甘薯收获机发展现状及制约因素
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摘要 甘薯是一种有多种用途的重要农作物，提高甘薯收获机的质量对提高甘薯的生产效率有十分重要的作用。本文集中比较和分析了国内外的一些甘薯收获机关键机型，指出了我国甘薯收获机的制约因素及发展方向，以期为加快国内甘薯收获机的发展提供参考。
关键词 甘薯收获机;现状;制约因素;发展方向
中图分类号 S225 文献标识码 A
文章编号 1007-5739（2020）03-0164-02 开放科学（资源服务）标识码（OSID）
甘薯是一种具有多种用途的根茎类农作物，对我国的食品、工业等方面的发展具有重大意义[1]。在甘薯的生产过程中，收获甘薯这一环节最为耗费劳动力，制约着甘薯的生产效率，因而研究甘薯收获机对提高甘薯的生产效率具有十分重要的意义。随着国内甘薯需求逐渐增大，甘薯产量不断上升，为了保证甘薯产量，必须加快对甘薯收获机的研究，推动相关技术的转型，盡早研发出符合我国甘薯种植状况的甘薯收获机[2]。
目前，国外的几种甘薯收获机都以大型为主，其自动化程度高、收获效率高，能够做到甘薯的机械化收获。我国目前的主流甘薯收获机都以中小型为主，甘薯的收获大部分还处于半自动化半人工拾取状态[3]。本文针对我国甘薯收获机的发展现状、制约因素以及发展方向进行了论述，以供参考。
1 国内外甘薯收获机发展现状
1.1 国外甘薯收获机发展现状
欧美国家的甘薯收获机在20世纪40年代已基本发展完善，普遍应用机、电、液等相关自动化技术。美国LockWood公司研制的甘薯机是非常典型的例子，根据机身结构不同可分为2种[4]。一种是结构为直接装载型收获机。该类甘薯收获机最大的特点是有很长的装载运升臂，甘薯果实运输时间很长，经过该收获机处理后甘薯比较清洁。该类甘薯收获机工作速度在6.44 km/h以下，完善的液压操作控制系统对操作和控制来说非常简便[5]。另一种是箱式甘薯收获机。该收获机共有6个装运箱对称分布在机器的两侧;全液压操作，在驾驶室中即可通过相关的控制部件快速准确地控制甘薯收获机的各个工作参数。各个装运箱能够做到自动上升和下降，甘薯的表皮不会受到较大的破坏。该甘薯收获机作业之前不需要对土壤或者甘薯藤蔓进行任何预处理。该甘薯收获机与之匹配的动力>110 kW，同时可以收获2行甘薯，行距在1 m左右，工作速度在8 km/h以下[6]。
根据甘薯收获机能耗大小和农业种植面积不同可以分成2类。一类是应用在美国等国的大型农场，采用大型甘薯收获机。该类甘薯收获机的特点主要是功能集中程度高，能耗高[7]。牵引型甘薯联合收获机作为中大型机型的代表，具有挖薯、传送、清理、装车等功能，机身长度较长，功能齐全，作业时无需对泥土和甘薯藤蔓进行预处理[4]。该机器在升运手臂、挖掘机构和分离机构方面做了优化，减少了甘薯在传输、挖掘过程中受到的伤害。另一类是主要应用在耕种面积较小的地区，采用日本东洋甘薯收获机，其主要特点有能耗低、效率高、自动化程度高等。东洋甘薯机可以完成从挖掘到装袋的所有功能。该机器装有椭圆形振动筛，能够快速地清理甘薯上的泥土，非常的快速和可靠[8]。
1.2 国内甘薯收获机发展现状
近年来，随着水稻、玉米等主要粮油作物的机械化生产逐渐完善，我国也开始注意到甘薯生产的重要性，进而甘薯收获机在一定程度上得到了发展。目前，我国甘薯收获机的发展仍然处于起步阶段，机型主要以中小型收获机为主。徐州甘薯中心针对平原地区的甘薯种植设计了环刀甘薯收获器。此甘薯收获器的原理是用环刀型破土片破开甘薯所在的垄，达到薯土分离的效果，此时甘薯分布在泥土之上，便于人工采集[9]。这种创新设计区别于老式的铲头设计，使得明薯率大幅度提高的同时还降低了伤薯率，减少了甘薯收获的劳动强度[10]。
由胡良龙等[11]研发的4GS-1500甘薯机，在防止甘薯藤蔓缠绕和降低甘薯破损率方面有着突出表现。该种型号的甘薯机中由杆条升运器实现甘薯与泥土分离的功能。在杆条升运机构中间加装了一个被动抖动轮，加大了链杆的抖动程度，并且研发人员通过试验和计算找到了升运器中各个轮之间的最佳倾角，使得升运链的抖动在合理的范围内，保证较低的甘薯破损率。
4U-60型收获机与四轮拖拉机配套使用，符合目前国内大部分薯农是个体小规模种植甘薯且购买力较低的实际情况，在满足甘薯除秧收获的同时降低了制造成本。此甘薯收获机的原理为以四轮拖拉机为动力源，挖掘铲实现挖掘功能，振动筛实现清理土块功能，由人工捡起地面上的薯块[12]。
山东农业机械科学研究院的李 涛等[13]研发了4UGS2型甘薯收获机，挖掘机构的防堵设计可有效保证土壤顺畅流动，减轻了藤蔓对甘薯机的缠绕;在分离土壤机构方面设计了两段式土薯分离机;在挖掘和对垄精度方面都使用了大量的电气液压技术，确保了较高的挖掘精度和较低的伤薯率。 2 甘薯收获机的制约因素及发展方向
2.1 甘薯种植地区地形多样
丘陵地区的甘薯种植规模大约占我国甘薯总种植规模的1/2。丘陵地区自然地形条件及社会经济条件都各有差异，需要采用不同类型的甘薯收获机。在坡度较缓的丘陵地块可采用功率较大的甘薯收获机械;在坡度较大的丘陵地区，可采用移动灵活的中小型甘薯收获机来提高收获效率[14]。
2.2 我国甘薯种植地块分散
我国的甘薯种植多为农户各自分散种植，尚未形成规模化种植。此类种植现状对实现甘薯的机械化生产十分不利，尤其不利于发展大型联合甘薯收获机。研发大型甘薯收获机需要有市场的推动，目前应当加快土地流转的速度，促进甘薯的规模化种植[3]。
2.3 我国甘薯种植农艺有待提高
甘薯的机械化生产离不开农机与农艺的结合发展。日本生产制造的甘薯收获机的薯土分离程度高、甘薯破皮率极低，不仅因为日本甘薯收获机结构设计优秀，还有农艺的因素。一方面日本甘薯的种植密度及行距十分合理，便于甘薯收获机行走作业;另一方面，日本培育的甘薯外形较短，表皮不易破，便于清理泥土的同时保证较低的破薯率[15]。
3 结语
我国甘薯收获机发展仍处于初级阶段，对甘薯收获机的研究大部分处于优化机构的设计方面，微机、液压等高新技术的运用较为少见，大型的联合式甘薯收獲机械仍是完全依靠进口解决。目前，甘薯的收获仍未较大程度的脱离人工劳动力，离甘薯的机械化生产还有一段距离[16]。根据目前我国甘薯种植情况和劳动力的快速流动情况，我国的甘薯收获机的发展方向应该以中小型为主，但同时还要保持对大型联合甘薯收获机的不断研究，在不断改进甘薯机的结构基础上，增加高新技术的应用比例[17]。总体而言，在我国目前较高的农业生产力和良好的惠农方针推动下，甘薯收获机的发展态势较好[18]。
4 参考文献
[1] 胡良龙，王公仆，凌小燕，等.甘薯收获期藤蔓茎秆的机械特性[J].农业工程学报，2015，31（9）：45-49.
[2] 马标.甘薯高清除性切蔓技术及其装置研究与优化设计[D].合肥：安徽农业大学，2014.
[3] 胡良龙，田立佳，计福来，等.国内甘薯生产收获机械化制因思索与探讨[J].中国农机化，2011（3）：16-18.
[4] 张子瑞，刘贵明，李禹红.国内外甘薯收获机械发展概况[J].农业工程，2015，5（3）：13-15.
[5] 施智浩，胡良龙，吴努，等.马铃薯和甘薯种植及其收获机械[J].农机化研究，2015，37（4）：265-268.
[6] 孙伟松，刁培松，李盼.舵轮式破茬免耕玉米播种机研究[J].农业装备与车辆工程，2011（9）：10-12.
[7] 王冰，胡志超，胡良龙，等.甘薯联合收获机的研究现状及发展[J].江苏农业科学，2018，46（4）：11-16.
[8] 牟轩.履带式马铃薯收获与地膜回收复合作业机的设计[D].泰安：山东农业大学，2015.
[9] 史新敏，李洪民，张爱君.脱毒甘薯高效栽培技术[J].江苏农业科学，2008（4）：52-55.
[10] 张子瑞.国内外甘薯收获机械发展概况[J].农业工程，2015，5（3）：13-15.
[11] 胡良龙，田立佳，胡志超，等.4GS—1500型甘薯宽幅收获机的研究设计与试验[J].中国农机化学报，2013，34（3）：151-154.
[12] 王传俊，李益民，王小瑜.4U-60型甘薯收获机的设计[J].农业装备与车辆工程，2014，52（8）：55-57.
[13] 李涛，周进，徐文艺，等.4UGS2型双行甘薯收获机的研制[J].农业工程学报，2018，34（11）：26-33.
[14] 胡良龙，胡志超，田立佳，等.我国丘陵薄地甘薯生产机械化发展探讨[J].中国农机化，2012（5）：6-8.
[15] 胡良龙，胡志超，谢一芝，等.我国甘薯生产机械化技术路线研究[J].中国农机化，2011（6）：20-25.
[16] 胡良龙，胡志超，王冰，等.国内甘薯生产机械化研究进展与趋势[J].中国农机化，2012（2）：16-18.
[17] 马标，胡良龙，许良元，等.国内甘薯种植及其生产机械[J].中国农机化学报，2013，34（1）：42-46.
[18] 李爱贤，刘庆昌，王庆美，等.我国甘薯育种研究现状及展望[J].山东农业科学，2009（1）：38-42.
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