马铃薯机械化收获损伤因素及减损分析

司政邦 依斯麻 杨飞 李博宇

摘要：马铃薯机械收获损伤造成品质下降，导致贮运过程中容易发生感染，进而降低贮藏时间，造成经济效益下降。从品种选择、播种方式、收获时间、收获方式、储运等几个方面来分析机械化收获造成马铃薯损伤的原因，提出一些相应的止损方法，从而指导生产中合理规避损伤的发生，减损增效，并为马铃薯机械化收获减损提供参考。

关键词：马铃薯；机械化收获；损失因素；减损；分析

中图分类号：S318     文献标识码：A    文章编号：1674-1161（2023）06-0050-04

马铃薯作为我国的第四大粮食作物，因其具有丰富的营养成分、种植分布广泛，被誉为“土粮食”和“大苹果”。在我国缺衣少食的年代，马铃薯为解决我国人民温饱问题发挥了巨大作用。隨着社会发展进步，马铃薯又以丰富的加工食品的形式来到大家面前。马铃薯机械化生产过程以机械播种和机械收获为主。

马铃薯机械化收获中块茎损伤成为制约马铃薯产业发展的瓶颈。马铃薯损伤主要是指由收获机械造成的切伤、碰伤、挤压和跌落碰撞等现象，产生损伤主要是因块茎与机械部件、块茎、其他杂质之间相互作用造成的[1-2]，主要表现为马铃薯块茎的表皮脱落、组织破损、组织褐变、形成黑斑、甚至破裂，这会严重影响产量及品质。马铃薯主要以收获块茎为主，其块茎深埋于地下，收获时要把块茎从地下翻运到地上，通过机械或人工进行土杂分离后再进行收获装袋。在机械进行从地下翻运至地上的过程中，由于马铃薯块茎大小、深埋深度、深埋位置等因素不确定性较大，机械从地下翻运及薯土分离过程中很容易损伤块茎，以上是造成马铃薯机械化收获损伤的主要原因。根据马铃薯的损伤位置不同，可将损伤大体分为表面损坏和内部损坏两类：表面损坏是指机械收获导致表皮损伤，约占总产量的21%；内部损伤会引起马铃薯块茎内部细胞、组织损伤，损伤的数量也超过12 %；7 %是在运输过程中造成的损伤；储藏过程中马铃薯因破损而变质的量也达到15 %，这些损伤会造成十分严重的经济损失。通过对马铃薯机械化收获损伤产生的几种主要原因进行分析，并提出减少损伤的一些建议，从而为科研和农技推广工作者提供参考[3-5]。

1 马铃薯机械化收获损伤因素分析

1.1 马铃薯品种对损伤的影响

马铃薯品种的选择对收获的影响十分重要。不同的马铃薯品种，受遗传因素和外界自然环境的影响不同，薯形、薯皮颜色、体积大小、芽眼深浅、芽眼均匀度、周皮角质化程度、木栓层厚度等表现也不同。不同品种因受遗传因素的影响，内部组织存在一些差异，导致成熟度、成熟时间、成熟表皮组织各异，从而影响机械损伤的表现不同。薯形、体积大小的不同导致机械化收获时在机械内与机械接触时会发生不同的摩擦作用，从而导致磨损不同。马铃薯块茎形状的不同，造成在薯土分离机械中产生的阻力不同、运动速度不同、运动方向不同、与机械产生的摩擦和马铃薯相互之间的摩擦不同，最终导致的损伤也不同，圆形或类圆形由于阻力较小，与机械摩擦产生的阻力也较小，不易造成磨损。不同品种的马铃薯芽眼的多少和深浅、体积的均匀程度、马铃薯的形状也存在很大差异，这就导致在杀秧时秧苗与块茎在切断时存在差异。不同品种的马铃薯块茎皮的厚度不同，周皮角质化程度、木栓层厚度等表现也不同，这就导致在与机械或相互摩擦时造成的损伤不同，皮厚的品种，不容易造成损伤[6-7]。

1.2 播种方式对损伤的影响

马铃薯播种方式因各地自然条件的不同分为平作和垄作。平作是把马铃薯块茎播种在开沟的平地上，播种方式简易，播量较大，有助于马铃薯块茎的形成，并增加产量；垄作是通过机械化起垄，把马铃薯播种在垄上，有时伴随肥料深施。垄作便于降水较少的季节蓄积雨水，在降水较多时排涝，有助于增加地温、薯形的均匀和机械化收获。平作使马铃薯块茎地下分布不确定性增加，致使挖掘机械不便于控制挖掘深度，收获时容易造成损伤。此外，平作的马铃薯体积不均匀，结薯率高于垄作，伤薯率也会高于垄作的伤薯率，因为机械波动性使马铃薯容易受伤。垄作有助于机械化收获，明薯率较平作高，机械化损伤率较平作低，同时垄作有利于马铃薯块茎体积均匀度变高。垄作的马铃薯相对分布较为集中，挖掘机械便于控制挖掘深度，相对机械化收获损伤就较少[8-10]。

1.3 收获时间对损伤的影响

马铃薯收获时间的选择原则是在80%的茎叶枯黄萎蔫时割去地上部分茎叶后3～5 d收获。马铃薯的最佳收获周期为15～20 d，收获时土壤含水率在20%～30%，植株下部叶向上30%～50%，叶片开始变黄。对于收获期降雨量大、含水率较高的地块，垄上压力调整装置可有效避免薯垄过度“下陷”，因此该设计可提高马铃薯收获机对不同地块、不同马铃薯品种的适应能力。要根据马铃薯品种和种植地区、种植方式的不同，适时选择收获期，以机器进地能正常行驶、不下陷为宜。牵引式收获适合沙土、壤土种植区域的马铃薯挖掘。地块无石块、金属等障碍物，地形坡度<8°。杀秧时间提前14 d以上有助于马铃薯表皮木质素的形成、促进表皮木质化、减少机械损伤。不同的收获时间会影响马铃薯的块茎含水率，含水率不同的马铃薯在收获中损伤表现也不同，含水率高将增大损伤几率[11]。

1.4 收获作业方式对损伤的影响

1.4.1 收获方式 马铃薯机械化收获方式分为分段式收获和联合收获。分段式收获主要包括挖掘机和捡拾机2种。杀秧后，利用块茎挖掘机械，把马铃薯块茎从地下翻运至地表，进行土薯分离后再进行铺条，以便于进行人工捡拾或机械捡拾，之后采用捡拾机完成后段的薯块捡拾、清选及分级装运作业。联合收获是利用马铃薯联合收获机一次性完成马铃薯块茎的杀秧、挖掘、分离、包装等。联合收获方式的块茎相对于机械接触时间长，容易造成马铃薯损伤。马铃薯的机械损伤主要发生在收获环节[12]。

1.4.2 机械杀秧 马铃薯杀秧是指在收获前，利用机械或化学药剂使地上秧苗枯萎且与块茎分离，秧苗老化后，块茎中营养物质在表皮积累，可促进其表皮老化及木栓层的形成。马铃薯杀秧方式分为机械杀秧和化学杀秧。机械杀秧是指选用结构型式、工作幅宽符合马铃薯种植垄距要求的杀秧机械，一般选择在收获前5～7 d杀秧。杀秧作业前调整好杀秧机镰刀距地面的高度，使镰刀底刃距垄面10 cm以下。合理杀秧时间的选择，有助于减少块茎损伤。研究表明，收获前5～10 d杀秧，有助于木质素在马铃薯表皮的积累，增加表皮的厚度，减少机械收获损伤[13]。提早杀秧有助于提高收净率和明薯率。杀秧时间选择在收获前14 d更有利于木栓层的形成，有利于促进马铃薯老化，从而增加马铃薯抗损伤的性能。杀秧机械会对马铃薯造成损伤或直接把马铃薯从土壤中带出；杀秧时间对周皮角质化的形成具有影响；杀秧留有一定的秧茬高度，有助于马铃薯薯块表层形成木栓层，减少薯块表皮磨损。

1.4.3 收获速度 收获速度的选择，即挖掘速度和薯土分离方式的选择，不同的升运链、振动频率和振幅，对薯块分离干净具有十分重要的影响。把薯块与秧苗、杂草、泥土分离干净、彻底，可便于运输、储藏。合理控制联合收获机械的作业速度、挖掘深度和分离部件的工作速度，有助于减少损伤和分离干净。针对不同的土壤类型和不同的播种方式（平作、垄作），不同的马铃薯品种对分离筛的振动强度要求存在差异，通过控制液压马达的供油压力即可实现对振动频率的调整。振幅的调节是通过改变销轴在摇臂不同孔的铰接位置来实现的[14-15]。因此，解决了传统马铃薯收获机薯土分离装置的振幅、频率调节受限的问题，可进一步提高马铃薯收获机对不同地块、不同马铃薯品种的适应能力。

1.4.4 收获机械 马铃薯收获机械的选择要结合当地情况来选择适宜的机械。马铃薯收获机主要分为：牵引式、自走式联合收获机。挖掘机挖掘深度的设定意义重大，过深会导致机械效率低下，带出泥土较多；挖掘浅，则容易伤薯。马铃薯分段式收获机包括挖掘机、捡拾机。挖掘机主要把马铃薯从土壤中转运至地表，再由捡拾机进行捡拾包装。马铃薯分离装置分为：振动式和固定式两种。振动式适用于小型地块，固定式适用于大中型地块。马铃薯联合收获机按照动力分为：大型、中型、小型。小型挖掘机一次完成一行，配套动力一般在25 kW左右；大中型挖掘机一次可完成2～4行，配套动力在30～50 kW之间，可使收获效率大大提高。联合收获机械的运行速度控制在3～8 km/h，有助于减少损伤[16-18]。

1.5 收获后贮藏、运输对损伤的影响

运输过程可通过减少块茎剧烈的颠簸，减少因颠簸过大、堆放过高而引起的块茎相互挤压而造成块茎之间的摩擦损伤。储藏时做好储藏方式的选择，宜选择阴暗潮湿的地方存储马铃薯，同时做好防虫防鼠措施，控制好温湿度[19]。

2 马铃薯机械化收获减损分析

减少马铃薯机械收获损伤是提高马铃薯品质和经济效益的重要手段，现已成为研究的一个重要课题，成为提高马铃薯经济效益、延长贮藏时间的有效途径。分析马铃薯机械化收获中产生损伤的几个主要因素，主要是为减少机械收获损伤提供参考，为马铃薯机械化生产提供指导，从而促进马铃薯主粮化[20]。

2.1 做好收前准备工作

根据收获地块、播种方式、收获方式等准备好适宜的收获机械，以便收获中减少因马力不足、机械不适应等现象出现而带来不必要的麻烦。对机械进行检修，做好各项调试保养，对易损部件进行重点检查保养，必要时进行更换。机械化收获田块的准备：清理田间障碍物，清理大型石块、木桩等杂物，以方便机械作业。做好马铃薯储运的准备：准备好储藏地点，打扫干净储藏空间，不要与有毒有害物质共同存放[21]。

2.2 选择优良品种

合理选择优良品种可以提高马铃薯自身抵御外界损伤的能力。通过对品种的选择，可使马铃薯的薯形、体积、芽眼均向着有助于减少损伤的方面生长，从而帮助马铃薯收获中减少或避免损伤。不同品种对马铃薯块茎木栓层的形成具有一定影响，适宜的品种会促进木栓层形成，提高产量、减少损伤。相对薯形整齐一致、表皮光滑、芽眼少而浅、块茎大小适中、薯形长圆或椭圆形的品种便于机械化收获。不同品种的马铃薯薯块硬度不同，导致马铃薯收获过程中受到冲击时所产生的作用不同，最终导致受损的几率就不相同。部分马铃薯块茎坚硬，因而在与机械冲击时不易受损；部分马铃薯块茎柔软，在冲击中则容易受损[22]。

2.3 合理选择机械

根据马铃薯收获方式的不同来选择适宜的收获机械，有助于提高收获效率、减少损伤。收获机械应根据当地种植面积、播种方式来选择。按照不同需求可选择挖掘式、挖掘分离式、联合收获式马铃薯收获机。根据不同的播种方式来选择机械，如平作，建议采用分段式收获。首先选择挖掘机械，把马铃薯块茎转运至地表，挖掘机械可根据地块大小、行数来选择相适应的马力大小，以把损伤降到最低。翻运至地表后，可选择人工捡拾或相适应的機械捡拾。垄作相较平作更适合采用联合收获机械进行收获，由于深度、薯形相对均匀，杂质较少，采用联合式收获机械，一次性可完成收获工作。大型连片的地块可以选择联合收割机，能一次性完成转运、分离，这样有利于减少损伤和提高生产效率[23]。

2.4 加快马铃薯机械化收获减损研究

马铃薯机械化减损的研究，对提高我国马铃薯产业发展具有十分重要的意义，对提高我国马铃薯生产机械化率具有十分重要的促进作用。马铃薯机械化收获减损的研究，不是单一地对机械进行研究，而是综合了农机、农艺的共同体，共同研究，相互促进、相互协调，这对提高发展马铃薯机械化水平十分重要。研究的出发点和落脚点，都应围绕减少机械损伤、农艺农机相互协调开展。要针对不同地区的马铃薯机械进行减损研究，以适应不同地区的需求。加快马铃薯机械化减损研究，降低马铃薯机械化收获受损率，提高马铃薯的产量和品质，需促使产学研联合出力，并朝着精准、智能、高效的方向发展。

3 结论

随着粮食安全问题的日益凸显，马铃薯主粮化将成为发展趋势。马铃薯以其丰富的营养、种植范围的广适性、较高的产量、耐长时间储藏而被世界各地广泛种植。经过以上分析，马铃薯机械化收获时应根据不同的地域，选择适宜的品种、合适的收获时间、适宜的收获机械，这是减少机械收获损伤的有效途径，也是未来马铃薯机械化收获研究的重要方向之一。

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Analysis of Factors and Loss Reduction of Mechanized Potato Harvesting

SI Zhengbang1，YI Sima1，YANG Fei2，LI Boyu2*

（1.Agricultural Technology Extension Service Center of Tibet Autonomous Region， Lhasa 850000， China; 2. Shaanxi General Station of Agricultural Extension，Xian 710000，China）

Abstract：  Mechanical harvesting damage can lead to a deterioration in potato quality. During storage and transportation， infected potatoes may lead to shorter storage times and lower economic benefits. This paper analyzes the causes of potato damage caused by mechanical harvesting， and proposes some corresponding methods to reduce losses from the aspects of variety selection， sowing methods， harvesting time， harvesting methods， storage and transportation， etc.， so as to guide mechanical harvesting to reduce damage and increase efficiency in production， and provide reference for the loss reduction of mechanized potato harvesting.

Key words： potato; mechanical harvesting; loss reduction; analysis

收稿日期：2023-07-02

作者简介：司政邦（1985—），男，研究生，农艺师，研究方向为农业机械的引进与示范推广。

通信作者：李博宇（1990—），女，研究生，农艺师，研究方向为农业技术研究与示范推广。