○寧夏回族自治區(qū)農(nóng)業(yè)機械化技術(shù)推廣站 李 翔 崔惠琴 李蘇寧

寧夏是農(nóng)業(yè)農(nóng)村部規(guī)劃確定的黃土高原夏秋冷涼蔬菜生產(chǎn)地理坐標優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)，菜心作為寧夏蔬菜最具優(yōu)勢的產(chǎn)品，遠銷國內(nèi)外。截止2020年底，寧夏菜心種植總面積達到20.3萬畝，占據(jù)寧夏主要7種露地蔬菜種植面積的50%，成為寧夏最具優(yōu)勢的蔬菜品種之一。

菜心收獲環(huán)節(jié)對商品性要求極高，但國內(nèi)無專用菜心收獲裝備，收獲時節(jié)往往需要大量的勞工，生產(chǎn)成本較高?？紤]到自行研發(fā)成本高，周期長，而意大利在葉菜機械化收獲領(lǐng)域具有技術(shù)優(yōu)勢，因此，引進了意大利Ortomec 8700型葉菜收獲機，進行本地適用性試驗及改制，以解決菜心產(chǎn)業(yè)化發(fā)展和人工生產(chǎn)成本高的問題。

一、 菜心收獲機結(jié)構(gòu)分析

商品菜心收獲后是不帶根的葉類蔬菜，對收獲后品質(zhì)要求極高，因此切割時要求割刀轉(zhuǎn)速較高，且割刀鋒利、切口平齊，植株主莖切割后要求整齊、無仰角、無毛刺、無斷莖、無碰傷等?；谶@些要求，菜心收獲機在引進后進行適用化改制，分別從農(nóng)藝和機械方面進行優(yōu)化，其中機械方面對切割刀具和傳送裝置進行了優(yōu)化，加裝了菜心分揀傳送平臺 ，使菜心在收獲后能夠及時的分揀入筐，避免磕傷碰傷。在結(jié)構(gòu)方面，意大利SLIDE CRAB葉菜收獲機主要分為A分揀平臺棚架、B站立左平臺、C液壓升降平臺、D站立右平臺、E分揀傳送皮帶、F分揀站立平臺、G控制系統(tǒng)、H切割刀具、I切割傳送皮帶、J切割刀具系統(tǒng)。

圖1 意大利Ortomec 8700型葉菜收獲機

圖2 Ortomec 8700結(jié)構(gòu)示意圖

其中，分揀專送平臺和切割傳送皮帶為兩個獨立的可調(diào)轉(zhuǎn)速的傳送裝置，根據(jù)刀片的切割幅度和設(shè)備的工作前進速度由控制系統(tǒng)進行綜合調(diào)節(jié)，其傳送精度≤0.3cm；切割刀具系統(tǒng)為往復(fù)式曲柄搖桿機構(gòu)，驅(qū)動刀片往復(fù)擺動，切割菜心，往復(fù)切割角度為±15°。通過對意大利Ortomec 8700型葉菜收獲機的外機結(jié)構(gòu)及工作狀態(tài)進行測試，其基本性能參數(shù)如表1所示：

表1 Ortomec 8700型葉菜收獲機基本性能參數(shù)

二、菜心收獲機的工作原理

通過試驗和改進發(fā)現(xiàn)，菜心由于特殊的商品性要求，菜心收獲機必須由收割總成、分揀總成、碼垛分流總成三個部分構(gòu)成，整機操作人員需要一個機手、四至六個分揀工作人員以及一個碼垛分流人員。其工作原理為：菜心收獲機在田地作業(yè)過程時，切割刀具系統(tǒng)在動力的作用下開始驅(qū)動往復(fù)式切割刀片切割菜心，被切割的菜心在收獲機前進的推力和皮帶向上的傳送力下輸入切割傳送皮帶，再向上運送至分揀傳送皮帶，分揀傳送皮帶的傳輸速度根據(jù)工人的分揀速度進行控制，被傳送上來的菜心在分揀平臺上由人工進行分揀并整齊碼整至菜筐中，菜心裝滿一筐后被碼垛分流人員整齊碼垛至正后方的碼垛升降平臺上，達到一定高度后由升降平臺降送至田地中，由搬運車輛運回冷庫；分揀平臺上分揀出的不合格菜心會隨著分揀傳送皮帶傳送至后方的漏口里棄掉。菜心收獲機的站立平臺為液壓收縮平臺，作業(yè)完畢后可折疊收回，方便車輛運輸和行走。

三、收獲試驗

1.試驗準備。本次以意大利Ortomec 8700型葉菜收獲機為試驗驗證對象，收獲對象為成熟期45天的早熟菜心品種，驗證機器切割性能、切口平整度、切割不合格率、切割損傷率、漏切率、切割清潔度，確定該機的收獲性能、生產(chǎn)效率、作業(yè)效果和地區(qū)適用性。

2.試驗環(huán)境。試驗壟寬110cm、壟高15cm、壟間距160cm，土壤相對含水量20.2%，土壤堅實度11.4kg/cm3，田地坡度1°，土壤類型為壤土。收獲菜心的單株平均高度27.9cm、單株株徑1.9cm，單株重量9.2g（成品菜心），割茬平均高度8.4cm，行距10.3cm、株距9.8cm，切割高度離地5cm。作業(yè)速度0.054m/s，生產(chǎn)率0.38畝/h，每畝菜心機械化收獲理論產(chǎn)量均值穩(wěn)定在1215.85斤。

3.收獲質(zhì)量。試驗依據(jù)《農(nóng)業(yè)機械試驗條件 測定方法的一般規(guī)定》（GBT 5262-2008）的五點法。在單側(cè)行程內(nèi)隨機選定5個作業(yè)行程作為取樣點，每個作業(yè)行程長度為1m，求取各試驗參數(shù)的平均值。對收獲質(zhì)量分別測定了菜心收獲機的切口合格個數(shù)、切割不合格個數(shù)、切割損傷數(shù)、漏切個數(shù)，根據(jù)單位長度收獲的總數(shù)，分別計算切口合格率、切割不合格率、切割損傷率、漏切率。通過試驗測定分析，得出單位長度平均收獲總數(shù)88個、平均切口合格個數(shù)60.4個、平均切割不合格個數(shù)27.6個、平均切割損傷數(shù)4.2個、平均漏切個數(shù)0個。其次是在兩個輸送臺面接口處輸送苗數(shù)86.2個，相較于收獲輸送臺面數(shù)量88個，平均數(shù)量少1.8個，分揀輸送帶和收獲輸送帶之間存在一定的輸送露苗現(xiàn)象。通過計算分析得出，平均切口合格率為68.6%、平均切割不合格個數(shù)31.36%、平均切割損傷率4.77%，平均漏切率0%（見表2）。

表2 試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計

4.清潔度測定。菜心的商品性要求對清潔度達到98%以上，不能含雜及泥土，影響菜心的外觀品質(zhì)。因此，對菜心收獲機的單位長度機械化收割清潔度測定，取5區(qū)間段，分別測定每個區(qū)間內(nèi)菜心機械化收割后含雜情況。經(jīng)計算分析，單位長度5米區(qū)間內(nèi)的收獲總重量0.807kg，含雜重量均值為0.0022kg，菜心收獲機收獲菜心收割清潔率達到99.8%，符合商品性要求（見表3）。

表3 菜心清潔程度

5.試驗分析。引進的葉菜收獲機收割幅寬為1.3m，能夠覆蓋當?shù)夭诵姆N植的壟面寬度，切割率達到100%；壟型高度14cm以上，收割機割刀能夠降低到菜心收割所需要的高度且收割高度穩(wěn)定；菜心收獲機每5m收獲平均用時92秒，按照設(shè)備收割幅寬1.3m計算，平均每畝地收獲用時150分鐘，一天按照8個工時計算，平均收獲效率一天3.2畝；通過對收獲性能的測定菜心收獲的合格率為68.6%，實際人工收獲也需要對菜心進行二次分揀，合格率在60%左右，因此葉菜收獲機在收獲菜心時的合格率符合當?shù)剞r(nóng)戶的需求，收獲損失率在農(nóng)戶接收范圍內(nèi)。通過對菜心機械化收獲清潔度的測定，在沒有沙塵及大風(fēng)灰塵的天氣下，菜心本身清潔度很高，在機械化收獲菜心不發(fā)生倒伏的前提下，不會發(fā)生沾染泥土的現(xiàn)象，收獲的清潔度達到99.8%以上，不存在含雜過高的現(xiàn)象。

整體試驗過程中，機器未出現(xiàn)故障，適合大田露地菜心的機械化收獲，具有較好的應(yīng)用前景，可對當前寧夏菜心機械化收獲這一薄弱環(huán)節(jié)提供機械化解決方案，實現(xiàn)機器換代人的目標。