中美花生收獲機(jī)械化技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展分析

陳中玉 高連興 CHEN Charles BUTTS C L

(1.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院， 沈陽 110866； 2.鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車工程學(xué)院， 鹽城 224005；3.奧本大學(xué)農(nóng)學(xué)院， 奧本， AL 36849； 4.美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究局國家花生研究實(shí)驗(yàn)室， 道森， GA 31742)

中美花生收獲機(jī)械化技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展分析

陳中玉1,2高連興1CHEN Charles3BUTTS C L4

(1.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院， 沈陽 110866； 2.鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車工程學(xué)院， 鹽城 224005；3.奧本大學(xué)農(nóng)學(xué)院， 奧本， AL 36849； 4.美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究局國家花生研究實(shí)驗(yàn)室， 道森， GA 31742)

收獲是花生生產(chǎn)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，用工量占整個(gè)生產(chǎn)過程60%以上, 機(jī)械化收獲是一個(gè)國家花生生產(chǎn)水平的重要體現(xiàn)。中國和美國同是世界重要的花生生產(chǎn)與出口大國，但因花生生產(chǎn)水平特別是收獲機(jī)械化水平差距懸殊，從而導(dǎo)致花生出口的國際競爭力不同。美國兩段式機(jī)械化收獲方式及其先進(jìn)的花生收獲機(jī)械化技術(shù)，使花生生產(chǎn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效、國際市場競爭優(yōu)勢明顯，而中國多種花生機(jī)械化收獲方式并存，收獲機(jī)械化水平相對較低，從而制約了花生生產(chǎn)效益和出口競爭力。基于大量文獻(xiàn)的系統(tǒng)分析、中國花生生產(chǎn)實(shí)地調(diào)研以及美國花生生產(chǎn)和收獲機(jī)械化的實(shí)地考察與綜合分析，綜述了中國和美國花生生產(chǎn)及其收獲機(jī)械化發(fā)展現(xiàn)狀，分別闡述了中國和美國最新花生起收機(jī)、撿拾收獲機(jī)等機(jī)器的類型、總體結(jié)構(gòu)型式和主要性能參數(shù)等；分析了花生收獲機(jī)械關(guān)鍵裝置的結(jié)構(gòu)原理與特點(diǎn)；綜合分析了美國花生收獲機(jī)械化發(fā)展歷程以及快速發(fā)展的主要動因，中國花生收獲機(jī)械化發(fā)展的主要制約因素；提出了中國花生收獲機(jī)械化發(fā)展動態(tài)。對深入了解中國和美國花生收獲機(jī)械化技術(shù)現(xiàn)況及其發(fā)展歷程，進(jìn)行中國花生收獲機(jī)械化發(fā)展總結(jié)，在借鑒美國成功經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上因地制宜地采取措施，加速發(fā)展我國花生收獲機(jī)械化，具有一定的參考價(jià)值。

花生； 收獲機(jī)械； 起收機(jī)； 撿拾收獲機(jī)； 中國； 美國

引言

花生是重要油料與經(jīng)濟(jì)作物，其果仁含44%～56%優(yōu)質(zhì)食用油、22%～30%易消化的蛋白質(zhì)，富含各種維生素和礦物質(zhì)元素等；花生秸稈和榨油后的餅粕是畜牧業(yè)優(yōu)質(zhì)飼料；花生殼既可用作飼料也可提取多種重要添加劑。花生生育過程中具有生物固氮和抑制雜草功能，莢果單產(chǎn)和價(jià)格遠(yuǎn)高于其他油料作物。據(jù)美國農(nóng)業(yè)部2016年統(tǒng)計(jì)，世界已有114個(gè)地處熱帶和溫?zé)釒У膰曳N植花生，從1972年到2016年45年間，世界范圍收獲面積從18 121 khm2發(fā)展到25 432 khm2，增長40.35%；產(chǎn)量從14 421 kt 增加到42 221 kt，增長192.77%；花生平均單產(chǎn)從0.8 t/hm2提高到1.66 t/hm2；花生及其制品進(jìn)口貿(mào)易量從1 264 kt增長到3 205 kt，增長153.6%；出口貿(mào)易量從1 273 kt 增長到3 726 kt，增長了192.7%[1]。花生已成為全球發(fā)展最快的油料作物和經(jīng)濟(jì)作物以及世界四大油料作物之一，在世界油料生產(chǎn)和貿(mào)易中僅次于大豆，對世界食用油安全起到了重要作用[2-3]。中國和美國均是世界重要花生生產(chǎn)和出口大國，2016年花生產(chǎn)量分別為17 000 kt、2 579 kt，占世界花生總產(chǎn)40.26%和6.11%，分別位居世界花生產(chǎn)量第1位和第4位；種植面積分別為4 750 khm2、626 khm2，占世界16.68%和2.46%，分別位居世界第2位和第9位；花生出口量分別為500 kt和612 kt，占世界13.10%和16.03%，分別位居世界第4位和第3位[1-2]。盡管已不是10年前美國所說“僅用世界3%的耕地卻生產(chǎn)世界10%的花生”[3-5]的情況，但美國仍以高水平的花生收獲機(jī)械化及其世界第一的花生單產(chǎn)，在世界花生產(chǎn)量和出口保持著重要地位[6]。

中國、印度、緬甸和印度尼西亞等亞洲國家和尼日利亞、塞內(nèi)加爾等非洲國家，花生種植面積和產(chǎn)量分別占世界47.81%、47.16%和62.93%、25.99%，而美國、阿根廷和巴西等美洲國家花生種植面積只占世界4.81%，但花生產(chǎn)量卻占10.69%，花生出口量更高達(dá)世界44.33%[6]。綜合分析發(fā)現(xiàn)，花生機(jī)械化特別收獲機(jī)械化水平是導(dǎo)致世界各地區(qū)和國家之間花生與出口差異顯著的重要原因之一。美國是實(shí)現(xiàn)花生收獲機(jī)械化最早、最成功的國家，其全部采用兩段收獲方式，以大型機(jī)械為主進(jìn)行花生收獲，其花生機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)體系不斷完善、機(jī)械性能不斷提高，對鞏固美國作為世界花生生產(chǎn)與出口強(qiáng)國地位起到了關(guān)鍵作用。綜合分析中國和美國花生生產(chǎn)及其收獲機(jī)械化的應(yīng)用環(huán)境、發(fā)展現(xiàn)況、歷經(jīng)過程和發(fā)展因素等，深入了解美國花生收獲機(jī)械化技術(shù)成果、發(fā)展經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，在充分認(rèn)識中國農(nóng)情和花生生產(chǎn)實(shí)際基礎(chǔ)上加以合理借鑒，對促進(jìn)中國乃至世界花生收獲機(jī)械化技術(shù)以及花生生產(chǎn)發(fā)展，具有深遠(yuǎn)的歷史意義和重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 世界花生收獲機(jī)械化概況

花生是“地上開花地下結(jié)果”作物，收獲環(huán)節(jié)多而復(fù)雜且難度大，需經(jīng)起挖、去土、放鋪、晾曬、撿拾、摘果和清選等多個(gè)工序。若靠人工進(jìn)行花生生產(chǎn)，收獲花生用工量約占整個(gè)生產(chǎn)過程用工量1/3以上，作業(yè)成本則占整個(gè)生產(chǎn)成本的50%以上[7-8]，不但人工成本高且收獲效率低，難以在最佳收獲期收獲，造成花生莢果損失增加、品質(zhì)降低，最終導(dǎo)致花生種植效益下降，嚴(yán)重制約花生生產(chǎn)與出口。世界各花生主產(chǎn)國十分重視采用先進(jìn)適用的機(jī)械進(jìn)行花生收獲，從而有效地解決人工收獲的各種問題。美國、阿根廷、巴西和澳大利亞等少數(shù)國家早已全面實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的花生收獲機(jī)械化[9-13]，印度、緬甸、印度尼西亞和越南等亞洲以及尼日利亞、塞內(nèi)加爾和蘇丹等非洲花生生產(chǎn)國則仍以人工收獲為主[14-16]，而占世界花生產(chǎn)量40%而位居世界首位的中國，雖然近幾年花生收獲機(jī)械化發(fā)展速度加快，但目前也僅達(dá)到30.2%且以小型機(jī)械的分段收獲為主，各花生主要產(chǎn)區(qū)間極不平衡[17]。

花生機(jī)械化收獲方法有分段收獲、兩段收獲和聯(lián)合收獲3種，分段收獲即采用不同的機(jī)械相繼完成花生收獲的每個(gè)環(huán)節(jié)，所用的各種機(jī)械統(tǒng)稱為分段收獲機(jī)械；聯(lián)合收獲即用一種機(jī)械一次性完成花生收獲的全過程，這樣的機(jī)械稱為花生聯(lián)合收獲機(jī)；兩段收獲是指將花生收獲過程分為前、后兩個(gè)階段，前段即花生起挖、去土和放鋪晾曬，后段即花生植株的地面撿拾、摘果和清選等，完成前段和后段收獲環(huán)節(jié)的兩種機(jī)械分別稱為花生起收機(jī)和撿拾收獲機(jī)，統(tǒng)稱為兩段式花生收獲機(jī)械[18-19]。顯然，選擇不同機(jī)械化收獲方法則決定了收獲機(jī)械類型、機(jī)械結(jié)構(gòu)與功能、機(jī)械數(shù)量，同時(shí)也決定了機(jī)械制造技術(shù)和應(yīng)用難易程度、機(jī)械作業(yè)性能的適應(yīng)性，最終影響到花生收獲機(jī)械化的推廣與應(yīng)用效果?？梢姡獙?shí)現(xiàn)一個(gè)國家乃至一個(gè)花生產(chǎn)區(qū)花生收獲機(jī)械化，不是單一的機(jī)械技術(shù)或機(jī)械化技術(shù)問題，而是涉及花生生產(chǎn)賴以依靠的自然條件、農(nóng)業(yè)資源、社會經(jīng)濟(jì)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)狀況等多種因素的農(nóng)村社會系統(tǒng)問題，其既受農(nóng)村經(jīng)濟(jì)水平、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營規(guī)模、農(nóng)業(yè)機(jī)械化基礎(chǔ)和農(nóng)民自身狀況等制約，同時(shí)也要將花生耕作方式、種植模式和花生品種等農(nóng)藝技術(shù)與機(jī)械技術(shù)緊密結(jié)合，形成一定的花生生產(chǎn)機(jī)械化技術(shù)體系。

參照文獻(xiàn)[20-21]，結(jié)合各國花生生產(chǎn)實(shí)際及收獲機(jī)械化的特點(diǎn)，將世界各國和地區(qū)花生收獲機(jī)械化水平分為高級、基本、初級、起步和欠缺機(jī)械化等5級(表1)。

(1)高級機(jī)械化不僅是花生機(jī)械化收獲水平達(dá)到90%以上，而且農(nóng)機(jī)農(nóng)藝配套、收獲機(jī)械系列化、技術(shù)先進(jìn)。美國、阿根廷、巴西和澳大利亞等國家均屬于高水平花生收獲機(jī)械化國家。其中，美國最早采用兩段式花生收獲機(jī)械化技術(shù)，也是最先進(jìn)、最有代表性的國家[22-26]。中國臺灣花生全部采用聯(lián)合收獲，其獨(dú)特的履帶自走式半喂入花生聯(lián)合收獲機(jī)技術(shù)先進(jìn)[8,26-29]。

(2)花生收獲基本機(jī)械化是指一個(gè)國家絕大部分花生均由機(jī)械收獲，機(jī)械化程度平均為50%～90%，但機(jī)械系列化和技術(shù)水平尚未達(dá)到高級水平。目前世界該水平的國家處于空白。

(3)花生收獲初級機(jī)械化是指一個(gè)國家主產(chǎn)區(qū)花生收獲主要環(huán)節(jié)采用機(jī)械完成、全國花生收獲機(jī)械化程度平均為30%～50%。中國花生收獲機(jī)械化剛剛進(jìn)入初級水平，2015年機(jī)械化收獲水平為30.02%[17]。

(4)花生收獲起步機(jī)械化是指一個(gè)國家主產(chǎn)區(qū)花生收獲過程的個(gè)別環(huán)節(jié)采用機(jī)械完成、全國平均花生收獲機(jī)械化程度平均為10%～30%。印度、緬甸、印度尼西亞、越南等亞洲國家花生收獲機(jī)械化均處于起步水平。

(5)花生欠缺機(jī)械化是指一個(gè)國家的花生收獲基本靠人工和畜力完成、全國平均花生收獲機(jī)械化程度不足10%。尼日利亞、蘇丹、塞內(nèi)加爾、坦桑尼亞等非洲國家均屬于該水平，主要靠人工一次完成起挖(手拔)抖土和摘果作業(yè)。

從上述分析可知，收獲機(jī)械化技術(shù)在花生生產(chǎn)中起到至關(guān)重要的作用；一個(gè)國家花生收獲機(jī)械化技術(shù)水平?jīng)Q定了其國內(nèi)生產(chǎn)的比較優(yōu)勢與出口競爭力，進(jìn)而決定了生產(chǎn)持續(xù)發(fā)展和國際貿(mào)易市場；實(shí)現(xiàn)收獲機(jī)械化是世界花生生產(chǎn)國不斷追求的目標(biāo)；花生收獲機(jī)械化技術(shù)難度大。如何根據(jù)各國的社會、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、自然狀況以及花生生產(chǎn)的實(shí)際，借鑒他國花生收獲機(jī)械化成功經(jīng)驗(yàn)、發(fā)展經(jīng)歷過程以及教訓(xùn)，使本國花生生產(chǎn)水平不斷提高，是一個(gè)意義重大的課題。

2 美國花生收獲機(jī)械技術(shù)現(xiàn)況

花生起收機(jī)和花生撿拾收獲機(jī)是美國兩段式花生收獲的核心機(jī)械，此外，還包括花生條鋪處理機(jī)、花生田間運(yùn)輸車、花生干燥運(yùn)輸車和花生秸稈撿拾打捆機(jī)等。

2.1 美國花生起收機(jī)

2.1.1 花生起收機(jī)功能與種類

起收是花生收獲過程第一步也是兩段收獲的前段，其功能是切斷花生主根、松動根部和莢果周圍土壤，并將花生從土壤中起出、去掉所夾帶的土壤并使花生植株莢果朝上或朝向側(cè)面有序鋪放于地面，以利于陽光直接輻照而晾曬[30-35]。目前,美國主要有Armadas Industries(AMADAS)、Kelley Manufacturing Company(KMC)、Colombo North America Inc.

表1 主要國家花生收獲機(jī)械化水平及其特點(diǎn)

(COLOMBO)、Ferguson Manufacturing Company(FERGUSON)和Pearman Corporation(PEARMAN)等5個(gè)以農(nóng)業(yè)機(jī)械為主的機(jī)械制造公司生產(chǎn)2種類型的花生起收機(jī)，如圖1所示。根據(jù)植株輸送、去土和放鋪原理不同，花生起收機(jī)分鏈桿振動式翻轉(zhuǎn)放鋪花生起收機(jī)和鏈條夾持輸送式放鋪花生起收機(jī)兩種，前者簡稱為“鏟鏈組合式”，后者簡稱為“鏟夾組合式”。KMC(圖1a)、AMADAS(圖1b)、FERGUSON和COLOMBO系列花生起收機(jī)的總體結(jié)構(gòu)和原理相似，均屬于“鏟鏈組合式”，而PEARMAN花生起收機(jī)公司生產(chǎn) “鏟夾組合式”花生起收機(jī)(圖1c)。

2.1.2 花生起收機(jī)工作原理

圖1 美國花生起收機(jī)Fig.1 American peanut diggers

圖2 放鋪式花生起收機(jī)結(jié)構(gòu)原理Fig.2 Structure principle of peanut diggers

美國典型“鏟鏈組合式”花生起收機(jī)除機(jī)架、限深輪、傳動和控制系統(tǒng)外，主要由起挖裝置(圓盤刀、帶柵條的起土鏟)、齒桿鏈?zhǔn)缴\(yùn)裝置(包括齒桿與兩側(cè)的套筒滾子鏈構(gòu)成的升運(yùn)鏈、鏈輪等)、固定輪式去土裝置(按一定間距固定在機(jī)架上的去土輪、輪架等構(gòu)成)、翻轉(zhuǎn)放鋪裝置(缺口圓盤式翻轉(zhuǎn)輪，曲線形翻轉(zhuǎn)桿組或稱攏禾柵)等構(gòu)成。其工作原理如圖2a所示，當(dāng)機(jī)組進(jìn)行花生起收作業(yè)時(shí)，圓盤刀首先沿壟溝切土一定深度并切斷跨壟的花生側(cè)枝，以確保不纏繞起土鏟同時(shí)減小起土鏟工作阻力；起土鏟以一定深度和角度入土，將花生主根切斷并連同土壤鏟起，花生和土壤一起沿起土鏟的尾部柵條桿向后上方滑動；回轉(zhuǎn)的齒桿鏈升運(yùn)鏈不斷抓起花生植株并向后上方輸送，同時(shí)剛性齒桿通過突出的去土輪時(shí)不斷受迫振動，去除花生果柄與根部的土壤；當(dāng)花生植株被輸送至齒桿鏈末端時(shí)，落在兩組翻轉(zhuǎn)輪和曲線形翻轉(zhuǎn)桿組上并在二者聯(lián)合作用下側(cè)向翻轉(zhuǎn)約180°，形成莢果朝上的整齊條鋪放于田間。PEARMAN公司生產(chǎn)的PEARMAN花生起收機(jī)采用“鏟夾組合式”原理(圖2b)。其主要區(qū)別在于其采用成對夾持鏈(或夾持帶)，夾持起挖后的花生植株中部使其向后上方輸送，在輸送過程中通過振動桿去土，然后在放鋪桿或放鋪輪作用下側(cè)向翻轉(zhuǎn)約90°，形成莢果朝上或朝向一側(cè)的整齊條鋪鋪放于田間(圖2b)。

鏟鏈組合式花生起收機(jī)工作時(shí)，通過輸送過程中振動去除根部與莢果所帶土壤，對花生種植壟距、土壤、株高、直立性和雜草狀況等因素適應(yīng)性強(qiáng)；不足之處是齒桿鏈挑起土鏟尾部柵條處的花生植株時(shí)容易壅土和掉果，花生植株密度較大時(shí)去土不凈。鏟夾式花生起收機(jī)工作時(shí)起土鏟起挖后的花生植株由向后上方傾斜運(yùn)動的膠帶或鏈條夾持、提起并輸送，花生植株在夾持輸送過程中直立狀態(tài)去土，不存在積土和壅土問題，工作阻力小，作業(yè)效率高；不足之處是成對的夾持鏈或皮帶需要對行工作，對花生種植壟距、土壤、株高、直立性和雜草等因素適應(yīng)性略差。鏟夾組合式花生起收機(jī)主要應(yīng)用于沙土或沙壤土植株較高的花生起收，在美國應(yīng)用面積相對較小，僅在佐治亞州較小面積應(yīng)用。

2.1.3 花生起收機(jī)結(jié)構(gòu)與性能特點(diǎn)

目前，美國上述5個(gè)公司生產(chǎn)的花生起收機(jī)，除Pearman Corporation同時(shí)生產(chǎn)1壟、3壟和5壟等奇數(shù)壟的花生起收機(jī)外，其他公司均生產(chǎn)起收偶數(shù)壟的花生起收機(jī)，例如，F(xiàn)erguson Manufacturing Co.生產(chǎn)2壟、4壟和6壟花生收獲機(jī)，Amadas Industries 生產(chǎn)4壟、6壟、8壟和12壟花生起收機(jī)，Kelley Manufacturing Co.生產(chǎn)2壟、4壟、6壟和8壟的花生起收機(jī)。每種品牌的花生起收機(jī)型號、規(guī)格、適應(yīng)壟距、配套拖拉機(jī)動力以及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等見表2[36]。

2.2 美國花生撿拾收獲機(jī)

2.2.1 花生撿拾收獲機(jī)功能與種類

花生撿拾收獲機(jī)是將晾曬于地面的花生植株撿起并進(jìn)行摘果和清選作業(yè)，從而獲得清潔花生莢果[37-39]。花生撿拾收獲機(jī)分為牽引式和自走式2種(圖3)。目前，美國除Armadas Industries同時(shí)生產(chǎn)自走式和牽引式花生收獲機(jī)外，Kelley Manufac-turing Co.和Colombo North America 公司均只生產(chǎn)牽引式花生撿拾收獲機(jī)。

2.2.2 花生撿拾收獲機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理

美國AMADAS、KMC和COLOMBO花生撿拾收獲機(jī)整機(jī)外形和總體構(gòu)成基本相似，均由花生植株撿拾、植株輸送、花生摘果、果莖分離、果雜清選、莢果輸送裝置和果倉、底盤、傳動、控制系統(tǒng)等構(gòu)成。然而，關(guān)鍵裝置結(jié)構(gòu)原理和部件有所不同(圖4～6)。

如圖4所示，AMADAS系列花生撿拾收獲機(jī)(自走式和牽引式)除采用彈齒滾筒式撿拾裝置和輸送裝置外，花生摘果裝置由4個(gè)并排且串聯(lián)的切流式彈齒滾筒和相應(yīng)的凹板篩構(gòu)成，第一、第二凹板篩設(shè)有固定彈齒，完成摘果的同時(shí)清除植株夾帶的沙土等雜質(zhì)，為加強(qiáng)摘果作用而在第一、第四滾筒上方也設(shè)有固定彈齒；秸稈分離裝置由5個(gè)并排且串聯(lián)的逐稿滾筒和前、后導(dǎo)向滾筒構(gòu)成，前導(dǎo)向滾筒通過擊打引導(dǎo)摘果后的秸稈進(jìn)入逐稿輪上，后導(dǎo)向滾筒將逐稿輪分離出的較大秸稈梳理并排除機(jī)外；第四凹板篩和逐稿輪分離出的花生莢果與碎秸稈等雜質(zhì)，通過碟盤式分離裝置并借助清選風(fēng)機(jī)的氣力將較細(xì)雜質(zhì)吹出；花生莢果落到鋸齒輥果柄去除裝置上，去除果柄的花生莢果落入到漏斗并經(jīng)過氣力輸送裝置送入花生莢果倉。

表2 美國花生起收機(jī)結(jié)構(gòu)與性能特點(diǎn)

圖3 美國花生撿拾收獲機(jī)Fig.3 American peanut combines

圖4 AMADAS花生撿拾收獲機(jī)結(jié)構(gòu)原理Fig.4 Structure principle of AMADAS peanut combine

圖5 KMC花生撿拾收獲機(jī)結(jié)構(gòu)原理Fig.5 Structure principle of KMC peanut combine

KMC系列花生撿拾聯(lián)合收獲機(jī)結(jié)構(gòu)原理如圖5所示，與AMADAS花生撿拾聯(lián)合收獲機(jī)主要區(qū)別在于：花生摘果裝置由3個(gè)并排且串聯(lián)的切流式彈齒滾筒構(gòu)成，第一凹板篩設(shè)有固定丁齒；采用振動篩與氣力組合式清選，即第一、第二凹板篩和逐稿器分離下來的花生莢果與雜質(zhì)首先落到振動盤上并以流動層向后輸送、均勻落到魚鱗篩上，氣力吹走雜質(zhì)后的花生莢果再落入到鋸齒輥去除果柄，整齊干凈的花生莢果進(jìn)入輸送器并通過氣力輸送到莢果箱。

COLOMBO花生撿拾收獲機(jī)的獨(dú)特之處在于：撿拾滾筒采用合成材料且特制成圓角形狀的片齒代替了傳統(tǒng)的彈齒(圖6a)，解決了撿拾彈齒“推送”結(jié)束時(shí)對花生植株的鉗制作用，使花生撿拾更加柔順，減輕撿拾掉果損失；采用螺旋彎齒組合式軸流摘果滾筒(圖6b)，使花生植株在摘果過程中產(chǎn)生軸向運(yùn)動，減輕了摘果部件的打擊作用，收獲時(shí)對花生含水率適應(yīng)性更好；采用負(fù)壓氣吸與振動篩組合式清選系統(tǒng)；用斗式提升機(jī)將清選后的花生莢果輸送至果箱。

圖6 COLOMBO花生撿拾收獲機(jī)撿拾裝置與摘果裝置Fig.6 Pickup and thresher of COLOMBO peanut combine

2.2.3 花生撿拾收獲機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與主要參數(shù)

AMADAS、KMC和COLOMBO 3個(gè)公司相比，AMADAS于20世紀(jì)60年代開始生產(chǎn)2壟牽引式花生撿拾收獲機(jī)，1994年與約翰迪爾(John Deere)聯(lián)合開發(fā)了自走式花生撿拾聯(lián)合收獲機(jī)，也是唯一同時(shí)制造牽引式和自走式花生撿拾收獲機(jī)的公司；KMC從20世紀(jì)80年代開始生產(chǎn)2壟牽引式花生撿拾收獲機(jī)，1993年開始生產(chǎn)6壟花生撿拾聯(lián)合收獲機(jī)；COLOMBO于2006年開始生產(chǎn)4壟花生撿拾聯(lián)合收獲機(jī)。目前，AMADAS和KMC花生收獲機(jī)械占有美國大份額市場，而COLOMBO僅占有較小份額。牽引式花生撿拾聯(lián)合收獲機(jī)價(jià)格相對便宜，配套拖拉機(jī)利用率高，因此更受歡迎，市場占有率更高。AMADAS、KMC和COLOMBO目前生產(chǎn)的花生撿拾聯(lián)合收獲機(jī)型號、主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與性能指標(biāo)見表3[40-44]。

2.3 美國其他花生收獲機(jī)械

除作為核心的花生起收機(jī)和撿拾聯(lián)合收獲機(jī)外，美國花生收獲機(jī)械還包括花生條鋪處理機(jī)(圖7)、田間運(yùn)輸設(shè)備和花生秸稈收獲機(jī)械等(圖8)。

表3 美國目前生產(chǎn)的花生撿拾聯(lián)合收獲機(jī)結(jié)構(gòu)與性能特點(diǎn)

2.3.1 花生條鋪處理機(jī)

花生條鋪處理機(jī)(Peanut vine conditioner)是美國、阿根廷和巴西等美洲國家特有的花生收獲機(jī)械之一，其功能是在必要時(shí)將晾曬的花生條鋪移位通風(fēng)，提高晾曬效果且不擾亂花生條鋪狀態(tài)(圖7a)[45-46]。由于匍匐和半匍匐型花生植株分枝多且“貪青”，收獲時(shí)花生條鋪厚密，接觸地面的花生植株容易因降雨而潮濕，若不及時(shí)通風(fēng)晾曬容易發(fā)霉且影響收獲效果?；ㄉ鷹l鋪處理機(jī)主要包括條鋪撿拾處理機(jī)(圖7b和圖7c)和鏟式條鋪處理機(jī)(圖7d)。

2.3.2 花生運(yùn)輸設(shè)備

花生莢果專用運(yùn)輸設(shè)備也是美國大型撿拾聯(lián)合收獲機(jī)高效作業(yè)的必要條件，其包括田間運(yùn)輸車和干燥運(yùn)輸車兩類。前者是將撿拾聯(lián)合收獲機(jī)收獲的花生莢果及時(shí)卸下并運(yùn)送至干燥運(yùn)輸車(圖8a、8b、8c)[47-48]，行駛在田間且具有自卸功能，其容積等主要性能與花生收獲機(jī)配套；后者是設(shè)計(jì)有通風(fēng)干燥系統(tǒng)、快速通風(fēng)接口和可調(diào)節(jié)通氣孔的專用設(shè)備(圖8b)，花生莢果運(yùn)至集散地經(jīng)快速檢驗(yàn)后，整車直接開入工位進(jìn)行整車干燥[49]。

圖7 花生條鋪處理機(jī)Fig.7 Peanut conditioners

圖8 花生專用運(yùn)輸設(shè)備和秸稈收獲機(jī)械Fig.8 Peanut pod transporters and straw harvest machine

2.3.3 花生秸稈收獲機(jī)械

秸稈是花生副產(chǎn)物但也是畜牧業(yè)飼料，花生秸稈收獲一般是最后一個(gè)環(huán)節(jié)。在兩段式花生收獲過程中，花生葉、碎莖稈和花生根部及附生的根瘤菌等直接均勻地還田，相當(dāng)于增加土壤氮素100～125 kg/hm2，這也是兩段式花生收獲的另一優(yōu)勢。同時(shí)，撿拾收獲機(jī)排出花生秸稈并落在地面而成條鋪，通過撿拾打包機(jī)收獲(圖8d)，作為畜牧業(yè)飼料[50]。

3 中國花生收獲機(jī)械化技術(shù)現(xiàn)況

中國2015年花生收獲機(jī)械化程度僅為30.02%，剛達(dá)到30%的初級階段下限。由于主產(chǎn)區(qū)之間以及同一產(chǎn)區(qū)內(nèi)部花生栽培方式與種植模式差異顯著，中國花生仍以人工收獲為主，人工收獲、機(jī)械分段、機(jī)械聯(lián)合和機(jī)械化兩段收獲多種方式并存。除花生翻曬機(jī)外，中國擁有分段、兩段和聯(lián)合收獲方式相應(yīng)的花生起收機(jī)、摘果機(jī)、撿拾收獲機(jī)和花生聯(lián)合收獲機(jī)等，花生收獲機(jī)械家族龐大、種類繁多(圖9)。

圖9 花生收獲工藝流程及相應(yīng)收獲機(jī)械框圖Fig.9 Process of peanut mechanized harvest and operating function of corresponding machine

3.1 中國花生起收機(jī)

圖10 中國典型花生起收機(jī)Fig.10 Typical peanut diggers in China

花生起收機(jī)(圖10)在我國目前應(yīng)用最多最廣泛且以2行(大壟雙行或小壟2行)小型為主，適于2壟4行的花生起收機(jī)不多。中國花生起收機(jī)結(jié)構(gòu)原理多樣，按花生植株放鋪情況分無鋪式(圖10a)、無序放鋪式(圖10d、10e、10f、10h)和有序放鋪式(圖10g、10i)3類，其中，無鋪式即起收后的花生植株自由倒在地表而不能形成條鋪，無序放鋪式即花生植株雖然成鋪但無序狀態(tài)；按花生植株輸送方式和部件特點(diǎn)分鏟夾組合式(圖10g、10i)、鏟鏈組合式(圖10d、10e、10h)和鏟篩組合式(圖10b、10c、10l、10k)3種，其中，鏟夾組合式又分為夾持帶式和夾持鏈?zhǔn)?圖10g、10i)，即起挖的花生植株通過夾持帶或夾持鏈向后輸送，容易實(shí)現(xiàn)輸送中的去土和有序放鋪；按去土方式與部件特點(diǎn)分為振動鏟式(圖10a)、拍土板或振土輪式(圖10g、10i)和桿鏈振動式(圖10d、10h)花生起收機(jī)，其中，振動鏟式花生起收機(jī)(圖10a)通過挖掘鏟振動去除花生莢果與根部的土壤，拍土板或振土輪式花生起收機(jī)通過安裝在夾持輸送裝置下方的拍土板或拍土輪拍打花生植株而去土，一般用于夾持輸送式花生起收機(jī)；鏈桿式、振動篩式和振動桿式花生起收機(jī)(圖10f、10j)均通過花生輸送過程中對花生植株整株振動進(jìn)行去土。

圖11 常用的典型花生起收機(jī)Fig.11 Typical peanut diggers used often

目前常用典型花生起收機(jī)主要有鏟夾組合式、鏟鏈組合式和鏟篩組合式3種類型。

(1)鏟夾組合式花生起收機(jī)：主要由機(jī)架、傳動系統(tǒng)(膠帶與齒輪組合式傳動)、起挖鏟、膠帶(或鏈條)夾持輸送裝置、振動去土裝置、放鋪裝置和地輪等構(gòu)成(圖10g、10i)。當(dāng)機(jī)組行進(jìn)時(shí)，最前方的扶秧器將花生秧蔓扶起、導(dǎo)入夾持帶，起土鏟切入花生根部土壤、切斷花生主根，鏟壁逐漸抬起切開的花生植株與土壤；同時(shí)，拖拉機(jī)動力經(jīng)輸出軸、傳動箱和帶輪等傳動系統(tǒng)帶動安裝在機(jī)架下面的與地面呈一定傾角的夾持輸送帶(或鏈條)，夾住花生植株中部并向后輸送同時(shí)逐漸向上提起、離開地面；由偏心機(jī)構(gòu)驅(qū)動的去土板橫向振動、拍打(也有采用回轉(zhuǎn)式去土輪)，去除花生莢果與根部殘留的土壤；安裝于放鋪輪前的合秧器將分別夾持輸送來的兩壟花生植株集中成一行，在花生植株離開合秧器瞬間，轉(zhuǎn)動的放鋪條橫向掃動靠近花生莢果的莖稈部位，花生植株在自身重力和橫向力綜合作用下橫倒于地表，形成橫向的有序條鋪(圖11a)。該機(jī)由小型輪式拖拉機(jī)進(jìn)行牽引作業(yè)，壟作模式下一般只起收2壟，花生植株在直立夾持輸送中去土，沒有積土問題，工作阻力??；合秧器將2壟花生植株匯集成一行、橫向放鋪，有利于田間晾曬和后續(xù)的撿拾作業(yè)。但是，該機(jī)需要對行工作，花生種植壟距、植株高度、直立性等因素影響其作業(yè)質(zhì)量，主要適用于沙土或沙壤土花生起收。

(2)鏟鏈組合式花生起收機(jī)：主要由起土鏟、齒桿式升運(yùn)鏈(鏈桿)、振動去土裝置、攏禾柵、傳動裝置、動力輸入軸、地輪和懸掛架等構(gòu)成(圖10d、10e、10h)?；ㄉ鹗兆鳂I(yè)時(shí)，起挖鏟以一定角度入土，將花生秧主根切斷并鏟起，花生植株被回轉(zhuǎn)的齒桿升運(yùn)鏈向后上方輸送，同時(shí)齒鏈升運(yùn)桿不斷振動，去除花生果柄與根部的土壤；當(dāng)花生植株被輸送至齒桿升運(yùn)鏈末端時(shí)落下，在尾部兩組攏禾柵作用下聚攏成條鋪放于田間(圖11b)。鏟鏈組合式花生起收機(jī)沒有嚴(yán)格的對行要求，振動的齒桿鏈桿間構(gòu)成的柵隙分離泥土效率高,對花生種植壟距、行距和土壤的適應(yīng)性強(qiáng)，但花生植株靠攏禾柵收攏與重力下落鋪放，直立型花生的有序性較差，影響其在田間的晾曬效果及后續(xù)撿拾等作業(yè)。

圖12 中國典型花生摘果機(jī)Fig.12 Typical peanut threshers in China

(3)鏟篩組合式花生起收機(jī)：主要由起土鏟、立式切割器、振動驅(qū)動組件、振動篩、行走輪、傳動裝置及機(jī)架等部件組成(圖10b、10c、10l、10k)?；ㄉ鹗兆鳂I(yè)時(shí)，起土鏟以一定角度切入土壤淺層將花生主根切斷，立式切割器同時(shí)切斷纏繞的秧蔓；起挖后的花生植株與土壤經(jīng)碎土柵被輸送至振動篩，振動篩與偏心驅(qū)振裝置鉸連，由連桿帶動振動篩往復(fù)振動，達(dá)到邊輸送邊去土的目的；當(dāng)花生植株被輸送至振動篩尾部時(shí)，側(cè)尾下傾式結(jié)構(gòu)使花生秧放鋪位置離開未收獲區(qū)域(圖11c)。該起收機(jī)主要對振動篩進(jìn)行慣量平衡設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了清土與輸送一體化；振動篩尾部的側(cè)傾部分提高了去土效果，同時(shí)下滑作用有助于花生植株自然放鋪，篩子減少了落果損失。但整體式平鏟作業(yè)阻力較大，振動篩的振動去土效果與機(jī)組振動存在一定矛盾，花生植株條鋪有序性不夠可靠。

3.2 中國花生摘果機(jī)

摘果是花生收獲過程的基本環(huán)節(jié)之一，指從植株上分離并獲得清潔花生莢果的操作。而在分段收獲中，花生摘果有具有摘果和清選功能的單獨(dú)摘果機(jī)；而在聯(lián)合收獲和兩段收獲過程中，摘果裝置是收獲機(jī)的重要構(gòu)成部分?，F(xiàn)代花生摘果機(jī)還增加了自動上料和莢果裝袋裝置。

摘果機(jī)是中國目前應(yīng)用最多的花生收獲機(jī)械之一。常用的花生摘果機(jī)(聯(lián)合收獲機(jī)和撿拾收獲機(jī)摘果裝置)有幾種分類方式：根據(jù)喂入方式不同，花生摘果機(jī)分為全喂入式和半喂入式(圖12a)2種形式，其中，全喂入式花生摘果機(jī)又分為軸流式和切流式兩種；根據(jù)摘果滾筒數(shù)量，分為單滾筒、雙滾筒和多滾筒花生摘果機(jī)；根據(jù)摘果部件結(jié)構(gòu)型式，分為釘齒式、彈齒式、梳齒式、弓齒式、彎齒式、刮板式滾筒和綜合式多種；根據(jù)移動方式，分為固定式和移動式花生摘果機(jī)；按動力來源和種類，分為電動機(jī)、自帶內(nèi)燃機(jī)、拖拉機(jī)驅(qū)動3種型式。

(1)半喂入式花生摘果機(jī)：如圖12a所示，半喂入式花生摘果機(jī)主要由刮板式摘果對輥、夾持輸送裝置、動力裝置等構(gòu)成，通常不帶清選裝置。其具有結(jié)構(gòu)簡單、移動方便且動力消耗小、作業(yè)時(shí)可保持花生莖稈完整等特點(diǎn)，但因需人工將花生植株有序喂入、摘果效率低，一般用于小批量鮮濕花生摘果和小區(qū)育種摘果作業(yè)。對輥摘果裝置是一對轉(zhuǎn)向相反的摘果輥(滾)構(gòu)成，可分為刮板式、直桿式和弓齒式等[24,51]。其中刮板式摘果輥的刮板具有一定的徑向傾角，是半喂入花生聯(lián)合收獲機(jī)重要構(gòu)成部分，對輥摘果裝置對聯(lián)合收獲機(jī)性能起到重要作用。

(2)軸流全喂入花生摘果機(jī)(基本型)：即花生植株全部喂入摘果間隙后隨轉(zhuǎn)動的摘果滾筒做螺旋線運(yùn)動，使花生莢果與植株分離。該類型摘果機(jī)是廣為應(yīng)用的花生摘果機(jī)，如圖12b所示，主要由摘果元件(摘果齒)構(gòu)成的摘果滾筒、凹板篩、振動篩、風(fēng)機(jī)、轉(zhuǎn)動裝置和動力裝置(電動機(jī)或內(nèi)燃機(jī))等構(gòu)成，完成摘果與莢果清選等基本功能，除具有結(jié)構(gòu)簡單、摘果可靠、作業(yè)效率高等特點(diǎn)外，因摘果過程中花生植株做螺旋線式運(yùn)動，摘果過程時(shí)間長、幾率高，因而也適于較濕花生的摘果。

該類型花生摘果機(jī)一般只有一個(gè)滾筒，但可根據(jù)摘果效率要求設(shè)計(jì)成不同的滾筒直徑和長度，從而制造成各種規(guī)格的摘果機(jī)，以適應(yīng)不同種植規(guī)模的花生摘果效率要求。為使花生植株在摘果過程產(chǎn)生軸向移動，摘果齒均按螺旋線布置且廣泛采用螺桿梳齒式、弓齒式、彎齒式滾筒[52-54]。清選裝置一般有振動篩和氣力組合清選方式，氣力清選分為橫流氣吹式和逆流氣吸式兩種，前者一般用于小型摘果機(jī)，后者多用于中大型摘果機(jī)[54-55]。

(3)切流全喂入花生摘果機(jī)(基本型)：即花生植株全部喂入摘果間隙后隨轉(zhuǎn)動的摘果滾筒做切向運(yùn)動，使花生莢果與植株分離。如圖12c、12d所示，其與軸流式全喂入花生摘果機(jī)主要區(qū)別在于：摘果滾筒比較粗短且與凹板篩形成的摘果間隙包角較大；摘果齒按螺旋線排列，以便花生植株在摘果過程中無軸向運(yùn)動。該類摘果機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、軸向尺寸小、作業(yè)效率高、節(jié)省能耗等特點(diǎn)，但切流摘果過程受摘果間隙包角所限，容易出現(xiàn)摘果不凈問題，對喂入量和花生植株含水率適應(yīng)性較差。因此，單滾筒全喂入切流摘果機(jī)只適于干花生摘果，通過2個(gè)以上滾筒串聯(lián)成雙滾筒或多滾筒，可以彌補(bǔ)單滾筒摘果的不足。

(4)復(fù)式花生摘果機(jī)：也稱為循環(huán)式花生摘果機(jī)，如圖12g、12h所示，屬于大型切流全喂入式花生摘果機(jī)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是加裝一個(gè)輸送裝置(帶式或刮板式)，將沒有摘凈且被清出的秸稈、根部等循回到喂料口，進(jìn)行重新摘果，以提高摘凈率。復(fù)式摘果主要用于喂入量和濕度適應(yīng)性較差的切流式全喂入摘果機(jī)。如圖13a所示，小型四輪拖拉機(jī)牽引復(fù)式花生摘果機(jī)到田間進(jìn)行固定作業(yè)。

圖13 中國典型的田間花生摘果作業(yè)Fig.13 Working of typical field peanut threshers in China

(5)牽引式人工撿拾花生摘果機(jī)：大型花生摘果機(jī)摘果效率可達(dá)3 000 kg/h以上，摘果作業(yè)時(shí)的上料喂入和卸料裝袋等人工負(fù)荷較重，一般在基本型全喂入(軸流或切流)花生摘果機(jī)基礎(chǔ)上采用內(nèi)燃機(jī)或拖拉機(jī)動力驅(qū)動，加裝一些輔助裝置如上料輸送裝置、接料輸送裝置、牽引行走裝置等構(gòu)成改進(jìn)型花生摘果機(jī)(圖12h)，從而可方便地移動作業(yè)場所，也可移動到田間進(jìn)行固定或移動作業(yè)，從而減少了分段收獲中的人工撿拾、運(yùn)輸環(huán)節(jié)，提高了摘果作業(yè)。如圖13b所示，拖拉機(jī)牽引大型軸流式全喂入摘果機(jī)田間移動并通過動力輸出軸帶動摘果機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，人工直接將花生植株撿拾喂入，實(shí)現(xiàn)田間移動摘果作業(yè)，從而減少了撿拾、運(yùn)輸?shù)茸鳂I(yè)環(huán)節(jié)。這種作業(yè)方式雖然不及兩段收獲方式的撿拾收獲機(jī)作業(yè)效率，但機(jī)械投資少，簡單實(shí)用，解決了農(nóng)村花生收獲中的實(shí)際問題。

3.3 中國花生聯(lián)合收獲機(jī)

花生聯(lián)合收獲機(jī)是一次完成花生起挖、去土、摘果和清選等作業(yè)環(huán)節(jié)從而獲得莢果的花生收獲機(jī)械，其集成度高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能最全。21世紀(jì)初期，我國農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所和青島農(nóng)業(yè)大學(xué)與相關(guān)企業(yè)聯(lián)合，在引進(jìn)和消化中國臺灣花生聯(lián)合收獲機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上[23-25,28-29,56]，研發(fā)出多種品牌和型號的花生聯(lián)合收獲機(jī)(表4)?；ㄉ?lián)合收獲機(jī)按動力配置分自走式和背負(fù)式，其中，自走式分為輪式和履帶式；按花生摘果裝置類型分全喂入式和半喂入式；按一次收獲壟數(shù)和行數(shù)分為1壟2行(大壟雙行)和2壟4行[29,57-67]。

半喂入式和全喂入式花生聯(lián)合收獲機(jī)總體結(jié)構(gòu)基本相同(圖14、15)，二者均由底盤、傳動系統(tǒng)和分禾裝置、扶禾裝置、挖掘裝置、夾持輸送裝置、清土裝置、摘果系統(tǒng)、清選系統(tǒng)、集果系統(tǒng)等部分構(gòu)成, 作業(yè)組件和底盤總體成側(cè)向配置。其主要區(qū)別在于花生摘果裝置，前者采用半喂入方式摘果，其摘果裝置為一對轉(zhuǎn)向相反、摘果刮板差相的摘果輥構(gòu)成，即差相摘果(圖14)；后者采用全喂入花生摘果裝方式，其摘果裝置主要是單滾筒軸流全喂入摘果裝置(圖15)。

半喂入花生聯(lián)合收獲機(jī)作業(yè)時(shí)，固定在起挖裝置前面的分禾與扶禾裝置，將作業(yè)幅寬內(nèi)與兩側(cè)的花生植株分開并扶起, 同時(shí)挖掘鏟將花生主根鏟斷并松土,隨后植株進(jìn)入輸送鏈,被拔起并夾持向上后輸送；在夾持輸送前段底部設(shè)有清土裝置, 以去除植株根部的沙土。植株輸送到摘果段時(shí),夾持輸送鏈下部安裝的對輥摘果裝置將果莢從植株上刷落摘下,花生隨后落入刮板輸送帶升運(yùn)至振動清選篩上,在振動篩和下吹風(fēng)機(jī)的雙重作用下將莖葉和沙土等雜物分離并排出機(jī)外。分選出的花生果通過橫向輸送帶垂直提升機(jī)升送至集果箱,隨后進(jìn)行裝袋作業(yè)，脫莢后的花生藤蔓繼續(xù)被夾持向后輸送, 而后轉(zhuǎn)接到藤蔓拋送鏈,拋送鏈將藤蔓向后拋下落至藤蔓輸送帶而被排出機(jī)后,完成收獲作業(yè)。

表4 中國典型花生聯(lián)合收獲機(jī)基本構(gòu)成與特點(diǎn)

圖14 半喂入式花生聯(lián)合收獲機(jī)結(jié)構(gòu)原理Fig.14 Structure principle of semi-feeding peanut combine1.分禾器 2.扶禾器 3.挖掘鏟 4.拔禾輸送鏈 5.清土器 6.液壓升降缸 7.橡膠履帶底盤 8.摘果輥 9.彈性擋簾 10.刮板輸送帶 11.清選篩 12.風(fēng)機(jī) 13.蔓輸送帶 14.藤蔓拋送鏈 15.主機(jī)架 16.橫向輸送帶藤 17.垂直提升機(jī)

圖15 全喂入式花生聯(lián)合收獲機(jī)結(jié)構(gòu)原理Fig.15 Structure principle of full-feeding peanut combine1.挖掘鏟 2. 扶禾器 3.限深裝置 4.拍土裝置 5.夾持輸送裝置 6.駕駛室 7.集果箱 8.莢果升運(yùn)器 9.輔助喂入機(jī)構(gòu)10.摘果滾筒 11.逐稿器 12.振動篩 13.橫向輸送器 14.風(fēng)機(jī) 15.底盤

3.4 中國花生撿拾收獲機(jī)

花生撿拾收獲機(jī)(也稱花生撿拾聯(lián)合收獲機(jī)、花生撿拾摘果機(jī))是兩段式花生收獲機(jī)械之一，完成花生植株的地面撿拾、摘果和清選作業(yè)。相比聯(lián)

合收獲機(jī)，撿拾收獲機(jī)只完成花生收獲的后段作業(yè)；而相比分段收獲機(jī)械，其將花生撿拾、集堆、運(yùn)輸摘果和清選等聯(lián)合起來作業(yè)。由于美國不采用類似中國的聯(lián)合收獲，因而也常稱為花生聯(lián)合收獲機(jī)。

典型小型花生撿拾收獲機(jī)如表5所示，按動力配置分為牽引式、自走式和背負(fù)式3種類型，其中，牽引式分為拖拉機(jī)動力輸出軸驅(qū)動和獨(dú)立動力2種；按撿拾裝置類型分為齒帶式、彈齒式、齒帶與摟齒組合式。目前，牽引式小型花生撿拾收獲機(jī)應(yīng)用最多、最廣泛，而且均采用單滾筒全喂入摘果裝置，撿拾工作幅寬為90～110 cm，即1個(gè)條鋪(2行)。

表5 中國典型小型花生撿拾收獲機(jī)結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)

大中型花生撿拾收獲機(jī)如表6所示，其中包括南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所和濰坊大眾機(jī)械有限公司分別研制的4HLJ-8型和5HZL-8型輪式自走花生撿拾收獲機(jī)，冀州市嘉隆農(nóng)業(yè)機(jī)械制造廠和青島農(nóng)業(yè)大學(xué)分別研制5HL-3型輪式和4HJL-4型履帶式自走花生撿拾收獲機(jī)，河南豫長春機(jī)械制造有限公司生產(chǎn)了4XHJZ-4型牽引式花生撿拾摘果機(jī)等。

表6 中國典型大中型花生撿拾收獲機(jī)結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)

這些大中型花生撿拾收獲機(jī)具有動力大、一次能撿拾收獲2～4個(gè)花生條鋪(4～8行)、收獲效率高等特點(diǎn)，適于大面積種植花生收獲。

4 美國花生收獲機(jī)械化特點(diǎn)與發(fā)展動因

4.1 兩段式機(jī)械收獲方式及其技術(shù)路線的確立

經(jīng)歷分段式人機(jī)組合“樁?！笔斋@(1913—1950年)、多種收獲方式并存的轉(zhuǎn)型階段(1950—1965年)后，直到1965年統(tǒng)一了美國的兩段式機(jī)械化花生收獲方法及其起收(起挖、去土和翻轉(zhuǎn)放鋪)、晾曬、撿拾摘果、運(yùn)輸和干燥的花生收獲技術(shù)路線[68-69]。兩段收獲跨越了“樁?！笔斋@障礙(美國傳統(tǒng)花生收獲方式，即花生起挖后將有底座的木樁直立打入土中，然后將花生去土后圍繞木樁堆垛以改善晾曬效果、防止淋雨發(fā)霉)，去土后花生植株形成莢果朝上的條鋪，晾曬效果好且機(jī)械撿拾容易，晾曬后的花生植株性狀均齊、摘果與清選容易，作業(yè)效率和質(zhì)量高、花生品質(zhì)好，同時(shí)機(jī)械結(jié)構(gòu)相對簡化、農(nóng)藝適應(yīng)性強(qiáng)。兩段收獲方式和收獲技術(shù)路線確立，為花生收獲機(jī)械研發(fā)指明方向和目標(biāo)，隨后有很多花生起收機(jī)和撿拾收獲機(jī)等得以發(fā)明并成功地應(yīng)用于花生收獲[70-71]。直到今天，美國的兩段式機(jī)械化花生收獲技術(shù)仍在不斷完善并被阿根廷、巴西和澳大利亞等國家采用[10,12,72-73]。

4.2 農(nóng)機(jī)農(nóng)藝結(jié)合的機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)體系

美國傳統(tǒng)花生耕作分為清種和間作2種，花生種植目的分為收獲莢果、收獲秸稈和作為綠肥還田3種，各州花生品種和種植行距等存在差異，直到20世紀(jì)60年代，美國花生實(shí)行平作與清種。匍匐、半匍匐花生側(cè)枝多且貼近地面生長、匍匐范圍大[74-78]，因而采用大行距種植。

美國制定了與2種拖拉機(jī)輪距匹配的寬窄單行、寬窄雙行3種規(guī)范化種植模式(圖16)，為機(jī)械收獲創(chuàng)造了有利條件[79]。3種規(guī)范化種植模式中，L1模式針對拖拉機(jī)輪距182 cm，窄行距81 cm、寬行距101 cm便于輪胎經(jīng)過；L2和L3是分別針對拖拉機(jī)輪距182 cm、193 cm的寬窄雙行模式，L2模式輪胎經(jīng)過寬行距為91 cm、中間和兩側(cè)寬行距均為56 cm、窄行距18 cm；L3為大寬行的寬窄行模式，輪胎的中間壟距為56 cm、其余壟距為91 cm、行距為23 cm[80-82]。

圖16 美國花生種植基本模式Fig.16 American peanut planting modes

4.3 系列化大型機(jī)械化收獲作業(yè)模式

美國花生集中在佐治亞、亞拉巴馬、北卡萊羅納等南部相鄰7個(gè)州，氣候、地形地貌和土壤條件十分相似，且以沙壤土為主、土地平坦，花生種植實(shí)行一年一作并主要與棉花和玉米輪作。由于家庭農(nóng)場土地規(guī)模大、花生種植面積集中且規(guī)范化種植，適于大規(guī)模機(jī)械作業(yè)。

目前，美國花生收獲主要采用4行(工作幅寬3.6～3.8 m)、6行(工作幅寬5.4～5.8 m)和8行(工作幅寬7.2～7.6 m)的大型花生起收機(jī)和撿拾收獲機(jī)，可做到適時(shí)起收和撿拾摘果作業(yè)，作業(yè)效率高、收獲損失、品質(zhì)好[83]。雖然AMADAS公司生產(chǎn)8行自走式花生撿拾收獲機(jī)，但實(shí)際用量不大，農(nóng)戶更多使用6行牽引式花生撿拾收獲機(jī)。2行花生收獲機(jī)因與中小型拖拉機(jī)配套，作業(yè)效率低，花生生產(chǎn)中很少使用，一般用于花生繁種和花生研究使用?；ㄉ鹗蘸蟮牧罆襁^程中，若遇降雨影響晾曬和撿拾情況，需要使用花生條鋪處理機(jī)進(jìn)行花生條鋪移位通風(fēng)、改善晾曬效果?；ㄉ斋@系列化作業(yè)機(jī)械還包括配套的花生田間運(yùn)輸車、花生干燥運(yùn)輸車和花生秸稈撿拾打捆機(jī)等。

4.4 學(xué)科融合與研用結(jié)合的技術(shù)研發(fā)體系

美國從事花生研究的機(jī)構(gòu)和人員不多，除Georgia、Alabama、North Carolina、Florida、Virginia 等州立大學(xué)農(nóng)學(xué)院有少數(shù)教授兼作花生教學(xué)、科研和推廣外，美國只有一個(gè)隸屬農(nóng)業(yè)部的花生研究實(shí)驗(yàn)室(The National Peanut Research Laboratory，Agricultural Research Service，United States Department of Agriculture)，其8位專家中有從事花生育種、栽培和植保等研究專家6人，從事花生機(jī)械和貯藏等研究專家2人。但是，花生機(jī)械化技術(shù)既是花生技術(shù)研究內(nèi)容之一，同時(shí)也作為花生科研實(shí)施運(yùn)行的載體，貫穿于品種、栽培、管理和收獲等多方面并形成整套機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)體系。

就美國花生收獲機(jī)械化技術(shù)而言，公立大學(xué)與科研機(jī)構(gòu)、機(jī)械制造企業(yè)、花生種植農(nóng)場等既有合作更有分工，其中，大學(xué)與科研機(jī)構(gòu)一般只進(jìn)行基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性和方向性研究，同時(shí)向農(nóng)民和企業(yè)宣傳研究成果和發(fā)展方向等[72]，而花生收獲機(jī)械研發(fā)如同機(jī)械生產(chǎn)一樣，均屬企業(yè)自身的經(jīng)營行為，需要企業(yè)自己進(jìn)行研發(fā)的前期可行性研究、籌集研發(fā)資金和技術(shù)力量進(jìn)行研發(fā)、將技術(shù)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品。聯(lián)邦和州政府不為企業(yè)提供任何研發(fā)與生產(chǎn)補(bǔ)助，但通過給種植花生的農(nóng)民提供花生價(jià)格補(bǔ)貼，提高經(jīng)濟(jì)購買力和使用新型花生收獲機(jī)械的積極性。這就意味著，花生機(jī)械企業(yè)為生存而不斷與同類企業(yè)競爭，必須不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新、推出新機(jī)械產(chǎn)品，同時(shí)要為研發(fā)新產(chǎn)品進(jìn)行前期投入并承擔(dān)研發(fā)失敗的風(fēng)險(xiǎn)。

4.5 高效的花生收獲社會化服務(wù)

美國大型化、系列化的花生收獲機(jī)械價(jià)格相對昂貴，如2013年秋季舉行的美國南部農(nóng)業(yè)展覽會上， AMADAS 6行牽引式花生起收機(jī)、6行牽引式花生撿拾收獲機(jī)和8行自走式花生撿拾收獲機(jī)面議價(jià)格分別為4～5、13～15、30～35萬美元，而同期美國花生莢果均價(jià)僅為0.54～0.60美元/kg。除起收機(jī)和撿拾收獲機(jī)外，花生收獲還需配套投資大、利用率不高的專用田間卸運(yùn)輸車和花生干燥運(yùn)輸車。因此，部分農(nóng)場主選擇代收或租賃機(jī)械進(jìn)行花生收獲。美國發(fā)達(dá)信息化系統(tǒng)提供花生收獲所需信息，如農(nóng)場與耕地位置、耕地規(guī)模、土壤類似、種植品種與收獲時(shí)間等，提供的農(nóng)機(jī)與作業(yè)交易平臺上，提供花生收獲機(jī)械類型、型號、數(shù)量、租賃和代收服務(wù)指導(dǎo)價(jià)格等信息。為保證花生交易公平，政府在所有花生集散地設(shè)立第三方花生質(zhì)量檢測站，專門進(jìn)行買賣花生品種、均齊度、含雜率和水分等質(zhì)量檢驗(yàn)，最終確定花生等級和價(jià)格，保證花生公平交易。

5 中國花生收獲機(jī)械化主要問題及發(fā)展趨勢

5.1 中國花生收獲機(jī)械化歷史回顧

自1959年農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所研制第一臺花生起收機(jī)[84]，中國花生收獲機(jī)械研究經(jīng)歷探索起步期(1958—1978年)、分段收獲機(jī)械研發(fā)期(1979—2002年)、聯(lián)合收獲機(jī)主研期(2003—2011年)和兩段收獲機(jī)械主研期(2012年至今)4個(gè)階段。期間，1980年引進(jìn)美國Hobbs-663型2行花生起收機(jī)和Lilliston-1580型花生撿拾收獲機(jī)[85-87]，2003年引進(jìn)中國臺灣產(chǎn)TBH-3252型履帶自走式花生聯(lián)合收獲機(jī)[24-26]。21世紀(jì)初期，研制出實(shí)用化的4HW 等系列、4H-2型花生收獲機(jī)。近10年來，在國家科技項(xiàng)目支持下，青島農(nóng)業(yè)大學(xué)尚書旗等聯(lián)合青島萬農(nóng)達(dá)花生機(jī)械公司、青島弘盛汽車配件有限公司和山東五征集團(tuán)有限公司等企業(yè)成功研制了4HQL-2、4HB-2A和4HBL-4等型號花生聯(lián)合收獲機(jī)和4HJL-4型花生撿拾收獲機(jī)，在挖掘、去土、輸送、全喂入摘果和聯(lián)合收獲理論、技術(shù)上獲得多項(xiàng)突破[52, 66-67, 69,87-92]；農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所胡志超等聯(lián)合江蘇宇成動力集團(tuán)有限公司等企業(yè)，成功研制了4HLB-2、4HLB-4型履帶自走半喂入式花生聯(lián)合收獲機(jī)和4HLJ-8型花生撿拾收獲機(jī)，在半喂入花生聯(lián)合收獲理論、鏟拔組合起秧、擺拍去土和半喂入對輥摘果等原理和技術(shù)上獲得突破[29,57-65]；沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)高連興團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了彈齒式花生撿拾裝置、花生摘果裝置和花生脫殼原理研究，在花生撿拾、摘果損傷和脫殼損傷理論和技術(shù)上取得突破[54-56,93-103]。

如上所述，我國真正意義的花生收獲機(jī)械研發(fā)與應(yīng)用主要始于21世紀(jì)初，發(fā)展歷史相對較短，雖然取得一定進(jìn)展但仍存在一系列問題，需要在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上明確今后的研究重點(diǎn)與發(fā)展趨勢。

5.2 中國花生收獲機(jī)械化主要問題

(1)花生收獲機(jī)械化發(fā)展相對緩慢：2015年全國花生收獲機(jī)機(jī)械化水平已超過油菜機(jī)收率的29.4%、棉花機(jī)收率的18.8%和馬鈴薯機(jī)收率的25.4%，但遠(yuǎn)不及玉米機(jī)收率的64.2%、大豆機(jī)收率的58.7%和水稻機(jī)收率的82.3%；花生機(jī)收率從2008年的13.10%增長到2015年的30.2%，7年間增長了17個(gè)百分點(diǎn)，而水稻和玉米機(jī)收率增長同樣幅度僅用3～5年(表7)[18]。

(2)花生收獲機(jī)械化發(fā)展不平衡：從表8可知[18]，2014年占中國花生種植面積90%以上的前14個(gè)省份中，遼寧省和山東省花生機(jī)收率達(dá)到70%以上，吉林省和河南省分別為37.49%、33.12%，河北省26.59%，江蘇省、江西省和湖北省不足10%，其他省份不足1%甚至沒有使用機(jī)械收獲花生。

表7 2000—2015年中國主要農(nóng)作物和花生收獲機(jī)械化水平

表8 中國主要省份2014年花生種植面積和收獲機(jī)械化水平

(3)大中型花生收獲機(jī)械推廣緩慢：目前中國有數(shù)以百計(jì)的企業(yè)研發(fā)和生產(chǎn)多種大中型自走式花生聯(lián)合收獲機(jī)和撿拾收獲機(jī)，然而，很多企業(yè)研發(fā)的花生收獲機(jī)械結(jié)構(gòu)原理和關(guān)鍵部件等高度雷同，體現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的花生收獲機(jī)械并不多。這些大中型花生收獲機(jī)械普遍存在農(nóng)藝適應(yīng)性問題且結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，價(jià)格少則6～8 萬元、多則10～15萬元，而且花生收獲季節(jié)過后不能作為他用，現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中很難大面積推廣應(yīng)用。相反，2行小型花生起收機(jī)、撿拾收獲機(jī)等，很容易與農(nóng)民普遍擁有小型拖拉機(jī)配套，對地塊大小和種植農(nóng)藝等適應(yīng)性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單而機(jī)動靈活、操作簡便且可靠性高，深受歡迎并發(fā)揮著主要作用，2016年遼寧、吉林、河北等省花生收獲期間供不應(yīng)求。

(4)花生生產(chǎn)地域性差異顯著：中國花生種植區(qū)域廣泛，區(qū)域間甚至同一產(chǎn)區(qū)內(nèi)部氣候、地形地貌和土質(zhì)條件不同，耕作制度和花生耕種方式等存在顯著差異，河南省、山東省和遼寧省花生栽培種植方式見表9[7]。同時(shí)，花生生產(chǎn)經(jīng)營規(guī)模不同也導(dǎo)致花生種植規(guī)模和地塊存在較大差異。顯著的花生生產(chǎn)地域性差異最終導(dǎo)致不同區(qū)域乃至同一區(qū)域內(nèi)的適宜花生機(jī)械化收獲方式、花生收獲機(jī)械類型與規(guī)格等存在不同，從而使花生收獲機(jī)械化實(shí)現(xiàn)技術(shù)內(nèi)容增多、難度加大。

表9 中國主產(chǎn)區(qū)典型花生栽培與種植方式

5.3 中國花生收獲機(jī)械化發(fā)展趨勢

基于我國花生收獲機(jī)械化已有基礎(chǔ)和主要問題，借鑒美國和中國臺灣花生收獲機(jī)械化成功經(jīng)驗(yàn)，綜合分析花生生產(chǎn)現(xiàn)狀及其自然條件、社會經(jīng)濟(jì)與農(nóng)業(yè)農(nóng)機(jī)發(fā)展?fàn)顩r，我國花生收獲機(jī)械化發(fā)展趨勢及亟待進(jìn)行的重點(diǎn)研究如下：

(1)因地制宜確立區(qū)域最佳花生收獲方式和技術(shù)路線

各種花生收獲方式均有其特點(diǎn)和適用條件，中國花生種植區(qū)域廣泛且差異顯著，多種花生收獲方式將在相當(dāng)長時(shí)期內(nèi)共存。需要在深入調(diào)研基礎(chǔ)上，結(jié)合地域條件因地制宜確立不同區(qū)域最佳花生收獲方式和技術(shù)路線，有針對性地進(jìn)行花生收獲機(jī)械技術(shù)研發(fā)和推廣應(yīng)用。

(2)農(nóng)機(jī)農(nóng)藝結(jié)合建立規(guī)范化區(qū)域花生種植技術(shù)體系

針對現(xiàn)有各主產(chǎn)區(qū)花生耕種種植多樣化現(xiàn)狀，從農(nóng)機(jī)農(nóng)藝結(jié)合角度出發(fā)，合理優(yōu)化并形成區(qū)域規(guī)范的花生生產(chǎn)技術(shù)體系，為花生生產(chǎn)及其收獲機(jī)械化提供基礎(chǔ)條件。

(3)中小型兩段式花生收獲機(jī)械仍是主要研發(fā)目標(biāo)

農(nóng)民農(nóng)機(jī)基礎(chǔ)、經(jīng)濟(jì)能力和花生生產(chǎn)特點(diǎn)及花生收獲機(jī)械化技術(shù)推廣實(shí)際表明，小型花生收獲機(jī)械在目前與將來相當(dāng)長時(shí)期發(fā)揮主導(dǎo)作用，特別與小型拖拉機(jī)配套、價(jià)格適中的牽引式小型花生起收機(jī)、撿拾摘果機(jī)等，而自走式花生聯(lián)合收獲機(jī)和自走式花生撿拾收獲機(jī)因其結(jié)構(gòu)、適應(yīng)性、價(jià)格和利用率等因素，推廣應(yīng)用將遇到一定限制。在完善現(xiàn)有小型花生收獲機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)上，開發(fā)4行花生起收機(jī)和4～6行中型牽引式花生撿拾收獲機(jī)。

(4)花生起收機(jī)主要研究方向

適于沙土和輕壤土種植花生的鏟夾式起收機(jī)和適于中壤土種植花生的鏟鏈?zhǔn)狡鹗諜C(jī)將成為我國主導(dǎo)機(jī)型，前者基本實(shí)現(xiàn)側(cè)向放鋪但可靠性和適應(yīng)性有待加強(qiáng)，需要從夾持部件型式、花生夾持位置、速度、夾持輸送角度以及夾持點(diǎn)相對起挖鏟水平距離等方面進(jìn)行優(yōu)化；后者尚未很好解決起挖掉果和有序放鋪問題，需要從直立型花生放鋪機(jī)理、放鋪機(jī)構(gòu)、鏈桿速度和輸送傾角等方面進(jìn)行研究。

(5)花生聯(lián)合收獲機(jī)和撿拾收獲機(jī)研究重點(diǎn)

花生聯(lián)合收獲主要解決起收裝置的對行和行距適應(yīng)性、多行匯交輸送和莢果清選等技術(shù)難題?；ㄉ鷵焓笆斋@機(jī)主要研究直立型花生的撿拾適特性，撿拾裝置類型優(yōu)選和參數(shù)優(yōu)化，摘果裝置類型優(yōu)化及其與整機(jī)的優(yōu)化匹配，減輕撿拾損失和莢果損傷，提高收獲效率。

(6)加速覆膜花生收獲機(jī)械技術(shù)的攻關(guān)

覆膜種植是解決干旱與低溫、確?；ㄉ€(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的重要措施，在目前尚未使用可降解地膜替代情況下，首先需要研究地膜與花生植株根部結(jié)合機(jī)理，然后確定地膜分離方法，即起收前分離、起收后與摘果前分離和收獲后進(jìn)行膜秧分離，最終研制不同結(jié)構(gòu)原理的收獲機(jī)械。

6 結(jié)束語

通過對世界花生收獲機(jī)械化發(fā)展概況、中國和美國花生收獲機(jī)械技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展環(huán)境與歷程進(jìn)行綜合分析，闡述了中美兩國花生收獲機(jī)械化技術(shù)特點(diǎn)及其在花生生產(chǎn)發(fā)展中的重要作用，歸納了美國花生收獲機(jī)械化發(fā)展動因，深入分析了我國花生收獲機(jī)械化發(fā)展的主要問題及其原因，提出了我國花生收獲機(jī)械化的研究重點(diǎn)與發(fā)展趨勢。因地制宜確立區(qū)域最佳花生收獲方式和技術(shù)路線、建立規(guī)范化區(qū)域花生種植技術(shù)體系，進(jìn)一步以中小型兩段式花生收獲機(jī)械作為主要研發(fā)目標(biāo)，明確花生起收機(jī)、花生聯(lián)合收獲機(jī)和撿拾收獲機(jī)研究方向與重點(diǎn)，同時(shí)加速覆膜花生收獲機(jī)械的攻關(guān)，對全面發(fā)展我國花生收獲機(jī)械化具有重要意義。

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98 許濤，沈永哲，高連興，等. 彈齒滾筒式花生撿拾機(jī)構(gòu)的動態(tài)仿真分析[J]. 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，47(2):192-198. XU Tao, SHEN Yongzhe, GAO Lianxing, et al. Dynamic simulation analysis of spring-finger cylinder peanut pickup mechanism[J]. Journal of Shenyang Agricultural University, 2016, 47(2):192-198. (in Chinese)

99 關(guān)萌，沈永哲，高連興，等. 花生起挖晾曬后的果柄機(jī)械特性[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2014，30(2)：87-93. GUAN Meng, SHEN Yongzhe, GAO Lianxing, et al. Mechanical properties of peanut peg after digging and drying[J]. Transactions of the CSAE, 2014,30(2):87-93. (in Chinese)

100 GUAN Meng, ZHAO Baoquan, GAO Lianxing, et al. Effect of curing time on moisture content and mechanical properties of peanut pods[J]. International Agricultural Engineering Journal, 2015,24(2):1-8.

101 高連興，李獻(xiàn)奇，關(guān)萌，等. 雙吸風(fēng)口振動式花生莢果清選裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2015，46(3)：110-117.GAO Lianxing，LI Xianqi， GUAN Meng，et al. Design and test on cleaning device of peanut pods with double air-suction inlets with vibration screen[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery，2015，46(3): 110-117. (in Chinese)

102 高連興，蘇展，陳中玉，等. 對輥半喂入式小區(qū)育種花生摘果裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J/OL]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2016，47(9):93-98.http:∥www.j-csam.org/jcsam/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20160914&flag=1. DOI：10.6041/j.issn.1000-1298.2016.09.014. GAO Lianxing, SU Zhan, CHEN Zhongyu, et al. Design and experiment of double-roller semi-feeding peanut picking device for breeding in mini type area[J/OL]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2016, 47(9):93-98. (in Chinese)

103 高連興，回子健，董華山，等. 三滾式小區(qū)育種花生脫殼機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J/OL]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2016,47(7):159-165. http:∥www.j-csam.org/jcsam/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20160722&flag=1. DOI：10.6041/j.issn.1000-1298.2016.07.022. GAO Lianxing, HUI Zijian, DONG Huashan, et al. Desing and experiment of peanut sheller with three drums for plot breeding[J/OL]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2016, 47(7):159-165. (in Chinese)

Analysis on Technology Status and Development of Peanut Harvest Mechanization of China and the United States

CHEN Zhongyu1,2GAO Lianxing1CHEN Charles3BUTTS C L4

(1.CollegeofEngineering,ShenyangAgriculturalUniversity,Shenyang110866,China2.CollegeofAutomotiveEngineering,YanchengInstituteofIndustryTechnology,Yancheng224005,China3.CollegeofAgriculture,AuburnUniversity,Auburn,AL36849,USA4.NationalPeanutResearchLaboratory,USDA,ARS,Dawson,GA31742,USA)

Peanut is a very important crop for production and trade of edible oil in the world and in China. China is the largest peanut producer in total annual production which accounted for about 40% and the second-largest in peanut area planted accounted for about 20% in the world just followed India. However, although to be not as the large peanut producers as China, India and Nigeria, the United States, Argentina and Brazil all are the quite important peanut exporters in the world and respectively accounted for 16.03%, 23.58% and 4.72% of the world export peanut in 2016. Especially in the United States, the peanut area planted only accounted for about 2.46%, but total annual peanut production accounted for about 6.11% and export peanut accounted for 16.03% in 2016, which made the United States become the strongest peanut nation in the world. Based on comprehensively analysis, the mian reason why the United States has been the strongest peanut nation is that high level harvest mechanization played an important role in peanut production. Harvesting is a key part in peanut production, it accounted for more than 60% labor employment of the whole process. China and the United States are both the important peanut production and export superpowers in the world, but the Chinese peanut production level especially harvest mechanization level is far below that of the United States, which causes peanut export international competition difference. The American two-stage mechanization harvesting pattern and peanut harvet mechanization technology lead to its peanut production with high yield, quality, efficiency and great international market competitive advantages. However, there are several peanut mechanization harvest pattern coexisted in China and of which the low harvest mechanization level restricted its peanut production benefit and export competitiveness. Based on systematic analysis about large relevant literature and practices on peanut production, the development and technology status, history and main reasons of peanut harevest mechanization of China and the United States were deeply analyzed. The structure principles and characteristicses of the newest peanut harvest machine, including peanut digger, peanut combine and peanut harvester in two stages in both China and the United States were respectively introduced and contrasted. Through comprehensive studies on the natural condition, history and social surroundings of peanut production development, the mian promoting factors which enhanced American peanut harvest mechanization and the main restricting factors of China were discovered, which had important significance to accurately comprehend the improvement of peanut production and harvest mechanization of the two countries. In the end, the development trend and key point for studying on Chinese peanut harvest mechanization were put forward, which had certain reference value for enhancing Chinese peanut harvest mechanization development, and taking some suitable measures to accelerate Chinese peanut harvest mechanization development.

peanut; harvest machine; diggers; picking harvesters; China; the Unisted States

10.6041/j.issn.1000-1298.2017.04.001

2017-03-12

2017-03-29

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51575367)、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFD0702100)和高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金項(xiàng)目(20122103110009)

陳中玉(1981— )，男，博士生，鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，主要從事農(nóng)產(chǎn)品收獲機(jī)械研究，E-mail: chenzhongyu_1981@126.com

高連興(1958— )，男，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事農(nóng)產(chǎn)品收獲與加工機(jī)械研究，E-mail: lianxing_gao@126.com

S225.7+3

A

1000-1298(2017)04-0001-21