我國(guó)葡萄埋藤和清土作業(yè)機(jī)械的應(yīng)用現(xiàn)狀

王彤心，楊繼紅，蘇媛，鞠延侖，房玉林，劉文政*

（西北農(nóng)林科技大學(xué)葡萄酒學(xué)院，陜西楊凌 712100）

葡萄營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富，可鮮食、制干和釀酒，是我國(guó)主要的果品之一[1]。近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展和人民生活水平的提高，葡萄產(chǎn)業(yè)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，種植面積和產(chǎn)量持續(xù)增長(zhǎng)[2]。北方是我國(guó)重要的葡萄種植區(qū)，然而北方地區(qū)冬季氣候寒冷干燥，如不及時(shí)采取防寒保溫措施，將造成葡萄藤風(fēng)干和凍害，直接影響來(lái)年葡萄的品質(zhì)和產(chǎn)量，甚至絕產(chǎn)。因此在入冬前需對(duì)葡萄藤采取必要的埋土[3-4]，并在來(lái)年春季進(jìn)行清土上架。具體而言，一般先將修剪后的葡萄藤下架鋪放于地表，并用土將其掩埋，待來(lái)年春季將土清除干凈，再將葡萄藤立起上架[5]。葡萄埋土和清土環(huán)節(jié)勞動(dòng)強(qiáng)度大、技術(shù)要求高、季節(jié)性強(qiáng)，人工成本約占全年總成本的50%以上[6]，因此開(kāi)發(fā)并應(yīng)用適宜的埋土和清土機(jī)械對(duì)于我國(guó)葡萄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義?；诖耍疚母攀隽宋覈?guó)葡萄埋土和清土作業(yè)機(jī)械的研究現(xiàn)狀，并分析了幾種埋土和清土作業(yè)模式及存在的問(wèn)題，為推進(jìn)我國(guó)葡萄產(chǎn)業(yè)機(jī)械化發(fā)展提供參考。

1 葡萄冬季埋藤機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀

葡萄埋藤作業(yè)，由于各地區(qū)生長(zhǎng)環(huán)境、種植模式、土壤質(zhì)地等有所差異，其農(nóng)藝要求（埋土的厚度和寬度）也不盡相同。目前我國(guó)已研制開(kāi)發(fā)出多種類型的埋藤作業(yè)機(jī)具[7]。根據(jù)作業(yè)方式和工作特點(diǎn)，現(xiàn)有葡萄埋藤機(jī)主要分為直拋式、犁耕式、旋耕式和聯(lián)合作業(yè)式等類型，并對(duì)其應(yīng)用特點(diǎn)進(jìn)行分析，見(jiàn)表1。

表1 葡萄埋藤機(jī)主要作業(yè)模式及特點(diǎn)分析Table 1 Analysis of the main operation modes and characteristics of grapevine burying machine

1.1 直拋式埋藤機(jī)

直拋式埋藤機(jī)采用行間取土并向葡萄藤側(cè)位翻轉(zhuǎn)的方式，結(jié)合拋土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)行側(cè)位逆旋拋土，提升了埋藤機(jī)的作業(yè)效率。

遼寧省北寧市農(nóng)機(jī)推廣站研發(fā)了OPF-A型葡萄越冬覆土機(jī)，配套動(dòng)力14.7～22 kW，覆土器葉輪將土取出并均勻拋撒至葡萄藤，2～3次往復(fù)拋土作業(yè)方可滿足埋土要求。該機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、覆土均勻、造價(jià)較低，適用于含水率在12%～25%以下的無(wú)石塊葡萄園土壤條件，但因作業(yè)時(shí)需重復(fù)覆土，作業(yè)效率不高[8]。

天津市農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所發(fā)明了行間取土并向兩側(cè)翻轉(zhuǎn)拋土的葡萄埋藤機(jī)[17]，該機(jī)主要由懸掛機(jī)架、變速器、刀軸、旋耕刀和罩板等組成。懸掛機(jī)架和拖拉機(jī)的懸掛架連接，刀軸配備旋耕刀9～12個(gè)，在刀軸的上方加裝罩板并置于機(jī)架上；旋耕刀采用逆旋方式切土，通過(guò)活動(dòng)罩板調(diào)節(jié)拋土距離，將土拋向兩側(cè)，以掩埋葡萄藤。該機(jī)采用雙側(cè)逆旋拋土的工作原理和拋土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，相較人工作業(yè)可提高效率20～30倍，且性能穩(wěn)定，培土集中，作業(yè)質(zhì)量較高；由于其雙側(cè)拋土方式，要求葡萄行距統(tǒng)一固定。

寧夏智源農(nóng)業(yè)裝備有限公司開(kāi)發(fā)了單邊橫向圓錐式埋藤機(jī)[18]，屬單側(cè)埋藤作業(yè)方式，旋耕刀組呈圓錐排列形式置于拋土裝置內(nèi)，旋耕刀逆向旋耕取土，經(jīng)導(dǎo)向罩將土壤向右側(cè)拋出，完成埋藤作業(yè)。該機(jī)需配套動(dòng)力95 kW以上，埋藤高度≥60 cm，埋藤壟寬度≥130 cm，工作效率0.53 hm2·h-1，適于小行距葡萄種植環(huán)境。

寧夏大學(xué)研制了兩款圓錐式埋藤機(jī)（橫向、縱向）[9]，開(kāi)展了運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，對(duì)關(guān)鍵部件性能參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，確定了拋土葉片中心軸轉(zhuǎn)速150 r·min-1，通過(guò)樣機(jī)田間試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，兩款埋藤機(jī)取土量均在0.22 m3·m-1以上，拋土距離均＞83 cm，碎土率均高于87.2%，較好地滿足了埋藤作業(yè)要求。

1.2 犁耕式埋藤機(jī)

犁耕式埋藤機(jī)是在現(xiàn)有農(nóng)業(yè)機(jī)具的基礎(chǔ)上改良而來(lái)，制造方便，但功耗較高，由犁體和犁架兩部分構(gòu)成，通過(guò)犁體的翻垡，將地表土壤翻埋至葡萄藤。冬季土壤易板結(jié)，土壤碎土率不高，翻埋效果不佳，目前應(yīng)用逐漸減少，主要作為輔助機(jī)型用于埋藤作業(yè)。

單邊雙犁式是該類較為常見(jiàn)的機(jī)型[10]，即采用犁鏵翻垡單側(cè)埋土至葡萄藤，完成覆土作業(yè)。配置兩個(gè)犁鏵是為了保證足夠的取土量，但該機(jī)型缺少碎土裝置，土壤破碎效果較差，在推廣使用上有其自身局限性。

遼寧農(nóng)機(jī)所設(shè)計(jì)了3MT-5.0型埋藤機(jī)[11]，主要由起土犁、埋土器、傳動(dòng)系統(tǒng)等構(gòu)成，經(jīng)起土犁和埋土器的內(nèi)切土刀片旋轉(zhuǎn)復(fù)合作用切削土壤，且起土犁提升土壤，埋土器進(jìn)行切土、碎土和拋土，進(jìn)而以一定的土層厚度埋覆葡萄藤。該機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，可充分利用拖拉機(jī)的動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)小功率配套動(dòng)力輸出，但其碎土效果有待提升，且對(duì)于土質(zhì)較硬地塊，需多次作業(yè)才能滿足覆土要求。

米爾拉提·買買提發(fā)明了一款葡萄埋藤機(jī)專用犁[19]，將鏵式犁的犁壁加長(zhǎng)并制造成扭柱面的形狀，犁壁長(zhǎng)度1～1.2 m，犁壁尾部高度0.6～0.8 m。作業(yè)時(shí)，埋藤機(jī)專用犁的動(dòng)力由配套的拖拉機(jī)進(jìn)行牽引，所需功耗較低，但該機(jī)需人工輔助操作，屬于半機(jī)械化埋藤方式，作業(yè)效率較低。

1.3 旋耕式埋藤機(jī)

旋耕式葡萄埋藤機(jī)由旋耕組件和輸送組件構(gòu)成，旋耕組件將土壤松碎挖取，輸送組件則將土壤運(yùn)送至葡萄藤，兩者配合完成埋藤作業(yè)。

佘慧燕[12]針對(duì)寧夏已推廣使用的機(jī)具存在碎土效果較差、拋土距離低、作業(yè)效率低等問(wèn)題，設(shè)計(jì)了旋拋式葡萄埋藤機(jī)，拋土距離為86 cm，碎土率為99%，能夠完成碎土、埋藤作業(yè)要求，碎土率高、拋土性能好，整機(jī)設(shè)計(jì)滿足葡萄埋藤作業(yè)要求。

劉忠軍等[13]研制的葡萄埋藤機(jī)，采用旋耕取土與拋土相結(jié)合的方式，完成埋藤作業(yè)。該機(jī)覆土高度45 cm以上，覆土寬度110 cm，拋土距離50 cm，作業(yè)效率0.53 hm2·h-1。此外，整機(jī)機(jī)身較長(zhǎng)，采用掛接形式，故轉(zhuǎn)彎半徑較大。

蒙賀偉等[20]基于“旋松、鏟拋、輸送、扒卸”的工作原理研制了PM-1200型懸掛式葡萄埋藤機(jī)，該機(jī)主要由取土裝置、送土裝置和換向齒箱等構(gòu)成[11]。試驗(yàn)結(jié)果表明，該機(jī)取土寬度、厚度分別為122.7、9.8 cm，埋藤截面積0.25 m2，作業(yè)效率0.707 hm2·h-1，是人工作業(yè)的50～60倍。

北京現(xiàn)代農(nóng)裝科技股份有限公司結(jié)合新疆葡萄種植模式研制了PMT-75葡萄埋藤機(jī)[20]，采用三點(diǎn)懸掛方式掛接于拖拉機(jī)，配套動(dòng)力18.4～22 kW。旋耕刀破土、碎土，經(jīng)鏟土板、斜式輸送帶、水平輸送帶將土輸送至葡萄藤，完成埋藤作業(yè)。該機(jī)埋土的寬度和厚度均為400 mm，取土量可由旋耕土壤的深淺來(lái)控制。

戈壁等特殊地域葡萄園中密布石塊，機(jī)械化埋藤作業(yè)設(shè)備受到石塊的影響，經(jīng)常發(fā)生卡滯甚至零部件損壞，阻礙了埋藤機(jī)械化作業(yè)在戈壁等特殊地域的應(yīng)用。張科全等[21]針對(duì)戈壁特殊的地域條件，發(fā)明了一款戈壁土壤專用埋藤機(jī)，機(jī)架前部配備旋土滾筒，滾筒上相間布置旋刀和橡膠板，將土壤疏松并通過(guò)土壤導(dǎo)向板將其拋至輸送帶，同時(shí)機(jī)具設(shè)有刮土板、梯形槽等結(jié)構(gòu)部件，可有效規(guī)避石塊的影響，實(shí)現(xiàn)密布石塊等特殊地域的機(jī)械化埋土防寒作業(yè)。

1.4 聯(lián)合作業(yè)葡萄埋藤機(jī)

聯(lián)合作業(yè)式埋藤機(jī)是一種集土地平整、除草、埋藤于一體的農(nóng)業(yè)機(jī)具，主要由動(dòng)力輸出部分、傳動(dòng)齒輪箱、旋耕刀組等組成。該類機(jī)型由于集多種功能為一體，可較大程度提升機(jī)具利用率，有效降低種植戶的農(nóng)機(jī)投入成本，是葡萄埋藤機(jī)研究的發(fā)展方向。

高萬(wàn)軍[22]設(shè)計(jì)了一種春季田間旋耕、夏秋季除草、秋末葡萄埋藤的多用機(jī)。其特點(diǎn)在于：可對(duì)一年生葡萄藤僅需一次作業(yè)即可滿足覆土厚度的要求，且埋藤效果較好。該聯(lián)合作業(yè)機(jī)集旋耕、除草和埋藤等多項(xiàng)功能于一體，機(jī)械投資少，生產(chǎn)成本低，充分發(fā)揮機(jī)具利用率。

新疆農(nóng)八師149團(tuán)研制了1MP-500型多功能葡萄埋藤機(jī)[16]，主要由取土和輸土部分構(gòu)成，其中取土部分主體是旋耕裝置，主要用于將輸送的土壤粉碎，以利于鏟運(yùn)起土，并拋至后方，然后經(jīng)鏟土板送至輸土部分；輸土部分主要由鏟土板、水平及斜式輸送帶構(gòu)成，完成將輸送帶上的土壤拋至葡萄藤上進(jìn)而實(shí)現(xiàn)埋土作業(yè)過(guò)程。此外，將前端鏟土板和輸土部分卸去，可作為微耕機(jī)用于葡萄園的松土除草，實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用，提升了機(jī)具的利用率。

敦煌市祥農(nóng)農(nóng)業(yè)機(jī)械有限責(zé)任公司研發(fā)的3LGS-90型葡萄埋藤及旋耕兩用機(jī)[23]，采用三點(diǎn)懸掛，側(cè)置式傳動(dòng)，配套動(dòng)力8.82～12.50 kW。該機(jī)采用旋耕刀式專用刀片進(jìn)行提土和拋土，可根據(jù)葡萄樹(shù)的大小多次作業(yè)，通用性較好。該機(jī)可一機(jī)多用，春季作為旋耕機(jī)，夏季作為除草機(jī)，秋季則用于葡萄的埋土防寒。

2 葡萄春季清土機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀

春季清土是我國(guó)北方埋土防寒區(qū)葡萄種植不可或缺的環(huán)節(jié)，關(guān)乎葡萄品質(zhì)和產(chǎn)量。葡萄清土作業(yè)機(jī)械受種植模式和埋土方式的影響，其通用性受到一定的限制。葡萄清土機(jī)械根據(jù)清土原理可分為刮板式、旋轉(zhuǎn)式、螺旋式、螺旋絞龍式、回收防寒布式和氣力結(jié)合式等類型，其主要特點(diǎn)分析如表2所示。

表2 葡萄清土機(jī)主要作業(yè)模式及特點(diǎn)分析Table 2 Analysis of the main operation mode and characteristic of soil-cleaning machine of grapevine

2.1 刮板式清土機(jī)

刮板式清土機(jī)采用鏟土刮板將土壟側(cè)邊與頂部土壤刮至行間。該類機(jī)具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作便捷，但剛性部件易損傷葡萄藤，多結(jié)合避障調(diào)節(jié)設(shè)備，且難以清除葡萄藤間土壤，清土率低，需要人工輔助操作。

施雷[24]對(duì)寧夏紅寺堡區(qū)釀酒葡萄防寒土離散顆粒群與刮板的互作機(jī)理進(jìn)行了研究，并系統(tǒng)性的提出了自動(dòng)可調(diào)式雙刮板清土起藤機(jī)的設(shè)計(jì)理論，試制了自動(dòng)可調(diào)式雙刮板清土起藤機(jī)。結(jié)果表明，該機(jī)清土率為75.03%，較傳統(tǒng)單刮板清土起藤機(jī)提高了27.2%。

白洪君[32]創(chuàng)新設(shè)計(jì)了防阻振動(dòng)式清土鏟，鏟刃設(shè)有橡膠護(hù)條，鏟體則加裝彈簧并配備振動(dòng)器。工作時(shí)，清土鏟將防寒土鏟起，并在振動(dòng)器作用下鏟體振動(dòng)進(jìn)而松散地表土壤，使得鏟體易于深入防寒土，降低功耗；同時(shí)，配備的彈簧可對(duì)清土鏟起到緩沖和避障作用，避免鏟體剛性破壞和對(duì)樹(shù)體的損傷。

2.2 旋轉(zhuǎn)式清土機(jī)

旋轉(zhuǎn)式清土機(jī)主要由旋拋組件和控制組件構(gòu)成，旋拋組件快速清運(yùn)覆土，控制組件多有避障或清揚(yáng)塵的功能，最大限度減少剛性部件對(duì)葡萄藤的損傷。該類機(jī)具清土效率高，缺點(diǎn)是易壅土傷機(jī)。

周文書(shū)[33]設(shè)計(jì)了旋轉(zhuǎn)式雙向單壟葡萄藤清土裝置，主要由清土、除塵、拉動(dòng)、調(diào)節(jié)等機(jī)構(gòu)組成，具有自動(dòng)除塵、自調(diào)節(jié)高度且穩(wěn)定性高等特點(diǎn)，可改善清土環(huán)節(jié)揚(yáng)塵影響，且可提升機(jī)具的適應(yīng)性。該機(jī)一定程度上提升了清土效率，但仍需人工輔助操作除塵。

陳萬(wàn)才等[34]發(fā)明了一種葡萄埋藤清土機(jī)，主要結(jié)構(gòu)有機(jī)架、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、清土機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)。清土機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)軸與柔性葉片，工作時(shí)，柔性葉片隨旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)以清理葡萄藤表面覆土，且可小幅橫向移動(dòng)，減少清土過(guò)程中對(duì)葡萄藤的傷害。該機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，相較于攪龍式清土機(jī)，其清土效率高，對(duì)不同土壤適應(yīng)性較強(qiáng)；但因缺少松土部件，不適宜過(guò)于堅(jiān)實(shí)的土壤。

謝冬等[26]根據(jù)農(nóng)藝需求，研發(fā)了一款適應(yīng)不同樹(shù)齡、具復(fù)合清土且效率較高的葡萄藤清土機(jī)。試驗(yàn)表明，機(jī)具工作性能穩(wěn)定，對(duì)葡萄藤機(jī)械損傷較少，適應(yīng)性強(qiáng)，機(jī)具清土合格率可達(dá)92.9%，工作效率為0.63 hm2·h-1，該機(jī)符合敦煌地區(qū)葡萄藤春季清土作業(yè)要求。

楊啟志等[27]針對(duì)西北地區(qū)土壤干燥且沙性大的特點(diǎn)，結(jié)合該區(qū)釀酒葡萄種植模式，設(shè)計(jì)了分層旋拋式清土起藤機(jī)，明確了分層旋拋刀的關(guān)鍵參數(shù)，并開(kāi)展理論分析、EDEM-Recurdyn耦合仿真和田間試驗(yàn)，結(jié)果表明，旋拋刀焊接角度、刀具轉(zhuǎn)速和機(jī)器前進(jìn)速度分別為30°、270 r·min-1和0.4 m·s-1時(shí)，清土率為49.1%，旋拋刀平均扭矩為13.09 N·m，土壤拋送距離為1.52～1.75 m。

2.3 螺旋攪龍式清土機(jī)

螺旋攪龍式清土機(jī)采用攪龍橫向送土，該類機(jī)具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，送土量大，但入土深度不易控制，易刮傷葡萄藤，對(duì)冬季埋土操作要求較高。

劉松[35]基于土壤特性分析設(shè)計(jì)了圓錐螺旋式葡萄挖藤機(jī)，其核心部件為圓錐螺旋式清土裝置，對(duì)整機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行了分析，明確了挖藤清土速度為380 r·min-1，整機(jī)前進(jìn)速度為1 km·h-1。該機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、清土效果好，可實(shí)現(xiàn)大面積葡萄藤清土作業(yè)，但存在清土不徹底、易刮傷葡萄藤等問(wèn)題。

張成福等[36-37]研制的螺旋攪龍式防寒土清除機(jī)，主要由機(jī)架、攪龍撥土裝置和液壓避障部件等組成。根據(jù)安裝位置可分為前置式和后置式，兩者均由控制器控制，驅(qū)動(dòng)液壓油缸，調(diào)節(jié)擺動(dòng)支架，進(jìn)而避開(kāi)葡萄架桿，達(dá)到避障的目的。該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但攪龍入土的深度不易控制，需人工輔助操控。

劉芳建等[28]研制的自動(dòng)避障葡萄藤扒土機(jī)，將推土鏟與攪龍相結(jié)合完成送土及側(cè)向推土，自動(dòng)避障功能由與清土部件相連的液壓油缸的伸縮來(lái)實(shí)現(xiàn)。該機(jī)清土性能良好，避障快速、準(zhǔn)確，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠；但其液壓動(dòng)力由拖拉機(jī)提供，缺乏單獨(dú)的散熱裝置，液壓油溫度可能過(guò)高，且該設(shè)備受埋藤效果影響較大，埋土厚度不均易造成葡萄藤損傷。

徐麗明等[38]設(shè)計(jì)了一款移位式葡萄清土開(kāi)溝機(jī)。該機(jī)采用三點(diǎn)懸掛方式，基于螺旋輸送的原理，進(jìn)行土壤破碎和側(cè)向輸送完成葡萄的清土開(kāi)溝，同時(shí)結(jié)合傳感器和液壓控制技術(shù)，可有效避開(kāi)葡萄藤架，實(shí)現(xiàn)清土開(kāi)溝的自動(dòng)化作業(yè)，提高了作業(yè)效率。此外，該機(jī)可用于其他作物的開(kāi)溝作業(yè)，提高了機(jī)具的適用性和利用率。

2.4 回收防寒布式清土機(jī)

近年來(lái)，埋土防寒區(qū)開(kāi)始采用防寒布輔助埋土防寒的模式，即在葡萄藤下架之后埋土之前鋪設(shè)防寒布，該模式對(duì)葡萄的保溫保墑效果更好?；厥辗篮疾粌H能降低成本，還可減少清土環(huán)節(jié)對(duì)葡萄的傷害。

謝冬等[39]根據(jù)農(nóng)藝要求研制了適合河西地區(qū)的葡萄藤清土機(jī)。工作時(shí)，拽膜輥向后拉拽埋藤時(shí)預(yù)留的防寒布，且配備絞龍機(jī)構(gòu)，其中下部輸土絞龍反轉(zhuǎn)，上部清土絞龍則拉拽防寒布包裹的防寒土，并經(jīng)變徑攪龍輸送到葡萄行中，完成防寒布回收和清土作業(yè)。該機(jī)作業(yè)效率較高，避免了機(jī)具與葡萄藤的直接接觸，不易損傷葡萄藤，但結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，對(duì)防寒布的拉伸性能要求高，且對(duì)拖拉機(jī)手操作技術(shù)有較高的要求。

徐麗明等[40]發(fā)明了一款葡萄埋藤用的防寒布清土回收機(jī)，包括主機(jī)體、液壓系統(tǒng)、副機(jī)體、清土總成和卷布總成。清土作業(yè)時(shí)，先由刮土鏟將防寒布上的土刮至一側(cè)再由清土攪龍進(jìn)一步清除防寒布上的土，最后卷布輥卷起防寒布實(shí)現(xiàn)回收作業(yè)。其中卷布輥的尺寸可根據(jù)防寒布的尺寸進(jìn)行更換，其轉(zhuǎn)速亦可進(jìn)行調(diào)節(jié)。

牛叢等[3]針對(duì)新疆地區(qū)籬架式葡萄清土作業(yè)中存在的機(jī)械清土不徹底、防寒布回收困難且效率低的問(wèn)題，研制了冬季埋土清除與防寒布回收機(jī)，由機(jī)架、清土部件、卷布部件和液壓系統(tǒng)等組成。刮土板和清土葉輪先將防寒布上方的防寒土除去，再由卷布機(jī)構(gòu)回收防寒布，試驗(yàn)表明平均清土距離為271 mm，清土效果較好，工作效率高，為人工清土效率的10倍以上，且對(duì)葡萄藤和防寒布損傷小。

2.5 氣力結(jié)合式清土機(jī)

氣力結(jié)合式清土機(jī)主要由接觸式清土部件和非接觸式風(fēng)力部件構(gòu)成，先由刮板式、旋拋式等清土部件去除部分土壤，再由風(fēng)力作用清除葡萄藤間土壤。該類機(jī)具清土徹底，傷藤率較低，易產(chǎn)生揚(yáng)塵，是目前清土機(jī)械研究的熱點(diǎn)方向。

樂(lè)晨俊[30]綜合接觸式和非接觸式清土設(shè)計(jì)了一款復(fù)合式釀酒葡萄清土機(jī)，該機(jī)通過(guò)清土刮板清除土壟兩側(cè)的部分土壤，隨后采用風(fēng)力清除核心區(qū)域的土壤。該機(jī)所用風(fēng)機(jī)流量為2.08 m3·s-1，且經(jīng)EDEM-FLUENT耦合分析發(fā)現(xiàn)，風(fēng)口截面為100 mm×200 mm，風(fēng)口清土高度為25 mm，清土速度為0.5 m·s-1時(shí)效果較好。同時(shí)，田間試驗(yàn)表明，該機(jī)作業(yè)清土率較傳統(tǒng)機(jī)型提升20%以上，露藤率提升90.5%，傷藤率降低至1.5%以下，且土壟的破碎時(shí)間越短，揚(yáng)塵越低。

赫明勝[31]研制了釀酒葡萄分層旋拋-氣吹復(fù)式清土起藤機(jī)，采用旋拋部件與氣吹部件配合清土，試驗(yàn)證明旋拋式與風(fēng)機(jī)復(fù)式清土易于清除葡萄藤兩側(cè)的覆土，其清土率為90.26%，露藤率為94.4%，傷藤率為2.49%，滿足春季清土起藤的作業(yè)要求。該設(shè)備作業(yè)兩次，可以完成單壟葡萄覆土的有效清除，實(shí)現(xiàn)了清土環(huán)節(jié)的機(jī)械化，但該設(shè)備工作時(shí)易產(chǎn)生揚(yáng)塵，需進(jìn)一步優(yōu)化。

施愛(ài)平[41]發(fā)明了一款智能化葡萄起藤清土裝備，主要包括挖土、清土和除塵等裝置。工作時(shí)，刮板快速清理土壟兩側(cè)的土壤，風(fēng)機(jī)產(chǎn)生風(fēng)力，擾動(dòng)和輸送葡萄藤周圍的土壤，經(jīng)電機(jī)帶動(dòng)清土輪轉(zhuǎn)動(dòng)，其毛刷能夠?qū)ζ咸烟僦車捌渫獗砻娴耐寥肋M(jìn)行清理，且位于后側(cè)的送風(fēng)口可將風(fēng)吹向葡萄藤外表面，實(shí)現(xiàn)二次清土；同時(shí)設(shè)置除塵裝置，進(jìn)行有效降塵。

3 葡萄冬季埋藤和春季清土機(jī)械作業(yè)問(wèn)題及分析

3.1 葡萄冬季埋藤機(jī)械作業(yè)的問(wèn)題及分析

（1）埋土量不足。現(xiàn)階段，埋藤機(jī)需多次埋土作業(yè)方能滿足覆土要求，且機(jī)具取土?xí)r離根系較近，易對(duì)根造成損傷，導(dǎo)致凍害發(fā)生，影響來(lái)年葡萄產(chǎn)量。

（2）碎土率低。提高碎土率是現(xiàn)階段埋藤機(jī)研發(fā)聚焦的問(wèn)題之一，我國(guó)葡萄種植分布較廣，土壤類型多樣，在埋土防寒區(qū)冬季土壤易板結(jié)，較低的碎土率影響了埋土效果、作業(yè)效率和機(jī)具使用壽命。

（3）能耗高。機(jī)具通過(guò)拖拉機(jī)提供動(dòng)力，埋藤過(guò)程涉及挖土、覆土等環(huán)節(jié)，能耗普遍偏高，且埋藤作業(yè)大多需人工輔助操作，作業(yè)成本增加。

（4）機(jī)具適應(yīng)性不佳。我國(guó)葡萄架形、種植模式、葡萄品種皆因地制宜，而埋藤機(jī)械受到了上述因素的制約，適應(yīng)性有待提升。

（5）穩(wěn)定性較差，維修困難。現(xiàn)有埋藤機(jī)雖然種類和數(shù)量較多，但由于制造工藝水平不高，機(jī)具的可靠性和穩(wěn)定性有待提升，同時(shí)在制造方面缺乏統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)具維修難度和成本增加。

3.2 葡萄春季清土機(jī)械作業(yè)的問(wèn)題及分析

（1）缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)葡萄種植模式、冬季埋土均未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，清土作業(yè)面臨更大的挑戰(zhàn)，為適應(yīng)不同的葡萄種植管理模式，清土機(jī)類型繁多，功能也較為多樣，但清土效果仍有待提升。

（2）葡萄藤易損傷。清土環(huán)節(jié)機(jī)具部件與埋土直接作用，不可避免與葡萄藤的無(wú)差別接觸，易對(duì)葡萄樹(shù)體萌發(fā)的新芽或葡萄藤本身造成損傷，因此清土機(jī)的運(yùn)行速度、清土力度、清土部件材質(zhì)不僅要兼顧作業(yè)效率還應(yīng)顧及葡萄藤的保護(hù)。

（3）清土質(zhì)量有待提升。近年來(lái)研制出的清土機(jī)部分可實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，但多數(shù)機(jī)具清土后仍需人工輔助操作，且清除的土壤較難回填至原來(lái)取土的位置，導(dǎo)致行間不平整，影響后期機(jī)械在行間的通過(guò)性和第二年的埋藤取土。

（4）操作難度大。清土環(huán)節(jié)較埋土環(huán)節(jié)操作難度大，機(jī)具緊靠葡萄藤，易傷藤，且清土環(huán)節(jié)對(duì)拖拉機(jī)手要求較高，需保證機(jī)具運(yùn)行路徑的合理性和穩(wěn)定性。

4 總結(jié)與展望

北方葡萄種植區(qū)冬季埋藤和春季清土是種植管理中必不可少的環(huán)節(jié)，具有季節(jié)性強(qiáng)、作業(yè)成本高、勞動(dòng)強(qiáng)度大等突出特點(diǎn)。本文系統(tǒng)地總結(jié)和分析了我國(guó)現(xiàn)有葡萄埋藤和清土機(jī)械設(shè)備的作業(yè)模式和特點(diǎn)，探索了本領(lǐng)域機(jī)械化水平發(fā)展現(xiàn)狀，為研發(fā)普適性高、性能更為優(yōu)良的埋藤、清土設(shè)備提供參考。同時(shí)，針對(duì)目前存在的問(wèn)題，應(yīng)加強(qiáng)葡萄種植模式的宜機(jī)性研究，并研發(fā)可靠性高、適用性強(qiáng)、傷藤率低的新機(jī)型，此外，開(kāi)展節(jié)能降耗仍將是未來(lái)研究的主要方向之一。