馬鈴薯機械化收獲損傷因素及減損分析

司政邦 依斯麻 楊飛 李博宇

摘要：馬鈴薯機械收獲損傷造成品質下降，導致貯運過程中容易發生感染，進而降低貯藏時間，造成經濟效益下降。從品種選擇、播種方式、收獲時間、收獲方式、儲運等幾個方面來分析機械化收獲造成馬鈴薯損傷的原因，提出一些相應的止損方法，從而指導生產中合理規避損傷的發生，減損增效，并為馬鈴薯機械化收獲減損提供參考。

關鍵詞：馬鈴薯；機械化收獲；損失因素；減損；分析

中圖分類號：S318? ? ?文獻標識碼：A? ? 文章編號：1674-1161（2023）06-0050-04

馬鈴薯作為我國的第四大糧食作物，因其具有豐富的營養成分、種植分布廣泛，被譽為“土糧食”和“大蘋果”。在我國缺衣少食的年代，馬鈴薯為解決我國人民溫飽問題發揮了巨大作用。隨著社會發展進步，馬鈴薯又以豐富的加工食品的形式來到大家面前。馬鈴薯機械化生產過程以機械播種和機械收獲為主。

馬鈴薯機械化收獲中塊莖損傷成為制約馬鈴薯產業發展的瓶頸。馬鈴薯損傷主要是指由收獲機械造成的切傷、碰傷、擠壓和跌落碰撞等現象，產生損傷主要是因塊莖與機械部件、塊莖、其他雜質之間相互作用造成的[1-2]，主要表現為馬鈴薯塊莖的表皮脫落、組織破損、組織褐變、形成黑斑、甚至破裂，這會嚴重影響產量及品質。馬鈴薯主要以收獲塊莖為主，其塊莖深埋于地下，收獲時要把塊莖從地下翻運到地上，通過機械或人工進行土雜分離后再進行收獲裝袋。在機械進行從地下翻運至地上的過程中，由于馬鈴薯塊莖大小、深埋深度、深埋位置等因素不確定性較大，機械從地下翻運及薯土分離過程中很容易損傷塊莖，以上是造成馬鈴薯機械化收獲損傷的主要原因。根據馬鈴薯的損傷位置不同，可將損傷大體分為表面損壞和內部損壞兩類：表面損壞是指機械收獲導致表皮損傷，約占總產量的21%；內部損傷會引起馬鈴薯塊莖內部細胞、組織損傷，損傷的數量也超過12 %；7 %是在運輸過程中造成的損傷；儲藏過程中馬鈴薯因破損而變質的量也達到15 %，這些損傷會造成十分嚴重的經濟損失。通過對馬鈴薯機械化收獲損傷產生的幾種主要原因進行分析，并提出減少損傷的一些建議，從而為科研和農技推廣工作者提供參考[3-5]。

1 馬鈴薯機械化收獲損傷因素分析

1.1 馬鈴薯品種對損傷的影響

馬鈴薯品種的選擇對收獲的影響十分重要。不同的馬鈴薯品種，受遺傳因素和外界自然環境的影響不同，薯形、薯皮顏色、體積大小、芽眼深淺、芽眼均勻度、周皮角質化程度、木栓層厚度等表現也不同。不同品種因受遺傳因素的影響，內部組織存在一些差異，導致成熟度、成熟時間、成熟表皮組織各異，從而影響機械損傷的表現不同。薯形、體積大小的不同導致機械化收獲時在機械內與機械接觸時會發生不同的摩擦作用，從而導致磨損不同。馬鈴薯塊莖形狀的不同，造成在薯土分離機械中產生的阻力不同、運動速度不同、運動方向不同、與機械產生的摩擦和馬鈴薯相互之間的摩擦不同，最終導致的損傷也不同，圓形或類圓形由于阻力較小，與機械摩擦產生的阻力也較小，不易造成磨損。不同品種的馬鈴薯芽眼的多少和深淺、體積的均勻程度、馬鈴薯的形狀也存在很大差異，這就導致在殺秧時秧苗與塊莖在切斷時存在差異。不同品種的馬鈴薯塊莖皮的厚度不同，周皮角質化程度、木栓層厚度等表現也不同，這就導致在與機械或相互摩擦時造成的損傷不同，皮厚的品種，不容易造成損傷[6-7]。

1.2 播種方式對損傷的影響

馬鈴薯播種方式因各地自然條件的不同分為平作和壟作。平作是把馬鈴薯塊莖播種在開溝的平地上，播種方式簡易，播量較大，有助于馬鈴薯塊莖的形成，并增加產量；壟作是通過機械化起壟，把馬鈴薯播種在壟上，有時伴隨肥料深施。壟作便于降水較少的季節蓄積雨水，在降水較多時排澇，有助于增加地溫、薯形的均勻和機械化收獲。平作使馬鈴薯塊莖地下分布不確定性增加，致使挖掘機械不便于控制挖掘深度，收獲時容易造成損傷。此外，平作的馬鈴薯體積不均勻，結薯率高于壟作，傷薯率也會高于壟作的傷薯率，因為機械波動性使馬鈴薯容易受傷。壟作有助于機械化收獲，明薯率較平作高，機械化損傷率較平作低，同時壟作有利于馬鈴薯塊莖體積均勻度變高。壟作的馬鈴薯相對分布較為集中，挖掘機械便于控制挖掘深度，相對機械化收獲損傷就較少[8-10]。

1.3 收獲時間對損傷的影響

馬鈴薯收獲時間的選擇原則是在80%的莖葉枯黃萎蔫時割去地上部分莖葉后3～5 d收獲。馬鈴薯的最佳收獲周期為15～20 d，收獲時土壤含水率在20%～30%，植株下部葉向上30%～50%，葉片開始變黃。對于收獲期降雨量大、含水率較高的地塊，壟上壓力調整裝置可有效避免薯壟過度“下陷”，因此該設計可提高馬鈴薯收獲機對不同地塊、不同馬鈴薯品種的適應能力。要根據馬鈴薯品種和種植地區、種植方式的不同，適時選擇收獲期，以機器進地能正常行駛、不下陷為宜。牽引式收獲適合沙土、壤土種植區域的馬鈴薯挖掘。地塊無石塊、金屬等障礙物，地形坡度<8°。殺秧時間提前14 d以上有助于馬鈴薯表皮木質素的形成、促進表皮木質化、減少機械損傷。不同的收獲時間會影響馬鈴薯的塊莖含水率，含水率不同的馬鈴薯在收獲中損傷表現也不同，含水率高將增大損傷幾率[11]。

1.4 收獲作業方式對損傷的影響

1.4.1 收獲方式 馬鈴薯機械化收獲方式分為分段式收獲和聯合收獲。分段式收獲主要包括挖掘機和撿拾機2種。殺秧后，利用塊莖挖掘機械，把馬鈴薯塊莖從地下翻運至地表，進行土薯分離后再進行鋪條，以便于進行人工撿拾或機械撿拾，之后采用撿拾機完成后段的薯塊撿拾、清選及分級裝運作業。聯合收獲是利用馬鈴薯聯合收獲機一次性完成馬鈴薯塊莖的殺秧、挖掘、分離、包裝等。聯合收獲方式的塊莖相對于機械接觸時間長，容易造成馬鈴薯損傷。馬鈴薯的機械損傷主要發生在收獲環節[12]。

1.4.2 機械殺秧 馬鈴薯殺秧是指在收獲前，利用機械或化學藥劑使地上秧苗枯萎且與塊莖分離，秧苗老化后，塊莖中營養物質在表皮積累，可促進其表皮老化及木栓層的形成。馬鈴薯殺秧方式分為機械殺秧和化學殺秧。機械殺秧是指選用結構型式、工作幅寬符合馬鈴薯種植壟距要求的殺秧機械，一般選擇在收獲前5～7 d殺秧。殺秧作業前調整好殺秧機鐮刀距地面的高度，使鐮刀底刃距壟面10 cm以下。合理殺秧時間的選擇，有助于減少塊莖損傷。研究表明，收獲前5～10 d殺秧，有助于木質素在馬鈴薯表皮的積累，增加表皮的厚度，減少機械收獲損傷[13]。提早殺秧有助于提高收凈率和明薯率。殺秧時間選擇在收獲前14 d更有利于木栓層的形成，有利于促進馬鈴薯老化，從而增加馬鈴薯抗損傷的性能。殺秧機械會對馬鈴薯造成損傷或直接把馬鈴薯從土壤中帶出；殺秧時間對周皮角質化的形成具有影響；殺秧留有一定的秧茬高度，有助于馬鈴薯薯塊表層形成木栓層，減少薯塊表皮磨損。

1.4.3 收獲速度 收獲速度的選擇，即挖掘速度和薯土分離方式的選擇，不同的升運鏈、振動頻率和振幅，對薯塊分離干凈具有十分重要的影響。把薯塊與秧苗、雜草、泥土分離干凈、徹底，可便于運輸、儲藏。合理控制聯合收獲機械的作業速度、挖掘深度和分離部件的工作速度，有助于減少損傷和分離干凈。針對不同的土壤類型和不同的播種方式（平作、壟作），不同的馬鈴薯品種對分離篩的振動強度要求存在差異，通過控制液壓馬達的供油壓力即可實現對振動頻率的調整。振幅的調節是通過改變銷軸在搖臂不同孔的鉸接位置來實現的[14-15]。因此，解決了傳統馬鈴薯收獲機薯土分離裝置的振幅、頻率調節受限的問題，可進一步提高馬鈴薯收獲機對不同地塊、不同馬鈴薯品種的適應能力。

1.4.4 收獲機械 馬鈴薯收獲機械的選擇要結合當地情況來選擇適宜的機械。馬鈴薯收獲機主要分為：牽引式、自走式聯合收獲機。挖掘機挖掘深度的設定意義重大，過深會導致機械效率低下，帶出泥土較多；挖掘淺，則容易傷薯。馬鈴薯分段式收獲機包括挖掘機、撿拾機。挖掘機主要把馬鈴薯從土壤中轉運至地表，再由撿拾機進行撿拾包裝。馬鈴薯分離裝置分為：振動式和固定式兩種。振動式適用于小型地塊，固定式適用于大中型地塊。馬鈴薯聯合收獲機按照動力分為：大型、中型、小型。小型挖掘機一次完成一行，配套動力一般在25 kW左右；大中型挖掘機一次可完成2～4行，配套動力在30～50 kW之間，可使收獲效率大大提高。聯合收獲機械的運行速度控制在3～8 km/h，有助于減少損傷[16-18]。

1.5 收獲后貯藏、運輸對損傷的影響

運輸過程可通過減少塊莖劇烈的顛簸，減少因顛簸過大、堆放過高而引起的塊莖相互擠壓而造成塊莖之間的摩擦損傷。儲藏時做好儲藏方式的選擇，宜選擇陰暗潮濕的地方存儲馬鈴薯，同時做好防蟲防鼠措施，控制好溫濕度[19]。

2 馬鈴薯機械化收獲減損分析

減少馬鈴薯機械收獲損傷是提高馬鈴薯品質和經濟效益的重要手段，現已成為研究的一個重要課題，成為提高馬鈴薯經濟效益、延長貯藏時間的有效途徑。分析馬鈴薯機械化收獲中產生損傷的幾個主要因素，主要是為減少機械收獲損傷提供參考，為馬鈴薯機械化生產提供指導，從而促進馬鈴薯主糧化[20]。

2.1 做好收前準備工作

根據收獲地塊、播種方式、收獲方式等準備好適宜的收獲機械，以便收獲中減少因馬力不足、機械不適應等現象出現而帶來不必要的麻煩。對機械進行檢修，做好各項調試保養，對易損部件進行重點檢查保養，必要時進行更換。機械化收獲田塊的準備：清理田間障礙物，清理大型石塊、木樁等雜物，以方便機械作業。做好馬鈴薯儲運的準備：準備好儲藏地點，打掃干凈儲藏空間，不要與有毒有害物質共同存放[21]。

2.2 選擇優良品種

合理選擇優良品種可以提高馬鈴薯自身抵御外界損傷的能力。通過對品種的選擇，可使馬鈴薯的薯形、體積、芽眼均向著有助于減少損傷的方面生長，從而幫助馬鈴薯收獲中減少或避免損傷。不同品種對馬鈴薯塊莖木栓層的形成具有一定影響，適宜的品種會促進木栓層形成，提高產量、減少損傷。相對薯形整齊一致、表皮光滑、芽眼少而淺、塊莖大小適中、薯形長圓或橢圓形的品種便于機械化收獲。不同品種的馬鈴薯薯塊硬度不同，導致馬鈴薯收獲過程中受到沖擊時所產生的作用不同，最終導致受損的幾率就不相同。部分馬鈴薯塊莖堅硬，因而在與機械沖擊時不易受損；部分馬鈴薯塊莖柔軟，在沖擊中則容易受損[22]。

2.3 合理選擇機械

根據馬鈴薯收獲方式的不同來選擇適宜的收獲機械，有助于提高收獲效率、減少損傷。收獲機械應根據當地種植面積、播種方式來選擇。按照不同需求可選擇挖掘式、挖掘分離式、聯合收獲式馬鈴薯收獲機。根據不同的播種方式來選擇機械，如平作，建議采用分段式收獲。首先選擇挖掘機械，把馬鈴薯塊莖轉運至地表，挖掘機械可根據地塊大小、行數來選擇相適應的馬力大小，以把損傷降到最低。翻運至地表后，可選擇人工撿拾或相適應的機械撿拾。壟作相較平作更適合采用聯合收獲機械進行收獲，由于深度、薯形相對均勻，雜質較少，采用聯合式收獲機械，一次性可完成收獲工作。大型連片的地塊可以選擇聯合收割機，能一次性完成轉運、分離，這樣有利于減少損傷和提高生產效率[23]。

2.4 加快馬鈴薯機械化收獲減損研究

馬鈴薯機械化減損的研究，對提高我國馬鈴薯產業發展具有十分重要的意義，對提高我國馬鈴薯生產機械化率具有十分重要的促進作用。馬鈴薯機械化收獲減損的研究，不是單一地對機械進行研究，而是綜合了農機、農藝的共同體，共同研究，相互促進、相互協調，這對提高發展馬鈴薯機械化水平十分重要。研究的出發點和落腳點，都應圍繞減少機械損傷、農藝農機相互協調開展。要針對不同地區的馬鈴薯機械進行減損研究，以適應不同地區的需求。加快馬鈴薯機械化減損研究，降低馬鈴薯機械化收獲受損率，提高馬鈴薯的產量和品質，需促使產學研聯合出力，并朝著精準、智能、高效的方向發展。

3 結論

隨著糧食安全問題的日益凸顯，馬鈴薯主糧化將成為發展趨勢。馬鈴薯以其豐富的營養、種植范圍的廣適性、較高的產量、耐長時間儲藏而被世界各地廣泛種植。經過以上分析，馬鈴薯機械化收獲時應根據不同的地域，選擇適宜的品種、合適的收獲時間、適宜的收獲機械，這是減少機械收獲損傷的有效途徑，也是未來馬鈴薯機械化收獲研究的重要方向之一。

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Analysis of Factors and Loss Reduction of Mechanized Potato Harvesting

SI Zhengbang1，YI Sima1，YANG Fei2，LI Boyu2*

（1.Agricultural Technology Extension Service Center of Tibet Autonomous Region， Lhasa 850000， China; 2. Shaanxi General Station of Agricultural Extension，Xian 710000，China）

Abstract：? Mechanical harvesting damage can lead to a deterioration in potato quality. During storage and transportation， infected potatoes may lead to shorter storage times and lower economic benefits. This paper analyzes the causes of potato damage caused by mechanical harvesting， and proposes some corresponding methods to reduce losses from the aspects of variety selection， sowing methods， harvesting time， harvesting methods， storage and transportation， etc.， so as to guide mechanical harvesting to reduce damage and increase efficiency in production， and provide reference for the loss reduction of mechanized potato harvesting.

Key words： potato; mechanical harvesting; loss reduction; analysis

收稿日期：2023-07-02

作者簡介：司政邦（1985—），男，研究生，農藝師，研究方向為農業機械的引進與示范推廣。

通信作者：李博宇（1990—），女，研究生，農藝師，研究方向為農業技術研究與示范推廣。