淺談葉類蔬菜收獲裝備技術的現狀及發展趨勢

季順中，宋志禹，吳耀東，金 月*，張健飛，金 銳，王 誠

（1.江蘇云馬農機制造有限公司，江蘇鹽城 224000；2.農業農村部南京農業機械化研究所，江蘇南京 210014；3.安化縣農機化技術推廣服務站，湖南安化 413500）

0 引言

蔬菜產業一直以來都是我國農業農村經濟的重要支柱產業，近幾年蔬菜生產逐年成穩步上升態勢，播種面積約0.21億hm2，總產值約1.5萬億元。其中，葉類蔬菜占總播種面積的32.5%，產量占蔬菜總產量30.5%[1]，是蔬菜生產的重要組成部分。然而，葉類蔬菜生產面臨的最緊要問題是勞動力緊缺、生產成本居高不下的問題，極大的制約了葉類蔬菜產業的發展。葉類蔬菜生產過程中，收獲是勞動強度最大、耗時最多的環節，約占整個生產作業量的40%以上[2]，人們對葉類蔬菜收獲裝備的需求愈來愈迫切。

1 葉類蔬菜收獲割臺主要結構形式及工作原理

我國葉類蔬菜具有種類繁多、生長差異大、種植農藝粗放且復雜的特點，機械化收獲研發難度大，目前，我國蔬菜生產綜合機械化水平約為20%蔬菜生產耕整地機械已相對成熟，蔬菜育苗移栽取得重大突破，灌溉和植保技術突飛猛進，但是蔬菜收獲環節尚以人工采收為主，尤其是葉類蔬菜機械化收獲的研發進展緩慢[3]。葉類蔬菜收獲割臺按結構形式及工作原理可以分為無序收獲割臺、有序收獲割臺、帶根收獲割臺三大類。

1.1 葉類蔬菜無序收獲割臺

無序收獲割臺大多由分禾撥禾部件、往復式雙動刀切割部件、回轉帶式輸送部件、收集部件等組成，日本川崎公司生產的手扶式葉菜收獲機、江蘇大學研制的秧草收獲機、農業農村部南京農業機械化研究所開發的4GCD-600型葉菜無序收獲機均采用上述割臺結構。切割部件采用環狀鋸齒帶刀的有意大利Hortech公司[4]的Slide FW型收獲機，開發帶刀自定心技術和割臺高度自動調節技術，收獲過程中不需要撥禾輪作用，僅靠前方蔬菜的推擠作用將后方被割葉類蔬菜推至輸送帶上，經由輸送帶運輸至后方收集箱中。此割臺對三葉菜、菊花腦等小葉類蔬菜，以及對葉菜收獲商品性要求不高的農戶適用[4]。

1.2 葉類蔬菜有序收獲割臺

由于我國消費者更傾心于購買整齊有序、商品性好的葉類蔬菜，葉類蔬菜的機械化有序收獲割臺技術在我國研究較早且深入。相比于無序收獲割臺，其核心關鍵技術是有序夾持輸送技術，南京農業大學[5]研發的莖葉類蔬菜有序收獲機采用柔性夾持輸送機構，將莖葉類蔬菜以站立姿態有序地向機器后方運送，當菜運送至夾持輸送末端時自由倒下集箱。韓國康博公司[6]生產的4G-200型韭菜收割機，采用半交叉式輸送帶夾持著韭菜朝同一側倒下、集箱，實現韭菜的有序收獲。農業農村部南京農業機械化研究所[7]研發的蘆蒿收割機，采用立式滑動擋禾板，實現被割蘆蒿以站立姿態有序地向機器后方運送、裝箱。農業農村部南京農業機械化研究所研制的葉菜有序收獲機，基于半交叉式輸送實現寬幅1.2 m的密植葉菜多行有序收集[8]。

1.3 葉類蔬菜帶根收獲割臺

目前，葉類蔬菜帶根收獲割臺主要分為帶根聯合收獲、帶根分段收獲2種，其中，采用環狀鋸齒帶刀的切割部件能實現砂壤土質栽培下的葉類蔬菜淺入土切割，Hortech公司[9]的Slide Valeriana型收獲機首先通過環狀鋸齒帶刀的淺入土高速回轉式切割，再由割臺前端的合金條交替運動產生振動來清潔去土后，經回轉帶式輸送帶運送收集，實現需低留茬和需帶根收獲的葉類蔬菜（如菠菜等）整株聯合收獲。帶根分段收獲采用鏟切式無動力入土切割，將葉類蔬菜根部從土下翻出后鋪放于田里，由人工揀拾收集。

2 葉類蔬菜收獲裝備技術發展趨勢和存在問題

2.1 葉類蔬菜收獲裝備技術發展現狀

國外對葉類蔬菜收獲技術裝備的研究較早、投入大、發展快且技術先進，歐美國家以寬割幅自走式大型機械為主，整機裝備的智能化水平高，適用于規模化大型農場；日本、韓國等以輕簡化的小型手扶式收獲機為主，結構簡單、操作輕便，適用于小田塊和設施作業。關于葉類蔬菜機械化有序收獲方面，由于國外的葉類蔬菜品種較單一，消費者對蔬菜收獲的商品性要求較低，并且為了降低其收獲作業強度，葉類蔬菜收獲機大多只是散亂的收獲菜葉部分，因此涉及有序收獲和帶根收獲裝備技術領域的研究相對較少。

我國葉類蔬菜收獲機械的研究起步較晚，目前仍主要依靠人工，前期在無序收獲裝備技術方面投入了大量科研經費和研究經歷。但由于我國葉類蔬菜種類繁多、物理特性差異大、生產加工用途和消費群體不同等，對葉類蔬菜機械化收獲的要求也不同。例如，三葉菜（草頭）采用無序收獲，用于脫水干燥的蔬菜多采用一次性收獲，菠菜采用帶根收獲，供應超市零售的雞毛菜等葉類蔬菜采用整齊有序收獲。因此，近幾年關于葉類蔬菜有序收獲和帶根收獲裝備技術方面的研究顯著增多，取得的成果較多，大多仍處于理論和試驗階段。

2.2 葉類蔬菜收獲裝備技術存在的問題

國外在葉類蔬菜生產作業技術裝備研發方面由于起步早、技術領先，在國外應用也較為廣泛，但在國內未見推廣和應用。究其原因，一方面裝備價格昂貴、使用和維修困難，另一方面裝備不符合國內的種植情況、適應性較差。

國內在葉類蔬菜生產技術與裝備研發方面起步較晚，雖有多家科研單位和企業研發蔬菜生產作業裝備，但距實際應用尚有一定的差距，體現在理論研究淺、技術水平低、機具可靠性差，此外各單位研發的機具單一、蔬菜種植不規范等多方面因素，導致現有的葉類蔬菜生產裝備缺乏系統性和關聯度，葉類蔬菜生產裝備適應性差，各環節作業機具難以配套，一定程度上限制了葉類蔬菜有序收獲技術裝備的發展。

2.3 葉類蔬菜收獲裝備技術發展建議

針對以上問題，本文對我國葉類蔬菜收獲裝備技術的未來發展方向和研究重點提以下建議：

1）深入、系統地進行葉類蔬菜收獲裝備技術理論研究。包括加大對土壤-作物-部件互作的機械采收機理研究，采用仿真模擬分析等手段對關鍵機構進行優化改進，通過科學試驗確定整機裝備的關鍵作業參數等，為葉類蔬菜收獲裝備技術研發提供理論支撐。

2）重點研發葉類蔬菜有序收獲、帶根收獲技術與裝備。要加大葉類蔬菜有序收獲、帶根收獲裝備的研發投入和力度，將機電液一體化技術、自動控制技術等與傳統機械裝備相結合，提升裝備的適應性、可靠性和智能化水平，實現葉類蔬菜高效、低損的機械收獲設計目標。

3）注重農機與農藝的緊密融合。葉類蔬菜機械化收獲效率高低和性能好壞與農藝規范性有很大關系，因此，要加強農機農藝融合，提高生產各環節機具的匹配度，進一步規范葉類蔬菜的種植農藝和生產作業機具的使用。

3 結語

隨著葉類蔬菜需求量的日益增多，農村勞動力不斷向城鎮化轉移，葉類蔬菜生產用工難、用工貴的問題日益突出，葉類蔬菜收獲機械化是今后重要的發展方向。我國葉類蔬菜種類繁多、生長差異大、種植農藝粗放且復雜，對不同的葉類蔬菜采收要求不同，國外的機具大多不適應國內葉類蔬菜的種植農藝，且價格昂貴、使用維修困難，直接引進國外先進的收獲機具或照搬國外技術是不可取的。未來應從深入研究裝備技術理論，優化改進機械結構和作業參數；加大葉類蔬菜有序收獲、帶根收獲技術與裝備的研發力度，提升裝備可靠性；注重農機與農藝的緊密結合，提高裝備的適應性等3個方面著手，整體提升葉類蔬菜生產全程機械化裝備技術水平，降低葉類蔬菜生產作業成本、減輕勞動強度，推動葉類蔬菜產業的可持續綠色發展。