎn)率，降低勞動強(qiáng)度，改善天冬收獲作業(yè)條件。

4）整機(jī)。針對天冬收獲環(huán)節(jié)勞動成本高、勞動強(qiáng)度大、“無機(jī)可用”等問題，重點(diǎn)開展集挖掘、振動碎土分離、收獲為一體，實現(xiàn)流水線收獲的智能高效天冬收獲技術(shù)集成及裝備研究；對天冬收獲機(jī)的挖掘系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、藥土分離系統(tǒng)、收集系統(tǒng)等開展技術(shù)集成研究并試制樣機(jī)；結(jié)合天冬種植地土壤耕作阻力隨土質(zhì)不同、土壤含水率不同變化很大的實際情況，通過調(diào)整設(shè)定天冬收獲機(jī)入土角度后進(jìn)行天冬采挖，持續(xù)進(jìn)行田間試驗并改進(jìn)完善，不斷提高天冬收獲效果。研制的天冬收獲機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)為：挖掘深度≥400 mm；明莖率≥90%；挖松率≥95%；損傷率≤5%。

3 結(jié)語

本文立足于分析研究困擾天冬生產(chǎn)的種植地塊小和人工生產(chǎn)成本高的問題，著眼于其種植地塊的宜機(jī)化改造和采用先進(jìn)高效的農(nóng)機(jī)裝備，提出了天冬機(jī)械化生產(chǎn)建議，可為探索天冬科學(xué)的生產(chǎn)方法提供參考和借鑒。