浅谈叶类蔬菜收获装备技术的现状及发展趋势

季顺中，宋志禹，吴耀东，金 月*，张健飞，金 锐，王 诚

（1.江苏云马农机制造有限公司，江苏盐城 224000；2.农业农村部南京农业机械化研究所，江苏南京 210014；3.安化县农机化技术推广服务站，湖南安化 413500）

0 引言

蔬菜产业一直以来都是我国农业农村经济的重要支柱产业，近几年蔬菜生产逐年成稳步上升态势，播种面积约0.21亿hm2，总产值约1.5万亿元。其中，叶类蔬菜占总播种面积的32.5%，产量占蔬菜总产量30.5%[1]，是蔬菜生产的重要组成部分。然而，叶类蔬菜生产面临的最紧要问题是劳动力紧缺、生产成本居高不下的问题，极大的制约了叶类蔬菜产业的发展。叶类蔬菜生产过程中，收获是劳动强度最大、耗时最多的环节，约占整个生产作业量的40%以上[2]，人们对叶类蔬菜收获装备的需求愈来愈迫切。

1 叶类蔬菜收获割台主要结构形式及工作原理

我国叶类蔬菜具有种类繁多、生长差异大、种植农艺粗放且复杂的特点，机械化收获研发难度大，目前，我国蔬菜生产综合机械化水平约为20%蔬菜生产耕整地机械已相对成熟，蔬菜育苗移栽取得重大突破，灌溉和植保技术突飞猛进，但是蔬菜收获环节尚以人工采收为主，尤其是叶类蔬菜机械化收获的研发进展缓慢[3]。叶类蔬菜收获割台按结构形式及工作原理可以分为无序收获割台、有序收获割台、带根收获割台三大类。

1.1 叶类蔬菜无序收获割台

无序收获割台大多由分禾拨禾部件、往复式双动刀切割部件、回转带式输送部件、收集部件等组成，日本川崎公司生产的手扶式叶菜收获机、江苏大学研制的秧草收获机、农业农村部南京农业机械化研究所开发的4GCD-600型叶菜无序收获机均采用上述割台结构。切割部件采用环状锯齿带刀的有意大利Hortech公司[4]的Slide FW型收获机，开发带刀自定心技术和割台高度自动调节技术，收获过程中不需要拨禾轮作用，仅靠前方蔬菜的推挤作用将后方被割叶类蔬菜推至输送带上，经由输送带运输至后方收集箱中。此割台对三叶菜、菊花脑等小叶类蔬菜，以及对叶菜收获商品性要求不高的农户适用[4]。

1.2 叶类蔬菜有序收获割台

由于我国消费者更倾心于购买整齐有序、商品性好的叶类蔬菜，叶类蔬菜的机械化有序收获割台技术在我国研究较早且深入。相比于无序收获割台，其核心关键技术是有序夹持输送技术，南京农业大学[5]研发的茎叶类蔬菜有序收获机采用柔性夹持输送机构，将茎叶类蔬菜以站立姿态有序地向机器后方运送，当菜运送至夹持输送末端时自由倒下集箱。韩国康博公司[6]生产的4G-200型韭菜收割机，采用半交叉式输送带夹持着韭菜朝同一侧倒下、集箱，实现韭菜的有序收获。农业农村部南京农业机械化研究所[7]研发的芦蒿收割机，采用立式滑动挡禾板，实现被割芦蒿以站立姿态有序地向机器后方运送、装箱。农业农村部南京农业机械化研究所研制的叶菜有序收获机，基于半交叉式输送实现宽幅1.2 m的密植叶菜多行有序收集[8]。

1.3 叶类蔬菜带根收获割台

目前，叶类蔬菜带根收获割台主要分为带根联合收获、带根分段收获2种，其中，采用环状锯齿带刀的切割部件能实现砂壤土质栽培下的叶类蔬菜浅入土切割，Hortech公司[9]的Slide Valeriana型收获机首先通过环状锯齿带刀的浅入土高速回转式切割，再由割台前端的合金条交替运动产生振动来清洁去土后，经回转带式输送带运送收集，实现需低留茬和需带根收获的叶类蔬菜（如菠菜等）整株联合收获。带根分段收获采用铲切式无动力入土切割，将叶类蔬菜根部从土下翻出后铺放于田里，由人工拣拾收集。

2 叶类蔬菜收获装备技术发展趋势和存在问题

2.1 叶类蔬菜收获装备技术发展现状

国外对叶类蔬菜收获技术装备的研究较早、投入大、发展快且技术先进，欧美国家以宽割幅自走式大型机械为主，整机装备的智能化水平高，适用于规模化大型农场；日本、韩国等以轻简化的小型手扶式收获机为主，结构简单、操作轻便，适用于小田块和设施作业。关于叶类蔬菜机械化有序收获方面，由于国外的叶类蔬菜品种较单一，消费者对蔬菜收获的商品性要求较低，并且为了降低其收获作业强度，叶类蔬菜收获机大多只是散乱的收获菜叶部分，因此涉及有序收获和带根收获装备技术领域的研究相对较少。

我国叶类蔬菜收获机械的研究起步较晚，目前仍主要依靠人工，前期在无序收获装备技术方面投入了大量科研经费和研究经历。但由于我国叶类蔬菜种类繁多、物理特性差异大、生产加工用途和消费群体不同等，对叶类蔬菜机械化收获的要求也不同。例如，三叶菜（草头）采用无序收获，用于脱水干燥的蔬菜多采用一次性收获，菠菜采用带根收获，供应超市零售的鸡毛菜等叶类蔬菜采用整齐有序收获。因此，近几年关于叶类蔬菜有序收获和带根收获装备技术方面的研究显著增多，取得的成果较多，大多仍处于理论和试验阶段。

2.2 叶类蔬菜收获装备技术存在的问题

国外在叶类蔬菜生产作业技术装备研发方面由于起步早、技术领先，在国外应用也较为广泛，但在国内未见推广和应用。究其原因，一方面装备价格昂贵、使用和维修困难，另一方面装备不符合国内的种植情况、适应性较差。

国内在叶类蔬菜生产技术与装备研发方面起步较晚，虽有多家科研单位和企业研发蔬菜生产作业装备，但距实际应用尚有一定的差距，体现在理论研究浅、技术水平低、机具可靠性差，此外各单位研发的机具单一、蔬菜种植不规范等多方面因素，导致现有的叶类蔬菜生产装备缺乏系统性和关联度，叶类蔬菜生产装备适应性差，各环节作业机具难以配套，一定程度上限制了叶类蔬菜有序收获技术装备的发展。

2.3 叶类蔬菜收获装备技术发展建议

针对以上问题，本文对我国叶类蔬菜收获装备技术的未来发展方向和研究重点提以下建议：

1）深入、系统地进行叶类蔬菜收获装备技术理论研究。包括加大对土壤-作物-部件互作的机械采收机理研究，采用仿真模拟分析等手段对关键机构进行优化改进，通过科学试验确定整机装备的关键作业参数等，为叶类蔬菜收获装备技术研发提供理论支撑。

2）重点研发叶类蔬菜有序收获、带根收获技术与装备。要加大叶类蔬菜有序收获、带根收获装备的研发投入和力度，将机电液一体化技术、自动控制技术等与传统机械装备相结合，提升装备的适应性、可靠性和智能化水平，实现叶类蔬菜高效、低损的机械收获设计目标。

3）注重农机与农艺的紧密融合。叶类蔬菜机械化收获效率高低和性能好坏与农艺规范性有很大关系，因此，要加强农机农艺融合，提高生产各环节机具的匹配度，进一步规范叶类蔬菜的种植农艺和生产作业机具的使用。

3 结语

随着叶类蔬菜需求量的日益增多，农村劳动力不断向城镇化转移，叶类蔬菜生产用工难、用工贵的问题日益突出，叶类蔬菜收获机械化是今后重要的发展方向。我国叶类蔬菜种类繁多、生长差异大、种植农艺粗放且复杂，对不同的叶类蔬菜采收要求不同，国外的机具大多不适应国内叶类蔬菜的种植农艺，且价格昂贵、使用维修困难，直接引进国外先进的收获机具或照搬国外技术是不可取的。未来应从深入研究装备技术理论，优化改进机械结构和作业参数；加大叶类蔬菜有序收获、带根收获技术与装备的研发力度，提升装备可靠性；注重农机与农艺的紧密结合，提高装备的适应性等3个方面着手，整体提升叶类蔬菜生产全程机械化装备技术水平，降低叶类蔬菜生产作业成本、减轻劳动强度，推动叶类蔬菜产业的可持续绿色发展。