4GXJ—I型电动胶刀采胶对割胶和产胶特性影响的研究

郑勇 张以山 曹建华 黄敞 王玲玲 袁晓军 吴思浩

摘 要 为比较4GXJ-1型电动胶刀采胶与传统推刀在割胶和产胶特性的差异，采用电动胶刀和推式割胶刀对3个品种橡胶树‘热研8-79（20龄）、‘热研7-33-97（14龄）、‘PR107（23龄）进行轮换方式割胶，观测了排胶初速度、干胶产量、耗皮量、灰分含量、伤树率等。结果表明：采用本电动胶刀割胶排胶初速度明显增加（p<0.05），树皮总长度明显变短（p<0.01），有效皮率高（p<0.01）和有效切割率高（p<0.05），干胶产量增加，其他参数差异均不明显，4GXJ-1型电动胶刀采胶较传统推刀有明显优势。

关键词 橡胶树；4GXJ-I型电动胶刀；推式割胶刀；割胶；产胶特性

中图分类号 S794.1 文献标识码 A

The Influence of the Rubber Tree Tapped and latex

Production Characteristics Using Type 4GXJ-I

of Portable Cordless Brushless Tapping Knife

ZHENG Yong， ZHANG Yishan*， CAO Jianhua， HUANG Chang，

WANG Lingling， YUAN Xiaojun， WU Sihao

Institute of Rubber， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences， Danzhou， Hainan 571737， China

Abstract In order to compare the differences of the rubber tree tapped and latex production characteristics between Type 4GXJ-I of portable cordless brushless tapping knife（CBTK）and hand-pushing tapping knife （HTK），this test compared with different tapping tools types of rubber trees，including‘Reyan 8-79，‘Reyan7-33-97，and‘PR107using the different rotation rubber tapping patterns. The responses of effuse rubber latex，including latex certain velocity，dry rubber yield，rubber bark consumption，ash content and rubber tree damage，were recorded and analyzed. The results showed that electric tapping knife was superior to traditional rubber knife. The latex certain velocity increased obviously（p<0.05）. The overall length of bark was obviously shorten（p<0.01）. The ratio of effective bark（p<0.01）and the effective cutting route（p<0.05）improved remarkably，and the yield was higher. And there was not significant difference in other Parameters. CBTK has obvious advantage than HTK in tapping type.

Key words Rubber tree； 4GXJ-I cordless brushless tapping knife； hand-pushing tapping knife； rubber tapping； latex production characteristic

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2017.09.024

由于膠工短缺[1]，电动胶刀的研发和应用日益引起人们的重视。早在1979年，马来西亚橡胶研究院[2]就开始研究电动胶刀，在1985年与日本Nihon Giken公司合作研发了Motoray Mark II型电动胶刀，并对电动胶刀开展了大田试割，对割胶时间、伤树率和耗皮量[2-3]进行了评估。中国也在20世纪70年代末，开始了对电动胶刀的研究[4-7]。但限于当时的生产与加工条件，电机、电池体积大、部件加工精度等远不能满足生产上便携式要求，在生产上仍未推广使用。近年来，国内许振昆等[8-10]及马来西亚的Abraham P D[2]，研发了捆绑式全自动割胶机，但因成本昂贵及机械性能、割胶效果等原因，仍无法在生产上大面积推广使用。国内学者一直在探索割胶技术[11-12]、割胶现状与发展[13-14]、新技术应用[15]、胶工短缺与割胶效率[16-20]、割胶制度[21-22]、天然橡胶高产高效[23-24]等方面的问题，尝试研究智能割胶刀技术在割胶中的应用理论[25-26]以及智能割胶机理论设计[27-28]。国内外采胶方式对橡胶树产量及产排胶机理[29-35]的研究较多，但关于电动胶刀割胶新技术对产胶特性等影响的研究报道较少。事实上，由于电动胶刀在割胶时作用于橡胶树的方式不同于传统胶刀，因此采用电动胶刀割胶对割胶、产胶特性的影响也将有别于传统胶刀，研究这种影响对于完善电动胶刀研发和生产推广使用有重要意义。近期，中国热带农业科学院橡胶研究所成功研发了4GXJ-I型手持便携式电动胶刀，初步试验试割表明，割胶操作简便、效果良好，为将来实现机械化采胶奠定了一定的基础。本研究对4GXJ-I电动胶刀进行了大田割胶试验，对割胶效果进行分析评估，以期为该型胶刀改进和生产推广应用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验橡胶树为位于中国热带农业科学院试验农场的‘热研8-79（20龄）、‘热研7-33-97（14龄）、‘PR107（23龄）3个品种橡胶树。4GXJ-I型电动胶刀性能参数如表1。

1.2 方法

每一品种均设置电动胶刀和推式割胶刀2种工具割膠，设置2个重复，每一重复选择30株（连割4刀），割制均为单阳线隔日割（↓s/2 d/2）。为了减少树体误差对试验结果的影响，2种割胶工具采胶均在同一时间，采用电动胶刀与推式割胶刀轮换方式进行割胶，如表2所示。

品种‘热研8-79、‘热研7-33-97，传统推刀割胶由1个有8 a割胶经验、技术等级为一级的胶工割胶；品系PR107，传统推刀割胶由1个有4 a割胶经验、技术等级为一级胶工割胶。电动胶刀割胶由比较熟悉机械性能及操作，基本了解采胶生理标准要求，但未接受过任何割胶技术培训的橡胶研究所电动胶刀科研人员实施。

1.3 数据收集及分析方法

1.3.1 排胶初速度 每一处理均选择9株样树，每株割胶收刀后立即记时，连续收集5 min内[36-37]胶乳产量，连续测4刀次，取平均值。

1.3.2 干胶产量 在割完胶后2.5 h，收集每一处理的鲜胶水并称重。同时混匀后取样，用RH2010SF-1型胶乳干含测定仪测定干含，每一样品测定3次，取平均值，计算得出干胶产量。

1.3.3 耗皮量 在每天割胶时，随机选择各处理内10棵胶树割胶后的树皮，采用游标卡尺对树皮厚度进行测定。

1.3.4 胶乳灰分 分别收集推式割胶刀和电动胶刀割胶后的胶乳。胶乳经低温初灰化后，再经520 ～550 ℃高温灰化，将有机物烧尽，剩下部分为金属元素的氧化物即是灰分，放入干燥剂中至衡重，对灰分进行测定。连续测定3次，取平均值。

1.3.5 伤树率 收胶完后，由一级胶工检查、统计两种工具的伤树情况。特伤：0.4 cm×1 cm，小伤：0.25 cm×0.25 cm，大伤介于特伤和小伤之间。伤树率=（特、大、小）伤口总数/有效割胶株数×100%。

1.3.6 有效皮 选择样地内茎粗生长较均匀的3株橡胶树，橡胶树Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的割线分别为35.5、33.4、34.1 cm，测量割线长度。由同一胶工分别用推式割胶刀和电动胶刀割胶，各割15刀次，记录每刀切割树皮总片数、无效皮片数，测量切割下树皮拼接后的总长度。有效皮率=（切割树皮总片数-无效皮片数）/切割树皮总片数×100%。有效切割率=胶线总长度/切割下树皮总长度×100%。

1.3.7 割胶效率 选择样地内茎粗生长较均匀的3株橡胶树，由同一胶工分别用推式割胶刀和电动胶刀各割15刀次，记录每一刀次的时间；记录大树位（200株）胶工割完胶树的总时间。参照记录的有效割胶时间，比较两种采胶工具的割胶效率。

1.4 数据处理

试验数据用Excel作图、用SAS9.0统计软件进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 排胶初速度

各品种排胶初速度测定结果见图1～3。由图1可以看出，以‘热研8-79为研究对象，采用电动胶刀连续割4刀的排胶初速度分别为6.27、8.16、7.29、7.48 mL/5min，平均值为7.19 mL/5min；采用推式割胶刀连续割4刀的排胶初速度分别为6.49、5.93、7.11、5.14 mL/5min，平均值为6.17 mL/5min。结果显示，采用电动胶刀割胶比采用推式割胶刀割胶的平均排胶初速度高约16.48%，差异显著（p<0.05）。

由图2可以看出，以‘热研7-33-97为研究对象，采用电动胶刀连续割4刀的排胶初速度分别为7.12、8.79、7.50、7.36 mL/5min，平均值为7.69 mL/5min；采用推式割胶刀连续割4刀的排胶初速度分别为5.48、7.36、7.42、6.32 mL/5min，平均值为6.64 mL/5min。结果显示，采用电动胶刀割胶比采用推式割胶刀割胶的平均排胶初速度高约15.76%，差异显著（p<0.05）。

由图3可以看出，以‘PR107为研究对象，采用电动胶刀连续割4刀的排胶初速度分别为10.54、8.46、10.58、8.07 mL/5min，平均值为9.41 mL/5min；采用推式割胶刀连续割4刀的排胶初速度分别为6.62、9.41、7.01、10.22 mL/5min，平均值为8.32 mL/5min。结果显示，采用电动胶刀割胶比采用推式割推刀割胶的平均排胶初速度高约13.16%，但差异不显著。

2.2 干胶产量

各品种干胶产量测定结果见图4～6。由图4可见，以‘热研8-79为研究对象，采用电动胶刀连续割4刀的干胶产量分别为2 236.15、1 912.36、1 859.67、1 627.14 g，连续割4刀干胶总产量为7 635.33 g；采用推式割胶刀连续割4刀的干胶产量分别为1 997.36、1 511.48、1 478.26、1 601.23 g，连续割4刀干胶总产量为6 588.33 g。结果显示，采用电动胶刀割胶比采用推式割胶刀割胶的干胶产量高约15.89%，但差异不显著。

由图5可以看出，以‘热研7-33-97为研究对象，采用电动胶刀连续割4刀的干胶产量分别为2 297.96、2 245.94、1 554.48、1 326.88 g，连续割4刀干胶总产量为7 425.25 g；采用推式割胶刀连续割4刀的干胶产量分别为2 294.43、1 843.41、1 168.62、1 166.94 g，连续割4刀干胶总产量为6 473.40 g。结果显示，采用电动胶刀割胶比采用推式割胶刀割胶的干胶产量高约14.70%，差异显著（p<0.05）。

由图6可见，以‘PR107为研究对象，采用电动胶刀连续割4刀的干胶产量分别为1 218.16、1 148.30、1 262.44、8 31.19 g，连续割4刀干胶总产量为4 460.09 g；采用推式割胶刀连续割4刀的干胶产量分别为764.12、1 149.02、838.40、930.85 g，连续割4刀干胶总产量为3 682.39 g。结果顯示，采用电动胶刀割胶比采用推式割胶刀割胶的干胶产量高约21.12%，但差异不显著。

‘热研8-79、‘热研7-33-97、‘PR107同一样地不同割胶方式下，各品种各样地的干胶总产量测定结果（图7）。‘热研8-79样地Ⅰ采用电动胶刀和推式割胶刀割胶的干胶总产量分别为4 148.5、3 508.8 g，电动胶刀比推式割胶刀割胶的干胶总产量高约18.23%，差异不显著；‘热研8-79样地Ⅱ采用电动胶刀和推式割胶刀割胶的干胶总产量分别为3 486.8、3 079.5 g，电动胶刀比推式割胶刀割胶的干胶总产量高约13.23%，差异不显著。

‘热研7-33-97样地Ⅰ采用电动胶刀和推式割胶刀割胶的干胶总产量分别为3 852.4、3 010.3 g，电动胶刀比推式割胶刀割胶的干胶总产量高约27.97%，差异显著（p<0.05）；‘热研7-33-97样地Ⅱ采用电动胶刀和推式割胶刀割胶的干胶总产量分别为3 572.8、3 463.1 g，电动胶刀比推式割胶刀割胶的干胶总产量高约3.17%，差异不显著。

‘PR107样地Ⅰ采用电动胶刀和推式割胶刀割胶的干胶总产量分别为2 480.6、2 079.9 g，电动胶刀比推式割胶刀割胶的干胶总产量高约19.27%，差异不显著；‘PR107样地Ⅱ采用电动胶刀和推式割胶刀割胶的干胶总产量分别为1 979.5、1 602.5 g，电动胶刀比推式割胶刀割胶的干胶总产量高约23.52%，差异不显著。

2.3 耗皮量

各品种耗皮量测定结果见图8～10。由图8可以看出，以‘热研8-79耗皮量为研究对象，采用电动胶刀连续割4刀的耗皮量分别为1.38、1.39、1.39、1.38 mm，平均值为1.39 mm；采用推式割胶刀连续割4刀的耗皮量分别为1.40、1.40、1.41、1.40 mm，平均值为1.40 mm。结果显示，采用电动胶刀割胶比采用推式割胶刀割胶的耗皮量平均值低约0.01 mm，约占0.71%，差异不显著。

由图9可以看出，以‘热研7-33-97耗皮量为研究对象，采用电动胶刀连续割4刀的耗皮量分别为1.32、1.33、1.32、1.33 mm，平均值为1.33 mm；采用推式割胶刀连续割4刀的耗皮量分别为1.34、1.34、1.34、1.35 mm，平均值为1.34 mm。结果显示，采用电动胶刀割胶比采用推式割胶刀割胶的耗皮量平均值低约0.01 mm，约占0.75%，差异不显著。

由图10可看出，以‘PR107耗皮量为研究对象，采用电动胶刀连续割4刀的耗皮量分别为1.51、1.53、1.52、1.53 mm，平均值为1.52 mm；采用推式割胶刀连续割4刀的耗皮量分别为1.53、1.54、1.54、1.55 mm，平均值为1.54 mm。结果显示，采用电动胶刀割胶比采用推式割胶刀割胶的耗皮量平均值低约0.02 mm，约占1.30%，差异不显著。

2.4 灰分测定

各品种灰分测定结果见图11～13。由图11可以看出，以‘热研8-79胶乳粗灰分为研究对象，采用电动胶刀连续割3刀的粗灰分分别为3.73%、4.51%、3.74%，平均值为3.99%；采用推式割胶刀连续割3刀的粗灰分分别为3.83%、4.57%、4.77%，平均值为4.39%。结果显示，采用电动胶刀割胶比采用推式割胶刀割胶的粗灰分平均值低约0.40%，差异不显著。

由图12可以看出，以‘热研7-33-97‘胶乳粗灰分为研究对象，采用电动胶刀连续割3刀的粗灰分分别为2.13%、2.52%、1.83%，平均值为2.16%；采用推式割胶刀连续割3刀的粗灰分分别为2.14%、1.77%、2.04%，平均值为1.98%。结果显示，采用电动胶刀割胶比采用推式割胶刀割胶的粗灰分平均值高约0.18%，差异不显著。

由图13可以看出，以‘PR107胶乳粗灰分为研究对象，采用电动胶刀连续割3刀的粗灰分分别为2.17%、1.48%、2.22%，平均值为1.96%；采用推式割胶刀连续割3刀的粗灰分分别为1.56%、2.06%、1.48%，平均值为1.70%。结果显示，采用电动胶刀割胶比采用推式割胶刀割胶的粗灰分平均值高约0.26%，差异不显著。

2.5 伤树率

由表3可以看出，电动胶刀较推式割胶刀伤树率略高，但均在生产允许范围，2种采胶工具差异不显著，主要原因是电动胶刀操作者有2名是新手，使用电动胶刀仅数天，而推式割胶刀胶工全是具有多年实践经验的一级胶工。

2.6 有效皮

3种橡胶树的2个割胶方式的树皮总长度、有效皮率、有效切割率见图14～16。由图14可以看出，橡胶树Ⅰ的电动割胶、推式割胶的树皮总长度分别是35.60、46.60 cm，橡胶树Ⅱ的电动割胶、推式割胶的树皮总长度分别是33.63、42.60 cm，橡胶树Ⅲ的电动割胶、推式割胶的数皮总长度分别是34.07、46.80 cm，3种橡胶树的电动割胶、推式割胶的树皮总长度平均值分别是34.43、45.33 cm，差异均极显著（p<0.01）。橡胶树Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的电动割胶比推式割胶的树皮总长度分别短约30.90%、26.67%、37.36%，平均短约31.66%，电动割胶的树皮总长度极短于推式割胶。

由图15可以看出，橡胶树Ⅰ的电动割胶、推式割胶的有效皮率分别是100%、90.01%，橡胶树Ⅱ的电动割胶、推式割胶的有效皮率分别是100%、87.61%，橡胶树Ⅲ的电动割胶、推式割胶的有效皮率分别是100%、90.93%，3种橡胶树的电动割胶、推式割胶的有效皮率平均值分别是100%、89.52%，差异极显著（p<0.01），电动割胶的有效皮率极高于推式割胶。

由图16可以看出，橡胶树Ⅰ的电动割胶、推式割胶的有效切割率分别是99.73%、77.58%，橡胶树Ⅱ的电动割胶、推式割胶的有效切割率分别是99.31%、78.61%，橡胶树Ⅲ的电动割胶、推式割胶的有效切割率分别是100.17%、72.90%，3种橡胶树的电动割胶、推式割胶的有效切割率平均值分别是99.74%、76.36%，差异显著（p<0.05），电动割胶的有效切割率明显高于推式割胶。

2.7 割胶效率

由图17可以看出，橡胶树Ⅰ的电动割胶、推式割胶平均时间分别是10.34、13.30 s，橡胶树Ⅱ的电动割胶、推式割胶平均时间分别是9.57、12.55 s，橡胶树Ⅲ的电动割胶、推式割胶平均时间分别是9.92、12.99 s，3种橡胶树的电动割胶、推式割胶时间平均值分别是9.94、12.95 s，差异均不显著。橡胶树Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的电动割胶时间比推式割胶时间分别提高约22.25%、23.73%、24.84%，平均提高约23.20%。

3 讨论

与推式割胶刀割胶相比，4GXJ-I型电动胶刀割胶速度较快、割胶操作难度低、劳动强度降低，且有利于排胶，这与马来西亚采用Motoray MarkⅡ型电动胶刀[2]采胶可以提高劳动生产力、减轻劳动强度、大幅降低割胶技术难度等[25]的研究结果一致，说明4GXJ-I型電动胶刀采胶对橡胶产量、提升劳动效率等方面有积极作用。

在割胶效果方面，4GXJ-I型电动胶刀割胶速度快、切割树皮总长度小、割胶操作技术难度降低。4GXJ-I型电动胶刀采用机械动力，割胶速度平均提高约23.20%，有效节省胶工体力，提升胶工割胶效率；其割胶深度和耗皮厚度由机械结构精准控制，减少了对胶工技术依赖和胶工的疲劳感，进一步提升了效率。4GXJ-I型电动胶刀割胶比推式割胶的树皮总长度平均短约31.66%，其割胶方式重刀、回刀少，有效切割率明显高于推式割胶。‘热研8-79耗皮量采用4GXJ-I型电动胶刀极显著少于采用推式割胶刀。3个品系采用4GXJ-I型电动胶刀的割胶树皮总长度极显著小于、有效皮率极显著大于、有效切割率显著大于推式割胶刀，其余参数差异均不明显。

在产胶特性方面，电动胶刀更有利于产胶。‘热研8-79样地Ⅰ、样地Ⅱ采用电动胶刀割胶比推式割胶刀割胶的干胶产量分别高约18.23%、13.23%，‘热研7-33-97样地Ⅰ、样地Ⅱ采用电动胶刀割胶比推式割胶刀割胶的干胶产量分别高约27.97%、3.17%，‘PR107样地Ⅰ、样地Ⅱ采用电动胶刀割胶比推式割胶刀割胶的干胶产量分别高约19.27%、23.52%。从测定结果来看，4GXJ-I型电动胶刀有效皮含量都比推式割胶刀高10%～12.39%，其优化的刀片及切割方式，仅刀刃口与树皮接触，减少了刀身对割线乳管的摩擦、压迫，且回刀、重刀少，排胶初速度也较传统推刀分别高13.16%～16.48%。粗灰分差异不显著，说明电动胶刀割胶方式与推式割胶刀相比，不会污染胶水。本试验是在天然橡胶非生产期开展的，尽管试验得出的产量不代表正常的生产水平，但也反映了电动胶刀与推式割胶刀对产排胶的影响规律。

研究表明：采用4GXJ-I型电动胶刀在割胶和产胶上都比推式割胶刀更具优势，为今后的推广应用打下了良好的基础。但本试验中存在一些问题有待进一步研究：（1）本试验选用割后5 min内的胶乳，但胶乳排胶时间长，胶乳生理指标和排胶初速度随时间变化的差异较大，因此还需进一步验证；（2）因树皮硬度在本试验中未进行分析，电动胶刀割胶对树皮硬度的要求还有待进一步观察和研究；（3）新胶工在使用4GXJ-I型电动胶刀割胶时，由于胶工操作不当，用力内靠、下压，仍有伤树现象发生，主要是其导向器（限位保护装置）结构设计不科学，后期已进行了优化，最大限度的减少了因胶工操作不当导致的伤树。此外，4GXJ-I型电动胶刀虽然有易学、操作简单的特点，但仍需一定的操作技巧，胶工上岗前仍需培训，并严格按照操作规程作业；（4）4GXJ-I型电动胶刀大面积的使用及长时间对胶树产排胶的影响及机理，尚需要进一步的深入研究。根据生产使用结果，今后需对4GXJ-I型电动胶刀进行改进和优化升级。

致谢 感谢中国热带农业科学院试验农场在本试验研究中的大力协助。

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