柳國光，王 濤，程林潤，張 良

(金華市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，浙江 金華 321017)

0 引言

馬鈴薯收獲環(huán)節(jié)勞動(dòng)強(qiáng)度大、人力成本高，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化是馬鈴薯產(chǎn)業(yè)平穩(wěn)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。目前，歐美等發(fā)達(dá)國家馬鈴薯收獲主要為聯(lián)合收獲機(jī)，其功能齊全、自動(dòng)化程度高，可一次性完成挖掘、分離和裝車，經(jīng)濟(jì)效益明顯，但對(duì)馬鈴薯的種植規(guī)模和規(guī)范性要求較高，且價(jià)格昂貴。我國丘陵地區(qū)地塊小而分散，不適用聯(lián)合收獲機(jī)[1]。我國馬鈴薯機(jī)械化起步較晚，馬鈴薯機(jī)械化收獲率低，且分布非常不均，以丘陵山區(qū)為主的南方11省馬鈴薯收獲機(jī)數(shù)僅占全國總數(shù)的1.8%，浙江省的馬鈴薯收獲機(jī)更少[2]。

針對(duì)缺少適用丘陵山區(qū)的經(jīng)濟(jì)型、緊湊型馬鈴薯收獲機(jī)的現(xiàn)狀，近年來，我國陸續(xù)研制出許多低成本、小型馬鈴薯收獲機(jī)。馬鈴薯收獲技術(shù)的研究主要集中在挖掘和分離兩大部件上，在部分土地平整、土壤沙性較好的馬鈴薯產(chǎn)區(qū)獲得了良好的效果，但在浙江省丘陵地區(qū)黏性土壤使用時(shí)，出現(xiàn)破損率高、明薯率低和運(yùn)行穩(wěn)定性差等情況，影響機(jī)械收獲的效率和質(zhì)量，農(nóng)民對(duì)機(jī)械化收獲信心不足[3-7]。浙江省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中普遍存在勞動(dòng)力成本高和“用工荒”等問題，嚴(yán)重制約了浙江省馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。本文在分析丘陵山區(qū)馬鈴薯機(jī)械化收獲復(fù)雜環(huán)境的基礎(chǔ)上，通過農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合的方法，增強(qiáng)了馬鈴薯收獲機(jī)對(duì)丘陵山區(qū)的適應(yīng)性，對(duì)浙江省馬鈴薯生產(chǎn)機(jī)械化具有一定的促進(jìn)作用。

1 機(jī)械化收獲難題

馬鈴薯收獲機(jī)在浙江省丘陵山區(qū)應(yīng)用時(shí)，最常出現(xiàn)的問題為四輪拖拉機(jī)牽引力不足熄火，需要提起后掛收獲機(jī)重新啟動(dòng)，使得作業(yè)不連續(xù)，有時(shí)甚至出現(xiàn)完全無法作業(yè)的情況。其次，挖掘深度不易控制，挖掘過深時(shí)，挖出的土壤較多，薯土分離不徹底，明薯率較低；挖掘過淺時(shí)，挖掘刀容易割破馬鈴薯、降低品質(zhì)。最后，拖拉機(jī)容易壓上地壟使懸掛的收獲機(jī)傾斜，造成明薯率低和破損率高同時(shí)出現(xiàn)的情況。

浙江省馬鈴薯機(jī)械化收獲的主要難題是收獲機(jī)穩(wěn)定性差和作業(yè)效果不理想。

1.1 原因分析

浙江省馬鈴薯機(jī)械化收獲穩(wěn)定性和作業(yè)效果都不理想的主要原因除了現(xiàn)有收獲機(jī)的設(shè)計(jì)主要針對(duì)平原地區(qū)外，還受浙江省丘陵地區(qū)馬鈴薯種植農(nóng)藝的影響。

1.1.1 穩(wěn)定性影響因素

馬鈴薯收獲機(jī)穩(wěn)定性差主要表現(xiàn)在拖拉機(jī)牽引力不足導(dǎo)致熄火，無法作業(yè)。牽引力不足有2種情況：一是挖掘深度過深，阻力過大，超過拖拉機(jī)的輸出動(dòng)力；二是出現(xiàn)土壤壅堵情況，牽引阻力大幅上升。挖掘過深主要是由于馬鈴薯種植深度不一致，為盡可能減少破損，作業(yè)時(shí)主動(dòng)加大挖掘深度，在壟高溝深或土壤濕度較大的地方會(huì)出現(xiàn)阻力過大情況。土壤壅堵的主要原因：一是浙江省馬鈴薯種植地塊黏性土壤較多，當(dāng)土壤的黏性較大時(shí)，土薯分離裝置篩土比較困難；二是人力成本較高，馬鈴薯收獲前的莖葉、雜草和地膜去除人工投入不足，導(dǎo)致收獲機(jī)作業(yè)環(huán)境不規(guī)范。黏土、雜草、藤蔓和殘余地膜等非常容易造成土壤壅堵，并導(dǎo)致拖拉機(jī)牽引力不足而熄火。

1.1.2 作業(yè)效果影響因素

馬鈴薯機(jī)械化收獲作業(yè)效果不理想主要表現(xiàn)在較高的破損率和較低的明薯率。研究表明，大約70%的馬鈴薯機(jī)械損傷來自收獲環(huán)節(jié)，嚴(yán)重影響馬鈴薯的品質(zhì)[8-9]。主要原因有2個(gè)方面。一是由于田塊不方正，在馬鈴薯播種時(shí)地壟彎曲情況較多，或者拖拉機(jī)輪距和壟距相差較大，機(jī)械收獲時(shí)拖拉機(jī)容易壓上一側(cè)的種植地壟，導(dǎo)致收獲機(jī)挖掘鏟傾斜，在單壟雙行種植模式下會(huì)導(dǎo)致同1壟2行馬鈴薯中的一行挖掘過淺破損加劇，另一行挖掘過深明薯下降。二是浙江地區(qū)馬鈴薯播種后經(jīng)常出現(xiàn)雨水天氣，黏性土壤下的地壟在雨后會(huì)坍塌變形，除部分地壟高度發(fā)生變化外，一些地方還會(huì)出現(xiàn)蹋土將壟溝填沒的情況，導(dǎo)致收獲時(shí)拖拉機(jī)的左右兩側(cè)輪胎接觸地面的高度不一致，壟溝底與地壟頂?shù)木嚯x也不一致，使得收獲機(jī)作業(yè)時(shí)挖掘鏟和地壟相對(duì)位置發(fā)生變化，導(dǎo)致挖掘深度很難保持一致，挖掘過深時(shí)，明薯率降低，挖掘過淺時(shí)，破損率上升。

1.2 解決方法

由上述可知，導(dǎo)致浙江省馬鈴薯機(jī)械化收獲難的主要原因是黏性土壤作業(yè)阻力大、浙江省特殊環(huán)境下挖掘深度被動(dòng)變化、作業(yè)過程中拖拉機(jī)壓壟導(dǎo)致的挖掘鏟傾斜及收獲機(jī)作業(yè)環(huán)境不規(guī)范4個(gè)方面。因此，在一定程度上實(shí)現(xiàn)挖掘深度控制、避免拖拉機(jī)壓壟、優(yōu)化收獲機(jī)參數(shù)解決黏性土土薯分離和規(guī)范馬鈴薯收獲作業(yè)環(huán)境即可在一定程度上解決上述問題，提高馬鈴薯收獲機(jī)的使用效果。

針對(duì)上述收獲機(jī)左右傾斜和挖掘深度起伏問題，可通過增加電液控制系統(tǒng)來自動(dòng)調(diào)平和控制挖掘深度[10-12]。針對(duì)壅堵問題，可采用兩級(jí)薯土分離機(jī)構(gòu)，但會(huì)大幅增加收獲機(jī)的制造、使用和維護(hù)成本，不符合浙江省馬鈴薯種植的實(shí)際情況[13]?？梢姡瑔渭兲嵘斋@裝備技術(shù)并不能解決浙江省馬鈴薯機(jī)械化收獲的難題，反而會(huì)給種植戶帶來更大的成本負(fù)擔(dān)。因此，在不大幅改動(dòng)馬鈴薯收獲機(jī)的基礎(chǔ)上通過馬鈴薯農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合來優(yōu)化馬鈴薯收獲作業(yè)條件更為簡單易行，同時(shí)還可兼顧效益[14]。

2 農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合技術(shù)

2.1 浙江省馬鈴薯種植情況

首先，浙江省馬鈴薯主要種植區(qū)域集中在丘陵地區(qū)，地多人少，且土地不集中，加上人力和土地成本較高，面對(duì)其他馬鈴薯產(chǎn)區(qū)的競爭力不強(qiáng)；單個(gè)主體的種植面積都比較小，規(guī)模效應(yīng)不明顯，對(duì)機(jī)械成本承擔(dān)能力較弱，無力購買配置高端技術(shù)的收獲裝備。其次，為便于小地塊作業(yè)，浙江省多采用小型收獲機(jī)，裝備改進(jìn)空間小。最后，由于浙江市場經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，農(nóng)村中青年基本進(jìn)入城市打工，農(nóng)業(yè)從業(yè)人員以老年為主，只能適應(yīng)簡單的機(jī)械操作。因此，經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的馬鈴薯農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合技術(shù)是解決馬鈴薯收獲難題的最優(yōu)選擇。

馬鈴薯收獲農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合是在不影響馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)的前提下，通過收獲機(jī)和馬鈴薯生產(chǎn)農(nóng)藝的相互協(xié)調(diào)來規(guī)范馬鈴薯收獲的作業(yè)環(huán)境，提升馬鈴薯機(jī)械化收獲的作業(yè)效果。馬鈴薯收獲農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合主要包括農(nóng)藝的機(jī)械作業(yè)適應(yīng)性改進(jìn)和農(nóng)機(jī)參數(shù)對(duì)農(nóng)藝特點(diǎn)的匹配兩部分。

2.2 農(nóng)藝的機(jī)械適應(yīng)性改進(jìn)

馬鈴薯種植農(nóng)藝的機(jī)械作業(yè)適應(yīng)性改進(jìn)主要是為了規(guī)范馬鈴薯收獲時(shí)的作業(yè)條件和環(huán)境，避免出現(xiàn)外部不確定因素影響收獲機(jī)的作業(yè)效果和穩(wěn)定性。

收獲機(jī)挖掘位置的變化主要由于拖拉機(jī)壓壟、溝底不平和壟高起伏3個(gè)因素造成。在浙江省丘陵地區(qū)小地塊，為方便掉頭和提供充足牽引力，一般選用25.74～33.09 kW四輪驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)，前后輪距在900～1 200 mm。首先，為保持拖拉機(jī)在壟溝內(nèi)行走避免輪胎壓壟，種植馬鈴薯時(shí)壟距應(yīng)與收獲拖拉機(jī)的輪距相匹配。本試驗(yàn)用拖拉機(jī)為東方紅25.74 kW拖拉機(jī)，輪距調(diào)為最小值900 mm。故壟距應(yīng)在900 mm左右，壟寬600～700 mm，可單壟雙行交錯(cuò)種植，以降低對(duì)種植密度的影響。其次，為保證壟溝深度和地壟高度，一是在冬馬鈴薯播種覆膜后，農(nóng)藝上應(yīng)采用該拖拉機(jī)后懸掛的培土機(jī)2次培土，確保地膜上覆蓋一定厚度的土壤并使播種后壟溝的深度和地壟的高度基本一致；二是在雨后地壟出現(xiàn)坍塌變形時(shí)增加機(jī)械中耕、除草和培土環(huán)節(jié)，將坍塌在壟溝內(nèi)的土壤再次覆蓋到坍塌的地壟上，確保收獲時(shí)壟溝深度和地壟高度的一致性。

牽引阻力過大是拖拉機(jī)熄火的主要因素，利用農(nóng)藝上的改進(jìn)來穩(wěn)定收獲機(jī)的牽引阻力，可以顯著提高收獲機(jī)的穩(wěn)定性。牽引阻力過大主要有2方面原因：一是挖掘深度過深；二是發(fā)生壅堵現(xiàn)象。首先，通過上述針對(duì)控制壟溝深度和地壟高度的措施，并合理調(diào)整收獲機(jī)挖掘鏟的位置，可以有效避免挖掘深度過大導(dǎo)致牽引力不足的情況。其次，為避免因土壤壅堵現(xiàn)象導(dǎo)致的牽引阻力過大問題，除了在結(jié)構(gòu)上合理設(shè)計(jì)薯土分離裝置外，關(guān)鍵是要消除收獲時(shí)雜草、殘膜和粗壯莖葉對(duì)收獲機(jī)的影響。因此，在前期充分培土抑制雜草生長、中期增加機(jī)械中耕除草去除溝內(nèi)雜草的基礎(chǔ)上，還要在機(jī)械殺秧前去除地膜以消除殘膜影響。

2.3 收獲機(jī)農(nóng)藝性改進(jìn)

收獲機(jī)農(nóng)藝性改進(jìn)主要是保證馬鈴薯收獲機(jī)的技術(shù)參數(shù)能全面覆蓋馬鈴薯種植農(nóng)藝條件并滿足對(duì)馬鈴薯收獲的質(zhì)量要求，即解決馬鈴薯收獲機(jī)存在的穩(wěn)定性差和收獲效果不理想問題。

2.3.1 收獲機(jī)穩(wěn)定性的改進(jìn)

為提高丘陵山區(qū)馬鈴薯收獲機(jī)的穩(wěn)定性，應(yīng)在滿足使用要求的基礎(chǔ)上盡量簡化收獲機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，以減少可能出現(xiàn)故障的部件。根據(jù)單壟雙行種植條件下的農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合馬鈴薯收獲思路，挖掘鏟選擇平面鏟，能提高挖掘鏟和升運(yùn)鏈銜接的可靠性，便于土壤隨挖隨傳，減少土壤壅堵的可能性。同時(shí)，將薯土分離裝置改為被動(dòng)振動(dòng)，既可以降低升運(yùn)鏈的振動(dòng)幅度以降低馬鈴薯碰撞力度，又減少了一級(jí)鏈條傳動(dòng)，在降低設(shè)備成本的同時(shí)減少了強(qiáng)振動(dòng)作業(yè)環(huán)境下鏈條脫落的風(fēng)險(xiǎn)。馬鈴薯收獲機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由機(jī)架、挖掘鏟和土薯分離裝置3部分組成。收獲機(jī)使用前，調(diào)整上懸掛螺桿和限深輪來控制挖掘鏟的入土角和吃土量。作業(yè)時(shí)，收獲機(jī)在拖拉機(jī)的牽引下鏟起地壟內(nèi)的馬鈴薯和土壤，并推送至升運(yùn)鏈，在薯土分離后平鋪在地面上，由人工撿拾完成。

1.挖掘鏟 2.側(cè)板 3.懸掛總成 4.變速箱 5.機(jī)架 6.升運(yùn)鏈 7.驅(qū)動(dòng)輪 8.限深輪 9.托輪 10.振動(dòng)輪 11.導(dǎo)向輪

2.3.2 薯土分離裝置設(shè)計(jì)

升運(yùn)鏈桿間隙越大越利于土壤的分離，減少土薯壅堵，因此在滿足使用條件下，篩選間隙越大越好。試驗(yàn)地塊浙薯956、中早43和興佳2號(hào)10株考種結(jié)果表明，3個(gè)品種50 g以上的中、大薯塊占比均超過80%，薯塊均為橢圓形，3個(gè)方向截面皆為橢圓形，考慮到薯塊在輸送時(shí)重心在低位，可以用最大橢圓截面的最小尺寸來確定升運(yùn)鏈桿條的間隙。對(duì)考種薯塊進(jìn)行逐個(gè)測量后得到，對(duì)于50 g以上的馬鈴薯薯塊，尺寸在55～85 mm，故選擇50 mm篩選間隙可以有效分離出中大薯塊，同時(shí)小薯塊由于底部土壤較多，多數(shù)也能被成功篩選。還可以在升運(yùn)鏈?zhǔn)硗练蛛x裝置上增加主動(dòng)振動(dòng)輪，使升運(yùn)鏈邊輸送邊抖動(dòng)，加大土壤的篩落。同時(shí)增加挖掘鏟和懸掛總成之間的距離，提高可通過量，減少土壤、藤蔓、雜草和地膜壅堵的情況。

2.3.3 作業(yè)參數(shù)的優(yōu)化

馬鈴薯收獲機(jī)在實(shí)際使用中存在的主要問題是土壤壅堵導(dǎo)致的拖拉機(jī)牽引力不足，需要停機(jī)調(diào)整，如圖2所示，這嚴(yán)重影響收獲機(jī)作業(yè)效率。通過農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合去除因雜草、殘留莖葉和地膜等外部因素導(dǎo)致的土壤壅堵后，完成牽引速度、輸送分離能力和吃土量的匹配可以解決壅堵問題。

圖2 土壤壅堵

(1)牽引速度設(shè)計(jì)。

薯土分離裝置作為馬鈴薯收獲機(jī)的主要部件之一，安裝在挖掘鏟之后，完成挖掘鏟推送來的薯土混合物的分離。有研究表明，收獲機(jī)單位寬度吃土量在100～150 kg/(s·m)時(shí)分離的土壤可達(dá)70%～80%，在壟寬0.8 m，挖掘深度0.25 m的條件下，可得牽引速度在0.4～0.6 m/s時(shí)，土薯分離比較充分且傷薯率較低。為提高收獲效率，選擇上限0.6 m/s作為收獲機(jī)作業(yè)時(shí)的牽引速度[15]。

(2)升運(yùn)鏈線速度的確定。

在升運(yùn)鏈輸送馬鈴薯和土壤混合物的過程中，設(shè)置較高的升運(yùn)鏈速度可以避免土壤堆積造成的壅堵現(xiàn)象。升運(yùn)鏈速度過快，會(huì)縮短薯土分離時(shí)間，使得明薯率顯著下降，同時(shí)會(huì)使薯塊與升運(yùn)鏈的碰撞程度加大，破皮情況增多。因此，升運(yùn)鏈線速度必須與拖拉機(jī)牽引速度相匹配?？紤]到在中黏土條件下作業(yè)，速度系數(shù)γ可取1.5，根據(jù)0.6 m/s的收獲機(jī)牽引速度，計(jì)算可得升運(yùn)鏈線速度為0.9 m/s[16]。

3 田間試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)條件

試驗(yàn)地區(qū)選擇在浙江丘陵地區(qū)，土壤為輕、中黏性土，試驗(yàn)品種為浙薯956、中早43和興佳2號(hào)。上述3種薯塊較大，且生長特性相似，分別在簡單機(jī)械化收獲和基于農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合的機(jī)械化收獲2種模式下進(jìn)行田間試驗(yàn)，以獲得適應(yīng)性較好的馬鈴薯機(jī)械化收獲作業(yè)模式。

3.2 試驗(yàn)地點(diǎn)

簡單機(jī)械化收獲試驗(yàn)地點(diǎn)為浙江省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備試驗(yàn)基地，土質(zhì)為輕黏黃壤，種植品種為興佳2號(hào)，壟距900 mm，壟高200 mm。播種后未嚴(yán)格培土，生長期未中耕除草，收獲前雜草比較旺盛，地壟坍塌較多且高低不平。馬鈴薯農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合試驗(yàn)地點(diǎn)為金華市澧浦鎮(zhèn)浙江省農(nóng)作物新品種展示示范基地，土質(zhì)為輕黏黑土，試驗(yàn)品種為浙薯956和中早43，壟距900 mm，壟高200 mm，播種后機(jī)械培土2次，中期使用機(jī)械進(jìn)行中耕除草培土，收獲前雜草較少，壟形較完整，高低一致。

由于浙江省內(nèi)種植的馬鈴薯品種較多，土地性質(zhì)差別較大，馬鈴薯收獲機(jī)要適應(yīng)不同的品種和土壤，就需要將之分為幾類。經(jīng)驗(yàn)表明，一般按照馬鈴薯薯塊大小和土壤黏性進(jìn)行分類選擇機(jī)械裝備，收獲效果較為理想。此對(duì)比試驗(yàn)中，興佳2號(hào)與浙薯956、中早43在商品薯形狀、大小和結(jié)薯位置等區(qū)別較小，對(duì)收獲機(jī)的參數(shù)要求一致，可作為大薯類品種試驗(yàn)。2個(gè)試驗(yàn)基地土壤都為輕黏性土壤，僅顏色稍有區(qū)別，土壤黏度對(duì)收獲機(jī)影響相似，可作為同類地塊。兩者雖然地塊位置和品種都不相同，但基本不影響試驗(yàn)結(jié)果的有效性，且更符合浙江馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的實(shí)際情況，對(duì)其進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)具有一定的參考意義。

3.3 試驗(yàn)情況

農(nóng)機(jī)院試驗(yàn)基地收獲機(jī)收獲前采用殺秧機(jī)進(jìn)行粉碎去蔓作業(yè)，秧蔓粉碎率約90%，去蔓后直接機(jī)械化收獲，明薯率一般，破損率相對(duì)較高，并多次出現(xiàn)壅堵現(xiàn)象。作業(yè)期間，因地壟高度起伏較大，收獲機(jī)挖掘深度經(jīng)過多次調(diào)整，嚴(yán)重影響馬鈴薯的收獲作業(yè)效率，試驗(yàn)現(xiàn)場如圖3所示。

圖3 簡單機(jī)械化收獲試驗(yàn)

農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合下澧浦試驗(yàn)地塊在去蔓前去除地膜。收獲期間收獲機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)壅堵現(xiàn)象和收獲機(jī)需要調(diào)整的情況，整個(gè)作業(yè)一次性完成，明薯率和傷薯率較理想，生產(chǎn)效率也基本達(dá)標(biāo)，試驗(yàn)現(xiàn)場情況及收獲效果如圖4所示。

圖4 基于農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合的機(jī)械化收獲試驗(yàn)

3.4 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)主要為了檢驗(yàn)基于農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合的丘陵地區(qū)馬鈴薯收獲機(jī)的作業(yè)效果，從而提高馬鈴薯收獲機(jī)對(duì)浙江丘陵山區(qū)特殊環(huán)境的適應(yīng)性。相對(duì)于簡單機(jī)械化收獲作業(yè)，農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合模式下的收獲機(jī)作業(yè)效果明顯改善，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 不同作業(yè)狀態(tài)的收獲質(zhì)量

3.5 結(jié)果分析

由表1可知，農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合后明薯率由76.2%提高到92.3%。從試驗(yàn)過程看主要包括以下3個(gè)方面原因。一是農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合思路下選擇的地塊土壤黏性較低，薯土分離效果較好。二是農(nóng)藝優(yōu)化后地壟高度一致，收獲機(jī)安裝調(diào)整到位后挖掘深度合適，避免了挖掘過深引起的局部吃土量過大來不及篩土的情況。三是優(yōu)化后的收獲機(jī)牽引速度和升運(yùn)鏈速度匹配度高，能保證設(shè)定吃土量下的薯土分離效果。

農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合后傷薯率從10.6%下降到4.2%。從試驗(yàn)過程看主要包括以下3個(gè)方面原因。一是農(nóng)藝改進(jìn)后地壟高度一致性的提高，基本消除了因地壟不平引起的挖掘過淺而導(dǎo)致的挖掘刀切薯現(xiàn)象，避免了局部大面積傷薯情況。二是去除地膜后基本消除了薯塊在升運(yùn)鏈和殘留大塊地膜間反復(fù)碰撞傷皮的情況，減少了馬鈴薯碰撞損傷。三是優(yōu)化后的收獲機(jī)在牽引速度、升運(yùn)鏈速度和吃土量3方面同步考慮，避免了壅堵引起的牽引力不足而原地反復(fù)提升、拉扯及不在指定位置挖掘造成的額外破損。

試驗(yàn)表明，農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合后的馬鈴薯收獲機(jī)順暢性顯著提高，主要是避免了因殘蔓、雜草或殘膜纏繞導(dǎo)致的壅堵和挖掘過深吃土量過大這2種導(dǎo)致牽引力不足的情況，基本上消除了拖拉機(jī)熄火停工的狀況，提高了收獲機(jī)的生產(chǎn)效率。

4 結(jié)束語

環(huán)境適應(yīng)性是浙江省丘陵地區(qū)馬鈴薯收獲機(jī)應(yīng)用中存在的主要問題，主要體現(xiàn)在明薯率、破損率和運(yùn)行穩(wěn)定性3個(gè)方面。提高明薯率可以降低漏撿損失和人工撿拾成本；降低破損率可以提高商品薯品質(zhì)；提高穩(wěn)定性可以增強(qiáng)農(nóng)戶對(duì)機(jī)械化作業(yè)的信心，是消除農(nóng)戶對(duì)“用工荒”顧慮的關(guān)鍵。只有在這3個(gè)方面都有顯著提升，才能切實(shí)解決馬鈴薯機(jī)械化收獲的推廣難題。本文針對(duì)這一問題，提出了易于操作的馬鈴薯收獲農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合模式，適于丘陵緩坡地帶輕、中黏性土壤，為丘陵山區(qū)馬鈴薯機(jī)械化作業(yè)提供了切實(shí)可行的方法。

(1)農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合模式下，通過增加播種后嚴(yán)格的機(jī)械化培土和機(jī)械中耕除草培土，最大限度地提高了地壟高度的一致性，并強(qiáng)化了收獲用拖拉機(jī)的運(yùn)行軌跡，消除了挖掘深度的不確定性，提高了收獲作業(yè)環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)化。在現(xiàn)階段，相對(duì)于在收獲機(jī)上增加復(fù)雜的挖掘深度檢測和控制裝置，其經(jīng)濟(jì)性、可控性和實(shí)用性更高。

(2)農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合模式下，通過在機(jī)械去蔓后增加去除粗壯殘蔓、雜草和殘膜的環(huán)節(jié)，降低了馬鈴薯收獲機(jī)作業(yè)環(huán)境的復(fù)雜性，大幅提高了馬鈴薯收獲機(jī)的穩(wěn)定性，其增加的人工成本相對(duì)于收獲機(jī)因草蔓膜纏繞和土薯壅堵造成的停工調(diào)整、零部件失效、薯塊破損和不能及時(shí)收獲等增加的成本較少，可操作性較好。

(3)收獲機(jī)結(jié)構(gòu)的簡化便于農(nóng)戶的維修和操作，也可以減少故障的發(fā)生，提高收獲設(shè)備的穩(wěn)定性。牽引速度、升運(yùn)鏈速度和吃土量3方面的統(tǒng)籌設(shè)計(jì)僅涉及傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)比的優(yōu)化，避免了復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)改進(jìn)或增加，能很好地繼承現(xiàn)有馬鈴薯收獲機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，降低不確定因素，在不大幅增加設(shè)備成本的基礎(chǔ)上顯著提升作業(yè)效果。

(4)馬鈴薯收獲農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合模式對(duì)中黏壤土和各種沙壤土的改善效果比較明顯，但對(duì)重黏土和土壤板結(jié)嚴(yán)重等條件下的馬鈴薯收獲效果一般，還需要尋求新的技術(shù)和方法，重黏土和板結(jié)土壤本身不適合馬鈴薯種植，尤其是在大面積種植時(shí)應(yīng)盡量避免。