季順中，宋志禹，吳耀東，金 月*，張健飛，金 銳，王 誠(chéng)

（1.江蘇云馬農(nóng)機(jī)制造有限公司，江蘇鹽城 224000；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所，江蘇南京 210014；3.安化縣農(nóng)機(jī)化技術(shù)推廣服務(wù)站，湖南安化 413500）

0 引言

蔬菜產(chǎn)業(yè)一直以來(lái)都是我國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)，近幾年蔬菜生產(chǎn)逐年成穩(wěn)步上升態(tài)勢(shì)，播種面積約0.21億hm2，總產(chǎn)值約1.5萬(wàn)億元。其中，葉類蔬菜占總播種面積的32.5%，產(chǎn)量占蔬菜總產(chǎn)量30.5%[1]，是蔬菜生產(chǎn)的重要組成部分。然而，葉類蔬菜生產(chǎn)面臨的最緊要問(wèn)題是勞動(dòng)力緊缺、生產(chǎn)成本居高不下的問(wèn)題，極大的制約了葉類蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。葉類蔬菜生產(chǎn)過(guò)程中，收獲是勞動(dòng)強(qiáng)度最大、耗時(shí)最多的環(huán)節(jié)，約占整個(gè)生產(chǎn)作業(yè)量的40%以上[2]，人們對(duì)葉類蔬菜收獲裝備的需求愈來(lái)愈迫切。

1 葉類蔬菜收獲割臺(tái)主要結(jié)構(gòu)形式及工作原理

我國(guó)葉類蔬菜具有種類繁多、生長(zhǎng)差異大、種植農(nóng)藝粗放且復(fù)雜的特點(diǎn)，機(jī)械化收獲研發(fā)難度大，目前，我國(guó)蔬菜生產(chǎn)綜合機(jī)械化水平約為20%蔬菜生產(chǎn)耕整地機(jī)械已相對(duì)成熟，蔬菜育苗移栽取得重大突破，灌溉和植保技術(shù)突飛猛進(jìn)，但是蔬菜收獲環(huán)節(jié)尚以人工采收為主，尤其是葉類蔬菜機(jī)械化收獲的研發(fā)進(jìn)展緩慢[3]。葉類蔬菜收獲割臺(tái)按結(jié)構(gòu)形式及工作原理可以分為無(wú)序收獲割臺(tái)、有序收獲割臺(tái)、帶根收獲割臺(tái)三大類。

1.1 葉類蔬菜無(wú)序收獲割臺(tái)

無(wú)序收獲割臺(tái)大多由分禾撥禾部件、往復(fù)式雙動(dòng)刀切割部件、回轉(zhuǎn)帶式輸送部件、收集部件等組成，日本川崎公司生產(chǎn)的手扶式葉菜收獲機(jī)、江蘇大學(xué)研制的秧草收獲機(jī)、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所開(kāi)發(fā)的4GCD-600型葉菜無(wú)序收獲機(jī)均采用上述割臺(tái)結(jié)構(gòu)。切割部件采用環(huán)狀鋸齒帶刀的有意大利Hortech公司[4]的Slide FW型收獲機(jī)，開(kāi)發(fā)帶刀自定心技術(shù)和割臺(tái)高度自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)，收獲過(guò)程中不需要撥禾輪作用，僅靠前方蔬菜的推擠作用將后方被割葉類蔬菜推至輸送帶上，經(jīng)由輸送帶運(yùn)輸至后方收集箱中。此割臺(tái)對(duì)三葉菜、菊花腦等小葉類蔬菜，以及對(duì)葉菜收獲商品性要求不高的農(nóng)戶適用[4]。

1.2 葉類蔬菜有序收獲割臺(tái)

由于我國(guó)消費(fèi)者更傾心于購(gòu)買(mǎi)整齊有序、商品性好的葉類蔬菜，葉類蔬菜的機(jī)械化有序收獲割臺(tái)技術(shù)在我國(guó)研究較早且深入。相比于無(wú)序收獲割臺(tái)，其核心關(guān)鍵技術(shù)是有序夾持輸送技術(shù)，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)[5]研發(fā)的莖葉類蔬菜有序收獲機(jī)采用柔性?shī)A持輸送機(jī)構(gòu)，將莖葉類蔬菜以站立姿態(tài)有序地向機(jī)器后方運(yùn)送，當(dāng)菜運(yùn)送至夾持輸送末端時(shí)自由倒下集箱。韓國(guó)康博公司[6]生產(chǎn)的4G-200型韭菜收割機(jī)，采用半交叉式輸送帶夾持著韭菜朝同一側(cè)倒下、集箱，實(shí)現(xiàn)韭菜的有序收獲。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所[7]研發(fā)的蘆蒿收割機(jī)，采用立式滑動(dòng)擋禾板，實(shí)現(xiàn)被割蘆蒿以站立姿態(tài)有序地向機(jī)器后方運(yùn)送、裝箱。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所研制的葉菜有序收獲機(jī)，基于半交叉式輸送實(shí)現(xiàn)寬幅1.2 m的密植葉菜多行有序收集[8]。

1.3 葉類蔬菜帶根收獲割臺(tái)

目前，葉類蔬菜帶根收獲割臺(tái)主要分為帶根聯(lián)合收獲、帶根分段收獲2種，其中，采用環(huán)狀鋸齒帶刀的切割部件能實(shí)現(xiàn)砂壤土質(zhì)栽培下的葉類蔬菜淺入土切割，Hortech公司[9]的Slide Valeriana型收獲機(jī)首先通過(guò)環(huán)狀鋸齒帶刀的淺入土高速回轉(zhuǎn)式切割，再由割臺(tái)前端的合金條交替運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生振動(dòng)來(lái)清潔去土后，經(jīng)回轉(zhuǎn)帶式輸送帶運(yùn)送收集，實(shí)現(xiàn)需低留茬和需帶根收獲的葉類蔬菜（如菠菜等）整株聯(lián)合收獲。帶根分段收獲采用鏟切式無(wú)動(dòng)力入土切割，將葉類蔬菜根部從土下翻出后鋪放于田里，由人工揀拾收集。

2 葉類蔬菜收獲裝備技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和存在問(wèn)題

2.1 葉類蔬菜收獲裝備技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)外對(duì)葉類蔬菜收獲技術(shù)裝備的研究較早、投入大、發(fā)展快且技術(shù)先進(jìn)，歐美國(guó)家以寬割幅自走式大型機(jī)械為主，整機(jī)裝備的智能化水平高，適用于規(guī)模化大型農(nóng)場(chǎng)；日本、韓國(guó)等以輕簡(jiǎn)化的小型手扶式收獲機(jī)為主，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作輕便，適用于小田塊和設(shè)施作業(yè)。關(guān)于葉類蔬菜機(jī)械化有序收獲方面，由于國(guó)外的葉類蔬菜品種較單一，消費(fèi)者對(duì)蔬菜收獲的商品性要求較低，并且為了降低其收獲作業(yè)強(qiáng)度，葉類蔬菜收獲機(jī)大多只是散亂的收獲菜葉部分，因此涉及有序收獲和帶根收獲裝備技術(shù)領(lǐng)域的研究相對(duì)較少。

我國(guó)葉類蔬菜收獲機(jī)械的研究起步較晚，目前仍主要依靠人工，前期在無(wú)序收獲裝備技術(shù)方面投入了大量科研經(jīng)費(fèi)和研究經(jīng)歷。但由于我國(guó)葉類蔬菜種類繁多、物理特性差異大、生產(chǎn)加工用途和消費(fèi)群體不同等，對(duì)葉類蔬菜機(jī)械化收獲的要求也不同。例如，三葉菜（草頭）采用無(wú)序收獲，用于脫水干燥的蔬菜多采用一次性收獲，菠菜采用帶根收獲，供應(yīng)超市零售的雞毛菜等葉類蔬菜采用整齊有序收獲。因此，近幾年關(guān)于葉類蔬菜有序收獲和帶根收獲裝備技術(shù)方面的研究顯著增多，取得的成果較多，大多仍處于理論和試驗(yàn)階段。

2.2 葉類蔬菜收獲裝備技術(shù)存在的問(wèn)題

國(guó)外在葉類蔬菜生產(chǎn)作業(yè)技術(shù)裝備研發(fā)方面由于起步早、技術(shù)領(lǐng)先，在國(guó)外應(yīng)用也較為廣泛，但在國(guó)內(nèi)未見(jiàn)推廣和應(yīng)用。究其原因，一方面裝備價(jià)格昂貴、使用和維修困難，另一方面裝備不符合國(guó)內(nèi)的種植情況、適應(yīng)性較差。

國(guó)內(nèi)在葉類蔬菜生產(chǎn)技術(shù)與裝備研發(fā)方面起步較晚，雖有多家科研單位和企業(yè)研發(fā)蔬菜生產(chǎn)作業(yè)裝備，但距實(shí)際應(yīng)用尚有一定的差距，體現(xiàn)在理論研究淺、技術(shù)水平低、機(jī)具可靠性差，此外各單位研發(fā)的機(jī)具單一、蔬菜種植不規(guī)范等多方面因素，導(dǎo)致現(xiàn)有的葉類蔬菜生產(chǎn)裝備缺乏系統(tǒng)性和關(guān)聯(lián)度，葉類蔬菜生產(chǎn)裝備適應(yīng)性差，各環(huán)節(jié)作業(yè)機(jī)具難以配套，一定程度上限制了葉類蔬菜有序收獲技術(shù)裝備的發(fā)展。

2.3 葉類蔬菜收獲裝備技術(shù)發(fā)展建議

針對(duì)以上問(wèn)題，本文對(duì)我國(guó)葉類蔬菜收獲裝備技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向和研究重點(diǎn)提以下建議：

1）深入、系統(tǒng)地進(jìn)行葉類蔬菜收獲裝備技術(shù)理論研究。包括加大對(duì)土壤-作物-部件互作的機(jī)械采收機(jī)理研究，采用仿真模擬分析等手段對(duì)關(guān)鍵機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，通過(guò)科學(xué)試驗(yàn)確定整機(jī)裝備的關(guān)鍵作業(yè)參數(shù)等，為葉類蔬菜收獲裝備技術(shù)研發(fā)提供理論支撐。

2）重點(diǎn)研發(fā)葉類蔬菜有序收獲、帶根收獲技術(shù)與裝備。要加大葉類蔬菜有序收獲、帶根收獲裝備的研發(fā)投入和力度，將機(jī)電液一體化技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等與傳統(tǒng)機(jī)械裝備相結(jié)合，提升裝備的適應(yīng)性、可靠性和智能化水平，實(shí)現(xiàn)葉類蔬菜高效、低損的機(jī)械收獲設(shè)計(jì)目標(biāo)。

3）注重農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝的緊密融合。葉類蔬菜機(jī)械化收獲效率高低和性能好壞與農(nóng)藝規(guī)范性有很大關(guān)系，因此，要加強(qiáng)農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合，提高生產(chǎn)各環(huán)節(jié)機(jī)具的匹配度，進(jìn)一步規(guī)范葉類蔬菜的種植農(nóng)藝和生產(chǎn)作業(yè)機(jī)具的使用。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著葉類蔬菜需求量的日益增多，農(nóng)村勞動(dòng)力不斷向城鎮(zhèn)化轉(zhuǎn)移，葉類蔬菜生產(chǎn)用工難、用工貴的問(wèn)題日益突出，葉類蔬菜收獲機(jī)械化是今后重要的發(fā)展方向。我國(guó)葉類蔬菜種類繁多、生長(zhǎng)差異大、種植農(nóng)藝粗放且復(fù)雜，對(duì)不同的葉類蔬菜采收要求不同，國(guó)外的機(jī)具大多不適應(yīng)國(guó)內(nèi)葉類蔬菜的種植農(nóng)藝，且價(jià)格昂貴、使用維修困難，直接引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的收獲機(jī)具或照搬國(guó)外技術(shù)是不可取的。未來(lái)應(yīng)從深入研究裝備技術(shù)理論，優(yōu)化改進(jìn)機(jī)械結(jié)構(gòu)和作業(yè)參數(shù)；加大葉類蔬菜有序收獲、帶根收獲技術(shù)與裝備的研發(fā)力度，提升裝備可靠性；注重農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝的緊密結(jié)合，提高裝備的適應(yīng)性等3個(gè)方面著手，整體提升葉類蔬菜生產(chǎn)全程機(jī)械化裝備技術(shù)水平，降低葉類蔬菜生產(chǎn)作業(yè)成本、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，推動(dòng)葉類蔬菜產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)綠色發(fā)展。