陳佶 夏海榮 劉偉華 岳崇勤 夏煥

陳佶,上海市農(nóng)業(yè)機(jī)械鑒定推廣站,201601

夏海榮,劉偉華,岳崇勤,夏煥,上海市農(nóng)業(yè)機(jī)械鑒定推廣站

導(dǎo)讀：針對(duì)上海地區(qū)綠葉菜機(jī)械化生產(chǎn)模式,以雞毛菜為對(duì)象,對(duì)國(guó)內(nèi)外4種綠葉菜收獲機(jī)械的作業(yè)性能進(jìn)行比較,實(shí)際割幅滿(mǎn)足農(nóng)藝要求,小型、輕便且具有割臺(tái)仿形機(jī)構(gòu)的綠葉菜收獲機(jī)械較適合上海地區(qū)小規(guī)模種植模式。

蔬菜是上海地區(qū)除糧食作物外播種面積最大的作物。2017年上海地區(qū)蔬菜播種面積9.288萬(wàn)hm2，產(chǎn)量293.50萬(wàn)t；2018年蔬菜播種面積9.431萬(wàn)hm2，產(chǎn)量294.49萬(wàn)t[1]。蔬菜營(yíng)養(yǎng)豐富，品種繁多，按農(nóng)業(yè)生物學(xué)分類(lèi)，可分為綠葉菜類(lèi)、甘藍(lán)類(lèi)、茄果類(lèi)等。其中，雞毛菜、莧菜、茼蒿等綠葉菜生長(zhǎng)周期短，復(fù)種指數(shù)高，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，是上海地產(chǎn)蔬菜的重要組成部分。蔬菜生產(chǎn)是勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，除耕整地、植保、搬運(yùn)等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了一定程度的機(jī)械化，其他環(huán)節(jié)仍以人工作業(yè)為主[2]。其中收獲環(huán)節(jié)是最耗時(shí)、勞動(dòng)強(qiáng)度最大的環(huán)節(jié)，約占總作業(yè)量的40%[3]。但日益嚴(yán)重的人口老齡化問(wèn)題，造成農(nóng)村勞動(dòng)力短缺、生產(chǎn)成本增加、經(jīng)濟(jì)效益降低，綠葉菜收獲已成為制約上海蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展最主要的矛盾。上海市農(nóng)業(yè)農(nóng)村委員會(huì)自2019年起在全市范圍內(nèi)創(chuàng)建蔬菜生產(chǎn)“機(jī)器換人”示范基地，大力推進(jìn)綠葉菜生產(chǎn)全程機(jī)械化。按照方案，綠葉菜種植在8 m寬塑料溫室或連棟大棚內(nèi)，畦作機(jī)播，機(jī)械收割，配套農(nóng)藝為：旋耕機(jī)碎土后在棚內(nèi)作5畦，畦寬1.1 m、高15～18 cm，播種與收割幅寬1.05 m[4]。上海市農(nóng)業(yè)機(jī)械鑒定推廣站對(duì)國(guó)內(nèi)外多款綠葉菜收獲機(jī)械的結(jié)構(gòu)、原理進(jìn)行學(xué)習(xí)研究，并對(duì)其作業(yè)性能進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，為有效推進(jìn)綠葉菜收獲機(jī)械化提供了依據(jù)。

圖1 鋸齒帶刀

葉菜收獲機(jī)械分類(lèi)方式多樣，按收獲蔬菜類(lèi)別可分為結(jié)球類(lèi)、綠葉菜類(lèi)和蔥韭類(lèi)；按行走方式可分為手扶式和乘坐式；按收獲后蔬菜堆放方式可分為有序收獲和無(wú)序收獲[5]。葉菜收獲機(jī)械作業(yè)部分主要包括割刀、割臺(tái)、輸送裝置等，亦可裝撥禾裝置或割臺(tái)仿形機(jī)構(gòu)。葉菜幾何形態(tài)和物理特性的多樣性造成收獲機(jī)械的通用性較差[6]，在采收不同品種葉菜時(shí)應(yīng)選用合適的割刀、輸送裝置。目前常用的割刀主要有鋸齒帶刀（圖1）、往復(fù)式刀（圖2）、圓盤(pán)刀（圖3）等。

圖2 往復(fù)式刀

圖3 圓盤(pán)刀

1 綠葉菜收獲機(jī)械作業(yè)性能比較

1.1 4種參試機(jī)具基本情況

上海市農(nóng)業(yè)機(jī)械鑒定推廣站于2020-2021年在上海市奉賢區(qū)、松江區(qū)對(duì)國(guó)內(nèi)外4款綠葉菜收獲機(jī)械的作業(yè)性能進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。這4款收獲機(jī)械分別為：南通富來(lái)威農(nóng)業(yè)裝備有限公司生產(chǎn)的4UM-100電動(dòng)蔬菜收獲機(jī)（圖4）、上海世達(dá)爾現(xiàn)代農(nóng)機(jī)有限公司生產(chǎn)的4MD-120苗菜電動(dòng)收割機(jī)（圖5）、上海田惠農(nóng)業(yè)裝備有限公司生產(chǎn)的XFYC-1200葉菜收割機(jī)（圖6）和意大利HORTECH公司生產(chǎn)的SLIDE FW 120葉菜收獲機(jī)（圖7）。

圖4 富來(lái)威4UM-100電動(dòng)蔬菜收獲機(jī)

圖5 世達(dá)爾4MD-120苗菜電動(dòng)收割機(jī)

4款綠葉菜收獲機(jī)械主要技術(shù)規(guī)格見(jiàn)表1。富來(lái)威4UM-100電動(dòng)蔬菜收獲機(jī)和世達(dá)爾4MD-120苗菜電動(dòng)收割機(jī)為手扶式結(jié)構(gòu)，整機(jī)體型較小，操作者在畦面上行走推扶收獲機(jī)前進(jìn)作業(yè)，機(jī)具后部放置蔬菜筐的空間較小，可放2個(gè)，1人作業(yè)需兼顧機(jī)具行走和蔬菜的收集與擺放，換筐頻率高。田惠XFYC-1200葉菜收割機(jī)和HORTECHSLIDE FW 120葉菜收獲機(jī)為乘坐式結(jié)構(gòu)，整機(jī)體型較大，操作者站立在收獲機(jī)上操縱機(jī)具前進(jìn)作業(yè)，收獲機(jī)后部擺放蔬菜筐的空間較大，可放置4～6個(gè)，1人作業(yè)可專(zhuān)注于蔬菜的收集與整理，換筐頻率較低。除HORTECH SLIDE FW 120葉菜收獲機(jī)采用內(nèi)燃機(jī)、配套功率較大外，其余3款機(jī)具均采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，配套功率小，節(jié)能環(huán)保。富來(lái)威4UM-100電動(dòng)蔬菜收獲機(jī)設(shè)計(jì)割幅1.0 m，與畦面寬1.1 m、播種和收割幅寬1.05 m的農(nóng)藝要求有一定差異，另外3款收獲機(jī)械的設(shè)計(jì)割幅均為1.2 m，與農(nóng)藝要求匹配。參試機(jī)具都可實(shí)現(xiàn)割茬高度上下手動(dòng)調(diào)節(jié)。除富來(lái)威4UM-100電動(dòng)蔬菜收獲機(jī)沒(méi)有割臺(tái)仿形機(jī)構(gòu)外，其余3款收獲機(jī)均配有兩點(diǎn)接觸式割臺(tái)仿形機(jī)構(gòu)，作業(yè)時(shí)可沿機(jī)具前進(jìn)方向根據(jù)畦面平整度自動(dòng)調(diào)節(jié)割臺(tái)升降。上述4款收獲機(jī)械皆可用于雞毛菜、莧菜、茼蒿等綠葉菜的無(wú)序收獲。

圖6 田惠XFYC-1200葉菜收割機(jī)

圖7 HORTECH SLIDE FW 120葉菜收獲機(jī)

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)方法參考中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《手扶式莖葉類(lèi)蔬菜收獲機(jī) 質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》（NY/T 3664-2020），結(jié)合上海地區(qū)農(nóng)藝要求，測(cè)定實(shí)際割幅、割茬高度、漏割損失率，同時(shí)考察機(jī)具的通過(guò)性。具體要求與方法如下：①實(shí)際割幅，每1行程在測(cè)區(qū)內(nèi)等距離測(cè)定6點(diǎn)，測(cè)2個(gè)行程，計(jì)算平均值；②割茬高度，在測(cè)區(qū)內(nèi)沿機(jī)具前進(jìn)方向于全幅寬內(nèi)等間隔選取20株測(cè)量割茬高度，每1行程等間隔測(cè)2次，測(cè)2個(gè)行程，計(jì)算平均值；③漏割損失率，在測(cè)區(qū)內(nèi)沿機(jī)具前進(jìn)方向取1 m長(zhǎng)，在全幅寬內(nèi)測(cè)定漏割葉菜割茬后的質(zhì)量，并統(tǒng)計(jì)收割葉菜的質(zhì)量，每1行程等間隔測(cè)2次，測(cè)2個(gè)行程，計(jì)算漏割損失率。

試驗(yàn)選用適宜機(jī)械化采收新夏青5號(hào)、新夏青6號(hào)雞毛菜。試驗(yàn)地點(diǎn)選在連棟大棚內(nèi)，單棟跨度8 m，長(zhǎng)40 m。前期配套農(nóng)藝為：旋耕機(jī)碎土后用作畦機(jī)作5畦，畦面寬1.1 m，直播機(jī)播種，播種幅寬1.1 m。上海地區(qū)土壤質(zhì)地主要為壤土，土壤表層絕對(duì)含水率不超過(guò)30%。根據(jù)上海地區(qū)蔬菜機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)，雞毛菜一般在播種后20～25天采收，7～9月高溫季節(jié)播種后14～15天采收。試驗(yàn)地塊平整無(wú)雜物，雞毛菜生長(zhǎng)均勻，苗齡適宜收割，不同收獲季節(jié)雞毛菜平均自然高度10～13 cm，無(wú)大于100 cm2的無(wú)苗區(qū)域，采收面積不小于80 m2（包含穩(wěn)定區(qū)與測(cè)區(qū)）。

1.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

4款綠葉菜收獲機(jī)械的通過(guò)性與作業(yè)性能試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。4款機(jī)具在連棟大棚內(nèi)的通過(guò)性均較好。連棟大棚入口寬敞，機(jī)具進(jìn)出大棚方便，無(wú)磕碰發(fā)生。大棚兩端田頭留有機(jī)具調(diào)頭的空地，機(jī)具田間調(diào)頭方便。體型較小的2款手扶式收獲機(jī)較體型較大的2款乘坐式收獲機(jī)更便于田間調(diào)頭。值得注意的是，8 m寬塑料溫室入口較連棟大棚明顯窄而且矮，手扶式收獲機(jī)仍可較方便地進(jìn)出溫室，但乘坐式收獲機(jī)進(jìn)出時(shí)須留意不能碰撞到溫室鋼架；塑料溫室因空間狹小，田頭未留出供機(jī)具調(diào)頭的空地，收獲機(jī)田間調(diào)頭時(shí)會(huì)軋到蔬菜，體型較大的乘坐式收獲機(jī)軋菜情況更明顯。

表1 4款綠葉菜收獲機(jī)械主要技術(shù)規(guī)格

表2 4款綠葉菜收獲機(jī)械的通過(guò)性與作業(yè)性能

作業(yè)性能方面，富來(lái)威4UM-100電動(dòng)蔬菜收獲機(jī)實(shí)際割幅為0.9 m，作業(yè)時(shí)前方導(dǎo)向輪在畦溝內(nèi)行走，后側(cè)驅(qū)動(dòng)輪在畦面上行走，其余3款收獲機(jī)的實(shí)際割幅均為1.1 m，作業(yè)時(shí)導(dǎo)向輪和驅(qū)動(dòng)輪皆在畦溝內(nèi)行走。因雞毛菜苗齡、長(zhǎng)勢(shì)略有差異，農(nóng)藝要求割茬高度不同，4款收獲機(jī)械作業(yè)時(shí)的實(shí)際割茬高度也不同，但均符合農(nóng)藝要求。富來(lái)威4UM-100電動(dòng)蔬菜收獲機(jī)在收割過(guò)程中會(huì)發(fā)生割刀切土的情況，其他3款機(jī)具未發(fā)生切土情況，表明裝有割臺(tái)仿形機(jī)構(gòu)的綠葉菜收獲機(jī)在作業(yè)時(shí)的穩(wěn)定性高于沒(méi)有割臺(tái)仿形機(jī)構(gòu)的收獲機(jī)。富來(lái)威4UM-100電動(dòng)蔬菜收獲機(jī)、世達(dá)爾4MD-120苗菜電動(dòng)收割機(jī)和HORTECH SLIDE FW 120葉菜收獲機(jī)的漏割損失率均不超過(guò)2%，能較好滿(mǎn)足生產(chǎn)要求，田惠XFYC-1200葉菜收割機(jī)漏割損失率稍高，為4.2%，基本能滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。

2 結(jié)論

綜合4款綠葉菜收獲機(jī)械的通過(guò)性和作業(yè)效果來(lái)看，世達(dá)爾4MD-120苗菜電動(dòng)收割機(jī)在8 m寬塑料溫室和連棟大棚內(nèi)進(jìn)出、通行和田間調(diào)頭均較為方便，實(shí)際割幅與機(jī)械化生產(chǎn)農(nóng)藝要求相配套，作業(yè)性能各項(xiàng)目綜合評(píng)價(jià)最好，適用于8 m寬塑料溫室和連棟大棚內(nèi)的綠葉菜機(jī)械化采收；HORTECH SLIDE FW 120葉菜收獲機(jī)在連棟大棚內(nèi)通過(guò)性較好，但在8 m寬塑料溫室內(nèi)通行不便，實(shí)際割幅能滿(mǎn)足耕整地、播種和收割等農(nóng)藝要求，作業(yè)效果好，適用于連棟大棚內(nèi)的機(jī)械化收獲；田惠XFYC-1200葉菜收割機(jī)在連棟大棚內(nèi)通過(guò)性較好，在8 m寬塑料溫室內(nèi)通過(guò)性一般，實(shí)際割幅能滿(mǎn)足相應(yīng)農(nóng)藝要求，但漏割損失率稍高，可在連棟大棚內(nèi)適量使用并作進(jìn)一步驗(yàn)證；富來(lái)威4UM-100電動(dòng)蔬菜收獲機(jī)在8 m寬塑料溫室和連棟大棚內(nèi)進(jìn)出、通行和田間調(diào)頭較為方便，但實(shí)際割幅與本市主推的機(jī)械化作業(yè)農(nóng)藝要求不相符，漏割損失率較低但收割穩(wěn)定性較差，適合在少數(shù)畦面寬不超過(guò)1 m的非標(biāo)準(zhǔn)情況下使用。根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，宜在上海地區(qū)推廣小巧輕便、具有割臺(tái)仿形機(jī)構(gòu)的綠葉菜收獲機(jī)械。