四川苦蕎生產(chǎn)全程機(jī)械化關(guān)鍵環(huán)節(jié)現(xiàn)狀與發(fā)展

摘要：苦蕎作為四川涼山高寒山區(qū)彝族人民主要的糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物，苦蕎產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展事關(guān)涼山產(chǎn)業(yè)進(jìn)步與民族共同繁榮。開展苦蕎生產(chǎn)全程機(jī)械化研究對(duì)于提升苦蕎生產(chǎn)效率、降低人工成本有著重要意義。播種和收獲是苦蕎機(jī)械化生產(chǎn)的兩個(gè)關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，也是兩大薄弱環(huán)節(jié)?；诖?，重點(diǎn)介紹苦蕎機(jī)播與機(jī)收的研究現(xiàn)狀，指出苦蕎機(jī)械化發(fā)展過(guò)程中存在客觀條件復(fù)雜、專用機(jī)具缺失、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)不足等問(wèn)題。最后，針對(duì)性地提出加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施改造、推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)制定、開展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)及機(jī)具研發(fā)等發(fā)展建議，為推動(dòng)苦蕎生產(chǎn)全程機(jī)械化提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：苦蕎；播種；收獲；全程機(jī)械化；四川

中圖分類號(hào)：S517 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095?5553 （2024） 11?0283?07

Present situation and development of key aspects in the whole process mechanization of Sichuan Tartary buckwheat production

Gao Xin， Tan Jie， Sui Shuntao， Li Guanghui， Wan Xianqi， Jiang Jinqiao

（Sichuan Academy of Agricultural Machinery Science， Chengdu， 610066， China）

Abstract： Tartary buckwheat is the main food crop and cash crop of the Yi minority in the high cold mountain area of Liangshan， Sichuan. The sustainable development of the Tartary buckwheat industry is related to the industrial progress of Liangshan and the common prosperity of the nation. It is of great significance to conduct research on the whole process mechanization of Tartary buckwheat production for improving the efficiency of buckwheat production and reducing labor costs. Sowing and harvesting are two key and also weak links in the mechanized production of Tartary buckwheat. In this paper， the current research status of machine sowing and harvesting of Tartary buckwheat was introduced， the problems existed in the development process of mechanization of Tartary buckwheat， such as complex objective conditions， lack of specialized tools and insufficient research on key technologies， were pointed out. Finally， the related suggestions were proposed to strengthen the transformation of infrastructure， promote the formulation of standards， carry out key technological breakthroughs and equipment research and development， so as to provide reference for promoting the whole process mechanization of Tartary buckwheat production.

Keywords： tartary buckwheat; sowing; harvesting; whole process mechanization; Sichuan

0 引言

苦蕎，別名韃靼蕎麥，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值都極為豐富?？嗍w大多種植于西南地區(qū)高寒地帶，如四川、云南、貴州等地。而四川苦蕎大多分布于涼山州的高海拔地區(qū)，涼山州是世界苦蕎麥的發(fā)源地核心區(qū)域，涼山苦蕎麥被譽(yù)為“苦蕎極品”，涼山則是當(dāng)之無(wú)愧的“苦蕎麥之鄉(xiāng)”?？嗍w是涼山百姓的主要糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物，苦蕎產(chǎn)業(yè)更是四川涼山重要支柱產(chǎn)業(yè)之一，涼山苦蕎茶年均產(chǎn)量占全國(guó)一半以上；孕育了“環(huán)太”“正中”等苦蕎品牌，暢銷全國(guó)并出口多個(gè)國(guó)家[1]。

苦蕎產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要大量的苦蕎原料，這對(duì)于苦蕎生產(chǎn)提出了要求。開展苦蕎生產(chǎn)全程機(jī)械化研究對(duì)于提升苦蕎生產(chǎn)效率、降低人工成本有著重要意義。機(jī)械化播種、收獲是苦蕎機(jī)械化生產(chǎn)的兩個(gè)關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，同時(shí)也是兩大薄弱環(huán)節(jié)?，F(xiàn)有的苦蕎播種與收獲大多依賴人工，過(guò)程繁瑣，效率低下，一方面面臨著“無(wú)機(jī)可用”“無(wú)好機(jī)可用”的難題，另一方面勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移，進(jìn)一步增加了人工成本，導(dǎo)致苦蕎生產(chǎn)效益下降，這并不利用苦蕎產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展[2]。

基于此，圍繞苦蕎生產(chǎn)全程機(jī)械化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)——機(jī)械化播種與機(jī)械化收獲開展研究，分析苦蕎生產(chǎn)在機(jī)械化播種和機(jī)械化收獲的研究現(xiàn)狀，剖析機(jī)播和機(jī)收環(huán)節(jié)所存在的問(wèn)題，并提出發(fā)展建議，為推進(jìn)四川苦蕎產(chǎn)業(yè)的全程機(jī)械化進(jìn)程和四川苦蕎產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供理論借鑒與參考。

1 苦蕎的典型特性

1.1 豐富的營(yíng)養(yǎng)及藥用價(jià)值

苦蕎是一種藥食同源作物?？嗍w的蛋白質(zhì)、脂肪等含量比小麥、大米更豐富；維生素、礦物質(zhì)等含量豐富；氨基酸組成平衡；苦蕎的蛋白質(zhì)含量較甜蕎更高?？嗍w具有優(yōu)異的藥用價(jià)值，能夠預(yù)防心血管疾病和高血壓；黃酮類物質(zhì)能夠有效預(yù)防毛細(xì)血管破裂引發(fā)的胃炎、腦出血等癥狀；蛋白質(zhì)能夠降低血脂；膳食纖維能夠改善動(dòng)脈硬化和預(yù)防肥胖[3， 4]。

1.2 典型的農(nóng)藝特性

苦蕎是無(wú)限花序作物，種子成熟度不一致；苦蕎植株柔韌、蕎麥的生長(zhǎng)周期短，在70～90天之間?？嗍w春播在3月下旬至4月下旬、夏播在6月中下旬，秋播在8月上中旬至9月上旬?？嗍w具有較好的耐旱特性[5]?？嗍w籽粒與花同株，莖稈含水量較高，易發(fā)生“繞辮子”現(xiàn)象；莖稈的彈性較差，在脫粒時(shí)莖稈易斷裂與籽?；旌?，影響凈收率；籽粒與莖稈之間的銜接能力差，籽粒易脫落，導(dǎo)致籽粒損失率高；苦蕎籽粒在受到外部載荷壓力下易損傷破裂。苦蕎力學(xué)特性相較其他麥類作物更為特殊。國(guó)內(nèi)學(xué)者針對(duì)蕎麥籽粒、莖稈、葉片等所涉及的力學(xué)問(wèn)題進(jìn)行了研究。李霖霖[6]對(duì)純蕎麥籽粒群進(jìn)行了力學(xué)特性的試驗(yàn)研究，測(cè)定了蕎麥籽粒的基本物理參數(shù)，含水率對(duì)籽粒的物理特性影響顯著；探究了不同品種蕎麥籽粒的散粒特性，結(jié)果表明：含水率越高，籽粒群的滑動(dòng)摩擦系數(shù)與休止角更大。王強(qiáng)[7]基于力學(xué)試驗(yàn)測(cè)試了不同品種和不同部位蕎麥的拉伸和剪切性能。結(jié)果表明，籽粒與花序柄之間的拉伸力與剪切力均小于花序柄和分支、分支和主莖稈；穗頭的拉伸、剪切強(qiáng)度分別為20～30 N、40～55 N；同一蕎麥品種莖稈的剪切力大于拉伸力。

2 苦蕎機(jī)械化播種研究現(xiàn)狀

苦蕎主產(chǎn)區(qū)大多位于高海拔地區(qū)，苦蕎種子具有體積小、重量輕、形狀不規(guī)則等特點(diǎn)。當(dāng)前四川涼山的苦蕎播種方式大致有三類：人工撒種、人工播種、小型條播機(jī)條播，其中小型條播機(jī)條播方式應(yīng)用較少。傳統(tǒng)的人工撒播存在著工作效率低、播種不均勻、生長(zhǎng)高度不一致，后期管理成本增加等諸多問(wèn)題。當(dāng)前勞動(dòng)力短缺、無(wú)人可用的現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，因此亟需機(jī)械化播種技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工撒播方式。

2.1 排種裝置

研發(fā)苦蕎播種機(jī)的核心在于設(shè)計(jì)一款苦蕎適用的排種器。排種器類型豐富，有外槽輪式（移動(dòng)式和固定式）、內(nèi)槽輪式、滾齒式等，如表1所示。

排種器的特征參數(shù)對(duì)于排量均勻性、一致性以及種子破損率有著重要影響，目前針對(duì)排種裝置的研究也大多集中于關(guān)鍵參數(shù)的優(yōu)化。茹孟菲[8]研制了一款內(nèi)充種離心式排種器，利用離心力實(shí)現(xiàn)充種、護(hù)種與排種，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小，能夠適應(yīng)丘陵山區(qū)工作。李登[9]設(shè)計(jì)了一種移動(dòng)式外槽輪排種器，并基于離散元法探究了槽輪轉(zhuǎn)速、凹槽半徑、槽數(shù)對(duì)排量的影響，并確定了槽輪的主要參數(shù)?；谔镩g試驗(yàn)，對(duì)覆土率、覆土厚度、播種深度、排量一致性、排量穩(wěn)定性進(jìn)行了測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果表明設(shè)計(jì)的排種器的可行性，這對(duì)于丘陵山區(qū)的苦蕎播種機(jī)的研制有著重要意義。

卜一等[10]設(shè)計(jì)了2BF-3大壟雙行蕎麥播種機(jī)，采用翼鏟式施肥開溝器和滑刀式播種開溝器，能夠?qū)崿F(xiàn)一壟雙行、精少量播種，經(jīng)田間試驗(yàn)證明，其種子破損率排種均勻性變異系數(shù)分別為0.1%和28.1%，達(dá)到農(nóng)藝要求。梅林森等[11]研制了一款小型3行蕎麥播種機(jī)，種、肥排用量控制簡(jiǎn)單，便于操作，且靈活性好，能夠適應(yīng)丘陵山區(qū)的耕種條件。高子洋[12]設(shè)計(jì)了一種錐體柵格式蕎麥小區(qū)播種機(jī)，基于對(duì)開式排量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，通過(guò)地輪傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)均勻排種。程玉明[13]設(shè)計(jì)了一種蕎麥穴播機(jī)，采用勺輪式排種器和鴨嘴式成穴裝置，經(jīng)田間試驗(yàn)測(cè)定，其試驗(yàn)指標(biāo)達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。李明生等[14]設(shè)計(jì)了一款蕎麥排種器，基于離散元法探究了排種器排量與槽輪轉(zhuǎn)速、槽數(shù)、凹槽半徑的關(guān)系，在槽數(shù)和半徑確定的情況下，排量與轉(zhuǎn)速成線性關(guān)系，經(jīng)臺(tái)架試驗(yàn)檢驗(yàn)了離散元法仿真的數(shù)據(jù)可靠性。

2.2 播種深度和覆土對(duì)苦蕎播種的影響

苦蕎種子籽粒小、破土能力差，因此播種深度及覆土厚度對(duì)蕎麥幼苗質(zhì)量有著重要的影響。播種過(guò)淺會(huì)導(dǎo)致種子裸露、出苗率差；播種過(guò)深會(huì)影響種子萌發(fā)，導(dǎo)致在破土過(guò)程中消耗更多的養(yǎng)分，致使幼苗纖細(xì)，質(zhì)量較差。覆土能夠有效鎖水，給予苦蕎種子較好的生長(zhǎng)環(huán)境，有利于提升苦蕎的出苗率和根系活力。

向達(dá)兵等[15]對(duì)苦蕎種子的適宜播種深度和覆土厚度進(jìn)行了探討。結(jié)果表明，播種深度對(duì)苦蕎幼苗素質(zhì)影響較大，播深4 cm為最佳條件，當(dāng)播深較淺（2 cm）時(shí)出現(xiàn)了出苗率差、成活率低、莖稈質(zhì)量差等問(wèn)題；當(dāng)播深較深時(shí)（6 cm），出苗率下降，苦蕎生長(zhǎng)整體情況較差。播種過(guò)淺或過(guò)深均會(huì)導(dǎo)致根系活力、葉綠素含量、干物質(zhì)量等降低。而相較于不覆土情況，覆土具有保溫、保濕效果，可以顯著提升苦蕎的出苗率和成苗率。梅林森等[11]探究了播種及覆土深度對(duì)苦蕎破土率的影響，在機(jī)播條件下，隨著機(jī)播深度的增加，苦蕎出苗數(shù)呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)。在研究特定條件下，在深度為4 cm時(shí)，成苗率、幼苗質(zhì)量綜合條件最好。

2.3 新型精量播種技術(shù)

傳統(tǒng)的地輪驅(qū)動(dòng)播種相較于人工撒種大大降低了人工成本、提升作業(yè)效率，但仍舊存在由于打滑、路徑偏移等現(xiàn)象引起的漏播、重播、播種均勻性差等問(wèn)題，只對(duì)排種器本身進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化難以解決這些問(wèn)題。亟需研究新型的精量播種技術(shù)以實(shí)現(xiàn)播種情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、精量播種與補(bǔ)種。目前新型的精量播種技術(shù)多針對(duì)于谷子、玉米、蔬菜等作物，還未有研究涉及蕎麥新型精量播種技術(shù)。

Kamgar等[16]設(shè)計(jì)了一種由速度可控直流電機(jī)、數(shù)字編碼器和中控箱組成的精量排種裝置，由編碼器進(jìn)行地輪和計(jì)量軸測(cè)速通過(guò)測(cè)速反饋及時(shí)調(diào)整播種速率。結(jié)果表明，該類小麥播種機(jī)在不同的前進(jìn)速度和麥茬覆蓋率下均可得到理想播種速度。聶秀展等[17]為解決漏播問(wèn)題設(shè)計(jì)了花生精量播種檢測(cè)及補(bǔ)償系統(tǒng)，基于光電傳感器和霍爾傳感器以及中央處理器實(shí)現(xiàn)了自適應(yīng)補(bǔ)償系統(tǒng)，能夠自動(dòng)補(bǔ)播和監(jiān)控報(bào)警，檢測(cè)精度達(dá)到98.1%、補(bǔ)種合格率為98.5%。Xi等[18]設(shè)計(jì)了一種無(wú)管播種方法（no?tube seeding，NTS），并基于臺(tái)架試驗(yàn)探究了行走速度、轉(zhuǎn)速、離地間隙對(duì)播種質(zhì)量的影響。結(jié)果表明，離地間隙影響顯著，離地間隙越小播種精度越高；而轉(zhuǎn)速對(duì)播種均勻性的影響顯著并呈正比關(guān)系。趙曉順等[19]設(shè)計(jì)了電控精量播種系統(tǒng)，基于Z-N法和模糊控制確定了電控參數(shù)，將響應(yīng)時(shí)間有效縮短，提高了播種合格率。

3 苦蕎機(jī)械化收獲研究現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的人工收獲或者部分機(jī)械作業(yè)的半人工收獲方式，工作效率低下、收獲周期過(guò)長(zhǎng)、人力成本較高等問(wèn)題突出，因此開展苦蕎收獲機(jī)械化研究對(duì)于提升效率、增加效益有著重要的作用。

3.1 收割裝置

收割裝置是收獲機(jī)進(jìn)行收獲作業(yè)的核心部分，其性能的優(yōu)劣關(guān)乎收獲效果。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)割臺(tái)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了不斷的改進(jìn)以提升割臺(tái)的普適性和可靠性。割臺(tái)由分禾器、切割器、撥禾裝置、輸送裝置組成。在作業(yè)過(guò)程中，分禾器將作物劃撥到切割區(qū)域，撥禾器將作物撥送至切割器，切割器切割后，將切割的作物通過(guò)輸送裝置送至脫粒裝置進(jìn)行脫粒。

針對(duì)收割裝置，大多研究集中在通過(guò)仿真或試驗(yàn)的方式進(jìn)行關(guān)鍵參數(shù)的優(yōu)化。徐亮等[20]進(jìn)行了收割機(jī)割臺(tái)設(shè)計(jì)，并基于ANSYS軟件進(jìn)行了模態(tài)分析，將固有頻率與激勵(lì)頻率進(jìn)行了對(duì)比研究，適當(dāng)增加割臺(tái)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以減輕割臺(tái)的共振現(xiàn)象，增加割臺(tái)的使用壽命。金誠(chéng)謙等[21]設(shè)計(jì)了一種主—副板壓緊式割臺(tái)仿形結(jié)構(gòu)，并基于多體動(dòng)力學(xué)—離散元耦合方法（MBD-DEM）進(jìn)行仿真，建立了彈簧剛性系數(shù)、初始長(zhǎng)度，主、副仿形板償付與作用力、土壤下陷距離之間的回歸模型，得出了最佳參數(shù)組合。結(jié)果表明仿形結(jié)構(gòu)對(duì)地形變化感知靈敏且仿形準(zhǔn)確度較高。趙景濤[22]基于仿真軟件設(shè)計(jì)了一種蕎麥聯(lián)合收割機(jī)的割臺(tái)裝置，通過(guò)雙曲柄機(jī)構(gòu)降低收割損失、加裝帶式輸送機(jī)構(gòu)減少堆積堵塞、加大割臺(tái)兩側(cè)板面積減少掛穗和傾翻現(xiàn)象，經(jīng)Ansys Workbench靜力學(xué)分析，撥禾機(jī)構(gòu)所受最大應(yīng)力和最大形變分別為21.708 MPa、0.020 8 mm，符合強(qiáng)度和剛度需求。

在實(shí)際的作業(yè)過(guò)程中，田間地面凹凸不平，尤其是丘陵山區(qū)，可能還存在一定的坡度，傳統(tǒng)割臺(tái)依靠人工調(diào)整割臺(tái)作業(yè)參數(shù)，準(zhǔn)確性差，在收獲過(guò)程中的很大一部分損失來(lái)源于割臺(tái)調(diào)整不及時(shí)。因此國(guó)內(nèi)學(xué)者展開了智能化割臺(tái)的研究，通過(guò)對(duì)地面仿形和高度自適應(yīng)實(shí)現(xiàn)割臺(tái)的實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而更好地滿足收獲需求。

劉青山等[23]提出了基于雙慣性傳感器的割臺(tái)實(shí)時(shí)高度獲取方法及基于線性二次調(diào)節(jié)器（LQR）的割臺(tái)高度控制方法。經(jīng)仿真對(duì)比發(fā)現(xiàn)，LQR控制器的動(dòng)態(tài)性能優(yōu)于傳統(tǒng)PID控制器，能夠有效改善由于作業(yè)過(guò)程中路面起伏所引起的割臺(tái)高度變化和喂入量波動(dòng)的問(wèn)題。Ni等[24]設(shè)計(jì)了一種仿形自適應(yīng)割臺(tái)，基于角度傳感器測(cè)量角度，建立割臺(tái)高度剖面計(jì)算模型，試驗(yàn)結(jié)果表明高度誤差小于2 mm。Ruan等[25]設(shè)計(jì)了一種聯(lián)合收獲機(jī)割臺(tái)高度自動(dòng)控制系統(tǒng)，基于灰度預(yù)測(cè)PID算法減少滯后情況。經(jīng)仿形結(jié)構(gòu)測(cè)試高度，調(diào)整收割臺(tái)油缸的擴(kuò)張來(lái)進(jìn)行高度調(diào)節(jié)，其偏差控制在21 mm內(nèi)。尤興芹等[26]研發(fā)了一種收獲機(jī)械智能割臺(tái)預(yù)收集裝置，通過(guò)接觸式機(jī)械實(shí)現(xiàn)割臺(tái)高度檢測(cè)；并開發(fā)了信息管理系統(tǒng)進(jìn)行作業(yè)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控、信息采集及存儲(chǔ)，提升了收獲機(jī)械的智能化程度。

3.2 脫粒裝置

影響脫粒效果的關(guān)鍵性因素有兩大類，（1）脫粒裝置的關(guān)鍵性參數(shù)，如滾筒速度、直徑、長(zhǎng)度，脫粒間隙，喂入量、喂入均勻度等；（2）作物的生物特性，如含水量、成熟度、籽粒與莖稈的連接力等。

脫粒裝置由脫粒滾筒和凹板組合而成，直接影響機(jī)器的脫粒性能。脫粒裝置先脫粒后分離。經(jīng)打擊、揉搓碾壓等方式使得籽粒脫落，隨后滾筒以高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)籽粒、其他雜質(zhì)作圓周運(yùn)動(dòng)，籽粒重量更大，在離心力作用下從莖稈中分離至外層，經(jīng)凹板阻擋實(shí)現(xiàn)籽粒與雜質(zhì)分離。表2羅列了目前常用的脫粒滾筒和凹板類型[27]。

Wang等[28]對(duì)脫粒輸出各成分的含量、脫粒滾筒的軸向分布情況進(jìn)行了探究，銼刀輥滾筒和尖齒滾筒下方的收納箱分別苦蕎籽粒、葉片、花瓣混合物和短莖，短莖主要分布在滾筒后方，而籽粒、葉片、花瓣混合物在滾筒前部，短莖含量為14%～16%。

3.3 清選裝置

脫粒后會(huì)得到蕎麥籽粒、莖稈、葉片、雜草等混合物，須經(jīng)過(guò)清選裝置的篩分清選將蕎麥籽粒從混合物中分離出來(lái)。清選裝置主要有兩類，氣流式和風(fēng)篩式[29]，其基本特征見(jiàn)表3。

目前針對(duì)清選裝置的研究大致有三類。一是探究籽粒和雜質(zhì)在清選裝置中的分布規(guī)律；二是針對(duì)清選裝置的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，提升潔凈率；三是通過(guò)其他辦法提升清選潔凈率，如增設(shè)預(yù)清選裝置、雙層清選裝置等。其中以第二類的研究占比較大。樊榮等[29]基于谷物清選試驗(yàn)臺(tái)對(duì)蕎麥混合物在風(fēng)篩式清選裝置中在的運(yùn)動(dòng)與分布規(guī)律進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，無(wú)論是橫向還是縱向，混合物的分布都較為不均勻，且蕎麥籽粒主要分布于收集箱的中間位置；在收集箱0～1 100 mm區(qū)域內(nèi)，蕎麥籽粒的雜余量和含雜率增長(zhǎng)緩慢，而在1 100～1 500 mm區(qū)域內(nèi)增長(zhǎng)迅速，該研究給清選裝置的設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。張龍祥[30]通過(guò)設(shè)置滾筒篩預(yù)清選裝置進(jìn)行初級(jí)篩分以減輕清選室清選壓力，其次基于Fluent-EDEM耦合模擬蕎麥籽粒在清選室的運(yùn)動(dòng)情況，基于正交試驗(yàn)給出了清選效率最高（98.1%）時(shí)的參數(shù)組合：風(fēng)機(jī)傾角、風(fēng)速分別為9 m/s、20°，振動(dòng)篩振幅、頻率分別為25 mm、6 Hz。荊誼[31]通過(guò)仿真軟件對(duì)蕎麥雙層清選裝置進(jìn)行了簡(jiǎn)化分析，對(duì)清選裝置中蕎麥籽粒的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了仿真探討，結(jié)果表明，篩面上的蕎麥籽粒越靠近曲柄端，其運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度越低，清選效率越差。黃穎石[32]通過(guò)響應(yīng)面法進(jìn)行優(yōu)化分析，吹雜風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)含雜率影響最大、喂入風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速次之，最后是分離筒內(nèi)吸雜管長(zhǎng)度，并得出了在潔凈率（94.78%）和損失率（1.67%）最優(yōu)情況下的蕎麥旋風(fēng)分離清選裝置的參數(shù)組合。

3.4 收獲方式

苦蕎的收獲機(jī)械研究較晚，大多是通過(guò)對(duì)水稻、小麥的收獲技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)而來(lái)?？嗍w大多種植于丘陵山區(qū)，作業(yè)條件困難，這給收獲機(jī)械的研制增加了難度。為推動(dòng)蕎麥生產(chǎn)的機(jī)械化，人們對(duì)苦蕎的聯(lián)合收獲裝備進(jìn)行了設(shè)計(jì)，包括小型自走式聯(lián)合收獲機(jī)、全喂入式聯(lián)合收獲機(jī)、撿拾收獲機(jī)等。

目前苦蕎的機(jī)械收獲方式主要有兩種：一次性聯(lián)合收割和分段聯(lián)合收割方式，如表4所示。兩段式機(jī)械化收獲：具有更長(zhǎng)的適收期，后熟過(guò)程能夠增加蕎麥產(chǎn)量、提升籽粒品質(zhì)，使回收籽粒的清潔度高，收獲作業(yè)能大幅降低損失率[33]。無(wú)論是一次性收獲還是分段式收獲，都存在著落粒損失較為嚴(yán)重、籽粒含雜率較高等亟待解決的問(wèn)題，這也是制約苦蕎生產(chǎn)機(jī)械化進(jìn)程的關(guān)鍵性因素。

4 四川苦蕎生產(chǎn)全程機(jī)械化關(guān)鍵環(huán)節(jié)存在的問(wèn)題

4.1 客觀條件制約

四川苦蕎大多種植于涼山州，以高海拔地區(qū)作業(yè)為主，盡管自然條件更加適合苦蕎生長(zhǎng)，但地形更加復(fù)雜、平整度欠缺，給機(jī)械化作業(yè)帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。

苦蕎種植戶種植零散，導(dǎo)致種植品種、種植時(shí)間、成熟時(shí)間不盡相同，不利于在同一時(shí)間機(jī)械化作業(yè)；此外種植地塊零散，致使作業(yè)環(huán)境較為復(fù)雜，不具備當(dāng)前機(jī)具的應(yīng)用場(chǎng)景，機(jī)械化收獲難度大，效益低，難以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化推廣。

4.2 專用機(jī)械缺失

一方面優(yōu)良技術(shù)沒(méi)有進(jìn)行有效轉(zhuǎn)化。四川苦蕎雖在涼山州等地種植較多，但當(dāng)?shù)氐臋C(jī)械化水平較低，極大地影響了生產(chǎn)效率。目前耕整地環(huán)節(jié)部分采用機(jī)械化，而在播種、收獲等環(huán)節(jié)的機(jī)械化率很低。眾多研究?jī)H僅停留在關(guān)鍵作業(yè)環(huán)節(jié)上，例如割臺(tái)、脫粒、清潔等技術(shù)，但未能進(jìn)一步進(jìn)行研發(fā)，形成切實(shí)可用、適應(yīng)需求的機(jī)具。

另一方面，改良機(jī)具無(wú)法滿足生產(chǎn)收獲需求?？嗍w種植相較于水稻、油菜等大面積種植作物更加小眾，種植區(qū)域更加集中。因此，專門針對(duì)于苦蕎種子的播種機(jī)以及針對(duì)苦蕎籽粒收獲的收獲機(jī)研發(fā)進(jìn)度遲緩。僅將谷子、麥子的播種機(jī)和收獲機(jī)進(jìn)行改良即用在苦蕎的播種與收獲會(huì)在實(shí)際的作業(yè)過(guò)程中存在諸多問(wèn)題，如排種裝置與苦蕎種子的大小、質(zhì)量、形狀不匹配，苦蕎籽粒、莖稈之間特殊的力學(xué)特性致使在收割過(guò)程中損失率較高等。整體損失率高，收獲效益低下，這也導(dǎo)致了當(dāng)?shù)匕傩掌蛉斯な斋@而機(jī)械收獲無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效推廣。因此亟需開展針對(duì)于苦蕎的專用播種機(jī)與收獲機(jī)研究。

4.3 關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)不足

1） 精量播種技術(shù)研究缺失。針對(duì)漏播重播以及播種均勻性的問(wèn)題，目前已經(jīng)開展了新型精量播種技術(shù)的研究，但目前這些技術(shù)大多應(yīng)用于水稻、油菜等大面積種植作物，苦蕎精量播種技術(shù)還鮮有研究涉及。

2） 收割技術(shù)研究不足。一方面，收割裝置的自適應(yīng)能力不足，針對(duì)高海拔地區(qū)地面平整度不夠的問(wèn)題，收割裝置不能及時(shí)、快速地進(jìn)行高度變化識(shí)別，導(dǎo)致收割的損失率和含雜率較高。當(dāng)前專家針對(duì)地面仿形和高度自適應(yīng)問(wèn)題開展了一些研究，通過(guò)引入傳感技術(shù)、圖像識(shí)別等新型技術(shù)，使損失率有所下降，但其中所存在的反應(yīng)滯后、高度調(diào)整不及時(shí)等問(wèn)題仍需進(jìn)一步解決。另一方面，苦蕎籽粒與莖稈之間的銜接力弱，籽粒在收割過(guò)程中經(jīng)碰撞、震動(dòng)等因素易掉落，也會(huì)導(dǎo)致收割過(guò)程中的籽粒損失率較高。而針對(duì)該問(wèn)題，目前鮮有研究涉及。因此亟需開展低損收割技術(shù)研究，降低苦蕎機(jī)收過(guò)程中的損失率。

3） 脫粒技術(shù)研究不深入。破碎率和損失率是判斷脫粒裝置性能優(yōu)劣的兩個(gè)重要指標(biāo)。目前為了有效控制這兩項(xiàng)指標(biāo)，開展了大量針對(duì)不同類型脫粒裝置進(jìn)行關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化的研究，但仍舊存在研究不足的問(wèn)題。例如，缺乏了機(jī)械化脫粒對(duì)苦蕎籽粒的損傷機(jī)理研究。在實(shí)際的脫粒過(guò)程中脫粒裝置會(huì)對(duì)苦蕎籽粒產(chǎn)生一定程度的損傷。成熟度低的籽粒易擠碎或壓扁，成熟度高的籽粒易殼裂，因此，亟需開展脫粒裝置對(duì)苦蕎籽粒的作用機(jī)理研究。

4） 清選技術(shù)研究不足。含雜率是判斷清選性能優(yōu)劣的關(guān)鍵性指標(biāo)。清選裝置依托籽粒和莖稈不同的生物、結(jié)構(gòu)特性而實(shí)現(xiàn)混合物的分離，目前針對(duì)苦蕎籽粒、莖稈等混合物的生物、結(jié)構(gòu)特性的系統(tǒng)性研究較少；在清選裝置的設(shè)計(jì)方面，針對(duì)籽?；旌衔锏姆植记闆r的研究較少，設(shè)計(jì)依據(jù)不足，導(dǎo)致清選含雜率較高。

5） 對(duì)苦蕎的生物學(xué)、力學(xué)特性研究不足。貫穿于播、收關(guān)鍵技術(shù)的是苦蕎自身的結(jié)構(gòu)特性、力學(xué)特性。如排種技術(shù)關(guān)系到苦蕎種子自身的大小與形狀，收割技術(shù)關(guān)系到苦蕎的生長(zhǎng)高度、籽粒力學(xué)特性，脫粒損傷涉及到粒子的生物學(xué)、結(jié)構(gòu)特性，清選分離涉及到籽粒莖稈等的含水率等。因此，亟需開展針對(duì)苦蕎的生物學(xué)、力學(xué)特性的系統(tǒng)全面研究。

5 四川苦蕎生產(chǎn)全程機(jī)械化發(fā)展建議

5.1 加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施改造

當(dāng)?shù)氐牡匦巍⒌貕K等客觀條件不足也是制約農(nóng)機(jī)推廣的關(guān)鍵性因素。因此，應(yīng)加強(qiáng)打造農(nóng)機(jī)具適用的應(yīng)用場(chǎng)景，改善道路等基礎(chǔ)設(shè)施，針對(duì)不同坡度的田塊采用宜機(jī)化改造、小土塊連接等方式創(chuàng)造可行的機(jī)械化條件，實(shí)現(xiàn)作業(yè)人員的生命安全保障和機(jī)械化進(jìn)程的推進(jìn)。

5.2 促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的制定

目前關(guān)于四川苦蕎的現(xiàn)行地方標(biāo)準(zhǔn)只有DB51/T 812—2008《苦蕎麥生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程》，應(yīng)加快四川苦蕎育種、機(jī)械化栽培、機(jī)械化收獲等方面地方標(biāo)準(zhǔn)的制定，形成技術(shù)規(guī)范，促進(jìn)機(jī)械化進(jìn)程的發(fā)展。

5.3 加強(qiáng)技術(shù)攻關(guān)

加強(qiáng)苦蕎生物特性和力學(xué)特性的系統(tǒng)研究，探究機(jī)具作用與苦蕎自身特性之間的內(nèi)在聯(lián)系；加強(qiáng)排種技術(shù)、地面仿形與高度自適應(yīng)割臺(tái)技術(shù)、脫粒技術(shù)、清選技術(shù)研究，進(jìn)行參數(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化，使設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)更加合理，其次進(jìn)一步引入新型技術(shù)，實(shí)現(xiàn)跨領(lǐng)域融合；開展鮮有涉及的苦蕎精量播種技術(shù)、低損割臺(tái)技術(shù)、機(jī)械化脫粒損傷機(jī)理研究，補(bǔ)充相關(guān)領(lǐng)域的研究空白。

5.4 開展機(jī)具研發(fā)

結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，針對(duì)蕎麥生產(chǎn)全程機(jī)械化的兩大薄弱環(huán)節(jié)——機(jī)播、機(jī)收，開展專用蕎麥播種機(jī)和收獲機(jī)的研發(fā)，以提升工作效率、降低損失率，促進(jìn)生產(chǎn)增收。

5.5 加大推廣培訓(xùn)

統(tǒng)籌組織苦蕎機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)培訓(xùn)，針對(duì)拖拉機(jī)駕駛技術(shù)、機(jī)播、機(jī)收等關(guān)鍵技術(shù)開展技能培訓(xùn)，組織實(shí)地操作、參觀實(shí)訓(xùn)，提升相關(guān)技術(shù)能力。宣傳機(jī)械化生產(chǎn)的相關(guān)知識(shí)，提升苦蕎種植戶們的科技認(rèn)知水平，促進(jìn)機(jī)械化推廣。

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