韭菜收割機(jī)械研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

宮元娟，馮雨龍，李創(chuàng)業(yè)，郭 娜，劉玉鳳，寧曉峰

(1.沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué) a.工程學(xué)院；b.園藝學(xué)院，沈陽(yáng) 110866；2. 沈陽(yáng)晨智科技有限公司，沈陽(yáng) 110866)

0 引言

我國(guó)占地面積大，土壤條件好，近年來(lái)蔬菜的產(chǎn)量和產(chǎn)值均很大程度超過糧食[1]，蔬菜的總產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到世界總產(chǎn)量60%左右[2]。我國(guó)顯然已經(jīng)成為世界上最大的蔬菜種植生產(chǎn)大國(guó)，伴隨而來(lái)的就是對(duì)蔬菜生產(chǎn)機(jī)械化的要求越來(lái)越迫切。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)種植的韭菜也一步步走向了國(guó)際市場(chǎng)[3-4]，出口量不斷加大。正常情況下，韭菜每年收割4～5次左右，通過查閱資料[5-6]和對(duì)遼寧省附近的葉菜種植大棚實(shí)地調(diào)研相結(jié)合發(fā)現(xiàn)：蔬菜的品種不相同，其種植收獲機(jī)械化水平也存在很大的差距。像蘿卜、馬鈴薯等塊根類蔬菜的收獲機(jī)械化發(fā)展很快、水平很高；相比之下，葉菜類的收獲機(jī)械化水平則很低，中國(guó)數(shù)萬(wàn)公頃種植韭菜的土地中，最終的收割作業(yè)多數(shù)靠人工來(lái)完成，基本不會(huì)依靠機(jī)器[7]。由于韭菜特殊的種植特點(diǎn)與一些生長(zhǎng)特性，使得在收割韭菜的過程中耗費(fèi)了大量的人力、物力與時(shí)間，加大了韭菜種植的成本，甚至出現(xiàn)了有錢也雇不到工人來(lái)收割韭菜的狀況，嚴(yán)重影響了菜農(nóng)種植韭菜等葉菜類蔬菜的積極性，也妨礙了韭菜產(chǎn)業(yè)鏈的更好、更快發(fā)展。隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化的不斷發(fā)農(nóng)作物收割機(jī)械化成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的不可或展，缺的環(huán)節(jié)。由于農(nóng)作物和蔬菜等季節(jié)性強(qiáng)，且易遭受自然條件的影響等特點(diǎn)，使得收獲過程時(shí)間緊、任務(wù)重，所以農(nóng)業(yè)機(jī)械化的推廣變得非常必要。由于菜農(nóng)對(duì)韭菜收割機(jī)械認(rèn)識(shí)不足，且需要花費(fèi)資金購(gòu)買機(jī)器，并擔(dān)心出現(xiàn)機(jī)器質(zhì)量問題，所以購(gòu)買機(jī)器的積極性并不高。實(shí)踐證明：蔬菜的機(jī)械化收割可大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、減低菜農(nóng)的勞動(dòng)強(qiáng)度且使收割的損失降到最低，保證了菜農(nóng)種植者自身的收益，提高菜農(nóng)種植的積極性和對(duì)機(jī)器使用的積極性，對(duì)韭菜等葉菜類的種植和收獲具有極其重要的意義。

韭菜屬于含水率可以達(dá)到90%的莖稈作物,種植范圍廣，近10年來(lái)韭菜系列新產(chǎn)品的不斷出現(xiàn)在人們的生活中，韭菜種植所應(yīng)用的生產(chǎn)栽培技術(shù)也日漸完善[8]。由農(nóng)藝可知：韭菜等葉菜類都有正常的種植季節(jié)，但人們更希望在一年四季里都可以吃到新鮮的韭菜，因而在韭菜露地種植不斷發(fā)展的同時(shí)，大面積地反季節(jié)韭菜也陸續(xù)出現(xiàn)在人們的生活里，且因市場(chǎng)需求大、效益好，得到了迅速的發(fā)展。在韭菜整個(gè)的生產(chǎn)作業(yè)過程中，收割作業(yè)約占整個(gè)作業(yè)量的50%，是耗費(fèi)精力最大、耗費(fèi)時(shí)間最多的一個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)[9]。收割作業(yè)部分的效果將直接影響到韭菜的加工與銷售，進(jìn)一步影響到銷售價(jià)格和獲得的收益。目前，國(guó)內(nèi)韭菜的收割作業(yè)還是主要依靠人工完成，勞動(dòng)強(qiáng)度大，且工人的傭金高，甚至有時(shí)有錢也找不到工作人員。因此，發(fā)展機(jī)械化收割技術(shù)，盡早研究開發(fā)韭菜收割機(jī)械，以使韭菜種植者擺脫困境，具有重要意義[10-12]。

1 韭菜生長(zhǎng)種植情況及發(fā)展前景

1.1 設(shè)計(jì)原理韭菜的植物特性

韭菜是多年生草本植物，一般高度為20～50cm，具有一種特殊的氣味。韭菜葉由兩部分組成，分別是葉片和葉鞘。韭菜葉既是光合作用的主要進(jìn)行部分，也是主要的食用部分。韭菜葉片形狀扁平窄長(zhǎng)，且葉面有薄薄的蠟質(zhì)部分，蠟質(zhì)層內(nèi)有角質(zhì)層，角質(zhì)層內(nèi)有一定數(shù)量的氣孔，所以耐寒性比較好；葉鞘在莖盤上分層無(wú)規(guī)則排列成圓柱形，稱為“假莖”，葉鞘得部分進(jìn)一步增大形成鱗莖，具有保護(hù)韭菜生長(zhǎng)、貯藏養(yǎng)分的功能。在不同光照條件下，韭菜生長(zhǎng)狀況也不盡相同，陽(yáng)光直射的部分葉片會(huì)呈現(xiàn)綠色，進(jìn)一步成長(zhǎng)成為青韭；在遮光條件下，由于光合作用不能正常進(jìn)行，導(dǎo)致葉綠素?zé)o法正常形成，葉片會(huì)出現(xiàn)黃色或淡黃色的現(xiàn)象，利用韭菜根和莖內(nèi)儲(chǔ)藏的養(yǎng)分可形成韭黃。韭菜的生長(zhǎng)過程存在一定的規(guī)律性，葉鞘生長(zhǎng)要晚于葉片的生長(zhǎng)，當(dāng)葉片生長(zhǎng)到一定程度不再生長(zhǎng)時(shí)，葉鞘仍然會(huì)繼續(xù)生長(zhǎng)。一般來(lái)說，葉片的分化速度受兩個(gè)因素的影響，即溫度和品種。在一定的溫度范圍內(nèi)，葉齡隨溫度的上升會(huì)有一定程度的縮短。一般情況下，新葉分化得快，老葉衰老得也快。葉片的反復(fù)分化、衰亡使韭菜的單株有效葉片常保持在6片左右。

1.2 韭菜的種植特點(diǎn)

由于韭菜適應(yīng)的溫度范圍比較大，所以無(wú)論南方和北方均種植了大面積的韭菜，南方四季均可露地栽培。由于北方冬季溫度較低，韭菜會(huì)進(jìn)入休眠期，但近年來(lái)北方也有一些地區(qū)利用大棚四季種植韭菜。種植面積最多的地方甚至可以達(dá)0.67萬(wàn)hm2左右，每年收割韭菜的人力成本約為0.30元/kg。大棚種植韭菜存在一些問題：空間相對(duì)狹窄，棚室內(nèi)需要立許多柱子，韭菜收獲機(jī)械可作業(yè)空間小；由于大棚一般都是由菜農(nóng)自行建設(shè)，所以種植韭菜的規(guī)模小，機(jī)器可作業(yè)時(shí)間比較短，并且需要頻繁轉(zhuǎn)移，大大增加了不必要的時(shí)間，沒有把機(jī)械化的水平完全發(fā)揮出來(lái)[13-14]。我國(guó)不同地區(qū)種植韭菜的土地也不相同，北方多采用壟栽培，南方則更多在高畦地區(qū)栽植[15]。韭菜株高大約在200mm左右，種植期應(yīng)盡量避開高溫雨季，高畦栽培，每穴8～10株，行距200～250mm，穴距120～150mm；壟栽每穴20～30株，行距250～350mm，穴距180～200mm。韭菜種植的高度及寬度等重要參數(shù)是選擇韭菜收割刀高度、大小的主要依據(jù)，也是設(shè)計(jì)行距調(diào)整機(jī)構(gòu)的主要參考[16]。

1.3 韭菜生產(chǎn)機(jī)械化的前景

韭菜整個(gè)種植過程投資少，在生長(zhǎng)過程中面臨的風(fēng)險(xiǎn)也小，效益高且比較穩(wěn)定，適合大量反季節(jié)種植。

1.3.1 投資小，效益高，風(fēng)險(xiǎn)少

由于韭菜突出的抗寒特性，與其他蔬菜相比保護(hù)地設(shè)施相對(duì)簡(jiǎn)單，小型大棚即可保證冬季韭菜種植生產(chǎn)的需求，投資較小。由于每年韭菜可種植收割4～5次，產(chǎn)量60 000kg/hm2左右，按市場(chǎng)均價(jià)1.6元/kg計(jì)算，產(chǎn)值96 000元左右，相對(duì)其他類別蔬菜來(lái)說效益高。由于韭菜抵御自然風(fēng)險(xiǎn)能力強(qiáng)，如2009年的冬天溫度極低，60%以上的黃瓜、番茄等蔬菜遭受霜凍災(zāi)害，造成了極大的減產(chǎn)，而韭菜受到的影響并不大，只是生長(zhǎng)速度變得遲緩了一些，產(chǎn)量影響特別小，所以2009年冬季韭菜單價(jià)達(dá)5元/kg左右。韭菜耐儲(chǔ)藏，冬季常溫下用塑料袋簡(jiǎn)單包裝，可以貯藏半個(gè)月左右。同時(shí)，韭菜的收割期范圍比較大，可根據(jù)市場(chǎng)需要更改收割、上市的時(shí)間，所以種植韭菜風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)小[17]。

1.3.2 市場(chǎng)潛力大

最近幾年，保護(hù)地蔬菜的種植有了很快的發(fā)展，但不同品種的發(fā)展水平差別很大，尤其是果菜類面積較大，而葉菜類面積則是少之又少。韭菜種植的面積少，造成了供不應(yīng)求的現(xiàn)象，尤其在節(jié)假日期間，鮮韭市場(chǎng)的需求表現(xiàn)得更加明顯。北方廣大地區(qū)的人民都喜歡吃韭菜，用來(lái)包餃子、炒菜等，特別是東北地區(qū)需求量很大。

2 韭菜收割機(jī)械的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2.1 國(guó)外韭菜收割機(jī)研究現(xiàn)狀

由于國(guó)外對(duì)韭菜、茼蒿、空心菜等葉菜收割機(jī)械的研究起步較早，技術(shù)也更加成熟，許多國(guó)家及地區(qū)已實(shí)現(xiàn)了葉菜的機(jī)械化收割。例如，加拿大HRDC公司研制的甘藍(lán)收獲機(jī)可單行收獲，應(yīng)用液壓控制系統(tǒng)控制割刀高度來(lái)改變升運(yùn)機(jī)構(gòu)的高度，可以確保整齊、精確地切割。與此相比，美國(guó)的甘藍(lán)收獲機(jī)更受甘藍(lán)種植者的青睞，該收獲機(jī)操作簡(jiǎn)單，可以一次性完成切割、除葉等工序18]。意大利HORTECH公司研制的葉菜收割機(jī)械采用環(huán)形帶刀的切割方式對(duì)葉菜進(jìn)行切割，利用電機(jī)液壓馬達(dá)傳動(dòng)的方式，既使整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，又可調(diào)整機(jī)器工作過程中的行進(jìn)速度，可謂一舉兩得。該公司的SLIDETW型葉菜收割機(jī)，將切割后的蔬菜通過夾持帶進(jìn)行輸送，將葉菜由豎直改為平放，再由人工進(jìn)行打捆。其優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了行播種植蔬菜的高效并且有順序的收割，缺點(diǎn)是機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜，制造及操作起來(lái)難度都很大，適用于大棵青菜、莖稈類蔬菜的收割。SLIDEFW型韭菜收割機(jī)將切割后的蔬菜利用推力及輸送帶和蔬菜的之間的摩擦力將蔬菜推送到輸送帶上，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適用范圍大、作業(yè)效率高的優(yōu)點(diǎn)，且適應(yīng)多種葉菜(小青菜、茼蒿、空心菜、沙蔥)的無(wú)序收割。此外，還有SLIDE VALERIANA型葉菜收割機(jī)，采用的是復(fù)合輸送方式——振動(dòng)和推送，將切割后的蔬菜通過蔬菜的 “作物墻”推力輸送到振動(dòng)篩上。經(jīng)振動(dòng)篩可以將粘附在蔬菜表面上的泥土去除一部分，使收割后的蔬菜更清潔[19]。日本川崎公司的風(fēng)送型葉菜收割機(jī)，將切割后的蔬菜通過高壓氣流的方法吹到收集袋中，適用于體型小、質(zhì)量小的葉類蔬菜；切割后的蔬菜通過輸送帶上的釘齒將蔬菜揀拾到輸送帶上，適用于莖稈類蔬菜，如茼蒿、莧菜等；缺點(diǎn)是輸送帶制造過程復(fù)雜，且無(wú)法將泥土除掉。

韓國(guó)播蘭特公司研制的MT-200型半自動(dòng)收割機(jī)，采用上下兩片收割刀、左右交錯(cuò)切斷的切割方式，割幅能達(dá)到700mm，機(jī)器功率300kW，動(dòng)力類型是汽油，工作效率約667hm2/h，傳送帶寬680mm，傳送角度30°，采用回旋轉(zhuǎn)動(dòng)式收集：回旋輥660mm ×180mm，適合葉菜(小青菜、茼蒿、空心菜、韭菜)收獲使用。此款為經(jīng)濟(jì)款，適合中小型農(nóng)場(chǎng)使用，具有手推行進(jìn)、電機(jī)方式切割、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易、結(jié)實(shí)耐用等優(yōu)點(diǎn)，但動(dòng)力類型主要是汽油，會(huì)對(duì)葉菜和土地造成一定程度的污染。

2.1.1 韓國(guó)韭菜收割機(jī)存在的問題

因?yàn)槲覈?guó)和韓國(guó)同處在亞洲，距離較近、地形地貌比較相似，韭菜種植方式和韭菜的生長(zhǎng)特點(diǎn)也極為相似，所以我國(guó)從國(guó)外引進(jìn)的韭菜收割機(jī)主要以韓國(guó)為主。韓國(guó)的韭菜收割機(jī)在結(jié)構(gòu)上雖比國(guó)內(nèi)的韭菜收割機(jī)有很大優(yōu)勢(shì)，并且大大提高了韭菜收獲的效率及質(zhì)量，但依然存在以下不足：①傘齒輪帶動(dòng)硬鏈接形式。前端錐形筒調(diào)整范圍小，由于種植韭菜壟寬不一的情況，可能對(duì)韭菜扶持時(shí)出現(xiàn)漏扶現(xiàn)象，傘齒部位夾韭菜有夾傷人的危險(xiǎn)，如圖1所示；②末端傳動(dòng)皮帶易脫落，如圖2所示；③車輪是充氣輪，路面不平作業(yè)容易漏氣，補(bǔ)充氣體浪費(fèi)時(shí)間和人力，且車輪的掏槽可以拐彎，很容易將充氣嘴擋住，導(dǎo)致充氣困難，如圖3所示。

2.1.2 改進(jìn)意見

基于韭菜收割機(jī)存在的問題，將傳動(dòng)部分的硬連接改進(jìn)成軟連接，可以使結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單、穩(wěn)定，大大提高機(jī)器的傳動(dòng)效率，也可以更適用于沙土較多的種植土地；充氣車輪部分更換為實(shí)心輪，可以防止由于顛簸導(dǎo)致氣嘴處漏氣的現(xiàn)象出現(xiàn)；傳送帶部分的皮帶改成了帶鉆石紋的，可增大摩擦力，以防止韭菜滑落，且將皮帶用一種材料做成整體，防止皮帶外層脫落的更換，可以節(jié)省更多的人力和財(cái)力；韭菜收割機(jī)器自身寬度改為450mm，可保證收割380～400mm寬的韭菜；原裝電路過載能力差，易把電路板燒毀，需要重行計(jì)算進(jìn)一步設(shè)計(jì)控制電路。

圖1 韭菜收割機(jī)夾持部分Fig.1 The clamping part of leek harvester

圖2 韭菜收割機(jī)傳送裝置

圖3 韭菜收割機(jī)行走部分

2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

2.2.1 國(guó)內(nèi)韭菜收割研究現(xiàn)狀

我國(guó)葉菜收割機(jī)械化的研究起步相對(duì)較晚，但發(fā)展速度很快，目前葉菜收割的成熟機(jī)具很少，大都是進(jìn)口機(jī)具[20]。近年來(lái)，我國(guó)出現(xiàn)了一些機(jī)械化收割機(jī)具，如割茬為零的韭菜收割機(jī)[21]、多功能韭菜收割機(jī)[22]、4G200型收割機(jī)[23]及KS30C-1型韭菜收割機(jī)[24]等。同時(shí)，從韓國(guó)成功引進(jìn)了專用韭菜收割機(jī)與葉菜種植和收獲相關(guān)的機(jī)器，與國(guó)內(nèi)企業(yè)聯(lián)合研制出了韭菜打捆機(jī)及韭菜自動(dòng)清洗消毒機(jī)器，完成了從播種到包裝環(huán)節(jié)的機(jī)械化生產(chǎn)線。

目前，我國(guó)仍然沒有制造出成熟的專用收割韭菜收割的機(jī)器,一些地方采用小麥、水稻等其它收割機(jī)代替韭菜收割機(jī)使用，但效率不高，造成了極大浪費(fèi)。對(duì)于韭菜這種高度較低的簇生植物來(lái)說，用鋸齒刀或圓盤刀等切割方式收割會(huì)使作物排列雜亂無(wú)章，為后續(xù)的打捆工作增加了工作量和難度。由于韭菜種植面積相對(duì)于水稻、玉米等還是較小的，所以大型收割機(jī)不能滿足小面積山地韭菜的收割。目前，我國(guó)有許多韭菜種植基地，對(duì)于韭菜的收割90%以上采用人工收割，效率很低，且費(fèi)時(shí)費(fèi)力。人工收割的方式也一直制約著韭菜種植的發(fā)展，一些韭菜收割機(jī)8h可收割0.5hm2左右的韭菜，是人工收割速度的10倍左右，且具有價(jià)格適宜、割放整齊、效率高等特點(diǎn)，受到了廣大菜農(nóng)的青睞。近兩年，國(guó)內(nèi)也有個(gè)別韭菜收割機(jī)的專利，但由于技術(shù)或其它原因未能得到更好的推廣應(yīng)用，因此亟需一款廉價(jià)、可靠、易推廣的韭菜收割機(jī)脫穎而出。

2.2.2 國(guó)內(nèi)韭菜收割機(jī)仍存在的問題及改進(jìn)

韭菜等葉菜類的機(jī)械化收獲本身對(duì)收獲之前的工藝(即播種、移栽、澆灌等)機(jī)械化程度要求相對(duì)較高，但是目前對(duì)于韭菜等葉菜類的播種、移栽等，我國(guó)的機(jī)械化程度并不能達(dá)到要求，種植比較粗放隨意，農(nóng)藝不規(guī)范，這就對(duì)收獲機(jī)械的適應(yīng)能力提出了更高的要求。此外，農(nóng)民認(rèn)為蔬菜種植、收獲是一種勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，更愿意通過手工來(lái)完成，對(duì)韭菜收割機(jī)械并不能完全信任。

目前，我國(guó)韭菜收割機(jī)多以單行收割為主，且不能調(diào)節(jié)割茬高度與割幅寬度，收割過程中易對(duì)韭菜造成損傷，相比于人工難以保證被收割韭菜的品質(zhì)。國(guó)內(nèi)韭菜收割機(jī)以中小型產(chǎn)品為主[25]，雖然收割質(zhì)量與收割效率較人工高出很多，但價(jià)格昂貴。收獲韭菜等葉菜類蔬菜的過程中，韭菜的葉梗、泥土等很容易堆積在機(jī)器的死角，對(duì)機(jī)器造成堵塞，影響了機(jī)器的收獲效率。針對(duì)韭菜的種植行距不固定、生長(zhǎng)高度不相同、在收割過程中韭菜的留茬高度也不相同等情況，以及不能對(duì)收割行距與割茬高度進(jìn)行調(diào)整等問題，需要研究一種新型的韭菜收割機(jī)，可以滿足以下特性：增加割幅調(diào)整機(jī)構(gòu)；可以調(diào)節(jié)割刀和行走輪高度的機(jī)構(gòu)，韭菜的收獲機(jī)型要求具有良好的密封性，且要有一定的防堵塞、清除泥土的能力，將蔬菜的損傷降到最低，提高收割質(zhì)量和效率。

國(guó)內(nèi)通過從國(guó)外引進(jìn)的韭菜收割機(jī)械進(jìn)行改進(jìn)及自主研究，開發(fā)出許多品牌的韭菜收割機(jī)械，且價(jià)格較低，比較受種植韭菜用戶的青睞。但是，在實(shí)際應(yīng)用中卻發(fā)現(xiàn)了大量的問題：傳送帶特別長(zhǎng)，從開始夾持韭菜到韭菜通過輸送帶傳輸，韭菜從豎直轉(zhuǎn)化到水平只有一根特別長(zhǎng)的皮帶，沒有任何擋板及緩沖裝置，造成韭菜大量掉落及收割損失；收割后的韭菜會(huì)變得雜亂無(wú)章，不易進(jìn)一步收集，加大了人工的工作量；機(jī)器框架大多用鐵制品構(gòu)成，韭菜的汁水會(huì)對(duì)鐵產(chǎn)生腐蝕，對(duì)機(jī)器造成一定的損壞，縮短機(jī)器使用壽命；選用3個(gè)割刀，會(huì)使韭菜在收割過程中出現(xiàn)割不斷的現(xiàn)象或是切割不整齊的情況，對(duì)成批量的加工造成非常大的困擾，如圖4所示。前方扶持裝置由于設(shè)置成三角形的形狀，在夾持過程中會(huì)對(duì)韭菜和操作者造成一定的傷害，如圖5所示。

國(guó)內(nèi)有的韭菜收割需要在割刀土層以下完成，鋸片插入土中會(huì)因?yàn)樽枇^大出現(xiàn)卡住不動(dòng)的現(xiàn)象。曾經(jīng)嘗試將電池驅(qū)動(dòng)的改成燒油提供動(dòng)力，但會(huì)造成污染，影響韭菜質(zhì)量，所以現(xiàn)在仍然使用電池驅(qū)動(dòng)。為此，應(yīng)加大電路板負(fù)載能力及增加離合裝置等，可以在卡死時(shí)自動(dòng)打滑；海綿皮帶外表面與內(nèi)側(cè)延展性不同，容易發(fā)生脫離，壽命較短，需改進(jìn)為內(nèi)外表面延展性相同的同種材料；韭菜傳送到后方后，接菜裝置過長(zhǎng)，機(jī)器操作起來(lái)不方便，需要將長(zhǎng)度適當(dāng)減短；自動(dòng)打捆設(shè)備在如今還沒有研制成功，目前的技術(shù)難點(diǎn)在于體積控制及電量消耗，嘗試用重力傳感器進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)收割和自主打捆的完美結(jié)合。

3 安全問題及擴(kuò)展應(yīng)用

3.1 安全性問題

在韭菜收割機(jī)性能改進(jìn)后，需要解決和注意的就是安全問題：收割刀具固定好，不要出現(xiàn)松動(dòng)以致飛出去造成人身傷害的問題；機(jī)體上部需要加防護(hù)罩，防止頭發(fā)過長(zhǎng)卷到傳送部分的情況發(fā)生；藍(lán)色夾持帶作業(yè)時(shí)，一定不要用身體任何部位觸碰，防止夾傷；機(jī)器開啟鋸片旋轉(zhuǎn)時(shí)，與鋸片保持一定的安全距離，更換鋸片需要帶安全手套，防止鋸齒鋒利劃傷；電瓶接線柱切勿用金屬觸碰，防止電傷操作人員。

圖4 韭菜收割機(jī)輸送部Fig.4 The conveying part of leek harvester

圖5 韭菜收割機(jī)扶持部分

3.2 改進(jìn)韭菜收割機(jī)械應(yīng)用到其他葉菜類

因?yàn)榭招牟?、沙蔥、茼蒿等葉菜類與形狀高度上與韭菜相似，所以可以對(duì)現(xiàn)有韭菜收割機(jī)械進(jìn)行一部分改進(jìn)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)其他葉菜類的收割機(jī)械化。

3.2.1 改進(jìn)為收空心菜

因?yàn)榭招牟说膲艑捪鄬?duì)于韭菜來(lái)說有所增加，且高度也有一定改變，所以要對(duì)機(jī)器進(jìn)行一定改進(jìn)：機(jī)體寬度改為650mm，整體也需加寬。由于機(jī)體加寬，機(jī)身質(zhì)量增加，空心菜菜葉經(jīng)過傳動(dòng)部位，阻力增加，所以需要把負(fù)載電壓從24V改為36V，二輥之間的橫輥改成可調(diào)?？招牟藛沃晗鄬?duì)韭菜來(lái)說比較粗大，左側(cè)擋需去掉；為防止輥?zhàn)诱匙〔巳~，輥?zhàn)雍笊戏叫杓訐醢?。由于空心菜有葉子，所以機(jī)器后方的收集部分改為筐，且將助手電機(jī)去掉，使設(shè)備更優(yōu)化，耗電量減少，功耗更低。

3.2.2 改進(jìn)為收割沙蔥

沙蔥的壟寬相對(duì)于韭菜來(lái)說寬度減少了很多，可將機(jī)體寬度改為150mm。由于沙蔥莖比較圓，阻力較小，容易滑落，所以后面?zhèn)魉筒糠制露纫男∫恍?，防止沙蔥滑落；前方扶持部分改短一些，錐形筒改為機(jī)械手形狀，可以更有利于沙蔥收割。

4 發(fā)展趨勢(shì)

農(nóng)村勞動(dòng)力的不斷減少與韭菜需求量的日益增長(zhǎng)，要求我國(guó)韭菜等葉菜類蔬菜的收獲必須向機(jī)械化方向發(fā)展。隨著韭菜新品種的不斷推廣，未來(lái)幾年內(nèi)品質(zhì)高的韭菜生產(chǎn)覆蓋率將會(huì)提高達(dá)到80%以上，無(wú)公害高質(zhì)量的韭菜將充實(shí)蔬菜市場(chǎng)；全國(guó)韭菜種植面積將有飛快的發(fā)展，且以規(guī)?；姆醇竟?jié)栽培韭菜為主，實(shí)現(xiàn)韭菜產(chǎn)業(yè)化機(jī)械化[26]。韭菜收割機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)和韭菜種植的現(xiàn)狀及對(duì)韭菜的需求量有著緊密聯(lián)系。在我國(guó)，韭菜收割成本占整個(gè)韭菜種植成本的30%左右，收割作業(yè)量占整個(gè)作業(yè)量的50%以上，勞動(dòng)強(qiáng)度大、人工成本高且耗時(shí)長(zhǎng)，因而韭菜收割機(jī)械化或早或晚將完全代替人工。

根據(jù)韭菜種植特點(diǎn)及地形等條件，設(shè)計(jì)出如圖6所示的韭菜收割機(jī)械。本設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器邊走邊工作，其分為兩種操作方式：可以手動(dòng)，也可以自動(dòng)完成行走及收割。機(jī)架改為鋼制，可有效地防止韭菜汁水對(duì)機(jī)架造成的腐蝕；后撥裝置可以防止韭菜都堆放在堆放箱的頂部，通過撥動(dòng)使韭菜滾動(dòng)到箱子底部；收集箱可以調(diào)節(jié)高度，加塑料板改變高度裝更多的韭菜；將韭菜放在具有一定傾斜角度的輸送帶上，逐步調(diào)整傾斜角，當(dāng)韭菜處于滑動(dòng)的臨界狀態(tài)時(shí)，輸送帶與水平方向成角度30°，此時(shí)設(shè)定輸送帶長(zhǎng)度700mm、寬度440mm，可保證韭菜在向上輸送過程中不至于過長(zhǎng)，防止向下滑動(dòng)的現(xiàn)象出現(xiàn)，寬度上也超過韭菜的長(zhǎng)度，但又不至于過寬，以節(jié)省材料。機(jī)器后輪和機(jī)器前輪都用實(shí)心輪，防止充氣掏槽處的漏氣現(xiàn)象出現(xiàn)；調(diào)高裝置可以根據(jù)地形起伏通過螺栓調(diào)節(jié)機(jī)器前輪高度，從而改變割刀的高度；扶持裝置可以將韭菜扶起來(lái)等待割刀切割，且兩個(gè)錐形筒之間的距離可以根據(jù)韭菜種植情況調(diào)節(jié)。割刀的選擇65Mn鋼作為割刀材料，并進(jìn)行一定的處理，采用回轉(zhuǎn)式割刀，既可以保證在切割韭菜根莖時(shí)可以完全切斷，又可以保護(hù)韭菜的根莖[27]。通過軟連接與前方的扶持裝置連接，可以使結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單、穩(wěn)定，大大地提高了機(jī)器的傳動(dòng)效率。

1.機(jī)架 2.后撥裝置 3.收集箱 4.輸送帶 5.齒輪傳動(dòng) 6.機(jī)器后輪 7.調(diào)高裝置 8.機(jī)器前輪 9.扶持裝置 10.割刀 11.電機(jī) 12.傳送帶 13.軟連接 14.傳動(dòng)軸

針對(duì)韭菜的種植現(xiàn)狀，未來(lái)韭菜收割機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)將體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

1)以中小型收割機(jī)為主，以滿足目前我國(guó)韭菜種植的現(xiàn)狀。

2)輸送方式為夾持型。通過傳送帶將韭菜由豎直變成平放，夾持型收割機(jī)對(duì)大多數(shù)蔬菜收割都有較好適應(yīng)性。

3)使用圓回轉(zhuǎn)式割刀，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可應(yīng)用到多種蔬菜切割。

4)收割干凈，鋪放較為整齊，操作簡(jiǎn)單。

5)成本回收快，收割韭菜以450～600元/hm2計(jì)，幾天即可回收全部投資。

6)換上相應(yīng)的刀具，裝上上下托板和安全的防護(hù)罩，可以用于收割韭菜、茼蒿、沙 蔥、空心菜等葉菜類作物。

7)收割機(jī)械將能夠?qū)崿F(xiàn)收割和打捆一體化。