甘薯收獲機械研究進展.doc

甘薯收獲機械研究進展中國是世界上甘薯種植面積最大和產量最多的國家，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，其產量僅次于水稻、小麥和玉米，居世界第四位?？偖a量約1.1億噸，約占全世界總產量的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，而且可以加工轉化成多種類型的食品，甘薯產業(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械發(fā)展相對落后，馬鈴薯的畝產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，技術落后，收獲是整個甘薯生產過程的重要環(huán)節(jié)，因此，國內迫切需要技術先進、性能可靠的甘薯收獲機械來滿足甘薯產業(yè)發(fā)展的需求。了解掌握國內外甘薯收獲機械的研究動態(tài)，對促進我國甘薯產業(yè)的發(fā)展有重要作用。1國外甘薯收獲機械研究現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變慢，可進行收獲。此時甘薯已經達到市場要求的尺寸，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移到塊莖，影響甘薯質量。甘薯塊莖外表皮薄而細，收獲時非常容易受損傷，收獲設備對塊莖的碰撞以及甘薯從收獲設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，設計時要充分考慮傷薯因素。圖1. 鑄造式甘薯挖掘犁圖2. 改進的擺動式莖葉切割機國外甘薯收獲機械的研發(fā)經歷了一系列階段，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，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，埋薯現象比較嚴重，研究表明，由于漏挖和埋薯造成約20%的塊莖損失，因此，挖掘犁遠遠不能達到甘薯收獲的要求。并且，挖掘犁的莖葉切割效果較差，針對這一現象，國外又出現了一種除秧機(圖2)，一種改進的連枷式切割器，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，寬度可根據行距調整。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。國外馬鈴薯挖掘機的研制相對先進，因此，一些農場主嘗試用馬鈴薯挖掘機挖掘甘薯（圖3），這種機具用于單行收獲，挖掘鏟后面是升運鏈，輸送土壤和塊莖到鏈條上，土壤被分離掉，塊莖被輸送到機器后部，然后人工撿拾。圖4. 兩級桿條鏈式甘薯收獲機圖3. 使用帶有可裝卸平臺的馬鈴薯收獲機收獲甘薯隨著國外對甘薯收獲機械的不斷探索，甘薯的收獲進入了半聯(lián)合收獲階段，圖4為一種兩級桿條鏈式甘薯收獲機，一級輸送裝置用來升運甘薯塊莖，另一級輸送用來對甘薯進行分級包裝，機器安裝有分選臺，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20世紀末，國外甘薯收獲機械的發(fā)展進入聯(lián)合收獲階段，出現了第三種型式的具有莖葉清除功能的甘薯聯(lián)合收獲機(圖5)，可一次完成挖掘輸送分離清選升運過程，與拖拉機配套，配有液壓控制系統(tǒng)，結構比較復雜，價格昂貴34。在發(fā)達國家，甘薯的種植早已經形成產業(yè)化，美國每年種植甘薯的面積大約有90,000英畝，因此，甘薯收獲機械的研制技術已經比較成熟，甘薯的收獲已不再是耗時費工的作業(yè)。一些其它發(fā)達國家也基本實現甘薯收獲機械化。但是，我國農機產品發(fā)展相對滯后，甘薯收獲仍是一種耗時長，勞動強度大的作業(yè)。2國內甘薯收獲機械研究現狀圖6. 1520型馬鈴薯挖掘機我國甘薯作物的收獲基本還處于鎬頭刨薯的時代，機械化收獲發(fā)展嚴重滯后，長期依靠人工或半機械化作業(yè)，廣大甘薯種植區(qū)的農民和農業(yè)主管部門，迫切要求解決甘薯生產過程中的機械化收獲問題，把農民從繁重體力勞動中解放出來。針對此問題，國內一些科研單位先后開始研制甘薯收獲機，主要產品有山東省招遠泰山農機廠設計的4HW700型簡易地瓜收獲機；該機為框架結構，后懸掛于拖拉機上，平犁鏟挖掘后半部分抖土、分離輸送收獲物。與8.817.6kW拖拉機配套，作業(yè)幅寬為70 cm，作業(yè)效率為0.200.33hm2/h；阜陽市農業(yè)機械研究所研制的4LU-75型甘薯收獲機，可與13.216.2kW小四輪拖拉機配套使用，作業(yè)幅寬為75 cm，生產率為0.10.2 hm2/h；最近市場上還有HD-I型花生地瓜收獲機，該機與12馬力小四輪拖拉機配套；以上機型據報道作業(yè)效果都不錯，但是沒有相關的檢測報告進行實質性說明，作業(yè)情況有待進一步考證。2007年，現代農裝北方（北京）農業(yè)機械有限公司嘗試使用1520型馬鈴薯挖掘機挖掘甘薯（圖6），總體情況良好，個別部件需要調整設計。3甘薯收獲機械發(fā)展趨勢國外甘薯收獲機械的研制已經進入穩(wěn)步發(fā)展時期，市場上成熟的產品較多。我國的甘薯薯收獲機械的研制還處于發(fā)展時期，雖然，市場上有一些產品，但就其綜合特性，還有許多改進的空間，主要體現在以下幾方面：（1）將馬鈴薯收獲機械改進設計應用到甘薯收獲是發(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應用到甘薯收獲中可行性較高，國內目前有單位在做這方面的研究，只是產品還沒經過測試，不久的將來一定會有合格的產品走向市場；（2）液壓控制、電子監(jiān)控以及自動化技術是甘薯收獲機的另一研究方向。國外的各類農機產品在這幾方面已經有成型的技術為支撐。但是，在我國的大部分農機產品仍停留在機械結構的研發(fā)階段，液壓控制、電子監(jiān)控以及自動化技術仍是我們需要努力探索的領域；（3）我國地形復雜，地塊一般較小，這決定了我國甘薯收獲機的研制應該以中、小型為主，一方面考慮我國對甘薯收獲機的研發(fā)現狀，一方面考慮農民的購買力。參考文獻1孫建國。對人類大有好處的甘薯。中國檢驗檢疫，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