王崇華

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抽薹裝置定位鉤改進減小蒜薹抽提力提高效率

王崇華

（河南農(nóng)業(yè)職業(yè)學院，鄭州 451450）

針對傳統(tǒng)抽薹裝置抽薹時抽提力較大、抽提效率低問題，該文對抽薹裝置的定位鉤進行了改進，并制作了鉤提抽薹裝置。為了解2種抽薹裝置的抽薹效果，開展了2種裝置（傳統(tǒng)抽薹裝置和鉤提抽薹裝置）在不同時段（早上、上午、下午）及降雨條件下對抽提力度、蒜薹及大蒜產(chǎn)量影響的試驗。經(jīng)過對多個指標測定和方差分析，結(jié)果表明：采用鉤提抽薹裝置能降低抽薹拉力，提高抽薹的穩(wěn)定性和抽薹效率，并且不會造成蒜頭產(chǎn)量下降，上午、早上及降雨條件下是抽薹的最佳時期，特別是降雨條件下，薹長和出薹率最高，分別達到47.7 cm和99.7%，蒜薹產(chǎn)量達到5 222.22 kg/hm2。綜合來看，蒜薹抽提的最佳方案：采用鉤提抽薹裝置，早上和上午進行抽提，如遇降雨條件，盡量進行抽提。研究結(jié)果可為蒜農(nóng)抽薹提供依據(jù)，并為蒜薹抽提的機械化研究提供理論基礎(chǔ)。

收獲機；農(nóng)業(yè)機械；設(shè)計；蒜薹；抽薹裝置；不同時段；降雨；產(chǎn)量

0 引 言

中國是全球最主要的大蒜生產(chǎn)國、消費國和出口國，種植面積約占世界總種植面積的1/3，產(chǎn)量約為世界產(chǎn)量的75%[1-2]。但是目前中國大蒜生產(chǎn)中的種植、抽薹和收獲等環(huán)節(jié)主要依靠人工完成，機械化程度極低，勞動時間長、勞動強度大。大蒜生產(chǎn)技術(shù)的落后，嚴重制約著中國大蒜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，適合中國大蒜生產(chǎn)的農(nóng)藝技術(shù)亟待改進[3]。

蒜薹是大蒜抽薹時從中抽出的花莖，是人們喜歡吃的蔬菜之一[4]。蒜薹是一種很好的功能保健蔬菜，具有較高的營養(yǎng)功效。但是如果蒜薹不及時從蒜莖中抽出，就會與大蒜爭搶養(yǎng)分，阻止大蒜后期膨大，從而嚴重影響大蒜產(chǎn)量。蒜薹的抽提比較費工、費時，與大蒜的種植和收獲相比，使人更加勞累。大蒜人工種植時，農(nóng)民在感覺到勞累時，可更換姿勢種植，在田間可蹲、可跪、可坐、可趴；大蒜在收獲時，農(nóng)民在田間出蒜，可以坐在凳子上，也可蹲在田間進行，姿勢可以更換從而減輕勞累感。蒜薹的抽提不同于大蒜的種植與收獲，目前農(nóng)民仍然使用著傳統(tǒng)的蒜薹抽提裝置，在蒜薹的抽提過程中，始終要保持站立姿勢，并且在抽薹過程中要始終保持彎腰姿勢來找準大蒜直徑中部位置。這不但使人更加勞累，并且很容易患上腰肌勞損甚至腰椎病，因此，研制新型蒜薹抽提裝置，減輕農(nóng)民的勞累程度，提高抽薹效率，是一個迫切需要解決的問題[5]。

目前，關(guān)于大蒜種植和大蒜收獲機械化的相關(guān)研究已有很多[6－15]，關(guān)于蒜薹抽提的研究較少，已研究的抽薹裝置和抽薹機械實用性不強或未見推廣[16-24]，因此，在蒜薹抽提實現(xiàn)機械化與智能化之前，改進現(xiàn)有人工抽薹技術(shù)仍然十分必要。本研究通過改進傳統(tǒng)抽薹裝置，探討鉤提抽薹裝置（改進定位鉤）對抽薹效率、出薹率以及蒜薹產(chǎn)量和大蒜產(chǎn)量的影響，為蒜農(nóng)大蒜生產(chǎn)提供參考，并為蒜薹抽提的機械化研究提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試驗設(shè)計

本試驗于2017年10月13日—2018年4月14日在河南省中牟縣韓寺鎮(zhèn)郭辛莊村（31°41￠452N， 114°5￠462E）進行，前茬作物為冬瓜。供試品種為中牟大白蒜，農(nóng)民自留早熟蒜種。試驗田耕層（0～20 cm）土壤質(zhì)地為黏質(zhì)潮土，土壤有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)32.8 mg/kg、全氮1 084.16 mg/kg、堿解氮408.23 mg/kg、速效磷12.19 mg/kg、速效鉀217.38 mg/kg。選用復合肥（心連心黑力旺大蒜專用肥，N∶P2O5∶K2O=18∶18∶18）作為試驗用肥，基施750 kg/hm2，返青期追施300 kg/hm2，抽薹期追施300 kg/hm2。

試驗采用二因素完全隨機設(shè)計，重復3次，共24個小區(qū)，試驗方案見表1。其中A因素為抽薹方式，B因素為不同天氣條件。2017年10月13日人工開溝播種，行距20 cm，株距11 cm，小區(qū)面積3 m×10 m。2018年5月3日收獲。另設(shè)置10垅蒜田，每垅4行，行長50 m，作為抽薹評分使用。

表1 試驗設(shè)計

1.2 抽薹裝置改進

1.2.1 傳統(tǒng)抽薹裝置

傳統(tǒng)抽薹裝置為市場上常見的蒜薹提取裝置（見圖1a），經(jīng)冷拔絲制成，長約400～500 mm，一端為手柄，手柄長80 mm，另一端為尖狀金屬釘，尖狀金屬釘（定位鉤）與金屬桿之間夾角為90°。在抽拔蒜薹時，左手提住蒜薹薹苞下部，右手在葉鞘基部（距地面100～130 mm處）用尖狀小金屬釘按扎一小孔，同時將蒜薹抽出。

圖1 傳統(tǒng)抽薹裝置和鉤提抽薹裝置結(jié)構(gòu)示意圖

1.2.2 鉤提抽薹方式

鉤提抽薹方式筆者單位自行研制的蒜薹提取裝置（見圖1b），經(jīng)冷拔絲制成，金屬桿長約400～500 mm，一端為手柄，另一端為尖狀金屬鉤，金屬鉤后有定位設(shè)計；其中定位設(shè)計與尖狀金屬鉤平行，兩者之間距離為田間大蒜最大莖粗一半，該設(shè)計可使金屬鉤直接對準蒜莖中部；尖狀金屬鉤長度大于大蒜莖粗一半，小于大蒜莖粗，該設(shè)計使尖狀金屬鉤鉤斷蒜薹的同時不貫穿蒜莖；金屬桿與定位設(shè)計之間夾角135°＜＜180°，金屬桿和定位設(shè)計形成的平面與定位設(shè)計和尖狀金屬鉤形成的平面相垂直，該設(shè)計可通過左右移動手柄來調(diào)節(jié)尖狀金屬鉤，使其對準蒜莖中部。在抽拔蒜薹時, 左手提住蒜薹薹苞下部，右手在葉鞘基部（距地面100～130 mm處）用尖狀金屬鉤拉一小孔，同時將蒜薹抽出。此方法可使蒜薹上提過程中，蒜薹扎斷處與蒜莖外部空氣始終保持暢通，此時小孔與傳統(tǒng)抽薹方式相比較大[25]。

1.2.3 蒜薹抽提力分析

使用2種抽薹裝置抽提蒜薹時的受力分析如圖2所示。圖2a中，=2，1×1=2×2，圖2b中=4，3cos=4。由于扎斷和鉤斷蒜薹所受到的阻力大小相同，因此2=4；由于2＞41，因此1＞42；由于3cos=4，0°＜≤45°，因此4＜3≤20.54。綜上可知，3<<1，所以使用鉤提抽薹方式比傳統(tǒng)抽薹方式更省力。

注：F1、F2、F3、F4、F′、L1、L2分別為按扎作用力、蒜薹扎斷力、鉤提拉力、蒜薹鉤斷力、蒜莖阻力、按扎力臂、蒜莖阻力力臂。

1.3 測定項目和方法

1.3.1 抽薹力度

各小區(qū)選取連續(xù)10株大蒜，將呢絨草一端用透明膠帶粘到蒜薹苔苞下部的花莖上，另一端栓在拉力計上，蒜莖下部開孔的同時上提拉力計，即可將蒜薹抽出，同時測出抽薹最大拉力，此力為蒜薹與蒜薹苞葉之間的最大摩擦力，拉力計采用山度SH-500數(shù)顯式推拉力計。

1.3.2 農(nóng)田小氣候

風速采用?，擜T816一體式風速計進行測定，測定時將儀器置于大蒜蒜薹苞葉同高度處；濕度和濕度測定采用德福DF5溫濕度計，將儀器置于百葉箱中，同時將儀器置于大蒜蒜薹苞葉同高度處。

1.3.3 抽薹效率

每小區(qū)抽取10 min，計算蒜薹條數(shù)。

1.3.4 蒜薹長度

蒜薹長度使用米尺量取，量取范圍為從花莖扎斷處至苔苞。

1.3.5 抽薹率

各小區(qū)連續(xù)抽100根蒜薹，抽薹率（%）=（抽薹總數(shù)-抽斷數(shù)）/抽薹總數(shù)′100%。

1.3.6 使用評價

10位評價員提前熟練掌握2種蒜薹抽薹裝置后進行抽薹試驗，每位評價員負責抽1垅大蒜，每處理抽薹時間為0.5 h，抽薹后評價每種處理是否有差異。標度類型為9分制評分法：非常不喜歡=1，很不喜歡=2，不喜歡=3，不太喜歡=4，一般=5，稍喜歡=6，喜歡=7，很喜歡=8，非常喜歡=9。

1.3.7 計產(chǎn)

蒜薹產(chǎn)量與大蒜產(chǎn)量均在田間進行質(zhì)量稱量測產(chǎn)，其中蒜薹抽提分4次進行，采完為止，蒜頭一次性收獲。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel2003和dps7.05軟件處理，并用新復極差法（SSR）進行差異顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對蒜薹抽提拉力的影響

抽薹拉力的大小表征了蒜薹從蒜莖中抽出的難易程度，其拉力越大，蒜薹越難抽出，拉力越小，蒜薹越容易抽出。由表2可知，8種抽薹措施，其拉力分別為A1B1>A1B2>A2B1>A1B3>A2B2>A2B3>A1B4>A2B4，其中A2B2拉力最小，為25.5N，A1B1拉力最大，達到48.4 N；其中A2與A1相比，抽薹拉力都顯著減小，說明在同一時段及降雨條件下，使用鉤提抽薹方式提取蒜薹比傳統(tǒng)按扎抽薹方式更容易將蒜薹抽出；A1B1>A1B2>A1B3>A1B4，且各處理間差異達顯著水平，A2B1>A2B2>A2B3>A2B4，且各處理間差異亦達到顯著水平，這說明在不同天氣條件下，使用同一種抽薹方式提取蒜薹，晴天下午最難抽提，晴天上午次之，晴天早晨較容易，降雨條件下最容易。

表2 不同處理對抽薹抽提力及變異系數(shù)的影響

注：同列不同小寫字母表示差異達到5%的顯著水平（<0.05），下同。

Note: Different lowercase letters in the same column mean significant difference at 0.05 level, the same below.

從抽薹拉力極差來看，A1B1的極差為18.4 N，變異系數(shù)最大，其次A1B2極差為10.8 N，再次為A1B3、A1B4和A2B1，極差均在8～10 N之間，A2B2、A2B3和A2B4三個處理極差較小，均在6～8 N之間。從各處理變異系數(shù)來看，A1B1的變異系數(shù)最大，為10.28，A1B4次之，為9.16，其余各處理變異系數(shù)均在5.22～7.66之間，差別相對較?。黄渲蠥1B1、A1B2、A1B3和A1B4的變異系數(shù)在5.56～10.28之間，變異范圍較大，A2B1、A2B2、A2B3和A2B4的變異系數(shù)均在5.22～7.66之間，變異范圍較小，因此在不同天氣條件下，使用鉤提抽薹方式提取蒜薹，操作更穩(wěn)定。

2.2 不同處理對抽薹效率、薹長、出薹率以及蒜薹和大蒜產(chǎn)量的影響

抽薹效率是指單位時間內(nèi)蒜薹提取根數(shù)，根數(shù)越大，抽薹效率越高，單位面積上的蒜薹提取所用時間越少。由圖3a可知，A2與A1相比，抽薹效率均有顯著提高，分別提高39.26%，35.23%，33.07%和29.77%，其中A2B2、A2B3和A2B4抽薹效率最高，分別達到116.3、116.7和117.7根/(10 min)，且顯著高于其他處理。

薹長是衡量蒜薹產(chǎn)量和外觀品質(zhì)的重要指標，也是判斷抽薹難易程度的重要依據(jù)，蒜薹越長，說明抽提時開孔位置越低，蒜薹越短，說明開孔位置越高。從圖3b來看，A2與A1相比，蒜薹長度均有顯著增加，這說明使用鉤提抽薹方式提取蒜薹，均高于同時段及降雨條件下傳統(tǒng)按扎抽提方式的薹長；其中A1B1的薹長顯著低于A1B2和A1B3，A1B1、A1B2和A1B3薹長顯著低于A1B4，A2B1的薹長顯著低于A2B2和A2B3，A2B1、A2B2和A2B3顯著低于A2B4，說明2種抽薹裝置操作下，早上和上午比下午更容易抽提，降雨時蒜薹最容易抽出可達47.7 cm。

出薹率是指蒜薹被成功抽出的根數(shù)與抽薹總數(shù)之比，抽薹率越高，斷薹率越低，蒜薹產(chǎn)量越高，同時也是蒜薹外觀的重要指標，斷薹多會直接影響消費者購買欲。由圖3c可知，A1B1、A1B2、A1B3和A1B4之間相比，各處理出薹率差異均達到顯著水平，且A1B1< A1B2

由圖3d知，A1B4和A2B4，蒜薹產(chǎn)量分別為5 301.59和5 222.22 kg/hm2，且兩處理之間無顯著差異，A1B4和A2B4與其他各處理相比，蒜薹產(chǎn)量均有顯著提高；A1B1、A1B2、A1B3、A2B1、A2B2和A2B3之間相比，蒜田產(chǎn)量均無顯著差異。從蒜薹產(chǎn)量來看，不同抽薹裝置對蒜薹產(chǎn)量無影響，降雨對蒜薹產(chǎn)量的提高有顯著影響。

由圖3e可知，各處理之間蒜頭產(chǎn)量無顯著差異。由此可知，鉤提式蒜薹提取方式與傳統(tǒng)按扎式蒜薹提取方式相比，在不同天氣條件下，都不會造成蒜頭產(chǎn)量下降。

圖3 不同處理對抽薹性能的影響

2.3 對不同抽薹處理評價結(jié)果

從不同評價員對不同抽薹處理的評價結(jié)果來看，A2B4的打分最高為82分，其次為A2B3和A2B2的處理，分值分別為72分和73分，高于A1B1、A1B2、A1B3、A1B4和A2B1處理；A2與A1相比，打分結(jié)果均有所增加。這說明通過比較2種抽薹裝置，使用者對鉤提蒜薹提取裝置評價較高。

圖4 不同評價員對不同抽薹處理評價結(jié)果

3 討 論

已有研究表明[26-28]，蒜薹的抽提有鏟薹法、夾薹法、剖莖取薹法和扎薹法等，本文中所使用的傳統(tǒng)按扎式蒜薹提取方式由扎薹法改進而來。本試驗研究表明，鉤提抽薹裝置在不同時段及降雨時均比傳統(tǒng)按扎抽薹裝置平均拉力小，這是因為在抽提過程中鉤提抽薹裝置在開孔的同時，還兼顧上提，使整個抽提過程均保持氣壓平衡，而按扎法在開孔時必須將蒜薹抽出，一旦沒有一次性抽出，蒜莖苞葉和汁液會將小孔堵住而影響氣壓平衡，從而導致蒜薹很難進行二次抽提。傳統(tǒng)按扎抽薹法在下午進行抽提，變異系數(shù)最大，除去上述原因，還與蒜薹與蒜薹苞葉摩擦力增大有關(guān)。

從本試驗研究結(jié)果來看，采用鉤提抽薹裝置的處理抽薹效率均顯著高于采用傳統(tǒng)按扎抽薹裝置的處理，原因是為了實現(xiàn)鉤提操作，鉤提抽薹裝置增加了定位設(shè)計，使裝置倚靠到蒜莖部的同時，小釘即對準蒜莖中部，從而省去了人工尋找蒜莖中部的時間。本試驗結(jié)果表明，采用鉤提抽薹裝置的處理薹長均顯著高于采用傳統(tǒng)按扎抽薹裝置的處理，說明采用鉤提抽薹裝置可適當減小開孔離地間距，也能順利將蒜薹抽出。白丁和司文修[29-30]研究認為，蒜薹采收前3～5 d應停止?jié)菜詼p少土壤水分含量和植株對水分的吸收，且抽薹應在晴天中午以后進行，這時植株有些萎蔫、發(fā)軟，而韌性增加，脆性減少，較易采薹而不易折斷。這與本試驗研究結(jié)果不一致，本試驗結(jié)果表明，蒜薹下午最難抽出，早上，上午較容易抽出，降雨時最容易抽出。這是因為，下午溫度升高，蒜薹與蒜薹苞葉之間失水，從而使蒜薹與蒜薹苞葉之間的摩擦力增大，雖然蒜薹韌性增加，但脆性仍然很強，蒜薹不易抽出；早上和上午較容易抽出，因為夜間露水浸入到蒜薹與蒜薹苞葉之間，由于水分的存在，使蒜薹與蒜薹苞葉之間的摩擦力減小，雖然蒜薹較脆，但摩擦力較小，導致蒜薹更容易抽出；降雨時，蒜薹與蒜薹苞葉之間的水分已達到最大狀態(tài)，從而使蒜薹最容易抽出。降雨時蒜薹薹長遠高于其他處理，是因為蒜薹與蒜薹苞葉之間的水分會不斷下移，此時距離地面2～3 cm處進行開孔，即可將蒜薹抽出。從出薹率來看，2種抽薹裝置在不同時段及降雨條件下出薹率均無顯著差異，降雨時出薹率最高，其次為早上，再次為上午，最低為下午，這與上述原因有關(guān)。

由蒜薹產(chǎn)量結(jié)果來看，2種蒜薹抽薹裝置在不同天氣條件下均對蒜薹產(chǎn)量無顯著影響，不同天氣條件之間比較，降雨條件下蒜薹產(chǎn)量最高，這是由出薹率的提高和抽薹開孔離地間距降低造成的。采用鉤提抽薹裝置因為在開孔的同時還要進行上提，其空隙要比傳統(tǒng)按扎式抽薹裝置開口大，從蒜頭產(chǎn)量結(jié)果來看，各處理之間蒜頭產(chǎn)量無顯著差異，這說明雖然鉤提抽薹裝置開孔較大，但并不會對蒜頭產(chǎn)量造成負面影響。

從評價結(jié)果來看，評價人員對鉤提抽薹裝置的評價較高，這是因為定位設(shè)計的增加，削減了小釘對準蒜莖中部的時間，也減少了人的腦力和體力活動；抽提拉力的減小也降低了蒜薹抽提的勞動強度；變異系數(shù)降低，增加了抽薹的穩(wěn)定性；抽薹條件的選擇上，早上、上午和降雨時，天氣比較涼爽，有利于進行蒜薹抽提。

4 結(jié) 論

1）采用鉤提抽薹方式能降低抽薹拉力，提高抽薹的穩(wěn)定性和抽薹效率，從而降低使用者的勞動強度，減少使用者的勞動時間，并且不會造成蒜頭產(chǎn)量下降。

2）上午、早上及降雨條件下是抽薹的最佳時期，特別是降雨條件下，薹長和出薹率最高，分別為47.7 cm和99.7%，蒜薹產(chǎn)量達到5 222.22 kg/hm2。

3）為了有效減輕蒜農(nóng)抽薹的勞動強度和勞動時間，綜合來看，蒜薹抽提的最佳方案為：采用鉤提抽薹方式，早上和上午進行抽提，如遇降雨條件，盡量進行抽提。

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Improvement for positioning hook of bolting device reducing bolting force and improving efficiency for garlic bolt

Wang Chonghua

(451450,)

Aiming at low efficiency and low bolting rate, garlic bolt positioning laboriously and time-consuming in bolting process by the traditional garlic bolting device, a kind of garlic bolting device with hook was designed by measuring the stem diameter. The comparative experiments were carried out to investigate the effects of traditional bolting device and bolting device with hook on bolting force, garlic bolt and garlic yield under different time and rainfall conditions. Eight treatments were conducted, in which 2 bolting devices were provided for 4 weather conditions of early morning, morning and afternoon as well as rainfall condition. The traditional garlic bolting device consisted of a handle, a metal rod and a metal nail, and the angle between the metal nail and the metal rod was 90°. The bolting device with hook consisted of 4 parts: handle, metal rod, positioning design and metal hook, with the angle between metal rod and positioning design ranging from 135° to 180°, and the plane formed by the metal rod and positioning design was perpendicular to the plane formed by the positioning design and the sharp metal hook.Garlic bolt was broken by metal nail of the traditional garlic bolting device, through the observing the position of the metal nails to the middle of the garlic stem while pinching the handle with one hand and bolting the garlic bolt with the other hand. While the garlic bolt was broken by the metal hook by placing the metal hook to the middle of the garlic stem using positioning device and hook with one hand, and bolting the bolt with the other hand. The bolt hole pierced by nailwas smaller and much easilyblockedleading the bolting force too large using traditional bolting device, while the hole was larger and not easily blocked, so that the internal and external pressure of the garlic stem was always consistent using bolting device with hook.The hole was done by Lever action using traditional bolting device, while the hole was done directly through bolting force bolting device with hook.By testing various indices and statistical analysis for 8 treatments, the results indicated that the bolting force could be reduced, the stability and bolting efficiency improved using the bolting device with hook, while the garlic yield was not decreased. The best bolting period were in early morning , morning and rainfall weather conditions. The garlic bolt length, the highest bolting rate and the garlic bolt yield could significantly improved under the rainfall condition especially, reaching 47.7 cm, 99.7%, and 5 222.22 kg/hm2respectively. In a comprehensive way, the best scheme for garlic bolting were in early morning, morning and rainfall conditions using hook bolting method. The conclusion could provide a reference for time and mechanization of bolting.

harvesters; agricultural machinery; design; garlic bolt; bolting device; different time periods; rainfall; yield

2018-05-28

2018-10-22

農(nóng)業(yè)部植物營養(yǎng)與肥料學科群開放基金（APF2015009）

王崇華，河南中牟人，講師，主要從事大蒜生產(chǎn)技術(shù)的研究與推廣工作。Email：645320876@qq.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2019.01.006

S220.2；S221

A

1002-6819(2019)-01-0046-06

王崇華.抽薹裝置定位鉤改進減小蒜薹抽提力提高效率[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報，2019，35(1)：46－51. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.01.006 http://www.tcsae.org

Wang Chonghua. Improvement for positioning hook of bolting device reducing bolting force and improving efficiency for garlic bolt[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(1): 46－51. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.01.006 http://www.tcsae.org