马铃薯机械化收获关键技术及发展趋势

丁全利，郭凤艳

(1.通化县农业综合行政执法大队，吉林 通化 134100；2.通化县快大茂镇综合服务中心，吉林 通化 134100)

0 引言

马铃薯是世界重要的粮食作物之一[1]，在我国产量仅次于玉米、小麦和水稻。我国马铃薯种植面积位于世界之首，但是，目前马铃薯机械化程度较低，除耕整地环节机械化率相对较高外，播种收获等作业环节机械化率远低于小麦、水稻。2021年马铃薯耕种收综合机械化率较2020年提高2个百分点。马铃薯收获基本依靠人工进行，随着人工费用的逐渐提升，劳动力转移等，人工生产成本较高，马铃薯生产整体经济效益无法提升，因此，提高马铃薯机械化生产效率已经刻不容缓[2]。

国外马铃薯收获机技术相对较为成熟，机械化水平较高，田间作业效果较好，但是国外马铃薯收获机不能适应我国马铃薯种植农艺要求[3]。我国马铃薯收获机正处于蓬勃发展时期，主要包括适应北方马铃薯生产的大型牵引式马铃薯联合收获机，可一次性完成碎土、挖掘、分离及转运；另外还有中型分段式马铃薯收获机及小型马铃薯挖掘机[4]。

1 马铃薯机械化收获的基本条件

1.1 耕地条件

1.1.1 地块坡度小

马铃薯一般在丘陵寒凉地区进行大面积种植，为了提高马铃薯收获机的田间作业质量，应沿着坡地的方向进行收获作业，安全坡度值一般≤8°[5]，若坡度过大马铃薯收获机在进行田间作业时，重心会发生偏移，一方面会影响收获质量与效率，另一方面，严重时会导致机组侧翻，造成人员伤害。

1.1.2 地面平整

马铃薯收获机进行田间作业时，应保证地面平整，不能出现大的石块、障碍物或坑洼，这是保证马铃薯收获机田间作业效率及工作质量的基本条件之一。当地面出现较大障碍物或者坑洼时，会导致马铃薯挖掘深度不稳定，出现漏收或者马铃薯块茎的收获损伤，增大马铃薯的收获损伤率，产生机组“趴窝”现象及降低马铃薯的净收获率。

1.1.3 采收面积大，交通便利

为了充分发挥马铃薯收获机的作业优势，应选择在大面积的马铃薯种植地进行机械收获作业，同时，应保证马铃薯收获机在地块之间的交通便利，适应机组行走，保障机组在转移、行驶过程中的安全性。

1.1.4 土壤湿度适宜

马铃薯收获机收获时应达到土壤湿度适宜，当土壤含水率较低时，土壤较为坚硬，使挖掘过程阻力较大；当土壤含水率较高时，土壤较为细软、黏稠，土壤与马铃薯不易分离，且容易附着在马铃薯收获机部件上，增加马铃薯收获机的收获阻力。

1.1.5 清理土壤中杂物

马铃薯收获机作业时，通过马铃薯挖掘铲进行马铃薯的挖掘，转动筛及摆动筛实现马铃薯与土壤的分离，当土壤中出现石块、杂草、地膜等杂物时，会影响挖掘铲的运动，严重时还会造成转动筛等机构的堵塞及卡死，影响马铃薯的收获作业质量与效率。

1.2 马铃薯机械化收获的农艺条件

1.2.1 种植深度

马铃薯在进行田间种植时，不宜种植过深，否则不利于后续马铃薯收获机的收获。

1.2.2 种植行距

马铃薯之间的种植行距过窄会影响马铃薯收获机田间的行走，增大马铃薯收获机对马铃薯块茎的损伤；种植行距过宽会降低马铃薯的产量。当前最适宜的马铃薯种植方式是宽窄行密植，在保证马铃薯产量的同时，便于马铃薯收获机作业。

1.2.3 马铃薯种植模式

马铃薯在我国不同地区都有种植，但是由于气候、品种及土壤类型不同，目前马铃薯的种植方式主要包括平植、垄植及地膜种植3种模式，因此，不同马铃薯种植模式都应该与马铃薯收获技术相适应与配套。

1)平植模式。在我国东北及西北寒冷地区，主要采用马铃薯平植模式，核心技术主要是少翻动土壤，采用宽窄行密植，种植宽行为60 cm，窄行为40 cm。

2)垄植模式。在我国南方水肥条件较好的地区采用马铃薯垄植模式，核心技术为起垄种植，一般要求马铃薯的种植宽度大于60 cm，该种植模式下，马铃薯收获机的动力消耗较小，马铃薯收获率较高。

3)地膜种植模式。采用地膜种植方式，可以保证马铃薯提前上市，增加经济收益，种植模式示意图，如图1所示，在该种植模式下，应该选择分离效果较好的马铃薯收获机，在进行田间收获时，应避免杂物及地膜缠绕机器。

1.马铃薯块茎；2.马铃薯残秧；3.苗带附图；4.地膜

2 马铃薯机械化收获方案的制定

2.1 地块准备

当马铃薯种植区域较为分散时，会给马铃薯收获机在不同地块之间的转移带来困难，为了提高马铃薯收获机的田间工作效率，应提前规划好马铃薯收获地块，确保马铃薯收获机在不同地块之间的不间断工作，提高马铃薯收获机的田间作业效率与经济效益。提前评估好不同地块的坡度、地界及面积，仔细检查地块里面是否有石块、障碍物等及时进行清理，如果不能清理应进行障碍物标记。为了便于马铃薯收获机在地块掉头，应将地块两头宽度设置为马铃薯收获机机组长度的2倍。

2.2 机械化装备的准备

收获前，为了保证马铃薯收获质量符合农艺要求，要提前做好马铃薯收获机相关准备工作。首先要保证马铃薯收获机良好的工作状态，各项工作参数符合农艺要求，相关配套农业机械，如拖拉机等，应保证其安全性与可靠性，部件完整，操作灵活；最后做好充足的燃油储备及相关的润滑油供应。

2.3 机组人员准备

马铃薯收获机操作人员的技术熟练程度及专业素质直接影响马铃薯收获质量与工作效率，因此，不仅要求马铃薯收获机操作人员具备操作技能，还应具备一定的农业知识与马铃薯收获机维修、保养等相关知识，机组人员至少配备两名专业工作人员，相互配合，完成马铃薯收获作业。

2.4 辅助人员准备

辅助人员主要是对散落田间的马铃薯进行捡拾，提高收获效率，避免马铃薯长期铺放在地表，由于风吹日晒等导致品质下降，影响经济收益。一般小型马铃薯收获机应配备3～6名辅助工作人员，大型马铃薯收获机需配备6～8名辅助人员。

2.5 包装运输机械准备

收获后，应及时完成马铃薯包装及运输，保障及时运送到市场售卖、加工或储藏等，防止马铃薯变质引起品质下降。

2.6 收获路线的制定

提前规划好马铃薯收获机田间行走路线，减少田间转弯、掉头的难度，避免空行。常见的马铃薯收获路线包括离心法、向心法和分区收获法。离心法、向心法比较简单，马铃薯收获机在田间容易转弯；分区收获法田间收获效率高，适宜于大面积马铃薯收获。

3 马铃薯收获机存在的问题及发展趋势

国外马铃薯收获机研究起步较早，收获质量好、效率高、可靠性较强，且收获机种类齐全，技术先进，但是市场售价偏高。目前，国外马铃薯收获机主要企业包括美国的Double L公司、Carry公司、洛甘农机公司、US Small Farm Equipment公司、帕梅公司(PARMA COMPANY)，德国的格瑞莫公司等。我国马铃薯收获机技术及水平也正在逐步向高水平方向发展，但是与小麦、水稻、玉米等主要农作物相比，马铃薯机械化收获水平还比较低，2021年马铃薯机械化收获率为32%左右。目前，国内马铃薯收获机主要品牌及企业包括美诺、德沃、洪珠、乐陵、海山等，基本具备了国外同类型马铃薯收获机的生产水平。目前马铃薯收获机的研制及生产更加注重农机农艺的相互融合，相关产品的研发与生产不再局限于马铃薯播种、收获作业环节，已经逐步延伸至马铃薯的田间转运、分级和仓储等机械化生产作业环节。

3.1 存在的问题

3.1.1 马铃薯种植区域发展不均衡

我国北方地区农业机械化综合水平较高，目前已经形成了较为完善的马铃薯耕种收机械化水平，如黑龙江、内蒙古、新疆等，但是在我国西南地区，农业机械化水平整体较为落后，高山及陡坡地面积较广，农业机械化基础较弱，当前，适合南方丘陵小地块马铃薯收获机型号较少，导致西南地区机械化水平较低。

3.1.2 马铃薯关键作业环节发展不平衡

当前，马铃薯播种及收获作业环节机械化水平最为薄弱，在马铃薯种植方面，我国主要以马铃薯细切芽块拌种播种为主，催芽等技术不标准，不能为高速精量马铃薯播种机提供标准的马铃薯块茎；在马铃薯机械化收获等方面，马铃薯收获属于半机械化状态，主要是先采用打秧机灭秧，再采用马铃薯分段收获机(挖掘机)完成薯块的挖掘、分离等作业工序，最后人工捡拾装袋，联合收获机械化水平较低。

3.1.3 马铃薯收获机规模化生产企业较少

目前，我国马铃薯生产企业规模较小、技术较弱，知名品牌企业较少，与国外机械差距较大。

3.2 发展趋势

在当前马铃薯收获机的基础上，应进一步加强马铃薯收获机的智能化，并逐步将新材料、新工艺融入到马铃薯收获机械中。在马铃薯机械化收获作业环节中，以减少马铃薯块茎的漏收率及损伤率为研究重点，开展马铃薯收获机高效低损技术的研究，逐步将仿生技术、机器视觉、人工智能等应用到马铃薯收获机的作业过程中，实现高效低损伤收获，结合马铃薯品种及生产地区发展联合收获机械，针对西南丘陵地区马铃薯种植区域，重点解决马铃薯收获过程中损伤问题。

4 结论

马铃薯是我国第四大粮食作物，是世界重要的粮食作物之一，马铃薯在我国产量仅次于玉米、小麦及水稻。但是目前马铃薯收获机械化水平较低，在各个地区发展不平衡，尤其是在西南丘陵山区，马铃薯收获基本依靠人工进行，马铃薯生产整体经济效益无法提升，提高马铃薯生产机械化水平已经刻不容缓。因此应加强马铃薯收获机智能化及电动化，开展马铃薯收获机高效低损技术的研究，逐步将仿生技术、机器视觉、人工智能等应用到马铃薯收获机的作业过程中，提升我国马铃薯机械化收获水平。