馬鈴薯機械化收獲關鍵技術及發展趨勢

丁全利，郭鳳艷

(1.通化縣農業綜合行政執法大隊，吉林 通化 134100；2.通化縣快大茂鎮綜合服務中心，吉林 通化 134100)

0 引言

馬鈴薯是世界重要的糧食作物之一[1]，在我國產量僅次于玉米、小麥和水稻。我國馬鈴薯種植面積位于世界之首，但是，目前馬鈴薯機械化程度較低，除耕整地環節機械化率相對較高外，播種收獲等作業環節機械化率遠低于小麥、水稻。2021年馬鈴薯耕種收綜合機械化率較2020年提高2個百分點。馬鈴薯收獲基本依靠人工進行，隨著人工費用的逐漸提升，勞動力轉移等，人工生產成本較高，馬鈴薯生產整體經濟效益無法提升，因此，提高馬鈴薯機械化生產效率已經刻不容緩[2]。

國外馬鈴薯收獲機技術相對較為成熟，機械化水平較高，田間作業效果較好，但是國外馬鈴薯收獲機不能適應我國馬鈴薯種植農藝要求[3]。我國馬鈴薯收獲機正處于蓬勃發展時期，主要包括適應北方馬鈴薯生產的大型牽引式馬鈴薯聯合收獲機，可一次性完成碎土、挖掘、分離及轉運；另外還有中型分段式馬鈴薯收獲機及小型馬鈴薯挖掘機[4]。

1 馬鈴薯機械化收獲的基本條件

1.1 耕地條件

1.1.1 地塊坡度小

馬鈴薯一般在丘陵寒涼地區進行大面積種植，為了提高馬鈴薯收獲機的田間作業質量，應沿著坡地的方向進行收獲作業，安全坡度值一般≤8°[5]，若坡度過大馬鈴薯收獲機在進行田間作業時，重心會發生偏移，一方面會影響收獲質量與效率，另一方面，嚴重時會導致機組側翻，造成人員傷害。

1.1.2 地面平整

馬鈴薯收獲機進行田間作業時，應保證地面平整，不能出現大的石塊、障礙物或坑洼，這是保證馬鈴薯收獲機田間作業效率及工作質量的基本條件之一。當地面出現較大障礙物或者坑洼時，會導致馬鈴薯挖掘深度不穩定，出現漏收或者馬鈴薯塊莖的收獲損傷，增大馬鈴薯的收獲損傷率，產生機組“趴窩”現象及降低馬鈴薯的凈收獲率。

1.1.3 采收面積大，交通便利

為了充分發揮馬鈴薯收獲機的作業優勢，應選擇在大面積的馬鈴薯種植地進行機械收獲作業，同時，應保證馬鈴薯收獲機在地塊之間的交通便利，適應機組行走，保障機組在轉移、行駛過程中的安全性。

1.1.4 土壤濕度適宜

馬鈴薯收獲機收獲時應達到土壤濕度適宜，當土壤含水率較低時，土壤較為堅硬，使挖掘過程阻力較大；當土壤含水率較高時，土壤較為細軟、黏稠，土壤與馬鈴薯不易分離，且容易附著在馬鈴薯收獲機部件上，增加馬鈴薯收獲機的收獲阻力。

1.1.5 清理土壤中雜物

馬鈴薯收獲機作業時，通過馬鈴薯挖掘鏟進行馬鈴薯的挖掘，轉動篩及擺動篩實現馬鈴薯與土壤的分離，當土壤中出現石塊、雜草、地膜等雜物時，會影響挖掘鏟的運動，嚴重時還會造成轉動篩等機構的堵塞及卡死，影響馬鈴薯的收獲作業質量與效率。

1.2 馬鈴薯機械化收獲的農藝條件

1.2.1 種植深度

馬鈴薯在進行田間種植時，不宜種植過深，否則不利于后續馬鈴薯收獲機的收獲。

1.2.2 種植行距

馬鈴薯之間的種植行距過窄會影響馬鈴薯收獲機田間的行走，增大馬鈴薯收獲機對馬鈴薯塊莖的損傷；種植行距過寬會降低馬鈴薯的產量。當前最適宜的馬鈴薯種植方式是寬窄行密植，在保證馬鈴薯產量的同時，便于馬鈴薯收獲機作業。

1.2.3 馬鈴薯種植模式

馬鈴薯在我國不同地區都有種植，但是由于氣候、品種及土壤類型不同，目前馬鈴薯的種植方式主要包括平植、壟植及地膜種植3種模式，因此，不同馬鈴薯種植模式都應該與馬鈴薯收獲技術相適應與配套。

1)平植模式。在我國東北及西北寒冷地區，主要采用馬鈴薯平植模式，核心技術主要是少翻動土壤，采用寬窄行密植，種植寬行為60 cm，窄行為40 cm。

2)壟植模式。在我國南方水肥條件較好的地區采用馬鈴薯壟植模式，核心技術為起壟種植，一般要求馬鈴薯的種植寬度大于60 cm，該種植模式下，馬鈴薯收獲機的動力消耗較小，馬鈴薯收獲率較高。

3)地膜種植模式。采用地膜種植方式，可以保證馬鈴薯提前上市，增加經濟收益，種植模式示意圖，如圖1所示，在該種植模式下，應該選擇分離效果較好的馬鈴薯收獲機，在進行田間收獲時，應避免雜物及地膜纏繞機器。

1.馬鈴薯塊莖；2.馬鈴薯殘秧；3.苗帶附圖；4.地膜

2 馬鈴薯機械化收獲方案的制定

2.1 地塊準備

當馬鈴薯種植區域較為分散時，會給馬鈴薯收獲機在不同地塊之間的轉移帶來困難，為了提高馬鈴薯收獲機的田間工作效率，應提前規劃好馬鈴薯收獲地塊，確保馬鈴薯收獲機在不同地塊之間的不間斷工作，提高馬鈴薯收獲機的田間作業效率與經濟效益。提前評估好不同地塊的坡度、地界及面積，仔細檢查地塊里面是否有石塊、障礙物等及時進行清理，如果不能清理應進行障礙物標記。為了便于馬鈴薯收獲機在地塊掉頭，應將地塊兩頭寬度設置為馬鈴薯收獲機機組長度的2倍。

2.2 機械化裝備的準備

收獲前，為了保證馬鈴薯收獲質量符合農藝要求，要提前做好馬鈴薯收獲機相關準備工作。首先要保證馬鈴薯收獲機良好的工作狀態，各項工作參數符合農藝要求，相關配套農業機械，如拖拉機等，應保證其安全性與可靠性，部件完整，操作靈活；最后做好充足的燃油儲備及相關的潤滑油供應。

2.3 機組人員準備

馬鈴薯收獲機操作人員的技術熟練程度及專業素質直接影響馬鈴薯收獲質量與工作效率，因此，不僅要求馬鈴薯收獲機操作人員具備操作技能，還應具備一定的農業知識與馬鈴薯收獲機維修、保養等相關知識，機組人員至少配備兩名專業工作人員，相互配合，完成馬鈴薯收獲作業。

2.4 輔助人員準備

輔助人員主要是對散落田間的馬鈴薯進行撿拾，提高收獲效率，避免馬鈴薯長期鋪放在地表，由于風吹日曬等導致品質下降，影響經濟收益。一般小型馬鈴薯收獲機應配備3～6名輔助工作人員，大型馬鈴薯收獲機需配備6～8名輔助人員。

2.5 包裝運輸機械準備

收獲后，應及時完成馬鈴薯包裝及運輸，保障及時運送到市場售賣、加工或儲藏等，防止馬鈴薯變質引起品質下降。

2.6 收獲路線的制定

提前規劃好馬鈴薯收獲機田間行走路線，減少田間轉彎、掉頭的難度，避免空行。常見的馬鈴薯收獲路線包括離心法、向心法和分區收獲法。離心法、向心法比較簡單，馬鈴薯收獲機在田間容易轉彎；分區收獲法田間收獲效率高，適宜于大面積馬鈴薯收獲。

3 馬鈴薯收獲機存在的問題及發展趨勢

國外馬鈴薯收獲機研究起步較早，收獲質量好、效率高、可靠性較強，且收獲機種類齊全，技術先進，但是市場售價偏高。目前，國外馬鈴薯收獲機主要企業包括美國的Double L公司、Carry公司、洛甘農機公司、US Small Farm Equipment公司、帕梅公司(PARMA COMPANY)，德國的格瑞莫公司等。我國馬鈴薯收獲機技術及水平也正在逐步向高水平方向發展，但是與小麥、水稻、玉米等主要農作物相比，馬鈴薯機械化收獲水平還比較低，2021年馬鈴薯機械化收獲率為32%左右。目前，國內馬鈴薯收獲機主要品牌及企業包括美諾、德沃、洪珠、樂陵、海山等，基本具備了國外同類型馬鈴薯收獲機的生產水平。目前馬鈴薯收獲機的研制及生產更加注重農機農藝的相互融合，相關產品的研發與生產不再局限于馬鈴薯播種、收獲作業環節，已經逐步延伸至馬鈴薯的田間轉運、分級和倉儲等機械化生產作業環節。

3.1 存在的問題

3.1.1 馬鈴薯種植區域發展不均衡

我國北方地區農業機械化綜合水平較高，目前已經形成了較為完善的馬鈴薯耕種收機械化水平，如黑龍江、內蒙古、新疆等，但是在我國西南地區，農業機械化水平整體較為落后，高山及陡坡地面積較廣，農業機械化基礎較弱，當前，適合南方丘陵小地塊馬鈴薯收獲機型號較少，導致西南地區機械化水平較低。

3.1.2 馬鈴薯關鍵作業環節發展不平衡

當前，馬鈴薯播種及收獲作業環節機械化水平最為薄弱，在馬鈴薯種植方面，我國主要以馬鈴薯細切芽塊拌種播種為主，催芽等技術不標準，不能為高速精量馬鈴薯播種機提供標準的馬鈴薯塊莖；在馬鈴薯機械化收獲等方面，馬鈴薯收獲屬于半機械化狀態，主要是先采用打秧機滅秧，再采用馬鈴薯分段收獲機(挖掘機)完成薯塊的挖掘、分離等作業工序，最后人工撿拾裝袋，聯合收獲機械化水平較低。

3.1.3 馬鈴薯收獲機規模化生產企業較少

目前，我國馬鈴薯生產企業規模較小、技術較弱，知名品牌企業較少，與國外機械差距較大。

3.2 發展趨勢

在當前馬鈴薯收獲機的基礎上，應進一步加強馬鈴薯收獲機的智能化，并逐步將新材料、新工藝融入到馬鈴薯收獲機械中。在馬鈴薯機械化收獲作業環節中，以減少馬鈴薯塊莖的漏收率及損傷率為研究重點，開展馬鈴薯收獲機高效低損技術的研究，逐步將仿生技術、機器視覺、人工智能等應用到馬鈴薯收獲機的作業過程中，實現高效低損傷收獲，結合馬鈴薯品種及生產地區發展聯合收獲機械，針對西南丘陵地區馬鈴薯種植區域，重點解決馬鈴薯收獲過程中損傷問題。

4 結論

馬鈴薯是我國第四大糧食作物，是世界重要的糧食作物之一，馬鈴薯在我國產量僅次于玉米、小麥及水稻。但是目前馬鈴薯收獲機械化水平較低，在各個地區發展不平衡，尤其是在西南丘陵山區，馬鈴薯收獲基本依靠人工進行，馬鈴薯生產整體經濟效益無法提升，提高馬鈴薯生產機械化水平已經刻不容緩。因此應加強馬鈴薯收獲機智能化及電動化，開展馬鈴薯收獲機高效低損技術的研究，逐步將仿生技術、機器視覺、人工智能等應用到馬鈴薯收獲機的作業過程中，提升我國馬鈴薯機械化收獲水平。