李向軍

摘 要：目前隨著蔬菜機(jī)械化收獲技術(shù)不斷發(fā)展，市場上涌現(xiàn)出各式各樣的蔬菜收獲機(jī)，但是關(guān)于大白菜機(jī)械化收獲機(jī)的研制非常少。從我國大白菜收獲的現(xiàn)狀出發(fā)，對大白菜機(jī)械化收獲的特點(diǎn)進(jìn)行闡述，指出大白菜收獲時存在的問題，給出解決方案，并提出大白菜機(jī)械化收獲的技術(shù)難點(diǎn)及研究趨勢。

關(guān)鍵詞：大白菜;機(jī)械化;研究趨勢

中圖分類號：S225.92 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.03.002Open Science Identity（OSID）

大白菜是老百姓餐桌上最為常見的家常菜。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國大白菜每年種植面積約4000畝，占全國蔬菜總種植面積約15%，是我國種植面積最大的蔬菜作物，也是北方冬貯數(shù)量最大的蔬菜。其產(chǎn)值超過600億元，在均衡市場供應(yīng)、穩(wěn)定蔬菜價格等方面舉足輕重[1]。目前，大白菜收獲主要靠人工完成，不僅勞動強(qiáng)度大，而且效率非常低。隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展和人民生活水平不斷提高，農(nóng)村剩余勞動力大部分向城市轉(zhuǎn)移，無法滿足大白菜規(guī)?；a(chǎn)需求，導(dǎo)致了大白菜收獲對農(nóng)業(yè)機(jī)械化的需求日益迫切。盡管我國在促進(jìn)蔬菜農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展方面做了很多努力，但是由于大白菜收獲的特殊性，其機(jī)械化水平仍然很低。因此，大白菜收獲機(jī)械化可以在很大程度上提高其生產(chǎn)效率，特別是研發(fā)適應(yīng)我國大白菜生產(chǎn)的收獲機(jī)械具有重要意義。

1 技術(shù)現(xiàn)狀

國外對大白菜收獲機(jī)械的研究起步較早，技術(shù)較成熟，目前，美國、日本、丹麥、意大利等國家及地區(qū)已實(shí)現(xiàn)了大白菜的機(jī)械化收獲。而我國大白菜收獲機(jī)械化的研究相對起步較晚，但在政府的高度重視下，也得到了快速發(fā)展，目前市場上已有幾款大白菜收獲機(jī)[2～5]。其主要結(jié)構(gòu)由自動夾持機(jī)構(gòu)、根部切削裝置、側(cè)向提升裝置，分揀平臺裝置、輸送裝置、行走機(jī)構(gòu)等部件組成。田間收獲時，首先由夾持機(jī)構(gòu)對大白菜進(jìn)行夾持向后輸送，切削裝置對白菜根部進(jìn)行切削，切削后的白菜在夾持皮帶作用下，落到側(cè)向提升裝置上，白菜經(jīng)過提升后落到橫向分揀臺上，然后經(jīng)過人工去除白菜表皮，最后由輸送裝置進(jìn)行裝車作業(yè)。目前這幾款機(jī)具只能實(shí)現(xiàn)半自動化收獲，分揀和裝車環(huán)節(jié)仍采用人工方式，實(shí)現(xiàn)全自動化收割有待于進(jìn)一步研究。

2 大白菜收獲時注意事項及對策

在分析大白菜的物理特性的基礎(chǔ)之上，使用上述機(jī)具進(jìn)行大白菜收獲時，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)事項：

（1）大白菜莖葉易破損問題。破損率作為白菜收獲機(jī)主要衡量的性能指標(biāo)之一，顯得尤為關(guān)鍵。在機(jī)械收獲過程中，蔬菜不可避免地會造成一定的損傷，因為大白菜是由多個葉片結(jié)球而成，葉子較嫩，收獲時易損傷。要將其損傷程度降到最低，首先在田間收獲時，凡是和白菜接觸的部件表面都采用柔性物質(zhì)。比如夾持皮帶和輸送鏈桿表面都粘有柔性橡膠，避免在收獲時損傷莖葉。其次在夾持過程中，保證夾持力適當(dāng);當(dāng)夾持力過小時，出現(xiàn)漏割現(xiàn)象;當(dāng)夾持力過大時，會損傷莖葉;最后白菜葉鮮嫩多汁，收獲時葉子難免落入皮帶輪中，經(jīng)過皮帶擠壓之后會產(chǎn)生大量水，易導(dǎo)致皮帶輪打滑，根據(jù)大量田間試驗證明，采用同步帶輪強(qiáng)制驅(qū)動夾持機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，可以解決打滑問題。

（2）大白菜形狀差異問題。大白菜品種較多，每一個品種的形狀都有所不同，主要有平頭形、直筒形、牛心形和卵圓形等形狀;由于地區(qū)和品種的差異，株高范圍在20～50 cm。 根據(jù)上述特性，在機(jī)具研制階段，將自動夾持機(jī)構(gòu)的夾持高度及夾持寬度做成可調(diào)式，在田間作業(yè)時，根據(jù)每個品種的直徑和高度調(diào)整夾持機(jī)構(gòu)，保證夾持機(jī)構(gòu)位于白菜的重心位置，使每一顆白菜能夠平穩(wěn)夾持，避免因夾持重心不穩(wěn)導(dǎo)致的漏割現(xiàn)象。

（3）種植密度差異問題。大白菜的種植密度跟地區(qū)、品種和當(dāng)?shù)胤N植習(xí)慣等因素息息相關(guān)。據(jù)統(tǒng)計，白菜種植株距范圍為30～80 cm，行距范圍為30～80 cm。目前，白菜收獲機(jī)都是單行收獲，收獲裝置位于拖拉機(jī)側(cè)方，該裝置總體寬度70 cm，所以要求白菜種植行距應(yīng)≥40 cm，如果行距小于該數(shù)值，收割裝置會傷到鄰行白菜。針對種植株距發(fā)生變化時，為保證收獲速度，可根據(jù)拖拉機(jī)的前進(jìn)速度，利用液壓調(diào)速閥調(diào)整夾持機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)帶速度，使機(jī)車的前進(jìn)速度等于夾持速度的水平分速度，使白菜和夾持皮帶不產(chǎn)生相對運(yùn)動，避免因相對運(yùn)動而導(dǎo)致的破損問題，保證大白菜品相。

隨著我國農(nóng)業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)機(jī)械化的全面實(shí)現(xiàn)需要農(nóng)藝的支持，需要農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝有機(jī)相合，以此提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。通過培育適合于機(jī)械化收獲的品種，制定科學(xué)的栽培模式，可大大提高蔬菜收獲的工作效率。

3 亟待解決的關(guān)鍵性問題

（1）大白菜外層莖葉難以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化去除。為了大白菜更好的儲藏和銷售，白菜需要去除外層莖葉。目前國內(nèi)外大白菜收獲機(jī)主要靠人工方式去除最外層莖葉，效率低且不美觀。究其原因是白菜形狀不規(guī)則且外側(cè)莖葉結(jié)球緊實(shí)，很難去除。如何去除外層莖葉成為了制約大白菜收獲技術(shù)發(fā)展難題，也是大白菜全程機(jī)械化產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的最大絆腳石。

（2）難以實(shí)現(xiàn)自動有序化裝車。蔬菜收獲裝車分為有序和無序兩種方式，無序裝車已基本實(shí)現(xiàn)全程機(jī)械化收獲。有序裝車分為人工和機(jī)械方式，大白菜屬于有序裝車，目前完全需要人工作業(yè)實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致工作效率低，如何提高自動有序裝車效率，是科研工作者今后努力研制的方向。

4 研發(fā)趨勢

（1）通用性強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。白菜的品種很多，由于其幾何形態(tài)和物理特性的不同，此類收獲機(jī)械具有較強(qiáng)的專用性，通用性較差。要想提高白菜的收獲成本，就要提高收獲機(jī)具的通用性，針對類似相關(guān)的蔬菜特性，通過更換零部件或者調(diào)整工作參數(shù)的方式，可實(shí)現(xiàn)其他蔬菜收獲，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。

（2）智能化強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。傳統(tǒng)的白菜收獲機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且智能程度較低，落后的傳動方式增加了機(jī)具的復(fù)雜程度，還會出現(xiàn)各種各樣問題。由于作業(yè)環(huán)境的復(fù)雜性、地表的不平性及白菜收獲的差異性，導(dǎo)致機(jī)械的收獲質(zhì)量和工作效率大幅降低。當(dāng)前，隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，精細(xì)農(nóng)業(yè)以生態(tài)環(huán)保、集約化、可持續(xù)為未來發(fā)展特點(diǎn)，作為我國大力提倡的一種新型農(nóng)業(yè)發(fā)展模式，將現(xiàn)代化工程技術(shù)、衛(wèi)星遙感遙測技術(shù)、信息技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)運(yùn)用到白菜收獲機(jī)上，可實(shí)現(xiàn)自動調(diào)節(jié)幅寬、切削深度、收獲時間、行走方式等無人操作的收獲機(jī)具將是未來發(fā)展的趨勢。

（3）工作效率高，實(shí)現(xiàn)大功率寬幅作業(yè)。目前，白菜收獲機(jī)大都采用單行收獲方式，工作效率雖然遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)方式，但僅僅這樣是不夠的，所以要通過科研工作者的不懈努力，實(shí)現(xiàn)大馬力多行收獲作業(yè)，以此提高大白菜的收獲效率。

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