青菜頭收獲機(jī)械化發(fā)展現(xiàn)狀與展望*

潘超杰 ， 王 輝 ， 金香鳳 ， 唐友莉 ， 黃 林

（重慶三峽學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，重慶 404130）

青菜頭又名莖瘤芥、莖用芥菜，經(jīng)過專門腌制加工便成為人們?nèi)粘Ｊ秤玫恼ゲ耍钦ゲ松a(chǎn)主要原材料。其種植區(qū)域分布在重慶、浙江、福建、江蘇、安徽等地，其中重慶和浙江為青菜頭主要產(chǎn)地，兩個地區(qū)占青菜頭總產(chǎn)量超過80%。重慶涪陵地區(qū)因其特殊的氣候適宜青菜頭生長，青菜頭種植面積最廣，涪陵榨菜更是全國有名，上榜中國農(nóng)業(yè)品牌目錄。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)村勞動力逐步向城市遷移，從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員數(shù)量驟減，青菜頭收獲勞動力日益短缺，人工成本不斷上漲，人工田間收獲勞動強(qiáng)度大，傳統(tǒng)的人工收獲方式已很難滿足當(dāng)下生產(chǎn)條件，對榨菜產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展形成制約，因此相關(guān)科研單位十分重視青菜頭的機(jī)械化收獲。毋庸置疑，對青菜頭的機(jī)械化收獲進(jìn)行研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[1]。

1 青菜頭收獲要求

青菜頭收獲環(huán)節(jié)是整個青菜頭生產(chǎn)及深加工過程中不可分割的一部分，對產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生重要影響。由于它收獲方式特殊，收獲時間較短，對農(nóng)藝提出了較高的要求。青菜頭中用來制作榨菜的部位是莖瘤芥去掉葉和根剩余的部分，即莖瘤芥的莖瘤部分，其砍收標(biāo)準(zhǔn)為以下步驟：第一，貼著底部砍下青菜頭，不留老根；第二，用刀剃（砍）凈菜葉，使其坨型光滑；第三，砍掉青菜頭頂部小葉，保證兩頭齊平；第四，裝運(yùn)車輛貨箱要干凈、衛(wèi)生，并及時裝運(yùn)，時間原則上不能超過24 h，保證品質(zhì)，便于儲藏加工。

2 國內(nèi)青菜頭收獲機(jī)械化發(fā)展現(xiàn)狀

國內(nèi)青菜頭的生產(chǎn)加工已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)，種植菜地土壤也采用微耕機(jī)進(jìn)行耕作，在運(yùn)輸環(huán)節(jié)出現(xiàn)了運(yùn)用農(nóng)用軌道車搬運(yùn)的運(yùn)輸方式，相較之下，在采摘收獲環(huán)節(jié)上機(jī)械化程度較低，仍處于人工作業(yè)階段。青菜頭作為我國的特色農(nóng)作物，受限于種植環(huán)境條件，在國外少有對其機(jī)械化收獲展開的研究和報告，其發(fā)展?fàn)顩r主要以國內(nèi)為主[2]。近年來，國內(nèi)對青菜頭機(jī)械化收獲的研究也在不斷進(jìn)行，相關(guān)學(xué)者、高校、科研機(jī)構(gòu)及農(nóng)業(yè)企業(yè)等都致力于在此領(lǐng)域內(nèi)獲得進(jìn)展，研發(fā)出了許多青菜頭機(jī)收的新裝備和新機(jī)具。如西南大學(xué)龔境一等[3]依據(jù)西南地區(qū)特殊的丘陵山地地形設(shè)計了一種小型自走式青菜頭收獲機(jī)，更好地適應(yīng)作業(yè)地形；重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院馮偉等[4]設(shè)計了一種榨菜收獲機(jī)，并通過試驗(yàn)著重優(yōu)化收獲機(jī)割臺參數(shù)性能和設(shè)計；農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所金月等[5]設(shè)計研發(fā)了一種手扶自走式青菜頭聯(lián)合收獲機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)同時去除青菜頭根和葉，并實(shí)現(xiàn)自走?，F(xiàn)有青菜頭收獲機(jī)主要由根莖切割分離裝置、對攏夾持裝置、菜葉切除裝置和提升運(yùn)送裝置這幾部分組成。收獲機(jī)作業(yè)時通過切割裝置將青菜頭的菜葉和菜根部位去除，經(jīng)過對攏夾持，將青菜頭的莖瘤部分輸送至提升運(yùn)送裝置，繼續(xù)向后通過提升運(yùn)送裝置送入集料裝置，最終完成收獲過程。

綜合當(dāng)前研制出的青菜頭收獲機(jī)械，在功能性上能夠基本滿足機(jī)械化收獲采摘要求，能夠緩解傳統(tǒng)人工收獲作業(yè)強(qiáng)度，具有一定的成效。但在適用性上還存在不足，受限于農(nóng)作物種類和環(huán)境地域條件的差異性，在實(shí)地進(jìn)行操作時難以開展有效作業(yè)，收獲效率不高。

3 青菜頭收獲機(jī)械化存在的問題

3.1 農(nóng)機(jī)和農(nóng)藝匹配程度低

青菜頭采用機(jī)械化收獲相較于人工收獲把控難度更高，對農(nóng)藝提出了更為嚴(yán)格的要求。不同地區(qū)種植的青菜頭存在個體差異，表面尺寸形狀不規(guī)則，機(jī)械收獲達(dá)不到統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，在操作作業(yè)過程中常出現(xiàn)漏收、損傷青菜頭的情況。一些青菜頭尺寸較大，頂部纓葉寬厚，收獲機(jī)械在收割過程中對攏夾持困難，在喂入除葉輸送過程中會造成機(jī)器的故障和堵塞，影響效率。青菜頭主要種植區(qū)地形多為丘陵山地，地表崎嶇不平，地塊小且分散，不利于收獲機(jī)械在田間穿行作業(yè)及掉頭，機(jī)械應(yīng)對地形能力和適應(yīng)性欠缺，機(jī)收效果不理想[6]。

3.2 較難實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)收獲，收獲品質(zhì)堪憂

使用青菜頭收獲機(jī)械開展機(jī)械化作業(yè)要求降低機(jī)收損傷率、提高收獲率并不斷完善工序，即在收獲作業(yè)過程中要盡可能減少青菜頭的損傷。青菜頭種植區(qū)土地平整度不佳，地表高低起伏，青菜頭莖瘤底部根莖結(jié)合處與地表較貼合，此外種植區(qū)土地耕作面積大，少有完整地塊，土質(zhì)疏散且凹縫深坑較多，加之人工動土及受雨水影響，致使下部主根部位與莖瘤存在彎曲并陷入坑縫之中，位置相對復(fù)雜。而現(xiàn)有青菜頭收獲機(jī)械在收割過程中前部切根裝置不能完全與根部對準(zhǔn)，只能按照其設(shè)定結(jié)構(gòu)位置運(yùn)行作業(yè)。若是切根裝置位置過高則會損壞上部莖瘤，若是位置過低，則會使切根裝置陷入土中，出現(xiàn)拱土現(xiàn)象，對切割刀造成巨大的磨損。典型的例如西南地區(qū)，土壤黏性大，切割刀易陷入土中表面被濕土覆蓋，在影響作業(yè)的同時也會縮短機(jī)具使用壽命。另外，一些青菜頭傾倒在地表上或生長位置不齊，收獲機(jī)械較難對菜葉進(jìn)行一次性夾持切割分離，含雜率高。因此，現(xiàn)有青菜頭收獲機(jī)械無法對青菜頭實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)收獲，收獲的青菜頭品質(zhì)難以保障。

3.3 青菜頭收獲裝備和技術(shù)不完善

青菜頭種植范圍受地域影響，產(chǎn)地多為丘陵山地，地形條件復(fù)雜，對收獲機(jī)械的適用性提出了較高的要求。國內(nèi)外此前對于青菜頭收獲機(jī)械方面的研究較少，雖已有研發(fā)的機(jī)械，但受制于技術(shù)條件的淺薄，自主研發(fā)機(jī)械的難度增大，研發(fā)的機(jī)械更多只停留在試用階段，未能大規(guī)模量產(chǎn)投入市場。由于技術(shù)的不成熟，青菜頭收獲裝備以及新技術(shù)的推廣非常局限，農(nóng)戶對于收獲機(jī)械的認(rèn)知和使用也存在不足，接受程度較低，傳統(tǒng)人工收獲方式仍占據(jù)主要位置。此外，相關(guān)部門對項(xiàng)目研究的各項(xiàng)支持也較少，青菜頭收獲裝備和技術(shù)發(fā)展較緩慢。

4 提高青菜頭收獲機(jī)械化水平的對策

4.1 著力推進(jìn)農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝高度相融

推動農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝相結(jié)合是實(shí)現(xiàn)青菜頭機(jī)械化收獲全面發(fā)展的重要基礎(chǔ)保障。青菜頭機(jī)收的成效與青菜頭種植品種、方式及收獲機(jī)械本身密切相關(guān)。在青菜頭收獲機(jī)械研制過程中，應(yīng)針對各地不同實(shí)際情況，參照青菜頭的個體尺寸、播種行距、播種株距及株數(shù)等因素對收獲機(jī)械參數(shù)結(jié)構(gòu)等進(jìn)行調(diào)整，以提高在不同作業(yè)區(qū)的適應(yīng)性和作業(yè)能力。響應(yīng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化號召，加快落實(shí)開展農(nóng)田宜機(jī)化改造，對青菜頭種植區(qū)旱地、水田進(jìn)行合理規(guī)劃，推進(jìn)種植模式、作物品種宜機(jī)化，拓展農(nóng)機(jī)應(yīng)用場景，為農(nóng)機(jī)創(chuàng)造優(yōu)良的作業(yè)環(huán)境，充分發(fā)揮其功能。同時實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)勢整合，完善種植地配套設(shè)施建設(shè)，控制作業(yè)生產(chǎn)相關(guān)成本，實(shí)現(xiàn)種植、生產(chǎn)、收獲、運(yùn)輸?shù)犬a(chǎn)業(yè)鏈有序銜接。對于收獲機(jī)械本身，要清楚認(rèn)知其設(shè)計和功能指向，對研制機(jī)械各項(xiàng)性能作業(yè)指標(biāo)（包括收獲率、損傷率、漏收率、完整率等）進(jìn)行實(shí)地測驗(yàn)，對照青菜頭農(nóng)藝要求做好科學(xué)客觀評價工作，不斷克服缺點(diǎn)、完善不足、優(yōu)化結(jié)構(gòu)，堅持攻克諸如青菜頭收獲機(jī)實(shí)現(xiàn)無損切根、無損夾持輸送、莖葉分離等痛點(diǎn)技術(shù)，真正使農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝高度融合[7]。

4.2 提高農(nóng)業(yè)機(jī)械化創(chuàng)新力度

科技創(chuàng)新能力是影響農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平的重要因素。當(dāng)前我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化地區(qū)發(fā)展失衡的現(xiàn)象依然存在，阻礙農(nóng)機(jī)技術(shù)進(jìn)步。為了推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和農(nóng)業(yè)機(jī)械化的健康可持續(xù)發(fā)展，需要不斷提高農(nóng)業(yè)機(jī)械化科技創(chuàng)新力度，帶領(lǐng)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級邁向新的高度，增強(qiáng)農(nóng)業(yè)競爭力。青菜頭種植區(qū)多為丘陵山地，而丘陵山地地區(qū)正是制約我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展的短板所在，農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平較低，大中型農(nóng)業(yè)機(jī)械不適用，小型農(nóng)業(yè)機(jī)械陳舊落后，基礎(chǔ)設(shè)施匱乏。面對丘陵山地復(fù)雜的地形條件，對此地形區(qū)相關(guān)農(nóng)業(yè)機(jī)械的研究條件受阻，研究的成果難以轉(zhuǎn)化，發(fā)展一度滯后。2021年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、工業(yè)和信息化部聯(lián)合召開的農(nóng)機(jī)裝備補(bǔ)短板工作推進(jìn)會議強(qiáng)調(diào)要瞄準(zhǔn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求，加快補(bǔ)齊農(nóng)機(jī)裝備短板，為農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化提供有力支撐。其中也指出現(xiàn)階段適應(yīng)南方丘陵山區(qū)的小型農(nóng)業(yè)機(jī)械相對缺乏，農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度低，存在大量技術(shù)空白。因此，從農(nóng)機(jī)創(chuàng)新層面出發(fā)，政府部門應(yīng)該重視丘陵山區(qū)小型青菜頭收獲機(jī)械的發(fā)展，把它作為推動農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展的重要依據(jù)和部分來對待。加大和鼓勵科研人員研發(fā)適用于地區(qū)實(shí)際的青菜頭收獲機(jī)械，增強(qiáng)國內(nèi)自主研發(fā)農(nóng)業(yè)機(jī)械的能力和水平。通過增加科研經(jīng)費(fèi)的投入，吸收引入高技能水平和綜合素質(zhì)能力的人才從事科創(chuàng)研發(fā)工作，攻堅克難，促進(jìn)研究成果轉(zhuǎn)化，加快推動我國青菜頭收獲機(jī)械的研發(fā)應(yīng)用。

4.3 加強(qiáng)農(nóng)業(yè)機(jī)械化服務(wù)體系建設(shè)

當(dāng)前青菜頭收獲以人工作業(yè)為主，機(jī)械化收獲程度不高，很大一個因素是農(nóng)機(jī)服務(wù)體系建設(shè)不完善和農(nóng)機(jī)推廣力度不足，影響農(nóng)民對農(nóng)機(jī)使用意愿的積極性并阻礙農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的提高。因此急需在青菜頭等作物產(chǎn)區(qū)建設(shè)一批區(qū)域性農(nóng)機(jī)社會化服務(wù)中心，引導(dǎo)農(nóng)機(jī)服務(wù)主體布局優(yōu)化，擴(kuò)大覆蓋范圍，加強(qiáng)對農(nóng)機(jī)的管理力度，完善農(nóng)機(jī)信息登記，相關(guān)部門組織定期下鄉(xiāng)對問題農(nóng)機(jī)進(jìn)行故障維修排除，對陳舊老化農(nóng)機(jī)進(jìn)行更新整備。政府部門做好農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼工作，充分發(fā)揮政策支持引導(dǎo)作用，減輕農(nóng)戶購買負(fù)擔(dān)。農(nóng)機(jī)推廣人員需要依據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際向農(nóng)戶正確推廣青菜頭收獲機(jī)的使用情況，增強(qiáng)農(nóng)機(jī)設(shè)備使用質(zhì)量，為農(nóng)戶們創(chuàng)造更多便捷條件[8]。

5 結(jié)語

農(nóng)業(yè)機(jī)械化是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要保障，是新時代農(nóng)業(yè)發(fā)展的客觀規(guī)律和要求[9]。當(dāng)前我國青菜頭收獲機(jī)械化處于發(fā)展初步階段，技術(shù)尚未成熟，雖有一定成果，但問題還很多，研制的機(jī)械還達(dá)不到大規(guī)模量產(chǎn)使用階段。傳統(tǒng)人工收獲作業(yè)模式耗時耗力，生產(chǎn)效率低下，阻礙了青菜頭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，在將來發(fā)展過程中，研究人員將對技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行集中攻克、不斷創(chuàng)新，研發(fā)適用于丘陵山區(qū)的青菜頭收獲機(jī)。同時，面對互聯(lián)網(wǎng)信息高速席卷的浪潮，未來農(nóng)機(jī)發(fā)展也必將與智能化、自動化技術(shù)相聯(lián)系，逐步形成全方位、多領(lǐng)域的現(xiàn)代農(nóng)機(jī)發(fā)展體系，致力于為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供便利條件。

農(nóng)業(yè)機(jī)械化始終要緊扣農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級這一要點(diǎn)，致力于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益、增加農(nóng)民收入，服務(wù)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化需求[10]。通過促進(jìn)青菜頭農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝深度相融，不斷提高自主創(chuàng)新水平和加快本國實(shí)用新型農(nóng)機(jī)的研發(fā)力度，同時大力發(fā)展農(nóng)機(jī)社會服務(wù)體系，加快農(nóng)機(jī)基礎(chǔ)配套設(shè)施建設(shè)，為推動青菜頭收獲機(jī)械化及農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化注入新動能。