國內外大蒜播種機和收獲機的研究進展-藏刊網

0 引言

大蒜,別名胡蒜;百合科,多年生宿根草本,其嫩苗、花莖和鱗莖等均可食用,有增進食欲和抑菌、殺菌作用,同時作為蔬菜、調味品、保健品具有很高的經濟效益.據中華商務網報道,我國是世界上最主要的大蒜生產國和出口國,大蒜常年種植面積約 60 萬 hm2,產量 1 058 萬 t 余,占全球 75% ,涉及到蒜農 500 多萬戶[1 - 3].

大蒜是勞動密集型栽培作物,除耕地、整地、灌溉環節能夠利用機器外,其它工序基本由人工完成,尤以收獲和栽種工序最為辛苦.近幾年,隨著農村勞動力轉移,大蒜播種、收獲用工緊缺,人工成本越來越高,致使大蒜生產成本居高不下,嚴重影響了大蒜產業的健康發展.從調研情況看,2013 年我國大蒜人工種植成本約 4 500 元/hm2,人工收獲成本約 9 000 元/hm2\\(部分地區甚至高達 12 000 元/ hm2\\),加上種、肥等物化投入,總成本約 45 000 元/ hm2,而大蒜的產出因蒜價格的不穩定差距較大\\(有些年份甚至賠錢\\),嚴重影響了蒜農種蒜的積極性.實現大蒜機械化生產對于提高我國大蒜產業國際競爭力、減輕勞動強度和增加農民收入等具有重要意義.

本文對近年國內外大蒜播種機和收獲機的研究進展情況進行了介紹,并對大蒜機械化發展思路進行了探討,并根據生產現狀,提出農藝農機融合、播種服務收獲的發展思路.

1 大蒜播種機研究現狀

為了方便機械作業,美國、法國、西班牙等發達國家多使用機器隨機播種,不要求種植鱗芽朝上[4 -8].韓國現在常用壓穴式同步大蒜播種機\\(如圖 1 所示\\),先用壓穴器壓出半球面形蒜穴,然后將大蒜種體播到壓出的蒜穴內,通過蒜穴內球面來實現大蒜鱗芽方向的控制[9].日本洋馬推出 PH4R 型大蒜種植機\\(如圖2 所示\\),人工投種于橡膠種穴,然后種穴盤向下平動,當貼近地面時,排鐘推桿將蒜種插入土中.試驗表明,該機存在著傷蒜、直立度低、種植過深、種植后形成隴間距過大等問題,不符合我國種植習慣.歐洲國家多采用轉盤式排種器,隨機播種,對大蒜是否直立栽種沒有要求,如圖 3 所示.圓弧型取蒜勺均布在轉盤一側,當取蒜勺運動到取種位置時,取蒜勺在旋轉擋塊的作用下打開取種,并在扭轉彈簧的作用下隨即將其夾緊,多余的種子被毛刷刷掉,落回到種箱.

自 2008 年以來,國內對大蒜播種機械進行了大量的研究,并取得眾多研究成果.以"大蒜播種機"為關鍵詞在中國專利數據庫進行檢索,共檢索到與大蒜播種機有關的發明專利 13 項,實用新型專利 32 項,\\(2012 年 15 項、2011 年 8 項、2010 年 5 項、2009 年 5項、2008 年 8 項\\).主要機型有金磊發明的一種大蒜播種機[10]\\(如圖 4 所示\\),采用鏈勺式單粒取種裝置、鱗芽扶正裝置和同步直立下栽裝置,所采用的同步直立下栽裝置能夠較好地保證大蒜種體入土后的直立度;但由于大蒜種體形狀的不規則,鏈勺式單粒取種裝置無法滿足單粒取種效果,另外采用的鱗芽扶正裝置需要大蒜種體存在尖部,工作效果并不理想.李華峰發明水力浮種大蒜播種機[11]\\( 專利號:ZL200820021828. 5\\),如圖 5 所示.該發明創造性地提出利用水作為大蒜鱗芽方向控制的載體\\(利用大蒜種體重心靠下進行大蒜鱗芽方向控制\\),大蒜種體方向性控制較好,但所采用的取種裝置和直立下載裝置工作效果不理想.山東五征集團有限公司發明一種大蒜種植機[12],如圖 6 所示.該機能夠實現旋耕、撒藥、播種、覆膜一體化,利用大蒜蒜尖小的特點進行大蒜制直立度控制;但實際工作過程中,很多大蒜蒜尖卷曲或者磨損掉,致使大蒜尖部朝下種植.（圖1-5略）

綜上所述,國內還沒有成熟、滿足農藝要求的大蒜播種機械出現,國外已有部分先進機具,要實現對大蒜栽種姿態的精確控制還需要進行進一步的研究與探索.目前,大蒜播種機主要存在以下問題:

1\\)大蒜種體形態不規則,并且顆粒較大、易傷,使大蒜單粒取種困難;2\\)大蒜種體形態不規則,使大蒜輸送過程中鱗芽方向控制困難;3\\)工作不穩定,故障率較高.

2 大蒜收獲機研究現狀

西班牙、日本等發達國家大蒜收獲已實現了機械化作業.日本洋馬制造了 HZ1 型大蒜收獲機\\(如圖 7所示\\),可實現挖掘、輸送、去土、切根、摘葉、收納和搬運.西班牙 J. J. BROCH 公司生產的切秧式大蒜聯合收獲機\\(如圖 8 所示\\),由分禾器將蒜秧導入夾持膠帶,同時挖掘鏟入土將大蒜根部挖松,大蒜由夾持膠帶夾蒜秧輸送;大蒜被夾持輸送到切秧機構把蒜秧切掉后,大蒜頭掉到橫向輸送鏈上,橫向輸送到袋內.其配套動力為 44. 1kW 拖拉機,行走速度為 3km/h,行距要求 40 ~ 55cm[13].國外產品價格較高、且不適合我國現有種植模式,不宜推廣

我國大蒜種植以小戶、小地塊為主,有壟作模式、平作模式及套種模式,多樣的種植模式致使收獲機械機型多樣,無法定型[14 -17].目前,國內大蒜收獲機以挖掘式為主,有前置式、后置式,如圖 9 所示.其采用機械挖掘方式收獲時,仍需要人逐棵清理和收集,對勞動力的節省有限.

相對挖掘式收獲機,挖拔式聯合收獲機能一次完成挖掘、清土、輸送、果秧分離和集果等工序,是當前大蒜收獲機械化的發展方向[18 - 19].2011 年,農業部南京農業機械化研究所研制了適于寬窄行種植模式的 4DBL -2 型自走式大蒜聯合收獲機[20],如圖 10 所示.該機一次收獲兩行,采用全液壓驅動技術,挖掘裝置松土后,夾持輸送裝置將大蒜拔起,經過清土裝置、對齊切秧裝置和集果系統實現挖掘、清土、切切和收集一體化作業;但目前仍處于樣機試驗階段,適于兩種寬窄行種植模式,即 20cm\\(窄行距\\) ×40cm\\(寬行距\\)、20cm\\(窄行距\\) ×50cm\\(寬行距\\).

2010 年,山東省農業機械科學研究院研制了4DSZ - 4 型自走式大蒜聯合收獲機[21],如圖 11 所示.該機一次收獲 4 行,整機側向配置,全液壓驅動,分上下兩層布置,作業過程與 4DBL -2 型自走式大蒜聯合收獲機類似;但目前處于仍處于樣機試驗階段,適宜于適于 4 行壟作種植模式,行距要求為 180mm.（圖7-11略）

綜上所述,國外大蒜收獲機以挖拔式為主,技術已較為成熟;國內以挖掘式為主,挖拔式聯合收獲機還處于定型研究階段,隨著大蒜機械化生產進程的推進,適于一定栽培模式的挖拔式聯合收獲機是未來的發展方向.目前,大蒜機械化收獲主要存在以下問題:

1\\)大蒜種植模式不規范、不統一,致使無法對行收獲;2\\)由于抽薹過于靠下,致使大蒜倒伏嚴重,無法夾持收獲;3\\) 大型大蒜聯合收獲機械價格較高,缺少小型大蒜聯合收獲機的研制.

3 發展思路探討

1\\)農機農藝融合、播種服務收獲.大蒜栽培模式不規范、不統一,是阻礙大蒜聯合收獲機設計和推廣普及的主要因素.因此,突破傳統上只從機械優化方面解決大蒜機械化生產難題的思路,根據國內大蒜種植習慣和大蒜聯合獲機對栽培模式需求,對大蒜標準栽培模式進行研究,得到不同栽培模式對蒜頭產量及品質影響規律.同時,建立與經濟效益對應的函數關系,使大蒜栽培模式評價更客觀并具有可量化操作性,為大蒜實際生產提供指導,通過農機農藝融合的方法來加快大蒜機械化生產發展步伐.

2\\)重點技術突破.大蒜鱗芽方向控制是大蒜播種機設計的"瓶頸"問題,傳統的設計方法主要集中在機械改進和優化方面.由于大蒜種體形態、大小不規則,這一關鍵技術問題一直沒有得到有效解決.為此,提出以下思路:

\\(1\\)利用大蒜種體重心靠下這一穩定的物理特性,開展大蒜鱗芽方向控制裝置研究,進行技術攻關;\\(2\\)對我國傳統大蒜種植農藝要求的經濟性進行深入研究,探索大蒜種植鱗芽朝向對蒜頭產量及品質影響規律,并建立與經濟效益對應的函數關系,為大蒜機械化播種提供新途徑.

3\\)政策支持.大蒜種植相對于小麥、玉米、水稻等,其種植面積較小,農機市場不大.另外,國外同類機械不適合國內種植模式,在技術上可借鑒之處不多,造成大企業不愿做、小企業做不了.為實現大蒜機械化生產,需要政策給予以下支持:

\\(1\\)在科研基金上給予支持,對關鍵技術進行攻關;\\(2\\)對大蒜農機具進行補貼,扶持引導基層農機服務組織和農民購買先進、實用的大蒜播種、收獲機械;\\(3\\)建立示范基地,實施輻射帶動,積極做好大蒜機械化生產技術的示范推廣工作.

參考文獻:

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