萬壽菊機械式采摘現狀分析

牛國玲， 姜永成， 李鏢鏢， 楊俊杰

（佳木斯大學機械工程學院，黑龍江佳木斯154007）

萬壽菊機械式采摘現狀分析

牛國玲， 姜永成， 李鏢鏢， 楊俊杰

（佳木斯大學機械工程學院，黑龍江佳木斯154007）

針對機械式采摘萬壽菊的發展現狀進行分析，介紹了國內外萬壽菊種植現狀以及種植范圍，對萬壽菊的生產價值以及經濟價值進行了分析。為了提高萬壽菊采摘效率，提出發展機械化萬壽菊采摘的戰略是非常必要的。進一步通過對現有機械采摘的分析，提出對機械式萬壽菊采摘機的改進策略以及展望，為以后對于機械式采摘萬壽菊、仿生機器人采摘萬壽菊等研究工作奠定了基礎。

萬壽菊；機械式采摘；仿生機器人采摘萬壽菊

0 引言

色素萬壽菊是持續性開花作物，屬綠色環保型經濟作物，具有凈化空氣和美化綠化環境的作用。種植萬壽菊，景色壯觀，既可觀賞又可入藥，具有很高的觀賞價值和藥用價值。

目前有些地方已機械式采摘萬壽菊，但是仍存在很多問題，因此改進萬壽菊采摘機械是萬壽菊生產中的一個重點和難點。目前針對萬壽菊機械采摘研究方面的參考資料較少，僅有的是位于新疆地區察布查爾縣的研究。本文對萬壽菊的整體現狀進行分析，并且結合實際考察數據，對其進行總結探討，為今后研究萬壽菊機械化采摘機的優化奠定理論基礎。

1 萬壽菊采摘期及人工采摘存在的問題

1.1 萬壽菊采摘期

通常，萬壽菊花瓣完全展開時即可采摘，一般10～13天采摘1次，未完全開放的花瓣不摘，以免影響產量。整個生長期可采摘7次［1］。

適時采收是萬壽菊增產的一個重要環節。采花過早，花朵小、產量低；采收過晚，花朵萎蔫、花瓣脫落，也會導致減產。在農業生產上，人們常以萬壽菊花冠直徑和花的色澤作為采摘標準。本試驗表明，在現蕾后第16～25天，萬壽菊可以采摘。但是，在第22天之后，萬壽菊鮮花外層花瓣逐漸萎蔫，影響鮮花色澤。而在第16～22天之間，鮮花重量和直徑在不斷生長，鮮花重量和花冠直徑均達到采摘標準，因此，確定萬壽菊在現蕾后第16～22天之間進行采摘為佳［2］。一般在7月末至下霜前為采收期，每5-7天采摘一次，標準是達到八、九成熟時，花瓣全部展開，花心的雄蕊部分開放或不開放，這時產量最高。同時，及時采摘前期花朵，有利于后期花朵有足夠的營養吸收，提高產量。五不采原則即陰雨天不采，有露水不采，霧天不采，不成熟不采，腐爛、病變、變色雜花不采。特別注意雨天不能采摘，因萬壽菊植株屬無限根系，雨天采摘病菌容易從根系及采摘口侵入植株，導致死亡或低產［3］。

采花時用手握住花朵向一邊輕掰即可，不可猛拉硬扯。在收獲萬壽菊時，花農在壟溝內行走，對兩邊的花朵進行采摘，用塑料袋、竹筐等裝花。由于其鮮花主要含有葉黃素，在陽光照射下，容易被氧化，使其葉黃素含量降低，所以鮮花需用黑色塑料薄膜覆蓋進行保存或者運輸。或者是采花后，立即將花枝剪去，剪到花枝細葉以下，以減少養分消耗［4］。

1.2 人工采摘存在的問題

采摘作業所用勞動力在整個生產過程所占比重最大，目前我國的采摘絕大部分還是以人工采摘為主。人工采摘效率低、勞動量需求大，還容易損傷果實。人手不夠的問題常常會導致經濟損失。利用機械采摘萬壽菊既可減少對花朵的破壞，也可減少對勞動力的需求，綜合效益顯著提高。此外，隨著從事農業勞動人數的減少及老齡化趨勢加大，開發采摘機械具有巨大經濟效益和廣闊的市場前景。

2 國內外機械式采摘研究現狀

2.1 國外研究現狀

圖1 振搖式果園采收機械

國外的采摘機械發展迅速，代表性的有果園采摘機械等。果園機械式采摘主要有振搖式、撞擊式和切割式三種類型。國外果園采摘機械的研究始于20世紀40年代初，以美國等西方國家開展的較早。從40年代至60年代，振搖采摘機械得到迅速發展。70年代出現了各種動力切割式采摘機械，例如油鋸、氣動剪。比較著名的氣動剪廠商有意大利的CAMPAGNOLA公司，瑞士的FELCO公司，日本的ARS公司等［5］。

2.2 國內研究現狀

1）手提式萬壽菊花采摘器。手提式菊花采摘器可解決人工采摘萬壽菊花產生過敏的問題。它主要用于萬壽菊花采摘，同時也適用于采摘各類花朵。它具有工作效率高、體積小、造價低、靈活、無動力、操作簡單方便的特點。它主要是能夠代替人工采摘，避免用手去觸碰花朵，減少花朵對人體的傷害。

2）萬壽菊采摘機。萬壽菊采摘機以柴油機為動力，通過引風機產生風壓，運用風力對萬壽菊鮮花進行采摘。該機器由182團、頂山天然色素有限公司以及石河子采棉機廠共同研制。萬壽菊采摘機將在團場進行試驗推廣，這將對團場萬壽菊產業的發展及農業增效、增收起到積極的推動作用。

3）自主研發萬壽菊采摘機。為了有效解決萬壽菊采摘的勞動強度大、用工難問題，2012年，萬壽菊機械采摘項目攻關小組，經過近8個月的科技攻關終于研發出新疆首臺萬壽菊采摘機。

圖2 全疆首臺萬壽菊采摘機

3 現有機械式萬壽菊采摘機械的問題分析

對以上幾種萬壽菊采摘機械分析表明，目前機械式采摘萬壽菊仍存在下列問題：

1）手提式萬壽菊采摘器效率偏低。手提式雖然使用起來方便靈巧、可操作性強，但在大面積種植的萬壽菊面前，仍不能快速采摘萬壽菊，仍不能大量減少所需采花工。

2）大型采摘機械對植株有一定損害，導致采摘花的質量不高，降低了再采摘產量，使總產量降低。大型機械雖然在很大程度上加快了采摘的進度并大量減少了所需人工，更能適應大規模種植的萬壽菊作業，但在采摘過程中仍不可避免對植株帶來傷害，給下一次采摘的萬壽菊質量和產量造成損失，同時采摘作業對拖拉機的速度有一定的要求，過慢容易把未開放的花朵摘下，過快則會出現漏采，而且拖拉機在花田中活動受到限制，靈活性較差。

4 結論

通過以上資料分析，我們了解到機械式采摘萬壽菊的需求和現狀以及存在的問題。針對這些問題，我們對萬壽菊采摘機提出如下優化對策及未來的展望：

1）針對采凈率較低的問題，可以加入識別裝置，對萬壽菊進行識別，識別出適合采摘的萬壽菊后再對其進行采摘，這樣不僅可以提高萬壽菊采摘率，還能在一定程度上保護未成熟花朵，提高二次采摘產量。

2）針對大型機械對植株造成較大傷害的問題，可以通過對刀片優化以及對大型機械結構改良使其更適合在花田中活動，減少對萬壽菊采摘過程中對植株造成的傷害。

3）優化種植工藝，在培育過程中盡量使同一地區的花期最佳采摘期統一，經過技術研究化簡同一高度使其更有利于機械化采摘。

4）利用仿生機器人采摘萬壽菊。但目前采摘類機器人還存在問題，如：識別率不高或識別后定位精度不高、部分重疊或遮蔽的果實無法采摘、果實的損傷率較大、果實的平均采摘周期較長、采摘機器人的制造成本較高等問題。但隨著技術的進步，采摘機器人的成本將會降低，且變得更加自動化、智能化、人性化。應加快花果采收機械的研發，使其向結構合理、自動化程度高、工作視角良好、操作安全簡便、使用和維修方便、安全可靠性高、智能的方向發展。提高勞動效率，并盡可能地把人們從繁重的勞動中解放出來［6］。

5）可通過非切割方法使萬壽菊花朵與植株分離，如模仿吸入式自動采果機，利用吸塵機的原理將花朵吸入漏斗內，借助柔軟管道輸送到儲存容器中，這樣能減少采摘時切口對植株的影響，且操作較為簡單［7］。

根據萬壽菊莖直立、粗壯，多分枝，屬一葉一分枝型，幼苗莖光滑，成株莖具有縱紋及溝槽，常規品種一般株高900～1 200 mm，雜交種株高1 500 mm左右［8］等特征，設計出一種與萬壽菊植株相容性較好的機械，使其在采摘過程中減少對萬壽菊的損害。針對造價問題，收集箱可參考現有紫菜采摘機，紫菜收集箱用杉木板輔設在鋼管機架上，重量輕、成本低、壽命長、清洗晾曬方便［9］。

［1］ 陳小軍.萬壽菊高產栽培技術［J］.農村科技，2012（5）：43-44.

［2］ 王立鳳，姜明，楊克軍，等.不同采摘時期對萬壽菊鮮花重量和葉黃素含量的影響［J］.東北農業大學學報，2012（7）：145-148.

［3］ 邱冬梅.東部半山區色素萬壽菊栽培技術要點［J］.吉林農業，2012（7）：97.

［4］ 林曉影，王龍，王紅霞.萬壽菊的栽培與采摘［J］.養殖技術顧問，2011（10）：223.

［5］ 陳翊棟，劉軼.果樹氣動剪枝機工作原理及現狀［J］.農業機械，2008（25）：54-56.

［6］ 段潔利，陸華忠，王慰祖，等.水果采收機械的現狀與發展［J］.廣東農業科學，2012（16）：189-192.

［7］ 鄭世椿.金薯高產栽培技術［J］.中國農學通報，1995（4）：52.

［8］ 張春華.色素萬壽菊特征特性觀察及各生育階段管理研究［J］.中國園藝文摘，2013（7）：146-147.

［9］ 孫莉，李珺珺.紫菜采摘機研發使用情況的調研分析［J］.江蘇農機化，2009（3）：32-33.

（編輯立 明）

Status and Analysis of Mechanical Marigold Picking

NIU Guoling,JIANG Yongcheng,LI Biaobiao,YANG Junjie
（College of Mechanical Engineering,Jiamusi University,Jiamusi 154007,China）

Development status of mechanical picking marigold is analyzed.The current marigold cultivation at home and abroad and the planting area are described.The production value and economic value of marigold are analyzed.In order to improve the efficiency of marigold picking,it is very necessary to put forward the development of mechanization marigold.And through the analysis of the existing mechanical harvest,thus the improvement strategy of mechanical marigold picking machine and outlook is put forward.The results provide reference for mechanical harvest and bionic robot picking marigold research work.

marigold;mechanical harvest marigold;bionic robot picking marigold

S 23

A

1002－2333（2014）05－0032－03

牛國玲（1975—），女，副教授，碩士，主要研究農業電氣化與自動化、機械設計等；姜永成（1976—），男，副教授，博士，主要從事農業智能機器人技術、智能檢測與控制技術研究。

姜永成，E-mail：jiangyongcheng@126.com

2014-01-19

佳木斯大學科技創新團隊建設計劃項目（Cxtd-2013-01）