大白菜機械化收獲注意事項及研發(fā)趨勢

李向軍

摘 要：目前隨著蔬菜機械化收獲技術不斷發(fā)展，市場上涌現(xiàn)出各式各樣的蔬菜收獲機，但是關于大白菜機械化收獲機的研制非常少。從我國大白菜收獲的現(xiàn)狀出發(fā)，對大白菜機械化收獲的特點進行闡述，指出大白菜收獲時存在的問題，給出解決方案，并提出大白菜機械化收獲的技術難點及研究趨勢。

關鍵詞：大白菜;機械化;研究趨勢

中圖分類號：S225.92 ? ? ? 文獻標識碼：A開放科學（資源服務）標識碼

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.03.002Open Science Identity（OSID）

大白菜是老百姓餐桌上最為常見的家常菜。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國大白菜每年種植面積約4000畝，占全國蔬菜總種植面積約15%，是我國種植面積最大的蔬菜作物，也是北方冬貯數(shù)量最大的蔬菜。其產值超過600億元，在均衡市場供應、穩(wěn)定蔬菜價格等方面舉足輕重[1]。目前，大白菜收獲主要靠人工完成，不僅勞動強度大，而且效率非常低。隨著經濟不斷發(fā)展和人民生活水平不斷提高，農村剩余勞動力大部分向城市轉移，無法滿足大白菜規(guī)?；a需求，導致了大白菜收獲對農業(yè)機械化的需求日益迫切。盡管我國在促進蔬菜農業(yè)機械化發(fā)展方面做了很多努力，但是由于大白菜收獲的特殊性，其機械化水平仍然很低。因此，大白菜收獲機械化可以在很大程度上提高其生產效率，特別是研發(fā)適應我國大白菜生產的收獲機械具有重要意義。

1 技術現(xiàn)狀

國外對大白菜收獲機械的研究起步較早，技術較成熟，目前，美國、日本、丹麥、意大利等國家及地區(qū)已實現(xiàn)了大白菜的機械化收獲。而我國大白菜收獲機械化的研究相對起步較晚，但在政府的高度重視下，也得到了快速發(fā)展，目前市場上已有幾款大白菜收獲機[2～5]。其主要結構由自動夾持機構、根部切削裝置、側向提升裝置，分揀平臺裝置、輸送裝置、行走機構等部件組成。田間收獲時，首先由夾持機構對大白菜進行夾持向后輸送，切削裝置對白菜根部進行切削，切削后的白菜在夾持皮帶作用下，落到側向提升裝置上，白菜經過提升后落到橫向分揀臺上，然后經過人工去除白菜表皮，最后由輸送裝置進行裝車作業(yè)。目前這幾款機具只能實現(xiàn)半自動化收獲，分揀和裝車環(huán)節(jié)仍采用人工方式，實現(xiàn)全自動化收割有待于進一步研究。

2 大白菜收獲時注意事項及對策

在分析大白菜的物理特性的基礎之上，使用上述機具進行大白菜收獲時，應注意以下幾點事項：

（1）大白菜莖葉易破損問題。破損率作為白菜收獲機主要衡量的性能指標之一，顯得尤為關鍵。在機械收獲過程中，蔬菜不可避免地會造成一定的損傷，因為大白菜是由多個葉片結球而成，葉子較嫩，收獲時易損傷。要將其損傷程度降到最低，首先在田間收獲時，凡是和白菜接觸的部件表面都采用柔性物質。比如夾持皮帶和輸送鏈桿表面都粘有柔性橡膠，避免在收獲時損傷莖葉。其次在夾持過程中，保證夾持力適當;當夾持力過小時，出現(xiàn)漏割現(xiàn)象;當夾持力過大時，會損傷莖葉;最后白菜葉鮮嫩多汁，收獲時葉子難免落入皮帶輪中，經過皮帶擠壓之后會產生大量水，易導致皮帶輪打滑，根據(jù)大量田間試驗證明，采用同步帶輪強制驅動夾持機構旋轉，可以解決打滑問題。

（2）大白菜形狀差異問題。大白菜品種較多，每一個品種的形狀都有所不同，主要有平頭形、直筒形、牛心形和卵圓形等形狀;由于地區(qū)和品種的差異，株高范圍在20～50 cm。 根據(jù)上述特性，在機具研制階段，將自動夾持機構的夾持高度及夾持寬度做成可調式，在田間作業(yè)時，根據(jù)每個品種的直徑和高度調整夾持機構，保證夾持機構位于白菜的重心位置，使每一顆白菜能夠平穩(wěn)夾持，避免因夾持重心不穩(wěn)導致的漏割現(xiàn)象。

（3）種植密度差異問題。大白菜的種植密度跟地區(qū)、品種和當?shù)胤N植習慣等因素息息相關。據(jù)統(tǒng)計，白菜種植株距范圍為30～80 cm，行距范圍為30～80 cm。目前，白菜收獲機都是單行收獲，收獲裝置位于拖拉機側方，該裝置總體寬度70 cm，所以要求白菜種植行距應≥40 cm，如果行距小于該數(shù)值，收割裝置會傷到鄰行白菜。針對種植株距發(fā)生變化時，為保證收獲速度，可根據(jù)拖拉機的前進速度，利用液壓調速閥調整夾持機構旋轉帶速度，使機車的前進速度等于夾持速度的水平分速度，使白菜和夾持皮帶不產生相對運動，避免因相對運動而導致的破損問題，保證大白菜品相。

隨著我國農業(yè)技術的不斷發(fā)展，農業(yè)機械化的全面實現(xiàn)需要農藝的支持，需要農機與農藝有機相合，以此提高農業(yè)生產的經濟效益和社會效益。通過培育適合于機械化收獲的品種，制定科學的栽培模式，可大大提高蔬菜收獲的工作效率。

3 亟待解決的關鍵性問題

（1）大白菜外層莖葉難以實現(xiàn)機械化去除。為了大白菜更好的儲藏和銷售，白菜需要去除外層莖葉。目前國內外大白菜收獲機主要靠人工方式去除最外層莖葉，效率低且不美觀。究其原因是白菜形狀不規(guī)則且外側莖葉結球緊實，很難去除。如何去除外層莖葉成為了制約大白菜收獲技術發(fā)展難題，也是大白菜全程機械化產業(yè)發(fā)展中的最大絆腳石。

（2）難以實現(xiàn)自動有序化裝車。蔬菜收獲裝車分為有序和無序兩種方式，無序裝車已基本實現(xiàn)全程機械化收獲。有序裝車分為人工和機械方式，大白菜屬于有序裝車，目前完全需要人工作業(yè)實現(xiàn)，導致工作效率低，如何提高自動有序裝車效率，是科研工作者今后努力研制的方向。

4 研發(fā)趨勢

（1）通用性強，可實現(xiàn)一機多用。白菜的品種很多，由于其幾何形態(tài)和物理特性的不同，此類收獲機械具有較強的專用性，通用性較差。要想提高白菜的收獲成本，就要提高收獲機具的通用性，針對類似相關的蔬菜特性，通過更換零部件或者調整工作參數(shù)的方式，可實現(xiàn)其他蔬菜收獲，實現(xiàn)一機多用。

（2）智能化強，實現(xiàn)結構簡單、操作方便。傳統(tǒng)的白菜收獲機結構復雜且智能程度較低，落后的傳動方式增加了機具的復雜程度，還會出現(xiàn)各種各樣問題。由于作業(yè)環(huán)境的復雜性、地表的不平性及白菜收獲的差異性，導致機械的收獲質量和工作效率大幅降低。當前，隨著現(xiàn)代農業(yè)技術的不斷發(fā)展，精細農業(yè)以生態(tài)環(huán)保、集約化、可持續(xù)為未來發(fā)展特點，作為我國大力提倡的一種新型農業(yè)發(fā)展模式，將現(xiàn)代化工程技術、衛(wèi)星遙感遙測技術、信息技術、計算機技術運用到白菜收獲機上，可實現(xiàn)自動調節(jié)幅寬、切削深度、收獲時間、行走方式等無人操作的收獲機具將是未來發(fā)展的趨勢。

（3）工作效率高，實現(xiàn)大功率寬幅作業(yè)。目前，白菜收獲機大都采用單行收獲方式，工作效率雖然遠遠大于傳統(tǒng)方式，但僅僅這樣是不夠的，所以要通過科研工作者的不懈努力，實現(xiàn)大馬力多行收獲作業(yè)，以此提高大白菜的收獲效率。

參考文獻：

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