淺析馬鈴薯機械化收獲

張娟

摘要：本文以馬鈴薯機械收獲為研究對象，發現由于農藝因素、生產因素、機械因素等方面的制約，嚴重制約馬鈴薯機械化生產的推廣，進而提出應采取推行馬鈴薯的統一種植模式、加大馬鈴薯收獲機的基礎研發、提升收獲機的可靠性等措施，形成適宜在本地區推廣和應用的馬鈴薯機械化收獲方案，為馬鈴薯機械化收獲的現代化進程提供依據。

關鍵詞：馬鈴薯;機械化收獲;限制因素;解決策略

1 國內外馬鈴薯機械化收獲現狀

1.1 國外馬鈴薯機械化收獲現狀分析

國外馬鈴薯收獲機研發較早，在20世紀30年代末、40年代初，美國等國家即投入大量資金對馬鈴薯收獲機進行研制，至20世紀60年代初，兩國基本實現馬鈴薯的全自動機械化收獲。其主要代表機械為以下幾種：（1）由俄羅斯農機研究所牽頭研制的KCK-4A-1型、KCK4-1型的自走式馬鈴薯聯合收獲機，具有功率大（發動機功率達110kW）、收獲效率高（可連續收獲4行馬鈴薯，每小時作業達1.5hm）、馬鈴薯損失率較低（破損率<3%、損失率<3%）等優勢;（2）由美國 Loganfarm Equipment CO.LTD、 Double L Co.LTD研制的W9034型、 W9038型、W973型等馬鈴薯聯合收獲機，具有功率大（發動機動力為90～120kW），作業效率高，減少薯塊損傷以及薯塊損失等優勢。20世紀70年代末至80年代初，德國、日本、意大利、挪威等國家也相繼進行馬鈴薯自動收獲機的研發，其主要代表機械有以下幾種：（1）挪威 Kverneland Narbo AS CO.LTD研發的UN2600型馬鈴薯聯合收獲機具有可以依據地形調整挖掘深度、對馬鈴薯分級效果好（分離柵參數、莖葉清除輥角度可調節）、可以適用于多種地理環境（底盤高度可調整）等優勢;由Italian farm machinery Itd co.研制的Cpp-BD-150/S型馬鈴薯機械聯合收獲機具有結構簡單、動力較?。òl動機36.75kW）、價格便宜等優勢，可以一次完成馬鈴薯的挖掘、薯塊分離以及裝貨作業。不難看出，農業發達國家的馬鈴薯收獲已經形成一套以“大型自動化聯合收獲機為基礎、多種小型半自動化收獲機相配合”的相對完善機械化收獲體系，且伴隨著傳感技術、液壓技術、人工智能技術（簡稱：AI）的引入，已經逐步實現馬鈴薯收獲過程中的自動切蔓、挖掘、薯塊分離、分級篩選等作業，極大的節約勞動力以及提升馬鈴薯收獲效率[1]。

1.2 我國馬鈴薯機械化收獲現狀

20世紀50年代末、60年代初，我國開始以原蘇聯技術為基礎，進行馬鈴薯收獲機的研發工作，但是由于存在機器噸位較大（接近10t）、馬鈴薯的破損率以及損失率較高等問題，再加上那個時期，我國的馬鈴薯種植相對分散，最終導致其沒有實際投產。近年來，伴隨著我國馬鈴薯集約化、規?；耘嗄Ｊ降男纬?，其傳統的以人工為主的馬鈴薯收獲技術不僅成本較高，而且效率較低，在這種背景下，相關科研單位（中國農業機械化科學研究院、國農業機械化科學研究院、國農業機械化科學研究院等）和科技型公司，加大了對馬鈴薯自動收獲機的研發，但是由于缺乏理論指導和先進的研發經驗，其與農業發達國家相比較，我國的馬鈴薯收獲機存在功力較小（一般發動機配套功率不超過60kW）、自動化程度偏低（一般完成馬鈴薯的挖掘、碎土、輸送、分離等步驟，但是仍需人工撿拾、除莖裝箱）、作業速度較慢（一般作業寬幅為1.5m左右）、分離效果不好、馬鈴薯損失嚴重等問題。導致現階段，雖然部分地區已經試行馬鈴薯的半機械收獲，但普及率不高，從大環境來看，馬鈴薯仍以人工挖掘為主[2]。

2 制約我國馬鈴薯機械化收獲的因素

2.1 農藝因素制約

農藝的多樣性是制約馬鈴薯機械化的重要因素，主要可以從以下幾方面進行分析：（1）自1978年，家庭聯產承包責任制實行以來，極大的激發了農民的工作積極性，我國農業經濟得到快速發展，但是也造成我國的農業種植業呈現相對分散、種植模式不統一的問題，導致現階段，我國并未形成一套相對成熟的可以在各地區推廣的馬鈴薯栽培體系，各地區的馬鈴薯種植過程中，其薯塊種植模式、種植密度、起壟高度與寬度有所不同，大幅度提高了標準化馬鈴薯自動收獲機研發的難度系數;（2）我國地域廣袤，囊括溫帶季風氣候、亞熱帶季風氣候、大陸性季風氣候等多種氣候類型，受不同氣候特征的影響以及當地市場的制約，各地區種植馬鈴薯的品種差異性較大，導致其薯塊大小、形狀、結薯位置、薯皮的耐磨程度差異性較大，導致馬鈴薯自主研發過程中的參數設定缺乏統一的標準，對通用性馬鈴薯聯合收獲機的推廣有較大的限制[3]。

2.2 生產因素制約

制約我國馬鈴薯機械化收獲的生產因素主要包括以下幾方面：（1）我國農耕地相對緊缺，在劃分過程中，其方正性、整齊性較差，農民為提升對土地的利用空間，在馬鈴薯種植過程中，起壟彎曲現象較為普遍，導致采用馬鈴薯自動聯合收獲機進行作業時難度較大;（2）部分地區（比如丘陵、山區等）馬鈴薯種植地相對較小，再加上地形的限制，需要頻繁掉頭，大型馬鈴薯聯合收獲機無法進去作業，只能配備底盤尺寸較小、功率不大的小型半自動化馬鈴薯收獲機，不僅作業效率較低，而且對馬鈴薯種皮損傷率以及薯塊損失率均較高;（3）部分南方地區（江蘇、浙江等）采取的是“春季馬鈴薯—水稻—秋季馬鈴薯”的輪作模式，其土壤粘性大，且壟溝填沒現象較為普遍，其復雜的地形以及高粘度的土壤，進一步對馬鈴薯收獲機的整體性能提出了新的挑戰。

2.3 機械設備的制約

機械設備對于我國馬鈴薯機械化收獲推廣的限制主要體現在以下幾方面：（1）美國、荷蘭等農業發達國家研發的全自動化大型馬鈴薯聯合收獲機，對于馬鈴薯的種植品種、栽培模式、栽培規模、土壤土質有較高要求，與我國馬鈴薯的種植現狀匹配性較低，并不適合大規模的推廣;（2）我國自主研發半自動性、小型馬鈴薯收獲機，在北方一些馬鈴薯種植地已經進行了示范性推廣，但是由于存在作業效率提升有效、馬鈴薯的損失率較大以及可靠性較低等問題，并未形成全國范圍內的大規模推廣[4]。

3 我國馬鈴薯機械收獲機應用現狀分析

3.1 配套動力不足

足夠的配套動力是提升馬鈴薯收獲效率、降低損失率的有效措施之一。由于馬鈴薯收獲機的挖掘犁、震動裝置等裝置的機械功能損耗較大，需要匹配大型拖拉機，才可以保證動力的充足。我國農村多以中小型拖拉機為主，我國馬鈴薯收獲機配套動力不足的現象較為普遍，容易導致馬鈴薯收獲效率較低、損失率較高等問題[5]。

3.2 機械穩定性較差

調查研究發現，我國的馬鈴薯收獲機在作業過程中出現故障的幾率較高。主要體現在以下幾方面：（1）部分地區馬鈴薯栽培地土壤板結嚴重或者土壤粘性過大，在收獲機匹配動力不足的情況下，容易熄火;（2）雜草容易纏繞仿形輪、挖掘鏟等機械部位，導致其機器需間斷性停止運作，進行人工清理;（3）石塊一旦卷入輸送帶、升運器等機械部位，容易造成其零部件的徹底損壞;（4）馬鈴薯的收獲期較短，部分收獲機由于閑置過久、疏于維護，而故障率較高。不難看出，馬鈴薯收獲機穩定性較差是制約其推廣與應用的重要因素。

3.3 經濟效益較低

進行馬鈴薯機械化收獲推廣的重要原因之一是提高收獲效率以及經濟效益，然而現階段，收獲機在實際應用中對于經濟效益的提升比較有限。主要可以從以下幾方面進行分析：（1）馬鈴薯收獲機在作業過程中，其較高的薯皮破損率以及薯塊損失率，必然導致單位面積馬鈴薯的實際收益[6];（2）半自動化馬鈴薯收獲機，仍然需要雇傭“人力”才可以完成馬鈴薯的整個收獲階段，其節約的成本有限;（3）馬鈴薯種植規模較小，且相對分散的種植模式導致收獲機的均攤成本較高，再加上部分機械操作員由于缺乏專業的培訓，對于收獲機的使用以及維護不到位，導致其使用壽命相對有限，進一步增加馬鈴薯收獲的成本[7]。

4 加速我國馬鈴薯機械化生產的策略研究

4.1 進行馬鈴薯種植模式的統一

加速馬鈴薯集約化、規模化進程，逐步實現馬鈴薯的規范化、標準化種植是加速馬鈴薯機械化收獲進程的重要因素。主要可以從以下幾方面著手：（1）借助“土地流轉”的東風，通過采取“招商引資”的方式，形成“政府引領與支持—企業投資與管理—農民入股與分紅”的現代化馬鈴薯種植基地，大幅度提升其栽培面積，統一馬鈴薯的種植品種，起壟的高度、寬度與深度，馬鈴薯的栽培密度等農藝技術，為現代化馬鈴薯聯合收獲機的研發與應用奠定基礎;（2）當地農技推廣中心應充分發揮其功能，依據本地區的氣候特征（光照強度、日照時長、溫度、濕度）、土壤墑情（酸堿度、溫濕度），逐步推廣適宜在該地區栽培以及經濟效益較高的馬鈴薯品種以及農藝技術，形成相對統一和完善的現代化馬鈴薯種植模式。

4.2 加大馬鈴薯收獲機的基礎研發

加大馬鈴薯收獲機的基礎研發，生產出適宜在我國推廣和應用的現代化機械，從而為馬鈴薯機械化的推廣奠定堅實的基礎。因此充分發揮“產、學、研”的優勢，加強校企合作，以《馬鈴薯收獲機質量評價技術規范》為基礎，結合當地馬鈴薯種植現狀以及需求，進行現代化馬鈴薯聯合收獲機的研發，以確保其在收獲過程中，馬鈴薯的損失率、傷薯率、含雜率均低于5%。具體可以從以下幾方面著手：（1）通過在收獲機上安裝檢測、傳感、控制、驅動動力以及執行機構等零部件，實現馬鈴薯收獲過程中的自動對壟，不僅可以有效降低馬鈴薯的損失率和破損率，而且可以大幅度提升作業效率和機械的穩定性;（2）通過加大對仿形輪的研發、合理布置仿形結構的位置與數量，從而形成與馬鈴薯地壟匹配性較高的仿壟形技術，全面提升收獲機對復雜工況的應對性;（3）通過提高拖拉機輸出動力、增強分離裝置的吃土能力、提升收獲機收獲效果來提升對挖掘深度控制的精準度，在保證可以將所有馬鈴薯全部挖出的情況下，降低吃土量和能量消耗;（4）通過加強對粘性土壤的結構、物理性狀、力學性能的研究，全面提升其在粘性土壤的工作速率以及清洗效率，從而保證收獲過程中的明薯率和收凈率。

4.3 提升收獲機的可靠性、增強其經濟效益

可以從以下幾方面提升馬鈴薯收獲機的可靠性，提升其經濟效益：（1）依據不同地區土壤土質，通過采用高強度材料以及提升工藝的方法，提高零部件的耐磨性和使用壽命;（2）要對馬鈴薯收獲機的技術人員進行專項的培訓，提升其使用、維護、保養方面的技巧，延長機械的施用壽命。

4.4 充分發揮政府的領導功能

各地區的政府應充分發揮在馬鈴薯機械化技術推廣與應用過程中的領導作用：（1）加大資金投入，通過擔保低息貸款或者批復項目基金的方式，加大科研機構以及高新技術企業對于高端馬鈴薯收獲機的開發;（2）可以通過加強購機補貼的方式，刺激馬鈴薯收獲機的購買、應用與推廣。

4.5 做好機械化收獲前的準備工作

做好收獲前的準備工作，創造利于馬鈴薯收獲機作業的環境是提高作業效率、降低馬鈴薯損失率以及破損率的關鍵因素之一。具體可以從以下幾方面著手：（1）對馬鈴薯秧子進行割除，留茬5～8cm，對種植地的薄膜、雜草以及石塊進行清理;（2）將土壤的含水率控制在10%～15%之間，避免土塊板結造成功率的損耗，或者過于潮濕，造成機械打滑以及薯塊清土困難;（3）要在地頭提前留出收獲機掉頭轉彎的空間（一般2～3m）;（4）要對機械進行檢修，確定各部位連接牢固、無松動、卡滯現象;（5）將牽引機械與收貨機械做好連接，依據馬鈴薯種類、栽培密度、土壤土質進行收獲機各部位進行調整，并低俗試運行5min，以確定達到最佳的工作狀態。

5 結語

在以“內循環為主、內外循環相結合”的經濟發展模式下，馬鈴薯對于農業經濟的穩定發展的促進作用日益凸顯，因此各地區的農業部門應采取切實有效的措施，制定馬鈴薯機械化收獲的科學方案，為高品質馬鈴薯的有效供給保駕護航。

參考文獻

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