甘薯收獲機(jī)械研究進(jìn)展.doc

甘薯收獲機(jī)械研究進(jìn)展中國是世界上甘薯種植面積最大和產(chǎn)量最多的國家，常年種植面積1億畝，種植面積約占世界的60%；甘薯作為主要糧食作物之一，其產(chǎn)量僅次于水稻、小麥和玉米，居世界第四位?？偖a(chǎn)量約1.1億噸，約占全世界總產(chǎn)量的85%以上，居世界首位。在不同地方，甘薯有不同的名稱，又稱番薯、地瓜、紅薯、白薯、山芋、紅笤等。如今，甘薯不僅可以成為輕工業(yè)的重要原料，而且可以加工轉(zhuǎn)化成多種類型的食品，甘薯產(chǎn)業(yè)具有很大的開發(fā)前景12。但是，目前與之配套的甘薯收獲機(jī)械發(fā)展相對落后，馬鈴薯的畝產(chǎn)量在世界上還處于較低水平，主要原因在于收獲環(huán)節(jié)還停留在手工收獲方式，技術(shù)落后，收獲是整個甘薯生產(chǎn)過程的重要環(huán)節(jié)，因此，國內(nèi)迫切需要技術(shù)先進(jìn)、性能可靠的甘薯收獲機(jī)械來滿足甘薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求。了解掌握國內(nèi)外甘薯收獲機(jī)械的研究動態(tài)，對促進(jìn)我國甘薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有重要作用。1國外甘薯收獲機(jī)械研究現(xiàn)狀莖葉微微泛黃時是甘薯的最佳收獲季節(jié)，表示甘薯的長勢已經(jīng)變慢，可進(jìn)行收獲。此時甘薯已經(jīng)達(dá)到市場要求的尺寸，在好的長勢條件下，一些品種在種植后的90到100天就可滿足市場需求。通常收獲時，季節(jié)已經(jīng)接近霜凍，莖葉枯萎，但是還沒傷及塊莖，再晚收獲就會使根部的損傷轉(zhuǎn)移到塊莖，影響甘薯質(zhì)量。甘薯塊莖外表皮薄而細(xì)，收獲時非常容易受損傷，收獲設(shè)備對塊莖的碰撞以及甘薯從收獲設(shè)備下落到裝載箱的時候，均有可能損傷塊莖表皮，因此要盡可能使撞傷和擦傷降到最低，設(shè)計(jì)時要充分考慮傷薯因素。圖1. 鑄造式甘薯挖掘犁圖2. 改進(jìn)的擺動式莖葉切割機(jī)國外甘薯收獲機(jī)械的研發(fā)經(jīng)歷了一系列階段，收獲方法也有很多。最初小面積種植甘薯通常使用鑄造式甘薯挖掘犁（圖1），甘薯被犁刀挖掘的同時，鋸齒狀的犁刀將塊莖從枯萎的莖葉根部切斷，將塊莖鋪放在鄰近一側(cè)，這種類型的挖掘犁不能挖掘所有的塊莖，并且挖掘出的塊莖有可能被土壤再次埋住，埋薯現(xiàn)象比較嚴(yán)重，研究表明，由于漏挖和埋薯造成約20%的塊莖損失，因此，挖掘犁遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到甘薯收獲的要求。并且，挖掘犁的莖葉切割效果較差，針對這一現(xiàn)象，國外又出現(xiàn)了一種除秧機(jī)(圖2)，一種改進(jìn)的連枷式切割器，是一種由一個長木柄或棒和一個安在柄端上稍短的能自由搖動的棍棒組成的除莖用具，寬度可根據(jù)行距調(diào)整。專門用于塊莖類作物的莖秧切割。這種方式仍屬于分段收獲，工序較多，作業(yè)效率較低。國外馬鈴薯挖掘機(jī)的研制相對先進(jìn)，因此，一些農(nóng)場主嘗試用馬鈴薯挖掘機(jī)挖掘甘薯（圖3），這種機(jī)具用于單行收獲，挖掘鏟后面是升運(yùn)鏈，輸送土壤和塊莖到鏈條上，土壤被分離掉，塊莖被輸送到機(jī)器后部，然后人工撿拾。圖4. 兩級桿條鏈?zhǔn)礁适硎斋@機(jī)圖3. 使用帶有可裝卸平臺的馬鈴薯收獲機(jī)收獲甘薯隨著國外對甘薯收獲機(jī)械的不斷探索，甘薯的收獲進(jìn)入了半聯(lián)合收獲階段，圖4為一種兩級桿條鏈?zhǔn)礁适硎斋@機(jī)，一級輸送裝置用來升運(yùn)甘薯塊莖，另一級輸送用來對甘薯進(jìn)行分級包裝，機(jī)器安裝有分選臺，通常有4到6人在分選臺上工作。這種收獲機(jī)不具備莖葉清除功能，收獲前，仍需要人工除秧。圖5. 帶有莖葉清除功能的甘薯聯(lián)合收獲機(jī)20世紀(jì)末，國外甘薯收獲機(jī)械的發(fā)展進(jìn)入聯(lián)合收獲階段，出現(xiàn)了第三種型式的具有莖葉清除功能的甘薯聯(lián)合收獲機(jī)(圖5)，可一次完成挖掘輸送分離清選升運(yùn)過程，與拖拉機(jī)配套，配有液壓控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，價格昂貴34。在發(fā)達(dá)國家，甘薯的種植早已經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)化，美國每年種植甘薯的面積大約有90,000英畝，因此，甘薯收獲機(jī)械的研制技術(shù)已經(jīng)比較成熟，甘薯的收獲已不再是耗時費(fèi)工的作業(yè)。一些其它發(fā)達(dá)國家也基本實(shí)現(xiàn)甘薯收獲機(jī)械化。但是，我國農(nóng)機(jī)產(chǎn)品發(fā)展相對滯后，甘薯收獲仍是一種耗時長，勞動強(qiáng)度大的作業(yè)。2國內(nèi)甘薯收獲機(jī)械研究現(xiàn)狀圖6. 1520型馬鈴薯挖掘機(jī)我國甘薯作物的收獲基本還處于鎬頭刨薯的時代，機(jī)械化收獲發(fā)展嚴(yán)重滯后，長期依靠人工或半機(jī)械化作業(yè)，廣大甘薯種植區(qū)的農(nóng)民和農(nóng)業(yè)主管部門，迫切要求解決甘薯生產(chǎn)過程中的機(jī)械化收獲問題，把農(nóng)民從繁重體力勞動中解放出來。針對此問題，國內(nèi)一些科研單位先后開始研制甘薯收獲機(jī)，主要產(chǎn)品有山東省招遠(yuǎn)泰山農(nóng)機(jī)廠設(shè)計(jì)的4HW700型簡易地瓜收獲機(jī)；該機(jī)為框架結(jié)構(gòu)，后懸掛于拖拉機(jī)上，平犁鏟挖掘后半部分抖土、分離輸送收獲物。與8.817.6kW拖拉機(jī)配套，作業(yè)幅寬為70 cm，作業(yè)效率為0.200.33hm2/h；阜陽市農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所研制的4LU-75型甘薯收獲機(jī)，可與13.216.2kW小四輪拖拉機(jī)配套使用，作業(yè)幅寬為75 cm，生產(chǎn)率為0.10.2 hm2/h；最近市場上還有HD-I型花生地瓜收獲機(jī)，該機(jī)與12馬力小四輪拖拉機(jī)配套；以上機(jī)型據(jù)報道作業(yè)效果都不錯，但是沒有相關(guān)的檢測報告進(jìn)行實(shí)質(zhì)性說明，作業(yè)情況有待進(jìn)一步考證。2007年，現(xiàn)代農(nóng)裝北方（北京）農(nóng)業(yè)機(jī)械有限公司嘗試使用1520型馬鈴薯挖掘機(jī)挖掘甘薯（圖6），總體情況良好，個別部件需要調(diào)整設(shè)計(jì)。3甘薯收獲機(jī)械發(fā)展趨勢國外甘薯收獲機(jī)械的研制已經(jīng)進(jìn)入穩(wěn)步發(fā)展時期，市場上成熟的產(chǎn)品較多。我國的甘薯薯收獲機(jī)械的研制還處于發(fā)展時期，雖然，市場上有一些產(chǎn)品，但就其綜合特性，還有許多改進(jìn)的空間，主要體現(xiàn)在以下幾方面：（1）將馬鈴薯收獲機(jī)械改進(jìn)設(shè)計(jì)應(yīng)用到甘薯收獲是發(fā)展方向之一。甘薯在外觀、性狀、生長方式等方面與馬鈴薯有許多相似的地方5，所以嘗試將馬鈴薯收獲機(jī)應(yīng)用到甘薯收獲中可行性較高，國內(nèi)目前有單位在做這方面的研究，只是產(chǎn)品還沒經(jīng)過測試，不久的將來一定會有合格的產(chǎn)品走向市場；（2）液壓控制、電子監(jiān)控以及自動化技術(shù)是甘薯收獲機(jī)的另一研究方向。國外的各類農(nóng)機(jī)產(chǎn)品在這幾方面已經(jīng)有成型的技術(shù)為支撐。但是，在我國的大部分農(nóng)機(jī)產(chǎn)品仍停留在機(jī)械結(jié)構(gòu)的研發(fā)階段，液壓控制、電子監(jiān)控以及自動化技術(shù)仍是我們需要努力探索的領(lǐng)域；（3）我國地形復(fù)雜，地塊一般較小，這決定了我國甘薯收獲機(jī)的研制應(yīng)該以中、小型為主，一方面考慮我國對甘薯收獲機(jī)的研發(fā)現(xiàn)狀，一方面考慮農(nóng)民的購買力。參考文獻(xiàn)1孫建國。對人類大有好處的甘薯。中國檢驗(yàn)檢疫，2006（4），632叢小甫。物美價廉的大眾保健食品甘薯，原料市場，2001，46473PAUL E. SUMNER。Harvesting, Curing and Storage of Sweet Potatoes, The University of Georgia