浅析绿叶类蔬菜收获技术的现状及展望

施俊侠 林佳杰 林浩斌

（仲恺农业工程学院机电工程学院广东广州510225）

浅析绿叶类蔬菜收获技术的现状及展望

施俊侠 林佳杰 林浩斌

（仲恺农业工程学院机电工程学院广东广州510225）

本文针对当前国内外绿叶蔬菜收获技术的现状进行了分析，我国蔬菜收获技术存在适应性差、经济性差、可靠性低、智能化和一体化程度低等技术性难题，进一步提出了相应的解决方案，为绿叶类蔬菜收获技术与设备的研究明确了方向和思路。

绿叶类蔬菜；收获技术

1 引言

作为一个农业大国，近年来，我国越来越重视农业机械化的发展。目前，南京农业机械化研究所成功研制了三种绿叶类蔬菜收获机，填补了我国叶类蔬菜收获技术的空白，使我国基本实现了绿叶类蔬菜生产中单一环节的机械化作业。但总体而言，我国农业机械化程度较低，即使在相对发达的地区，也仅仅实现了在蔬菜生产部分环节的机械化，在工作量较大的收获环节仍以人工劳作为主，其强度大、效率低。因此，实现蔬菜收获机械化对于促进蔬菜收获的节本增效是极其重要的。

2 绿色蔬菜收获国内外现状

受制于人口数量、土地资源等因素，国外对收获机械的研究较早。早在20世纪30年代，前苏联就已研制出甘蓝收获机，随后各种收获机在国外相继被研制并应用。目前一些国家，如俄罗斯、日本、欧美国家等均实现了较高的蔬菜生产机械化，大葱、韭菜等绿叶类蔬菜收获机均具有相对应的商业推广机型。

近代的中国由于一定的历史局限性，虽然重视农业生产，但一直以“地大物博、人口众多”自居，忽视对国外先进技术的借鉴，直至20世纪50年代才开始重视农业机械化的发展，所以我国农业机械化进程较为缓慢。受限于前期农艺的机械化水平，如耕整、播种等，我国收获机械的整体水平极低。2017年3月，我国成功研制了3种叶类蔬菜收获机，但其主要以鸡毛菜为对象进行研究，其对其他蔬菜的收获情况仍有待进一步验证，而且设备的应用对前期的农艺要求较高，无法实现全程机械化。

3 技术难点及对策

3.1 适应性差。蔬菜收获机的适应性主要是指当切割对象或环境变化时，收获机相应的适应程度。目前，国内外的蔬菜收获机械均存在适应性差的缺点。国外的蔬菜收获机大都是对应某种蔬菜而言；当前我国研制的蔬菜收获机也仅仅是以鸡毛菜作为主要研究对象。我国的蔬菜种植分布广而分散，蔬菜种植种类随市场、季节、气候等因素变化而不同，而不像欧美国家等采用大农场、种植类型单一精细的种植模式，所以，直接应用国外的收获技术并不一定能够适应我国的种植情况。应该因地制宜，研制具有一定柔性的收获机械，以提高农业生产机械化水平。具体而言，可对各种绿叶蔬菜的收获农艺进行分类，设计每一类具有共性蔬菜的专用切割刀具，采用相同的机架和动力、可调节传动系统等，使收获不同的蔬菜仅需更换部分零部件、调整工作参数即可。

3.2 经济性差。经济性是指生产价值与成本之间的差值。当前，我国研发的蔬菜收获机还没有得到商业推广应用，其具体经济性不得而知。但总体而言，我国农业机械化的经济性较差。根据经济性的定义，提高经济性可从提高生产价值和减低成本两方面入手。提高收获机的适应性能够极大地提高其经济性，这是从减低成本和提高生产价值两个维度进行综合考虑的；而提高收获作业的效率，减低损伤率，适当降低切割的高度，提高收获机的采收时间等均有利于提高收获机生产的价值；采用价格低、来源广、污染少的能源和减少人力的投入等均能减低成本，同时，在不影响功能要求的情况下，缩小收获机的体型，一方面减少材料的成本，另一方面能够减低运输成本，当然，借鉴可折叠自行车的设计思路，设计一种可简易拆装的收获机也是一个值得尝试的思路。

3.3 可靠性低。可靠性是指在预期时长实现预定功能的概率。收获机的可靠性与经济性密切相关，也直接影响作业质量。目前，我国农业机械可靠性较低，对农业机械可靠性的研究很少，因此，蔬菜收获机可靠性研究可借鉴的技术及文献极少。蔬菜收获机的作业环境潮湿、多泥土，对收获机的性能提出了较高的要求。要确保蔬菜的作业质量，必须着力提高蔬菜收获机的可靠性。结合其他机械的可靠性分析及目前蔬菜收获机的研究现状，提高收获机可靠性的途径有：一是注重原材料的质量，同时，努力寻求一种具有较高硬度、较强抗腐蚀性、来源广、价格低廉的材料，既保证收获机的可靠性，又能切实提高其经济性；二是对目前已研制出的蔬菜收获机进行试验，详细记录故障模式、故障检验方法等数据，建立相应的经验数据库，为自身改进优化及后续研究提供参考依据；三是对处于设计阶段的蔬菜收获机，可借助仿真技术、优化设计技术建立可靠性模型，降低试验成本，同时在成本与可靠性两者找到一个平衡点，用最少的成本获得最高的可靠性。

3.4 智能化程度低。智能化是指融合计算机、智能控制、传感等信息技术的一门综合性学科。当前，我国农业机械智能化研究仍处于初期。我国研制的收获机仅是处于半自动化阶段，要实现智能化，还有一段很长的路要走，而一些发达国家的智能系统发展已比较完善。根据国外对农业智能化的应用，可以知道应用智能化能够大大解放生产力，产生巨大的经济效益，当然，高智能也必然带来高成本。所以，应善于借助目前已有的技术，如“3S”技术(GPS技术、GIS技术、RS技术)，借鉴国外先进经验，采用“互联网+”、“理论异域应用”、“理论组合应用”等思维方法，力图在蔬菜收获的智能化研究有所突破；同时，设法对制约成本下降的因素进行改进优化，设计性价比高、适应我国实际情况的智能化蔬菜收获机。

3.5 一体化程度低。一体化是指将单一功能实体组合为一体的过程。农机一体化有助于推动智能化发展，从而提高生产效率。当前，我国农机一体化程度极低。我国蔬菜种植农艺可简单划分为三个阶段：收获前准备阶段、收获阶段及收获后加工阶段。南京农业机械研究所成功研制3种收获机，填补了我国在蔬菜收获环节的空白，使我国具备在蔬菜生产各个阶段实现单一功能机械化的能力，对后期研究农业机械一体化起到关键性作用。为此，应该把握机遇，循序渐进，在加强对蔬菜生产环节各种单一功能机具完善工作的同时，以各机具工作时的单项作业功能为起点，探索功能整合，解决各环节协同作业的难题，最大化发挥其经济效益，力图得到“1+ 1＞2”的效果。

4 展望

虽然我国在绿叶类蔬菜收获技术方面取得了阶段性成果，但与国外发达国家相比，仍有很大的距离。在实现蔬菜生产全程机械化的进程中，还会有很多困难。切实寻求制约我国蔬菜收获机发展的技术难题，逐一攻破，力求研制出适应我国实际情况，具有较高的的适应性、经济性和可靠性，且智能化、集成化程度较高的蔬菜收获机。

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