張娟

摘要：本文以馬鈴薯機械收獲為研究對象，發(fā)現(xiàn)由于農(nóng)藝因素、生產(chǎn)因素、機械因素等方面的制約，嚴(yán)重制約馬鈴薯機械化生產(chǎn)的推廣，進(jìn)而提出應(yīng)采取推行馬鈴薯的統(tǒng)一種植模式、加大馬鈴薯收獲機的基礎(chǔ)研發(fā)、提升收獲機的可靠性等措施，形成適宜在本地區(qū)推廣和應(yīng)用的馬鈴薯機械化收獲方案，為馬鈴薯機械化收獲的現(xiàn)代化進(jìn)程提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：馬鈴薯;機械化收獲;限制因素;解決策略

1 國內(nèi)外馬鈴薯機械化收獲現(xiàn)狀

1.1 國外馬鈴薯機械化收獲現(xiàn)狀分析

國外馬鈴薯收獲機研發(fā)較早，在20世紀(jì)30年代末、40年代初，美國等國家即投入大量資金對馬鈴薯收獲機進(jìn)行研制，至20世紀(jì)60年代初，兩國基本實現(xiàn)馬鈴薯的全自動機械化收獲。其主要代表機械為以下幾種：（1）由俄羅斯農(nóng)機研究所牽頭研制的KCK-4A-1型、KCK4-1型的自走式馬鈴薯聯(lián)合收獲機，具有功率大（發(fā)動機功率達(dá)110kW）、收獲效率高（可連續(xù)收獲4行馬鈴薯，每小時作業(yè)達(dá)1.5hm）、馬鈴薯損失率較低（破損率<3%、損失率<3%）等優(yōu)勢;（2）由美國 Loganfarm Equipment CO.LTD、 Double L Co.LTD研制的W9034型、 W9038型、W973型等馬鈴薯聯(lián)合收獲機，具有功率大（發(fā)動機動力為90～120kW），作業(yè)效率高，減少薯塊損傷以及薯塊損失等優(yōu)勢。20世紀(jì)70年代末至80年代初，德國、日本、意大利、挪威等國家也相繼進(jìn)行馬鈴薯自動收獲機的研發(fā)，其主要代表機械有以下幾種：（1）挪威 Kverneland Narbo AS CO.LTD研發(fā)的UN2600型馬鈴薯聯(lián)合收獲機具有可以依據(jù)地形調(diào)整挖掘深度、對馬鈴薯分級效果好（分離柵參數(shù)、莖葉清除輥角度可調(diào)節(jié)）、可以適用于多種地理環(huán)境（底盤高度可調(diào)整）等優(yōu)勢;由Italian farm machinery Itd co.研制的Cpp-BD-150/S型馬鈴薯機械聯(lián)合收獲機具有結(jié)構(gòu)簡單、動力較?。òl(fā)動機36.75kW）、價格便宜等優(yōu)勢，可以一次完成馬鈴薯的挖掘、薯塊分離以及裝貨作業(yè)。不難看出，農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國家的馬鈴薯收獲已經(jīng)形成一套以“大型自動化聯(lián)合收獲機為基礎(chǔ)、多種小型半自動化收獲機相配合”的相對完善機械化收獲體系，且伴隨著傳感技術(shù)、液壓技術(shù)、人工智能技術(shù)（簡稱：AI）的引入，已經(jīng)逐步實現(xiàn)馬鈴薯收獲過程中的自動切蔓、挖掘、薯塊分離、分級篩選等作業(yè)，極大的節(jié)約勞動力以及提升馬鈴薯收獲效率[1]。

1.2 我國馬鈴薯機械化收獲現(xiàn)狀

20世紀(jì)50年代末、60年代初，我國開始以原蘇聯(lián)技術(shù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行馬鈴薯收獲機的研發(fā)工作，但是由于存在機器噸位較大（接近10t）、馬鈴薯的破損率以及損失率較高等問題，再加上那個時期，我國的馬鈴薯種植相對分散，最終導(dǎo)致其沒有實際投產(chǎn)。近年來，伴隨著我國馬鈴薯集約化、規(guī)模化栽培模式的形成，其傳統(tǒng)的以人工為主的馬鈴薯收獲技術(shù)不僅成本較高，而且效率較低，在這種背景下，相關(guān)科研單位（中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院、國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院、國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院等）和科技型公司，加大了對馬鈴薯自動收獲機的研發(fā)，但是由于缺乏理論指導(dǎo)和先進(jìn)的研發(fā)經(jīng)驗，其與農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國家相比較，我國的馬鈴薯收獲機存在功力較小（一般發(fā)動機配套功率不超過60kW）、自動化程度偏低（一般完成馬鈴薯的挖掘、碎土、輸送、分離等步驟，但是仍需人工撿拾、除莖裝箱）、作業(yè)速度較慢（一般作業(yè)寬幅為1.5m左右）、分離效果不好、馬鈴薯損失嚴(yán)重等問題。導(dǎo)致現(xiàn)階段，雖然部分地區(qū)已經(jīng)試行馬鈴薯的半機械收獲，但普及率不高，從大環(huán)境來看，馬鈴薯仍以人工挖掘為主[2]。

2 制約我國馬鈴薯機械化收獲的因素

2.1 農(nóng)藝因素制約

農(nóng)藝的多樣性是制約馬鈴薯機械化的重要因素，主要可以從以下幾方面進(jìn)行分析：（1）自1978年，家庭聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制實行以來，極大的激發(fā)了農(nóng)民的工作積極性，我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟得到快速發(fā)展，但是也造成我國的農(nóng)業(yè)種植業(yè)呈現(xiàn)相對分散、種植模式不統(tǒng)一的問題，導(dǎo)致現(xiàn)階段，我國并未形成一套相對成熟的可以在各地區(qū)推廣的馬鈴薯栽培體系，各地區(qū)的馬鈴薯種植過程中，其薯塊種植模式、種植密度、起壟高度與寬度有所不同，大幅度提高了標(biāo)準(zhǔn)化馬鈴薯自動收獲機研發(fā)的難度系數(shù);（2）我國地域廣袤，囊括溫帶季風(fēng)氣候、亞熱帶季風(fēng)氣候、大陸性季風(fēng)氣候等多種氣候類型，受不同氣候特征的影響以及當(dāng)?shù)厥袌龅闹萍s，各地區(qū)種植馬鈴薯的品種差異性較大，導(dǎo)致其薯塊大小、形狀、結(jié)薯位置、薯皮的耐磨程度差異性較大，導(dǎo)致馬鈴薯自主研發(fā)過程中的參數(shù)設(shè)定缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，對通用性馬鈴薯聯(lián)合收獲機的推廣有較大的限制[3]。

2.2 生產(chǎn)因素制約

制約我國馬鈴薯機械化收獲的生產(chǎn)因素主要包括以下幾方面：（1）我國農(nóng)耕地相對緊缺，在劃分過程中，其方正性、整齊性較差，農(nóng)民為提升對土地的利用空間，在馬鈴薯種植過程中，起壟彎曲現(xiàn)象較為普遍，導(dǎo)致采用馬鈴薯自動聯(lián)合收獲機進(jìn)行作業(yè)時難度較大;（2）部分地區(qū)（比如丘陵、山區(qū)等）馬鈴薯種植地相對較小，再加上地形的限制，需要頻繁掉頭，大型馬鈴薯聯(lián)合收獲機無法進(jìn)去作業(yè)，只能配備底盤尺寸較小、功率不大的小型半自動化馬鈴薯收獲機，不僅作業(yè)效率較低，而且對馬鈴薯種皮損傷率以及薯塊損失率均較高;（3）部分南方地區(qū)（江蘇、浙江等）采取的是“春季馬鈴薯—水稻—秋季馬鈴薯”的輪作模式，其土壤粘性大，且壟溝填沒現(xiàn)象較為普遍，其復(fù)雜的地形以及高粘度的土壤，進(jìn)一步對馬鈴薯收獲機的整體性能提出了新的挑戰(zhàn)。

2.3 機械設(shè)備的制約

機械設(shè)備對于我國馬鈴薯機械化收獲推廣的限制主要體現(xiàn)在以下幾方面：（1）美國、荷蘭等農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國家研發(fā)的全自動化大型馬鈴薯聯(lián)合收獲機，對于馬鈴薯的種植品種、栽培模式、栽培規(guī)模、土壤土質(zhì)有較高要求，與我國馬鈴薯的種植現(xiàn)狀匹配性較低，并不適合大規(guī)模的推廣;（2）我國自主研發(fā)半自動性、小型馬鈴薯收獲機，在北方一些馬鈴薯種植地已經(jīng)進(jìn)行了示范性推廣，但是由于存在作業(yè)效率提升有效、馬鈴薯的損失率較大以及可靠性較低等問題，并未形成全國范圍內(nèi)的大規(guī)模推廣[4]。

3 我國馬鈴薯機械收獲機應(yīng)用現(xiàn)狀分析

3.1 配套動力不足

足夠的配套動力是提升馬鈴薯收獲效率、降低損失率的有效措施之一。由于馬鈴薯收獲機的挖掘犁、震動裝置等裝置的機械功能損耗較大，需要匹配大型拖拉機，才可以保證動力的充足。我國農(nóng)村多以中小型拖拉機為主，我國馬鈴薯收獲機配套動力不足的現(xiàn)象較為普遍，容易導(dǎo)致馬鈴薯收獲效率較低、損失率較高等問題[5]。

3.2 機械穩(wěn)定性較差

調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，我國的馬鈴薯收獲機在作業(yè)過程中出現(xiàn)故障的幾率較高。主要體現(xiàn)在以下幾方面：（1）部分地區(qū)馬鈴薯栽培地土壤板結(jié)嚴(yán)重或者土壤粘性過大，在收獲機匹配動力不足的情況下，容易熄火;（2）雜草容易纏繞仿形輪、挖掘鏟等機械部位，導(dǎo)致其機器需間斷性停止運作，進(jìn)行人工清理;（3）石塊一旦卷入輸送帶、升運器等機械部位，容易造成其零部件的徹底損壞;（4）馬鈴薯的收獲期較短，部分收獲機由于閑置過久、疏于維護(hù)，而故障率較高。不難看出，馬鈴薯收獲機穩(wěn)定性較差是制約其推廣與應(yīng)用的重要因素。

3.3 經(jīng)濟效益較低

進(jìn)行馬鈴薯機械化收獲推廣的重要原因之一是提高收獲效率以及經(jīng)濟效益，然而現(xiàn)階段，收獲機在實際應(yīng)用中對于經(jīng)濟效益的提升比較有限。主要可以從以下幾方面進(jìn)行分析：（1）馬鈴薯收獲機在作業(yè)過程中，其較高的薯皮破損率以及薯塊損失率，必然導(dǎo)致單位面積馬鈴薯的實際收益[6];（2）半自動化馬鈴薯收獲機，仍然需要雇傭“人力”才可以完成馬鈴薯的整個收獲階段，其節(jié)約的成本有限;（3）馬鈴薯種植規(guī)模較小，且相對分散的種植模式導(dǎo)致收獲機的均攤成本較高，再加上部分機械操作員由于缺乏專業(yè)的培訓(xùn)，對于收獲機的使用以及維護(hù)不到位，導(dǎo)致其使用壽命相對有限，進(jìn)一步增加馬鈴薯收獲的成本[7]。

4 加速我國馬鈴薯機械化生產(chǎn)的策略研究

4.1 進(jìn)行馬鈴薯種植模式的統(tǒng)一

加速馬鈴薯集約化、規(guī)?；M(jìn)程，逐步實現(xiàn)馬鈴薯的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化種植是加速馬鈴薯機械化收獲進(jìn)程的重要因素。主要可以從以下幾方面著手：（1）借助“土地流轉(zhuǎn)”的東風(fēng)，通過采取“招商引資”的方式，形成“政府引領(lǐng)與支持—企業(yè)投資與管理—農(nóng)民入股與分紅”的現(xiàn)代化馬鈴薯種植基地，大幅度提升其栽培面積，統(tǒng)一馬鈴薯的種植品種，起壟的高度、寬度與深度，馬鈴薯的栽培密度等農(nóng)藝技術(shù)，為現(xiàn)代化馬鈴薯聯(lián)合收獲機的研發(fā)與應(yīng)用奠定基礎(chǔ);（2）當(dāng)?shù)剞r(nóng)技推廣中心應(yīng)充分發(fā)揮其功能，依據(jù)本地區(qū)的氣候特征（光照強度、日照時長、溫度、濕度）、土壤墑情（酸堿度、溫濕度），逐步推廣適宜在該地區(qū)栽培以及經(jīng)濟效益較高的馬鈴薯品種以及農(nóng)藝技術(shù)，形成相對統(tǒng)一和完善的現(xiàn)代化馬鈴薯種植模式。

4.2 加大馬鈴薯收獲機的基礎(chǔ)研發(fā)

加大馬鈴薯收獲機的基礎(chǔ)研發(fā)，生產(chǎn)出適宜在我國推廣和應(yīng)用的現(xiàn)代化機械，從而為馬鈴薯機械化的推廣奠定堅實的基礎(chǔ)。因此充分發(fā)揮“產(chǎn)、學(xué)、研”的優(yōu)勢，加強校企合作，以《馬鈴薯收獲機質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)范》為基礎(chǔ)，結(jié)合當(dāng)?shù)伛R鈴薯種植現(xiàn)狀以及需求，進(jìn)行現(xiàn)代化馬鈴薯聯(lián)合收獲機的研發(fā)，以確保其在收獲過程中，馬鈴薯的損失率、傷薯率、含雜率均低于5%。具體可以從以下幾方面著手：（1）通過在收獲機上安裝檢測、傳感、控制、驅(qū)動動力以及執(zhí)行機構(gòu)等零部件，實現(xiàn)馬鈴薯收獲過程中的自動對壟，不僅可以有效降低馬鈴薯的損失率和破損率，而且可以大幅度提升作業(yè)效率和機械的穩(wěn)定性;（2）通過加大對仿形輪的研發(fā)、合理布置仿形結(jié)構(gòu)的位置與數(shù)量，從而形成與馬鈴薯地壟匹配性較高的仿壟形技術(shù)，全面提升收獲機對復(fù)雜工況的應(yīng)對性;（3）通過提高拖拉機輸出動力、增強分離裝置的吃土能力、提升收獲機收獲效果來提升對挖掘深度控制的精準(zhǔn)度，在保證可以將所有馬鈴薯全部挖出的情況下，降低吃土量和能量消耗;（4）通過加強對粘性土壤的結(jié)構(gòu)、物理性狀、力學(xué)性能的研究，全面提升其在粘性土壤的工作速率以及清洗效率，從而保證收獲過程中的明薯率和收凈率。

4.3 提升收獲機的可靠性、增強其經(jīng)濟效益

可以從以下幾方面提升馬鈴薯收獲機的可靠性，提升其經(jīng)濟效益：（1）依據(jù)不同地區(qū)土壤土質(zhì)，通過采用高強度材料以及提升工藝的方法，提高零部件的耐磨性和使用壽命;（2）要對馬鈴薯收獲機的技術(shù)人員進(jìn)行專項的培訓(xùn)，提升其使用、維護(hù)、保養(yǎng)方面的技巧，延長機械的施用壽命。

4.4 充分發(fā)揮政府的領(lǐng)導(dǎo)功能

各地區(qū)的政府應(yīng)充分發(fā)揮在馬鈴薯機械化技術(shù)推廣與應(yīng)用過程中的領(lǐng)導(dǎo)作用：（1）加大資金投入，通過擔(dān)保低息貸款或者批復(fù)項目基金的方式，加大科研機構(gòu)以及高新技術(shù)企業(yè)對于高端馬鈴薯收獲機的開發(fā);（2）可以通過加強購機補貼的方式，刺激馬鈴薯收獲機的購買、應(yīng)用與推廣。

4.5 做好機械化收獲前的準(zhǔn)備工作

做好收獲前的準(zhǔn)備工作，創(chuàng)造利于馬鈴薯收獲機作業(yè)的環(huán)境是提高作業(yè)效率、降低馬鈴薯損失率以及破損率的關(guān)鍵因素之一。具體可以從以下幾方面著手：（1）對馬鈴薯秧子進(jìn)行割除，留茬5～8cm，對種植地的薄膜、雜草以及石塊進(jìn)行清理;（2）將土壤的含水率控制在10%～15%之間，避免土塊板結(jié)造成功率的損耗，或者過于潮濕，造成機械打滑以及薯塊清土困難;（3）要在地頭提前留出收獲機掉頭轉(zhuǎn)彎的空間（一般2～3m）;（4）要對機械進(jìn)行檢修，確定各部位連接牢固、無松動、卡滯現(xiàn)象;（5）將牽引機械與收貨機械做好連接，依據(jù)馬鈴薯種類、栽培密度、土壤土質(zhì)進(jìn)行收獲機各部位進(jìn)行調(diào)整，并低俗試運行5min，以確定達(dá)到最佳的工作狀態(tài)。

5 結(jié)語

在以“內(nèi)循環(huán)為主、內(nèi)外循環(huán)相結(jié)合”的經(jīng)濟發(fā)展模式下，馬鈴薯對于農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展的促進(jìn)作用日益凸顯，因此各地區(qū)的農(nóng)業(yè)部門應(yīng)采取切實有效的措施，制定馬鈴薯機械化收獲的科學(xué)方案，為高品質(zhì)馬鈴薯的有效供給保駕護(hù)航。

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