国内外马铃薯收获机械发展现状

 引言  马铃薯分布广泛，营养丰富，素有“地下苹果”、“饮食新贵”和“十大热门营养健康食品”之称。我国是世界马铃薯种植面积最大的国家，其年种植面积与产量分别在1 050hm2和8 000万t左右。同时，我国马铃薯消费量以平均每年8%的速度增长，是世界上消费量增长最快的国家之一。马铃薯适应性强、产业链长且产值高，发展马铃薯生产对优化调整农业产业结构、农民增收、促进经济发展、确保粮食安全及实现千年发展目标具有重要且不可替代的战略地位。我国是马铃薯生产大国却不是强国，国际竞争力差。根据联合国粮农组织FA0）统计，2006年德国年种植面积仅有中国的5.6%，总产量却为中国的14.3%。这说明，我国马铃薯生产存在一系列问题，如品种单一、农艺标准不一、生产技术粗放、管理水平差及机械化水平低等。其中，生产机械化水平低严重制约着我国马铃薯产业的发展。在农村劳动力结构发生转变以及劳动力成本日益增加的背景下，提高马铃薯机种和机收的水平对于马铃薯生产发展具有重大意义。  1  国内外马铃薯收获机械发展现状  1.1  国外马铃薯收获机械现状  国外马铃薯机械化收获起步早、发展快、技术水平高。从20世纪初开始发展，到80年代初，多数国家通过马铃薯联合收获机直接收获的方式，或挖掘一捡拾装载机加固定分选装置来进行分段收获的方式，相继实现了马铃薯生产机械化。其机器具有生产效率高、技术水平高以及稳定性高的“三高”特点，并广泛应用当前高新技术。例如，在生产制造方面，采用虚拟制造技术、微细加工、激光加工技术、电磁加工技术、超塑加工技术以及复合加工技术等先进制造技术等，大大提高了国外机具的制造精度和生产效率，降低了制造和使用成本，提高了作业效率和国际竞争力；在工作方面，采用振动和液压技术进行仿形挖掘，采用传感技术控制土壤喂人量、马铃薯传运量以及分级装载，采用气压、气流和光电技术进行碎土及分离清选，并搭载了基于PDA／GPS／GPRS／GIS等技术的农机终端操作系统，可利用微机完成相关的监控、控制和调度等操作。  目前，国外马铃薯收获机中挖掘机比例显著下降。马铃薯挖掘机主要集中在一些以山地面积和种植田块小且分散为主的国家，如意大利、波兰、韩国和日本等，而德国、美国和比利时等国家主要以应用马铃薯联合收获机为主。其中，根据联合收获方式不同，又分为分级装袋式、机载储物箱式和侧输出式。相关代表机型如下：  波兰Akpil公司考虑到波兰土地制度以及马铃薯田块特点，生产马铃薯挖掘机和联合收获机。该公司生产的BULWA2系列挖掘机，配套动力约为25 kW，将挖掘出的马铃薯条铺于田间。其中，BULWA2 -2整机总长为5 000mm，机宽为1 660mm，高度在1 200mm左右，设有两级升运链式土薯分离装置，其中一级土薯分离装置震动幅度可以调节，适用于625-750mm的行距；而BULWA2 -1仅有一级土薯分离装置，整机总长为4 000 mm，在其他各方面同前者相似。  德国格力莫GRIMME）公司马铃薯联合收获机技术处于全球领先水平，其新型4行、360kW的TEC- TRON415全功能收获机，装备有10t料箱，同时还设有侧提升臂，使得该机可以实现真正意义上的不间断作业。该机总长12. 2m，宽3.3m，高4m，是世界上最大且最易操作（调头半径仅1.1m）的马铃薯联合收获机，自动化程度极高，可以收获马铃薯、胡萝卜、以及甜菜等块茎作物，使其利用效率更高。同时，该机上应用的CCI200具有支配性意义的兼容性农机终端操作系统，获得了德国Agritechnica农机展金奖。  比利时AVR公司在马铃薯联合收获机械领域引领风尚，其生产的Espirit已实现完全模块化装配和驾驶补偿。完全模块化装配使得该机的挖掘幅宽以及分离清选装置栅杆间隙等均可更换，更好地适应田间作业环境。其驾驶补偿机制主要是根据田间土壤湿度自动控制轮胎的选择。田间水多时，该机自动更换轮胎，此时轮胎行走在刚挖过的垄上，行走稳定，之前行驶在两垄之间的轮胎停止工作，避免了因走偏造成挖掘装置伤薯情况的发生。另外，其自动驾驶系统和安装于整机右侧的跑偏提示装置，使得Espirit的自动化程度大大提高。  1.2国内马铃薯收获机械现状  国内马铃薯收获机械化的发展总体分为3个阶段：一是人工铁锹抛和犁挖阶段。建国初期，工业落后，在此环境下国家对马铃薯机械的研发几乎处于零的状态。另外，相关配套动力的限制也最终决定了当时马铃薯的收获只能采用较为落后的收获方式。二是小型挖掘机挖掘由人工捡拾阶段。20世纪60 - 90年代，由于手扶拖拉机以及小四轮拖拉机的推广应用，相关部门在消化吸收国外先进技术的同时，开始了国内马铃薯挖掘机的研制。马铃薯收获方式主要是依靠小型挖掘机挖掘，铺放在田间，再由人工捡拾装袋，效率依然低下。三是中小型马铃薯挖掘机及少量大型联合收获机应用阶段。20世纪90年代后髓着劳动力成本提高，马铃薯种植大户，特别是新疆、黑龙江以及内蒙古的少数农场），开始采购国外先进大型马铃薯联合收获机械。同时，国内相关研究部门及企业根据国内情况把研发方向定格在了中小型马铃薯收获机械的研制上，多数机型多可实现两行及两行以上的收获，有的配备侧输出提升臂，进一步提高了收获效率。  目前，国内应用的马铃薯收获机机型种类繁多，其中大型联合收获机却完全依靠进口。国内研发主要集中在中小型挖掘机、少量的大型挖掘机以及自动化程度不高、机型不大的联合收获机方面。相关代表机型如下：  中机美诺公司生产的中农机美诺系列1700和1710型马铃薯联合收获机，其实现了国内大中型国产马铃薯挖掘机的突破。该机可一次完成镇压、挖掘、输送分离、除秧和侧输出作业；装有镇压轮，达到不同的挖掘深度要求；收净率高，采用两级输送分离装置，配以强制振动、两级除秧等机构，使马铃薯与薯秧的分离效果更好。1710在1700的基础上安装了侧提升臂，实现工作过程中升运装车，配合1900马铃薯运输车，大大节省了劳动力。  黑龙江科农机械厂生产的科农牌马铃薯联合收获机，配备1t左右储物箱，采用环绕型提升装置，虽效果较好，但是输送链过长，功率消耗增大。该机土豆挖净率高，破碎率较低，损失少，干湿茎秆都适用，工作效率相对较高，但相对国外马铃薯联合收获机械在功能、加工制造和设计等各个方面差距依然很大嘲。  甘肃农业大学工学院研制的4UFD - 1400型马铃薯联合收获机适用于中等地块且能同时实现分级装袋，可以一次性完成马铃薯挖掘、土薯分离、茎秆、杂草及地膜分离、薯块输送升运、薯块分级和收集装袋等工序，大大提高马铃薯收获的工作效率和劳动生产率，解决了马铃薯生产中存在的突出问题。该机可以方便地与45 - 58.8kW拖拉机配套，适应中等地块作业，更符合中国国情。  2  存在问题  2011年，我国马铃薯耕整地、播种和收获的机械化水平分别是48%，19.6%和17.7%，而在马铃薯主产区云南和甘肃，其马铃薯总体机械化水平仅有1%左右，这与当前国外发达国家机械化水平的70%有着天壤之别。目前，马铃薯收获机械研制正由条铺式挖掘机向联合收获机方向发展，但总体机械化水平仍很低。主要问题体现在以下几个方面。  2.1  市场管理方面  当前，随着马铃薯机械化收获需求的增大以及国家政策的扶持，国内马铃薯收获机的研发和生产如雨后春笋般发展。截至当前，全国涉及马铃薯收获机生产的厂家和科研单位有100家左右，分布不均，多集中在山东省；而甘肃和云南等马铃薯种植大省较少，市场管理混乱，多数公司资金不足和研发能力不强，研发过程主要是将市场购置相关机型，进行反复拆卸和测量，最终按照原产品进行生产自造，基本没有改进，生产的产品多数为小型马铃薯挖掘机，并且加工粗糙，产品质量不可靠，稳定性差。另外，相关职能部门对产品质量的监督检测不到位，特别是相关农机购机补贴范围审核不够认真，导致很多假冒伪劣产品充斥市场，严重损害了广大农民的切身利益。  2.2  农机与农艺结合方面  由于国家旧的相关土地政策、地形、气候和土质等因素，当前国内马铃薯种植多以农村小片分散状的生产方式为主。多为人工种植，不够整齐，在种植方式上既有平作，也有垄作，有的铺膜，有的不铺膜，并且各地种植垄距和深度等不尽相同。以中国薯都甘肃省定西市为例，其各项参数如下：垄高10 - 20，垄面宽50 -100，垄宽60 -120，垄距25 - 50，行距15 -22，耕深20 -35cm。当种植行距和拖拉机轮距、收获机挖掘铲间距不适应时，往往导致挤伤薯皮、漏薯、压碎和铲切薯块的结果，直接影响收获质量，进而影响农民的切身效益。  2.3  技术方面  目前，国内马铃薯收获机械以小型为主，动力要求不高，收获效率相对国外机械较低，功能单一，多以后输出的方式将马铃薯平铺于地面，也有少数侧输出或带有料箱的机型。结构均比较简单，价格相对便宜，但所采用的整体式挖掘铲造成机器在作业过程中阻力相对较大，对垄高、土质以及收获时间的适应性差，使用寿命短。多数机器不具备二次土薯分离装置，并且马铃薯后输送效果欠佳，导致已经挖掘出的马铃薯被土壤二次掩埋以及壅土现象的出现，明薯率相对较低。  2.4使用方面  当前，马铃薯收获机械用户多为农民，专业化农机大户不多，由于对机器的了解不够，往往造成“大马拉小车，小马拉大车”的牵引动力不配套问题。对于一些电液控制自动化程度相对高的机型，操作人员往往很难准确地控制入土深浅，造成频繁停车现象的发生，影响收获效率，甚至造成机器重大损坏；而当前马铃薯机械相关零部件没有系列化，同时厂家售后服务不完善，导致用户自行维修，为以后的安全埋下隐患。同时，由于机器功能单一、马铃薯收获时间较集中以及各地种植习惯不同等原因，机器的利用率较低，使得农民购置马铃薯收获机的热情不高。  3  对策和建议  国外马铃薯收获机械现状表明，马铃薯收获机械朝着大型自走式、机电和液压一体化、联合作业、较高稳定性和实现互换性的方向发展。该类马铃薯收获机具有生产效率高、收获质量高、劳动强度低、作业成本以及相对购置费用低等特点。国外马铃薯收获机械现状为我国的马铃薯收获机械化事业指明了方向。  3.1  市场管理方面  整合资源，加强联合，提高农机企业准入门槛，防止不具备研发能力厂家依葫芦画瓢式的生产制造马铃薯收获机。质量监督部门应提高对农业机械假冒伪劣监管的重视，加大对相关产品的抽查力度，建立生产与销售共同责任机制。严把入选农机购置补贴目录产品质量关，避免中国特色农机化扶持政策体系成为个别商家以次充好、欺骗消费者的噱头。督促相关厂家完善售后服务体系，确保所生产的马铃薯收获机在出现故障时能及时得到解决，避免对用户造成不必要的经济损失。  3.2农机与农艺结合方面  机具的适用性和性能指标的高低与农艺措施密切相关，农机与农艺的结合也是发展现代农业的必然要求，要积极做好农机农艺结合工作。相关部门共同制定农机与农艺相结合的技术方案，实行规范化种植，为机械作业创造条件。大力推广普及马铃薯机械化种植，彻底解决机具与农艺结合的根本问题，为实现马铃薯全程机械化生产奠定基础。加大宣传力度，提高购机补贴力度，建立示范基地，对农户进行技术培训，让农民直观认识到机械化生产效益的显著性，并建立标准化种植观念。因地制宜地发展农业，加快适宜土地整合步伐，为下一步大型马铃薯联合收获机具的应用创造条件，并把握好北方地区尤其黑龙江、新疆和内蒙古等地马铃薯联合收获的突破机遇。  3.3技术方面、  对马铃薯收获机械进行全面、深入的理论和试验研究，加强对国外先进技术装备的消化吸收和自主创新力度。采用新材料、新方法和先进的加工工艺，提升产品的技术水平和技术含量，并在充分的生产试验考核中熟化技术，使产品定型，实现标准化和系列化批量生产。组织有关院校、科研单位和企业进行联合攻关，解决技术难题，提供操作方便、适应性强、功能全、实现互换性以及具有较高技术含量的收获机械，满足生产需求，降低劳动强度。但相关部门必须客观、认真对待相关课题的验收，避免重复研究，造成科研经费浪费。提高生产企业的加工工艺水平，选用符合要求的材料和高质量的标准件与外协件，保证设备制造质量。  3.4使用方面  相关部门应大力扶持、引导和发展马铃薯机械化生产合作服务组织与农机大户，积极引导其购置马铃薯专用机具，并为其提供技术培训和相关资料，提高农民对机具的操作水平和熟练程度。构建信息网络，建立高效生产的运行机制，提高机具的利用率。相关企业应提高自身责任感和产品质量，合理设计，完善其产品使用说明书，必要时可以对用户进行针对性的培训。