楊金磚 李國民 郝磊

摘 要：馬鈴薯作為我國重要的農(nóng)作物和生產(chǎn)原料，我國每年對于馬鈴薯的需求量都很大。但現(xiàn)階段，馬鈴薯的生產(chǎn)基本上還是以依靠人力勞動為主，生產(chǎn)效率低下，勞動力資源浪費明顯。為優(yōu)化馬鈴薯的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程，馬鈴薯撿拾機近年來得到了一定的普及與使用，我國對其技術(shù)研究和結(jié)構(gòu)改造也十分重視，這有利于馬鈴薯生產(chǎn)機械化的實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：馬鈴薯；撿拾機械；原理；技術(shù)特點

中圖分類號：S225.7 文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.03.005

馬鈴薯是我國廣泛種植的一種經(jīng)濟作物，也是我國的主要蔬菜作物之一，馬鈴薯不僅應(yīng)用于食品，還廣泛應(yīng)用于淀粉加工、工業(yè)原材料等很多領(lǐng)域。馬鈴薯作為僅次于小麥、水稻和玉米的重要農(nóng)作物，提升其生產(chǎn)的科學化和便捷程度十分重要。在傳統(tǒng)的栽培模式下，對于馬鈴薯的收獲往往需要耗費大量的人力和物力，且作業(yè)時間長、勞動強度大，不利于生產(chǎn)效率的提升。隨著農(nóng)業(yè)機械化的發(fā)展，馬鈴薯撿拾機械逐漸得到發(fā)展與使用，這不僅有效減輕了勞動負擔，還促進了馬鈴薯種植向著規(guī)?；较虬l(fā)展，對馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化和升級具有顯著的作用和意義。

1 發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用情況

我國對于馬鈴薯挖掘和撿拾的相關(guān)機械研究起始于20世紀60年代，最初的研究采用技術(shù)引進的方式，先后從德國、前蘇聯(lián)、波蘭等國引進了成熟機型并進行研究與開發(fā)。到20世紀70年代中期，我國成功研制出鼠籠式馬鈴薯收獲機，但由于拖拉機保有量不足，配套動力缺失而難以實現(xiàn)大量推廣。直到20世紀90 年代中期，隨著小型輪式拖拉機的大量使用，馬鈴薯栽培的相關(guān)農(nóng)業(yè)機械再次被重視和研究，包括了小型升運鏈式、振動式和新型農(nóng)用液壓式馬鈴薯挖掘機被投放市場。隨著馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，馬鈴薯的挖掘和撿拾設(shè)備在技術(shù)上有了快速發(fā)展，其相關(guān)功能也得以完善。

近年來，我國對馬鈴薯撿拾機的研究十分重視，不僅完成了技術(shù)和理論方面的研究，很多自主先進機型也基本實現(xiàn)了產(chǎn)品化。隨著相關(guān)技術(shù)分析和試驗的不斷完善，結(jié)合我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實際情況，為規(guī)范化馬鈴薯產(chǎn)業(yè)機械設(shè)備使用情況，中華人民共和國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)機械化管理司發(fā)布了《馬鈴薯收獲機質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)范》，參照以上規(guī)范，馬鈴薯撿拾機的相關(guān)參數(shù)及標準見下表所示。

2 撿拾機械的工作原理

現(xiàn)階段可供撿拾馬鈴薯使用的機械主要分為兩類，一類是通過挖掘機將馬鈴薯翻至地表，再通過撿拾機實現(xiàn)收獲；另一類是聯(lián)合機型，包括拖拉機牽引和自走兩種形式，能夠?qū)崿F(xiàn)馬鈴薯的直接收集。馬鈴薯挖掘機與撿拾機配合作業(yè)更適合于現(xiàn)階段普遍的小規(guī)模生產(chǎn)使用，具有靈活作業(yè)的特點，相對而言更符合我國現(xiàn)階段生產(chǎn)需求。而聯(lián)合收獲形式則更適用于大規(guī)模農(nóng)業(yè)生產(chǎn)使用，同時由于聯(lián)合收獲機的體積較大，也難以在小地塊中實現(xiàn)收獲作業(yè)，但隨著農(nóng)村土地政策的不斷優(yōu)化，馬鈴薯的規(guī)?；?jīng)營將成為未來的趨勢。

受傳統(tǒng)耕作模式的影響，現(xiàn)階段的我國的馬鈴薯收獲仍以人力勞動作業(yè)為主，機械化收獲的水平僅為20%左右，這遠不及國際化70%的平均機械收獲水平，但隨著馬鈴薯種植業(yè)對于機械產(chǎn)品的需求不斷增長，馬鈴薯收獲機械的研究和發(fā)展速度仍比較快。馬鈴薯收獲過程主要由挖掘、分離、撿拾、清選、分級和裝運等工序組成。其中馬鈴薯撿拾機主要由撿拾設(shè)備、土薯分離設(shè)備、薯秧分離設(shè)備、薯塊輸送裝置、薯塊分級結(jié)構(gòu)、薯塊裝袋結(jié)構(gòu)、傳動系統(tǒng)、液壓操縱裝置以及機架、地輪等部分組成。機械動力多通過與拖拉機懸掛連接提供，部分機型也采用了具備自身動力的自走形式，能夠形成全面且系統(tǒng)化的作業(yè)模式。

馬鈴薯撿拾機作業(yè)中，需要事先通過挖掘機將硬化土壤松動，并將馬鈴薯翻至表層，然后通過撿拾設(shè)備進行撿拾作業(yè)。撿拾過程中盡量減少土壤和雜草等雜物的撿入，并有效保證馬鈴薯的撿拾率，撿拾后的馬鈴薯仍不可避免的帶有一定量的土壤、莖桿和雜草，它們被一起送入分離裝置，經(jīng)分離輸送裝置后，在抖動、疏松、破碎的作用下，土壤由輸送帶間隙落到地面，之后剩余的馬鈴薯及其他雜余被送入薯秧分離設(shè)備，此時莖稈、雜草、地膜會被彈性梳桿阻擋并沿梳桿下滑，進而被莖稈分離摘輥拉扯后拋在地面上。剩余的馬鈴薯落入薯塊提升裝置的中，經(jīng)過再次轉(zhuǎn)移后，在重力和離心力的作用下被運送到分級裝置中進行分級，分級后的薯塊被輸送裝置分別裝入袋中，以便于轉(zhuǎn)運。

3 馬鈴薯撿拾機械的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 撿拾技術(shù)

馬鈴薯撿拾機構(gòu)的作業(yè)對象是挖掘后零散分布在地表的馬鈴薯，此時地表土壤較為松散，撿拾機構(gòu)通過結(jié)合土壤狀況、馬鈴薯地表的分布密度、散落狀況、種植行距等因素來進行相關(guān)的調(diào)整。在保證對馬鈴薯有效撿拾的基礎(chǔ)上，還必須盡可能地減少馬鈴薯對土壤及雜物的攜帶，同時避免撿拾過程中馬鈴薯的損傷，并盡量降低撿拾阻力以節(jié)省拖拉機牽引的燃油消耗。撿拾機構(gòu)工作時，在拖拉機牽引動力的帶動下，撿拾鏟鏟刃切入薯壟松散的土壤中，土壤與薯塊共同沿鏟面斜向上移動，被疏松的下層土壤開始下漏。通過調(diào)節(jié)機構(gòu)調(diào)節(jié)撿拾鏟的入土角度，能夠提高馬鈴薯撿拾機的分離性能并減少傷薯率，同時降低整機的阻力。

3.2 土薯分離技術(shù)

土薯分離技術(shù)主要是利用桿條式升運鏈實現(xiàn)土石分離，通過升運鏈的振動機構(gòu)，能有效提升對土塊的分離能力。土薯分離器通常有三種類型，即橡膠指棒式、毛刷式和雙輥式，可分別用于三種不同的作業(yè)環(huán)境：橡膠指棒式多用于石塊較多的環(huán)境，毛刷式更適合于土塊較多的環(huán)境，而雙輥式多用在石塊、土塊較少的情況?，F(xiàn)階段使用的土薯分離技術(shù)在土壤較為干燥的情況下效果較好，但在濕潤的土壤中容易出現(xiàn)粘土導(dǎo)致的效率降低，甚至影響分離效果。

3.3 薯秧分離技術(shù)

對于薯秧和雜草的分離，首先利用莖葉偏導(dǎo)桿的重量將薯秧和雜草壓靠在篩式升運鏈上，然后通過摘薯輥與篩式升運鏈的對轉(zhuǎn)擠壓將薯塊摘下，并將薯秧與雜草直接分離排出。薯秧分離裝置結(jié)構(gòu)簡單，分離效率較高，同時性能穩(wěn)定可靠。

3.4 薯塊分級技術(shù)

薯塊分級主要是對馬鈴薯的體積大小選取一個中間值，以此值分出馬鈴薯的大小兩類，薯塊分級裝置由若干組分選輥構(gòu)成，分選輥的間隙可根據(jù)實際需求進行調(diào)整。薯塊分級裝置布置于馬鈴薯收獲機的最后方，當大小各異的馬鈴薯被輸送到這一位置時，以分選輥的間隙作為選擇標準，較小的薯塊會從分選輥的間隙處落下，而較大的薯塊得以保留，從而保證了薯塊按大小進行分選并分別收集裝箱。

4 技術(shù)優(yōu)化及發(fā)展趨勢

（1）工作性能的進一步優(yōu)化。盡管現(xiàn)階段的馬鈴薯撿拾技術(shù)取得了一定的研究進展，但仍需通過技術(shù)和結(jié)構(gòu)的改進來優(yōu)化馬鈴薯撿拾機的相關(guān)功能，現(xiàn)階段的優(yōu)化重點集中在降低薯塊損傷、提高分離效果、減小挖掘阻力、降低能耗等方面。

（2）使撿拾機械向自動化方向發(fā)展。由于馬鈴薯的品種繁多、各地區(qū)土壤性質(zhì)也不相同，單純采用機械結(jié)構(gòu)進行撿拾、分離與篩選很難完全滿足復(fù)雜情況的作業(yè)要求。通過現(xiàn)代化的自動控制、傳感器技術(shù)、液壓技術(shù)的應(yīng)用，有利于針對不同作業(yè)環(huán)境情況調(diào)整挖掘鏟角度，分離輥速度與間隙，以達到撿拾機適應(yīng)性的提高，進而提高生產(chǎn)率，獲得最佳收獲效果。

（3）提高撿拾機械的智能化程度。智能技術(shù)主要是賦予撿拾機械智能識別測控功能，如工作過程中能夠?qū)κ斋@產(chǎn)量進行測量，繪制產(chǎn)量分布圖，實現(xiàn)精準農(nóng)業(yè)技術(shù)；在撿拾時能夠使用傳感器監(jiān)測壟高、壟溝信息，進而提升挖掘部件精確挖掘深度；運用聲波智能系統(tǒng)、機器視覺識別技術(shù)在分離技術(shù)中能夠識別馬鈴薯中的土石塊，進而幫助分離部件精確去除土石塊等。

5 結(jié)語

隨著我國農(nóng)機技術(shù)的不斷發(fā)展和農(nóng)機購置補貼力度的繼續(xù)加強，馬鈴薯的生產(chǎn)機械化水平也必將得到快速的提升，相關(guān)農(nóng)機生產(chǎn)廠家應(yīng)重視馬鈴薯撿拾機的優(yōu)化與升級，努力提升產(chǎn)品質(zhì)量與技術(shù)含量，以促進馬鈴薯機械化生產(chǎn)的健康發(fā)展。

參考文獻：

[1] 時永， 閆小麗， 朱瑞祥，等. 一種小型馬鈴薯撿拾機的研制與試驗[J]. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究， 2016， 34（4）：287-291.

[2] 劉源. 馬鈴薯撿拾機關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)試驗研究[D]. 楊凌：西北農(nóng)林科技大學，2015.

[3] 單愛軍， 劉俊杰， 崔冰冰. 馬鈴薯收獲機現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 農(nóng)機化研究， 2006（4）：19-20.

[4] 劉寶， 張東興， 李晶. 馬鈴薯收獲機主要問題機理分析及其對策[J]. 農(nóng)機化研究， 2009， 31（1）：14-16.

[5] 楊德秋， 郝新明， 賈晶霞. 馬鈴薯機械化收獲技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 農(nóng)業(yè)技術(shù)與裝備， 2007（7）：8-9.

[6] 邵世祿， 萬芳新， 魏宏安，等. 我國馬鈴薯收獲機械研制與發(fā)展的研究[J]. 中國農(nóng)機化學報， 2010（3）：34-39.