青菜头机械化收获现状及展望

牛坡岳瑞晓谢英杰夏飞王明明

(1.重庆三峡学院机械工程学院，重庆 404020；2.重庆市农业机械化技术推广总站，重庆 404147；3.重庆市开州区农业发展服务中心，重庆 405400)

引言

茎瘤芥作为我国的一种特殊经济作物，是芥菜的变种，通常被用来腌制咸酸菜，其肉质瘤茎是榨菜原料，即青菜头。目前青菜头的种植已遍布多个地区，包括川渝、浙江、福建、江苏、上海、湖南、广西、台湾等[1]。目前青菜头的深加工已经实现了全面机械化，然而青菜头收获环节仍依赖人工砍收。国内外相关收获机械较少，现有机械收获速度虽比人工略胜一筹，但收净率与人工仍存在差距，菜头的损伤也较大[2]。

随着农村劳动力断崖式减少，劳动力成本不断上升，人工收获将会制约青菜头产业的发展和进步，青菜头田间生产迫切需要高效、高质量的机械作业方式，开发符合我国青菜头种植产业的机械，对实现青菜头田间生产全程机械化和促进产业可持续发展具有重大的意义。

1 青菜头砍收标准

青菜头整个生产及深加工流程中，收获环节是其中不可或缺且关键的环节。青菜头砍收后的质量和保鲜时长对后期深加工副产品的特色风味和品质会造成不同程度的影响。青菜头具有较为独特的形态特征，收获过程复杂且适宜收获的时间也较短，因此为实现高效率的机械化收获以及提高机收青菜头的品质对种植农艺提出了更高的要求[3]。

制作榨菜用到的是茎瘤芥的茎瘤部分，相对其他结球类蔬菜，其砍收难度是比较大的，通常包括以下几步：从近地根茎连接处砍下青菜头，把老根去掉；把菜头之间生长的小菜叶剪净，形成坨型更加圆滑的青菜头；迅速砍掉菜头的顶部叶片，使青菜头上下齐平；迅速装载于干净货箱内，原则上砍收完成至装箱不能超过24h，更好地保证青菜头品质，以便后期的存储和加工[4]。

2 青菜头收获机械发展现状

当前青菜头田间机械化作业主要涉及到了以下几个方面：耕整地主要依赖微耕机；运输依靠轨道运输车；人工播种收获，作业效率低，随着农村劳动力的转移，人工劳动成本提高，种植利润降低，不少农户因此放弃了青菜头的种植，青菜头种植面积逐年减少，这种趋势也阻碍了青菜头产业的发展。

青菜头适生环境较特殊，国内青菜头的田间机械化存在较多待攻克难题[5]。国外除日韩部分地区有小面积种植外，其他国家鲜有种植，针对青菜头机械化收获的相关技术和机械的研究也比较少，该部分对当前国外其他结球类蔬菜收获机械以及国内青菜头收获机研究现状进行分析研究。

2.1 国外发展现状

国外青菜头种植很少，针对青菜头机械化收割的相关技术成果和专用农机具也不多。但其他结球类蔬菜在国外的相关研究还是比较多的，如甘蓝、菠菜等，从这些研究中可以为青菜头收获机的研发找到一些思路。

Urschel等[6]设计的菠菜收割机采用圆形锯片对菠菜根部进行切割，割下的菠菜通过传送带运送至收集装置；由意大利Hortech公司设计出的Rapid T型甘蓝收获机工作原理是先切断甘蓝根部，然后夹取到收集箱中，该机械运用机电液一体化技术，实现了自动调节切割高度的功能，能够更好地应对多样的收割对象；Hachiya等将收获、输送、装箱等功能融合于一体，研发了一种多功能甘蓝收获机，利用旋转式双圆盘拔取装置将甘蓝运送至圆盘割刀处切割。

综合分析以上3个研究得出，Hachiya等的甘蓝收获机能够更好地减轻工人劳动强度，为我国青菜头收获机技术研究和相关机械研发提供了借鉴、参考。

2.2 国内发展现状

近年来，国内对青菜头机械化收获技术和相关机械的研发优化从未间断，相关学者、高校、科研机构及企业等致力于青菜头机械化收获新技术和新机具。相关成果也不断涌现。如，宁波市某公司2013年开发的新型联合青菜头收获机，采用全喂入履带式收获机底盘与青菜头拔取机的结合方式，一次作业完成青菜头的拔取、除泥、切叶、分离、输送、收集等工作。但青菜头的损伤率仍然较大，因此该机械仍然处于样机试制阶段，未得到产业化推广和运用。

西南大学龚境一等[7]依据青菜头适生环境，设计出一种小型自走式青菜头收获机，更易于操作且提高作业效率。该机械主要有扶叶、夹持拔取、运输、切叶等功能。但实际工作中仍存在一些问题：土壤粘性较大，青菜头根部与泥土作用力较大，增大拔取难度，收净率低；缺少对行功能，菜叶夹持精准度较低，仍需进一步改进设计。

重庆市农业科学院庞有伦等[8]研发出了一种青菜头小型收获机。以青菜头生长特性和生长环境为依据，增加了地面仿形功能、柔性夹持装置和往复切割装置且攻克了植株行性差的问题。实现青菜头根部的往复切割，提高收净率。但受土壤粘性影响，该收获机割刀易壅土堵塞，影响收获作业且降低工作效率。

农业农村部南京农业机械化研究所金月等[9]对手扶式青菜头收获装置的结构进行改善及试验，通过加宽割幅设计出了一种4行青菜头联合收获机。大大提高了收割效率，同样由于青菜头适生环境地形不平整，土壤粘性大，切割刀高速旋转易陷入泥土，刀具受磨损，影响使用寿命且降低作业效率。

王涛等[10]发明了一种新型青菜头收割机。对青菜头除杂机构优化升级，解决了青菜头收获过程中留有较多茎叶的问题。

对目前的青菜头收获机械的研发状况进行了全面分析，发现功能上基本可以满足机械化的收割和采摘的需要，在一定程度上可以降低传统的人工收割的作业强度。但适用范围上仍然有一些缺陷，受到品种、作业环境及地域条件的影响，在实际操作中，很难实现预期的高效作业。现有机械本身仍存在进步空间，收净率、净叶率有待提高、夹持精准度较低及刀片使用寿命较短等问题亟待解决。

3 青菜头收获过程中存在的问题及难点

3.1 作业环境条件差

适宜于种植青菜头的地区大多为丘陵山区，分布广且分散，地形复杂，难实现大规模的机械化生产，也不方便使用大型机械作业；其适生土壤粘性较大，土壤与青菜头间作用力大，青菜头的拔取和清理环节具有较大的难度。

3.2 种植农艺与农机融合性不够

现阶段青菜头的种植大多仍人工播种，种植深度和施肥量不同、地块不同，生长状况存在差异且品质参差不齐，行性较差、菜头茂盛；部分育苗移栽，种植后培土及后期雨水冲刷都会造成菜头周边地表的不平整，机械化收获夹持和切割难度增大，漏收和损伤较多；作业土地不平整，刀片入土拱土，割刀磨损，缩短机具使用寿命。

3.3 缺少专业的装备、技术和配套的服务体系

青菜头主要种植于我国的重庆涪陵和浙江余姚，其中余姚属于沿海平原，青菜头种植标准化较高，较易实现机械化，但涪陵地区属于丘陵山区，青菜头收获机械的独创技术难度较大，可以余姚地区作为参照，进一步改进研究。现有收获机械需要进一步的改进提升，由于青菜头特殊的播种和收获要求，很难通过现有的种收机械高质量完成青菜头的机械化播种和收获，达到减轻菜农劳动强度并提高收获质量的目标；由于服务保障体系不完善，机械使用过程出现问题无法及时解决，部分机具闲置，应用率也逐渐降低。

4 展望

4.1 改善立地条件

合理规划田地，小并大，旱改水，在适宜作物生长的前提条件下，提供更加适合机械作业的土地环境。因此，加快宜机化改造，提高田块、地块适机条件，机具配套且有技术衔接、有效控制人工成本，改善劳动环境等方面，可以使青菜头产业的发展前景广阔。

4.2 推进农艺与农机高度融合

农机与农艺的发展相互制约，青菜头机械化收割的效率和质量与其品种、种植农艺以及收获机械是否相匹配密切相关。根据青菜头生长特性以及相应的收获要求，制定相应的整地规范、种植行距、株距以及种植密度等，培育顶叶集中、菜叶规律性分布且根部出土部分较长的青菜头品种，多次进行田间试验观察试验数据以调整收获机械的行距和株距，进一步提高机械在不同作业区的适应性和作业能力。努力实现青菜头收获机无损切根、夹持输送和茎叶分离等痛点技术，早日实现该领域农机与农艺的高度融合。

4.3 提高科技创新水平，加强服务体系建设

2021年中央一号文件明确指出，提高我国农机装备自主研制能力，支持高端智能、丘陵山区农机装备的研发制造，加大购置补贴力度，开展农机作业补贴。政府要积极引导技术人员开发适用于青菜头适生田地条件的机械，并引导农户依据新型机械适当调整种植结构，以期最大程度高效高质量地完成机械化收割；农机推广人员要结合当地实际，对农民进行正确的宣传，提高农机设备的使用质量，为农民创造更多的便利条件。要强化对农机的管理，做好农机信息登记工作，安排有关部门不定期下乡，对问题农机进行故障维修并对老旧、老化农机进行更新和整备。要充分发挥相关政策的支持和指导作用，坚持实施农机补贴政策，在减轻农户购机负担的基础上，促进青菜头全程机械化的发展和实现。

5 总结

现代化农业生产和发展离不开农业机械化水平的提高，这是新时代农业发展的客观规律和要求，也是农业现代化的重要保障，青菜头田间生产各环节机械化也不例外。当前我国在青菜头收获机械的研究技术以及机具的研发仍处于初期起步阶段，各方面的研究还不够成熟。虽然现阶段国内已经有部分成果，但大多都处在试验阶段，也存在较多需要优化的问题，未能得到大规模的推广应用。

“十四五”时期，“三农”工作进入全面推进乡村振兴、加快农业农村现代化的新阶段，对农业机械化全程全面和高质量发展提出了新的更高的要求。因此，要尽快解决目前青菜头收获机械的短板，不断优化和改进现有青菜头收获机，逐个解决提高青菜头收净率和净叶率，降低青菜头的损失率，提高刀具使用寿命等难题，争取早日实现青菜头田间生产全程全面，高质量发展农业机械化的目标。