馮芮，李超，徐洪岑，楊清華，宋井玲，金誠謙， 2

(1. 山東理工大學(xué)農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院，山東淄博，255000； 2. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所， 南京市， 210014)

0 引言

大蒜是我國的重要經(jīng)濟(jì)作物和出口創(chuàng)匯產(chǎn)品，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%。蒜薹作為大蒜的花莖，也是人們喜歡吃的蔬菜之一[1-3]。從全國范圍來看，近幾年來，蒜薹產(chǎn)量一直在穩(wěn)步增長。2018年全國主產(chǎn)區(qū)共收貯蒜薹80 849 萬kg[4-5]，蒜薹的產(chǎn)量和收獲方法與收獲時(shí)長有著極大的關(guān)系，因此為了調(diào)節(jié)勞力緊張程度和保證蒜薹提早或延晚上市，在長期生產(chǎn)實(shí)踐中，蒜農(nóng)對于如何抽好蒜薹，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，但還停留在人工采摘階段，勞動強(qiáng)度大，效率低。采收蒜薹時(shí)溫度為重要的影響因素，晴天中午或者午后采摘蒜薹，此時(shí)蒜薹有些萎蔫，葉鞘與蒜薹容易分離，并且葉片有韌性不易折斷，可減少損傷[6]。有不少農(nóng)戶由于不會科學(xué)采摘蒜薹，造成蒜薹質(zhì)量差、產(chǎn)量低，蒜頭個(gè)子小、減產(chǎn)多[7]。蒜薹收獲時(shí)既要保證蒜薹質(zhì)量又不能傷害植株影響其繼續(xù)生長，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化收獲比較困難，目前蒜薹收獲仍以人工為主，嚴(yán)重制約蒜薹及大蒜產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，適合大蒜生產(chǎn)的農(nóng)藝技術(shù)和相應(yīng)的機(jī)械化收獲技術(shù)亟待解決。近年來，勞動力不斷進(jìn)入城市，農(nóng)村勞動人員數(shù)量越來越少，雇傭勞動力的成本也越來越高。為了增強(qiáng)我國蒜薹收獲的機(jī)械化水平、緩解蒜薹收獲勞動力短缺的問題，研究適合我國大蒜種植模式的蒜薹收獲機(jī)械迫在眉睫。本文分析了蒜薹收獲機(jī)械的研究現(xiàn)狀，提出了存在的問題以及今后的發(fā)展方向，旨在為蒜薹收獲機(jī)械的研發(fā)提供借鑒和參考，推動大蒜生產(chǎn)機(jī)械化的發(fā)展進(jìn)程。

1 大蒜收獲模式

蒜薹收獲機(jī)械的性能要求與大蒜收獲模式有關(guān)，蒜農(nóng)通常根據(jù)自身的需求和自然條件選擇合適的大蒜品種和相應(yīng)的收獲模式，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)利益最大化[7]。

1) 以收大蒜頭為主。收獲時(shí)主要收獲蒜頭，蒜薹產(chǎn)量較低，采薹時(shí)應(yīng)盡量保持假莖完好，以利蒜頭生長。

2) 以收蒜薹為主。專門的薹用大蒜品種[8]，主要目的是采收蒜薹，可剖開或用針劃開假莖提出蒜薹，這樣可以實(shí)現(xiàn)蒜薹高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)，但是存在植株易枯死、蒜頭產(chǎn)量低且易散瓣等問題。

3) 既收大蒜頭又收蒜薹。收獲蒜薹時(shí)不能損傷大蒜假莖，保證后期蒜頭的營養(yǎng)供給。這種模式下對蒜薹的采摘時(shí)期要求嚴(yán)格，不可過早或過遲。

2 蒜薹的收獲方法對蒜薹、蒜頭產(chǎn)量的影響

現(xiàn)有的蒜薹收獲機(jī)基本上是以人工收獲蒜薹的方法為原理開發(fā)研制的，不同的蒜薹收獲方法對蒜薹和蒜頭的產(chǎn)量的影響各異，人工收獲蒜薹方法主要有4種(圖1)。

1) 鏟薹法。用一個(gè)一端削成鋒利且?guī)Щ⌒稳笨诘钠瑺罟ぞ?，長約50 cm，一只手提住蒜薹，另一只手用工具順著蒜薹連續(xù)鏟上部的三片葉子，再在垂直方向擠壓蒜薹底部，同時(shí)提住蒜薹的手上提蒜薹。

2) 剖莖取薹法。用一個(gè)一段帶有小釘?shù)幕⌒沃衿瑥募偾o離地面10～13 cm處刺破假莖的葉鞘，向上滑動，再將蒜薹基部掐斷，把蒜薹抽出。

3) 夾薹法。用夾子在離地面15 cm左右處把蒜薹夾扁，摘去上邊兩片葉子，再用兩手徐徐提出蒜薹，此法收蒜薹產(chǎn)量高、斷薹率低，對各種大蒜品種均適宜。

4) 扎薹法。用錐形工具向假莖離地面5～7 cm的地方垂直扎穿，然后把蒜薹徐徐抽出。由于蒜薹基部很嫩，穿扎后一抽即出，抽取的蒜薹產(chǎn)量稍低，但品質(zhì)好。

鏟薹法夾薹法

剖莖取薹法扎薹法

不同的蒜薹收獲方法薹長差異很大。夾薹和剖莖取薹，是從3～4片葉下部使蒜薹截?cái)?，抽出時(shí)不易斷，而鏟薹是從鎖葉往下鏟，鏟出的部分少且易斷。剖莖取薹法抽取蒜薹最長，比鏟薹法多取出了7.63 cm，夾薹法比鏟薹法多取出5.8 cm。不同的蒜薹收獲方法，對假莖都有不同程度的破壞，殘留的直立青葉數(shù)量也不同，直立青葉的數(shù)量決定光照面積，影響植株進(jìn)行光合作用，堆積為蒜頭提供營養(yǎng)物質(zhì)的有機(jī)物，影響后期蒜頭重量的增加[9-10]。扎薹法采薹后殘留直立青葉最多，故而蒜頭重量也最大，鏟薹法和剖莖取薹對假莖的破壞程度大，剩余的直立青葉少，蒜頭重量較輕。目前的收獲機(jī)主要采用剖莖取薹法、夾薹法和扎薹法收獲蒜薹，剖莖取薹法適合以收蒜薹為主的大蒜收獲模式，而夾薹法與扎薹法適合既收大蒜頭又收蒜薹的大蒜收獲模式。

3 蒜薹收獲機(jī)的研究現(xiàn)狀

目前，國外種植大蒜的國家主要有智利、阿根廷、西班牙、印度、韓國及美國一部分地區(qū)，總種植面積達(dá)200 khm2，年產(chǎn)量3 000 kt，蒜薹收獲需要大量的勞動力，而歐美國家地廣人稀，勞動力不足，一般不會抽取蒜薹，蒜薹主要是依靠我國進(jìn)口[11-12]，因此基本沒有關(guān)于蒜薹機(jī)械化收獲技術(shù)方面的研究。

我國人多地少，大蒜種植普遍采取精耕細(xì)作的模式，尤其是近年來大力發(fā)展大蒜特色支柱產(chǎn)業(yè)，蒜薹產(chǎn)業(yè)也跟著崛起[13]。隨著大蒜種植規(guī)?；l(fā)展和雇工困難，蒜農(nóng)對蒜薹收獲機(jī)的需求越來越迫切。大蒜的三種收獲方式都要在收獲蒜頭前20 d左右收獲蒜薹，蒜薹收獲時(shí)不能傷害植株影響其繼續(xù)生長，對機(jī)械化收獲要求較高。國內(nèi)各個(gè)企事業(yè)單位對蒜薹收獲機(jī)械紛紛展開了研究，以不同思路解決蒜薹機(jī)械化收獲時(shí)的關(guān)鍵問題，已取得一些成果，但現(xiàn)有的蒜薹收獲機(jī)還處于理論研發(fā)階段，均為發(fā)明專利，尚未有推廣使用的蒜薹收獲機(jī)。本文對現(xiàn)有研究成果進(jìn)行綜合分析，旨在為我國蒜薹收獲機(jī)械進(jìn)一步發(fā)展提供借鑒和參考。

國內(nèi)的蒜薹收獲機(jī)按驅(qū)動方式不同可分為內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動和電力驅(qū)動式，內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動式又可分為自走式和懸掛式。電力驅(qū)動式根據(jù)操作形式又可分為全自動蒜薹收獲機(jī)與半自動蒜薹收獲機(jī)。

3.1 內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動式蒜薹收獲機(jī)

內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動式蒜薹收獲機(jī)由內(nèi)燃機(jī)提供動力，自走式本身具備行走裝置，由駕駛員操縱行駛，具有機(jī)動靈活、轉(zhuǎn)彎半徑小、生產(chǎn)效率高、操作方便、視野良好等優(yōu)點(diǎn)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，動力部分利用率低；懸掛式本身不具備動力，要么依靠行走輪提供動力，要么依靠拖拉機(jī)的輸出軸提供動力，具有機(jī)動性高，結(jié)構(gòu)簡單，重量輕的特點(diǎn)[14]。

3.1.1 自走式蒜薹收獲機(jī)

2009年，郭貴生等[15]發(fā)明了一種剖莖式蒜薹收獲機(jī)，如圖2所示。該機(jī)采用剖莖取薹原理收獲蒜薹，主要裝置為喂入輥、螺旋刀軸、導(dǎo)流板和抽薹輥。喂入輥將單行大蒜植株收攏成束，喂入螺旋刀軸，刀刃將大蒜莖稈縱向剖切開，順著導(dǎo)流板滑入抽薹輥，抽薹輥將蒜薹抽出。在剖切過程中，刀刃長度固定，導(dǎo)流板與旋轉(zhuǎn)刀軸相互配合，呈一開口角度，直徑大的莖稈在開口較大處被剖切，直徑較小的莖稈在開口較小處被剖切，對蒜薹粗細(xì)的適應(yīng)性比較好。

圖2 剖莖式蒜薹收獲機(jī)Fig. 2 Split stem garlic bolt harvester1.機(jī)架 2.收薹箱 3.抽薹輥 4.導(dǎo)流板 5.螺旋刀軸6.刀刃 7.喂入輥 8.莖稈

2018年，劉安琴等[16]發(fā)明的蒜薹聯(lián)合收獲機(jī)，如圖3所示。內(nèi)部的蒜薹扶持機(jī)構(gòu)、輔助切割機(jī)構(gòu)、橫向輸送機(jī)構(gòu)、打捆機(jī)構(gòu)、縱向輸送機(jī)構(gòu)分別將蒜薹扶正、剖莖、輸送、收集、打捆，最后，由輸送帶將蒜薹送入收薹箱內(nèi)。與上述收獲機(jī)相比，兩者收獲原理相同，該機(jī)增加了打捆和輸送功能，自動化程度更高。

圖3 蒜薹聯(lián)合收獲機(jī)Fig. 3 Garlic bolt combine harvester

2017年，耿令新等[17]發(fā)明了一種蒜薹收獲機(jī)，如圖4所示。主要裝置為擺刀裝置、輸送裝置、去皮裝置和錐形段與圓柱形段組成的抽薹裝置。蒜薹被抽薹裝置的錐形段引導(dǎo)進(jìn)入抽薹輥的圓柱形段，由底部的擺刀將莖稈切斷后經(jīng)兩根抽薹輥的圓柱形段夾持并上提，上提過程中去皮裝置將大蒜莖稈劃破剝皮抽薹，輸送裝置將蒜薹運(yùn)入收薹箱，剝皮與抽薹同步進(jìn)行。

該機(jī)具與前兩臺機(jī)具原理類似，但增加了擺刀和去皮裝置，在剖莖之前擺刀先將大蒜莖稈沿地面10～13 cm處切斷，切斷的蒜薹在膠輥對蒜薹的拉力和去皮裝置對莖稈的摩擦力的作用下剖莖去皮取薹，剖莖去皮裝置可以將包裹在蒜薹外的莖稈剖開多刀，使蒜薹與莖稈分離較徹底，剖莖去皮效果較好，易于抽薹。但由于兩護(hù)板平行設(shè)置不可調(diào)，對蒜薹粗細(xì)的適應(yīng)性較差。剖莖去皮裝置如圖5所示。

圖4 剝皮式蒜薹收獲機(jī)Fig. 4 Peeling garlic bolt harvester1.擺刀裝置 2.去皮裝置 3.抽薹輥 4.輸送裝置 5.收獲箱 6.變速箱 7.車架 8.支地拖輪

圖5 剖莖去皮裝置Fig. 5 Peeling device1.抽薹輥 2.護(hù)板 3.破皮刀

2012年，楊建[18]發(fā)明了自動一種自動回旋式蒜薹收獲機(jī)，如圖6所示。主要裝置為前撥輥、旋轉(zhuǎn)梳式抽取裝置、分離裝置、收集箱和旋轉(zhuǎn)膠輪與兩鏈帶組成的蒜薹擠斷夾持裝置。工作時(shí)，前撥輥旋轉(zhuǎn)把散亂分布的蒜薹和青葉捋順抬起，并撥送到旋轉(zhuǎn)梳式抽取裝置前方，由相對旋轉(zhuǎn)的膠輥喂入兩間距小于蒜薹直徑的擠斷夾持裝置鏈帶之間，蒜薹被擠斷，上方的旋轉(zhuǎn)梳式抽取裝置的抽薹爪將蒜薹夾住抽出，被分離裝置分離，分離出的蒜薹由輸送帶送到收集箱。

圖6 自動回旋式蒜薹收獲機(jī)Fig. 6 Automatic rotary garlic bolt harvester1.前撥輥 2.蒜薹擠斷夾持裝置 3.抽薹爪 4.旋轉(zhuǎn)梳式抽取裝置 5.分離裝置 6.輸送帶 7.收集箱 8.驅(qū)動輪

該機(jī)采用夾薹法收獲蒜薹，收獲過程中，機(jī)器以速度v1向前運(yùn)動，蒜薹擠斷夾持裝置的鏈帶以線速度v2向后運(yùn)動，v1和v2大小相等方向相反，植株在被夾斷過程中絕對速度為零，保證了蒜薹始終處于直立狀態(tài)，使旋轉(zhuǎn)的抽薹爪在掠過蒜薹時(shí)，容易抓住蒜薹，有利于蒜薹抽取。

3.1.2 懸掛式蒜薹收獲機(jī)

2013年，郭志東[19]發(fā)明了一種后懸掛式蒜薹收獲機(jī)，如圖7所示。該機(jī)采用直接抽薹法收獲蒜薹，主要裝置為夾持輸送機(jī)構(gòu)、輸送器、拖拉機(jī)和柳葉結(jié)構(gòu)喇叭狀的分禾器等。該機(jī)懸掛在拖拉機(jī)后方并由拖拉機(jī)提供動力。工作時(shí)，分禾器從大蒜底部將蒜葉攬起，分禾器不斷提升，由于蒜薹伸長后比大蒜葉片要長，最后分禾器內(nèi)只剩蒜薹，蒜薹被傾斜的夾持輸送機(jī)構(gòu)夾住，并隨皮帶向上移動，蒜薹被抽出，皮帶采用柔性材料，對蒜薹損傷小。

圖7 后懸掛式蒜薹收獲機(jī)Fig. 7 Rear hanging garlic bolt harvester1.拖拉機(jī) 2.導(dǎo)向板 3.夾持輸送裝置 4.輸送器 5.機(jī)架 6.分禾器 7.收集箱

2017年，東營某公司發(fā)明了寬幅前懸掛梳齒式蒜薹收獲機(jī)[20]。主要裝置為梳齒板和與撥禾輪原理類似的撥薹輪。撥薹輪負(fù)責(zé)將蒜薹扶正，使梳齒板順利插入大蒜植株上端，利用梳齒板間隙大于蒜薹直徑，小于蒜薹花蕾直徑的特點(diǎn)梳過植株，由于蒜葉很薄，能從梳齒間滑過，蒜薹身部較細(xì)，可以插入梳齒間隙，當(dāng)梳齒梳過蒜薹花蕾包時(shí)，花蕾包會卡在梳齒下部，拔出蒜薹。與上述機(jī)器相比，兩者收獲原理基本相同，該機(jī)的梳齒板類似于梳齒式棉花聯(lián)合收獲機(jī)的采摘裝置[21]，結(jié)構(gòu)簡單，寬度可增加，收獲效率較高。

2017年，范素香等[22]發(fā)明了一種前懸掛式蒜薹收獲裝置，如圖8所示。主要裝置為導(dǎo)板、夾持提拔裝置和間歇式針扎機(jī)構(gòu)等。工作時(shí)，分禾器將蒜薹沿著導(dǎo)板導(dǎo)入夾持提拔裝置的兩個(gè)相對轉(zhuǎn)動的輥體之間，下部的刺針做間歇運(yùn)動將蒜薹扎斷，蒜薹在輥體上螺旋槽摩擦力的作用下被抽出。該機(jī)采用扎薹法收獲蒜薹，扎斷機(jī)構(gòu)為間歇式多次針扎機(jī)構(gòu)，蒜薹既容易被單獨(dú)從莖桿里面抽出來，夾帶的莖葉少、干凈，又不切斷莖稈。

圖8 前懸掛式蒜薹收獲裝置Fig. 8 Front hanging garlic bolt harvesting device1.導(dǎo)板 2.間歇式針扎機(jī)構(gòu) 3.夾持提拔裝置 4.收薹箱 5.懸掛架

3.2 電驅(qū)動式蒜薹收獲機(jī)械

電驅(qū)動式蒜薹收獲機(jī)器采用蓄電池為電動機(jī)提供電源[23]，全自動式由電動機(jī)為工作部件和行走裝置提供動力，半自動式的電動機(jī)只為工作部件提供動力，人工推動行走。兩者都需要人工控制前進(jìn)方向。

3.2.1 全自動式蒜薹收獲機(jī)

2015年，劉義平等[24]發(fā)明了一種雙圓盤式蒜薹抽取裝置，如圖9所示。主要裝置是由剛性球冠形圓盤體和圓環(huán)外緣彈性體組成的圓盤夾持輪。兩個(gè)圓盤夾持輪對稱安裝，形成圓盤夾持喂入角2b，工作時(shí)由外緣彈性體夾持蒜薹，兩圓盤夾持輪等速、同向繞軸線轉(zhuǎn)動并隨機(jī)器前進(jìn)，蒜薹被抽出。

圖9 雙圓盤式蒜薹抽取裝置Fig. 9 Double disc type garlic bolt extraction device1.支撐桿 2.上擺桿 3.連桿 4.圓盤夾持輪

該機(jī)具采用直接抽薹法收獲蒜薹，但該機(jī)與其他以直接抽薹法為原理的機(jī)器不同，行距、喂入角和底盤高度通過相應(yīng)部件可以調(diào)節(jié)。行距可通過調(diào)節(jié)機(jī)架上的調(diào)節(jié)螺母增大或減小行距；可以通過更換不同大小的圓盤夾持輪改變喂入角2b大小，對蒜薹粗細(xì)的適應(yīng)性較好?？梢酝ㄟ^調(diào)整連桿改變夾持起始點(diǎn)相對地面的高度，適應(yīng)收獲不同高度的蒜薹。

2015年，袁志華等[25]發(fā)明了一臺智能蒜薹收獲機(jī)，如圖10所示。主要裝置為傳感器、定位打孔裝置、機(jī)械手臂式抽取裝置、驅(qū)動裝置和收集箱。工作時(shí)，蓄電池為步進(jìn)電機(jī)供電，通過減速器將動力輸出為兩部分，一部分輸出到行走裝置，另一部分輸出到液壓泵。當(dāng)機(jī)器接近蒜薹時(shí)前方傳感器中識別與定位組件對大蒜植株個(gè)體進(jìn)行識別，確定大蒜基部對莖稈在三位空間中的坐標(biāo)，并將得到的坐標(biāo)位置發(fā)送至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)控制液壓泵驅(qū)動液壓缸帶動定位打孔裝置、抽取裝置分別對大蒜和莖稈扎斷和抽取，提高了準(zhǔn)確率。與其他扎薹法蒜薹收獲機(jī)相比，該機(jī)智能化程度較高。

圖10 智能蒜薹收獲機(jī)Fig. 10 Smart garlic bolt harvester1.定位打孔裝置 2.機(jī)械手臂式抽取裝置 3.驅(qū)動裝置 4.收集箱

3.2.2 半自動式蒜薹收獲機(jī)

2017年，王憲倫等[26]發(fā)明了針刺式蒜薹收獲機(jī)，如圖11所示。該機(jī)由伺服電機(jī)提供動力，人工推動機(jī)器前進(jìn)，主要裝置為倒耙狀夾持器、梳理裝置、有突起的圓盤滾筒和由電磁繼電器、Y型鋼叉、刺針組成的針刺裝置。機(jī)器前方梳理裝置隨圓盤滾筒轉(zhuǎn)動，倒耙狀夾持器將蒜薹夾持，當(dāng)夾持器與豎直線呈約30°時(shí)，圓盤上的突出部分觸發(fā)繼電器開關(guān)，安裝在彈簧上的鐵片由于失去繼電器的吸引力彈出，Y型鋼叉上的刺針會迅速刺入大蒜莖葉中，夾持器隨圓盤繼續(xù)轉(zhuǎn)動將斷裂的蒜薹抽出。針刺結(jié)構(gòu)如圖12所示。

圖11 針刺式蒜薹收獲機(jī)Fig. 11 Needle-punched garlic bolt harvester1. 梳理裝置 2.圓盤滾筒 3.地輪 4.導(dǎo)向輪 5.扶手

圖12 針刺結(jié)構(gòu)圖Fig. 12 Acupuncture structure diagram1.導(dǎo)向柱 2.Y型鋼叉 3.刺針 4.電磁繼電器 5.彈簧

2018年，白宏周[27]發(fā)明了一種半自動蒜薹收獲裝置，如圖13所示。主要裝置為V型導(dǎo)向塊、針刺裝置、導(dǎo)向錐和有柔性固定突起、旋轉(zhuǎn)方向相反的拔薹輥等組成。前方V型導(dǎo)向塊將蒜薹聚攏送入刺釘裝置扎斷，設(shè)置在針刺裝置上方的導(dǎo)向錐將蒜薹輸送到燕尾槽中進(jìn)行導(dǎo)向，導(dǎo)向錐均勻?qū)⑺廪贩植荚谘辔膊蹆蓚?cè)并送入拔薹輥，蒜薹被抽出。王樹成等[28]發(fā)明了的半自動抽取式蒜薹收獲機(jī)如圖14所示。與上述半自動蒜苔收獲裝置原理類似，但增加了橫向輸送裝置，收集的蒜薹比較整齊。

2018年，曲哲等[29]發(fā)明了一臺新型電驅(qū)動式蒜薹收獲機(jī)，如圖15所示。主要裝置為撥禾機(jī)構(gòu)、導(dǎo)禾機(jī)構(gòu)、針扎機(jī)構(gòu)、有禾夾機(jī)構(gòu)的抽拔裝置、收集箱和伺服電機(jī)等。在撥禾機(jī)構(gòu)和導(dǎo)禾機(jī)構(gòu)作用下，莖稈被導(dǎo)入曲柄連桿控制的間歇式針扎機(jī)構(gòu)扎斷，同時(shí)抽拔裝置上的禾夾機(jī)構(gòu)夾取蒜薹，將蒜薹送至收集箱。

圖13 半自動蒜薹收獲裝置Fig. 13 Semi-automatic garlic bolt harvesting device1.V型導(dǎo)向塊 2.針刺裝置 3.導(dǎo)向錐 4.拔薹輥 5.蓄電池 6.扶手

圖14 半自動抽取式蒜薹收獲機(jī)Fig. 14 Semi-automatic extractable garlic bolt harvester

圖15 新型電驅(qū)動式蒜薹收獲機(jī)Fig. 15 New electric drive type garlic bolt harvester1.撥禾機(jī)構(gòu) 2.導(dǎo)禾機(jī)構(gòu) 3.針扎機(jī)構(gòu) 4.抽拔裝置5.禾夾機(jī)構(gòu) 6.收集箱 7.伺服電機(jī)

以上半自動式蒜薹收獲機(jī)均采用扎薹法收獲蒜薹，收獲蒜薹時(shí)對關(guān)鍵部件的要求較高，運(yùn)行速度不能過快或過慢，速度慢容易出現(xiàn)卡殼造成堵塞現(xiàn)象，速度過快植株容易被拉斷，因此均選擇伺服電機(jī)，利用伺服電機(jī)低速運(yùn)行平穩(wěn)、抗過載能力強(qiáng)的特點(diǎn)，增強(qiáng)關(guān)鍵部件運(yùn)行的精度。

與全自動式蒜薹收獲機(jī)相比，半自動式蒜薹收獲機(jī)依靠人工推動機(jī)器前進(jìn)，機(jī)器設(shè)置的行數(shù)一般只有1～2行，具有機(jī)型小、便于運(yùn)輸?shù)忍攸c(diǎn)。為了增加了機(jī)器的穩(wěn)定性，機(jī)器底盤設(shè)計(jì)比較低。

3.3 內(nèi)燃機(jī)和電動機(jī)共同驅(qū)動式蒜薹收獲機(jī)

這類蒜薹收獲機(jī)行走裝置的動力由內(nèi)燃機(jī)體提供，工作部件的動力由電動機(jī)提供，可以由兩者共同驅(qū)動帶動機(jī)器前進(jìn)工作，也可以只關(guān)閉內(nèi)燃機(jī)，通過人工推動機(jī)器前進(jìn)。可以在自動化和半自動化之間相互轉(zhuǎn)換。

2018年，聊城市農(nóng)業(yè)機(jī)械科學(xué)研究所發(fā)明了一種喂入式蒜薹收獲裝置[30]，如圖16所示。主要裝置為錐形分禾器、喂入鏈、撥齒和由一對錐形輥組成、轉(zhuǎn)動方向相反、間隙小于蒜薹直徑的拔薹輥等。相鄰兩個(gè)錐形分禾器將蒜薹分行，喂入鏈帶動撥齒將蒜薹撥向拔蒜薹輥組，被拔出后由后方喂入鏈帶入的未拔起的蒜薹將其擠入輸送帶，運(yùn)送到收薹箱。

綜上所述，直接抽薹不能保證蒜薹長度一致，先將大蒜莖稈基部剖開、扎斷或者夾斷的方法處理后再進(jìn)行抽薹，減小蒜薹截?cái)嗖课坏慕Y(jié)合力，使蒜薹容易被抽出且長短一致。

圖16 自動和半自動相互轉(zhuǎn)換式蒜薹收獲裝置Fig. 16 Automatic and semi-automatic interchangeable garlic bolt harvesting device1.輸送帶 2.驅(qū)動軸 3.拔薹輥 4.喂入鏈5.分禾器 6.拔齒 7.收薹箱 8.扶手

4 蒜薹收獲機(jī)械化存在的問題與建議

4.1 現(xiàn)有蒜薹收獲機(jī)比較分析

收獲原理不同，假莖的破環(huán)程度和抽出蒜薹的長度不一樣，采用剖莖取薹的原理收獲蒜薹的收獲機(jī)，取出的蒜薹長度長，但是會將大蒜假莖剖開，嚴(yán)重破壞大蒜假莖，影響后期蒜頭生長。這種收獲原理適用于只收蒜薹的大蒜種植模式；采用直接抽薹法抽取蒜薹，不會對假莖造成影響，但是抽出來的蒜薹長短不一影響蒜薹產(chǎn)量。直接抽薹法比較適合只收大蒜頭的大蒜種植模式；利用扎薹法原理收獲蒜薹，關(guān)鍵部件多樣化，抽出的蒜薹較長，但扎薹時(shí)對大蒜假莖也會造成輕微破壞，影響對蒜頭營養(yǎng)物質(zhì)的供給；利用夾薹法收獲蒜薹，對假莖的破壞程度最小，同時(shí)抽取的蒜薹較長，能更大程度的實(shí)現(xiàn)了蒜薹的大蒜的雙豐收。以扎薹法和夾薹法為原理制造的蒜薹收獲機(jī)都適用于目前我國大部分地區(qū)既收蒜薹又收大蒜頭的大蒜種植模式(表1)。經(jīng)對比分析，夾薹法最優(yōu)。

表1 國內(nèi)幾款蒜薹收獲機(jī)械Tab. 1 Several domestic garlic sprout harvesting machinery

4.2 蒜薹收獲機(jī)械存在問題

我國蒜薹收獲機(jī)的研究還處于起步階段，雖然有很多高校以及研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)研究出了蒜薹收獲機(jī)，但至今沒有推廣應(yīng)用。

1) 農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝融合性差。我國蒜薹收獲方式多，且各個(gè)地區(qū)大蒜種植株距、行距等差異較大，種植模式多樣，導(dǎo)致蒜薹收獲機(jī)械研究和推廣困難重重。

2) 影響蒜頭產(chǎn)量，蒜薹損傷嚴(yán)重。采用剖莖取薹和直接割斷假莖然后剝皮抽薹方法的蒜薹收獲機(jī)，雖然能獲得較長的蒜薹，但是在收獲過程中，剖莖刀容易損傷蒜薹，且對假莖造成一定程度的破壞，影響后期蒜頭的生長，蒜頭產(chǎn)量低。

3) 現(xiàn)有機(jī)型大多采用純機(jī)械的方式收獲蒜薹。收獲時(shí)依靠人工進(jìn)行對行，關(guān)鍵部件與莖稈難以對齊，容易對植株和蒜薹造成損傷。

4.3 蒜薹收獲機(jī)械發(fā)展建議

1) 規(guī)范大蒜種植模式。針對不同地區(qū)、不同收獲方式統(tǒng)一種植規(guī)范。同時(shí)收獲機(jī)可根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況實(shí)現(xiàn)行距、株距微調(diào)，以適應(yīng)不同地區(qū)蒜薹機(jī)械化收獲的通用化作業(yè)。

2) 采用夾薹法收獲蒜薹。國內(nèi)大部分地區(qū)的大蒜種植模式主要是以既收蒜薹又收大蒜頭為主，因此收獲時(shí)要同時(shí)實(shí)現(xiàn)大蒜和蒜薹的雙豐收。以夾薹法為原理研究蒜薹收獲機(jī)，通過夾薹和抽薹裝置的“一夾一抽”，既保證了蒜薹的質(zhì)量，也保證了蒜頭的產(chǎn)量。

3) 向智能化方向發(fā)展。針對純機(jī)械蒜薹收獲機(jī)收獲部件準(zhǔn)確性低的問題，利用傳感器采集植株信息，傳遞給蒜薹收獲機(jī)的收獲部件進(jìn)行自動對行，保證收獲部件工作準(zhǔn)確性。如果將此技術(shù)運(yùn)用到蒜薹收獲機(jī)械上，會大大減小對植株和蒜薹的損傷，提高收獲效率和經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)論

1) 國外地廣人稀，勞動力不足，沒有蒜薹收獲機(jī)械方面的研究，種植大蒜一般不抽取蒜薹。

2) 目前國內(nèi)對蒜薹收獲機(jī)的研究正處于起步階段，現(xiàn)有的蒜薹收獲機(jī)還處于理論研發(fā)階段，大部分為發(fā)明專利，推廣應(yīng)用較少。

3) 現(xiàn)有的蒜薹收獲機(jī)采用的蒜薹收獲方法主要有剖莖取薹法、扎薹法、夾薹法和直接抽薹法，其中剖莖取薹法抽取的蒜薹最長，蒜頭產(chǎn)量最低；其他兩種方法抽取的蒜薹長度一致，蒜頭產(chǎn)量高；直接抽薹法抽取的蒜薹長短不一。

4) 為保證蒜薹收獲長度和蒜薹收獲后蒜頭的生長，蒜薹收獲應(yīng)采用夾薹收獲方法，并向智能化方向發(fā)展。