大白菜机械化收获注意事项及研发趋势
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摘 要：目前随着蔬菜机械化收获技术不断发展，市场上涌现出各式各样的蔬菜收获机，但是关于大白菜机械化收获机的研制非常少。从我国大白菜收获的现状出发，对大白菜机械化收获的特点进行阐述，指出大白菜收获时存在的问题，给出解决方案，并提出大白菜机械化收获的技术难点及研究趋势。
关键词：大白菜;机械化;研究趋势
中图分类号：S225.92 文献标识码：A开放科学（资源服务）标识码
doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.03.002Open Science Identity（OSID）
大白菜是老百姓餐桌上最为常见的家常菜。据不完全统计，我国大白菜每年种植面积约4000亩，占全国蔬菜总种植面积约15%，是我国种植面积最大的蔬菜作物，也是北方冬贮数量最大的蔬菜。其产值超过600亿元，在均衡市场供应、稳定蔬菜价格等方面举足轻重[1]。目前，大白菜收获主要靠人工完成，不仅劳动强度大，而且效率非常低。随着经济不断发展和人民生活水平不断提高，农村剩余劳动力大部分向城市转移，无法满足大白菜规模化生产需求，导致了大白菜收获对农业机械化的需求日益迫切。尽管我国在促进蔬菜农业机械化发展方面做了很多努力，但是由于大白菜收获的特殊性，其机械化水平仍然很低。因此，大白菜收获机械化可以在很大程度上提高其生产效率，特别是研发适应我国大白菜生产的收获机械具有重要意义。
1 技术现状
国外对大白菜收获机械的研究起步较早，技术较成熟，目前，美国、日本、丹麦、意大利等国家及地区已实现了大白菜的机械化收获。而我国大白菜收获机械化的研究相对起步较晚，但在政府的高度重视下，也得到了快速发展，目前市场上已有几款大白菜收获机[2～5]。其主要结构由自动夹持机构、根部切削装置、侧向提升装置，分拣平台装置、输送装置、行走机构等部件组成。田间收获时，首先由夹持机构对大白菜进行夹持向后输送，切削装置对白菜根部进行切削，切削后的白菜在夹持皮带作用下，落到侧向提升装置上，白菜经过提升后落到横向分拣台上，然后经过人工去除白菜表皮，最后由输送装置进行装车作业。目前这几款机具只能实现半自动化收获，分拣和装车环节仍采用人工方式，实现全自动化收割有待于进一步研究。
2 大白菜收获时注意事项及对策
在分析大白菜的物理特性的基础之上，使用上述机具进行大白菜收获时，应注意以下几点事项：
（1）大白菜茎叶易破损问题。破损率作为白菜收获机主要衡量的性能指标之一，显得尤为关键。在机械收获过程中，蔬菜不可避免地会造成一定的损伤，因为大白菜是由多个叶片结球而成，叶子较嫩，收获时易损伤。要将其损伤程度降到最低，首先在田间收获时，凡是和白菜接触的部件表面都采用柔性物质。比如夹持皮带和输送链杆表面都粘有柔性橡胶，避免在收获时损伤茎叶。其次在夹持过程中，保证夹持力适当;当夹持力过小时，出现漏割现象;当夹持力过大时，会损伤茎叶;最后白菜叶鲜嫩多汁，收获时叶子难免落入皮带轮中，经过皮带挤压之后会产生大量水，易导致皮带轮打滑，根据大量田间试验证明，采用同步带轮强制驱动夹持机构旋转，可以解决打滑问题。
（2）大白菜形状差异问题。大白菜品种较多，每一个品种的形状都有所不同，主要有平头形、直筒形、牛心形和卵圆形等形状;由于地区和品种的差异，株高范围在20～50 cm。 根据上述特性，在机具研制阶段，将自动夹持机构的夹持高度及夹持宽度做成可调式，在田间作业时，根据每个品种的直径和高度调整夹持机构，保证夹持机构位于白菜的重心位置，使每一颗白菜能够平稳夹持，避免因夹持重心不稳导致的漏割现象。
（3）种植密度差异问题。大白菜的种植密度跟地区、品种和当地种植习惯等因素息息相关。据统计，白菜种植株距范围为30～80 cm，行距范围为30～80 cm。目前，白菜收获机都是单行收获，收获装置位于拖拉机侧方，该装置总体宽度70 cm，所以要求白菜种植行距应≥40 cm，如果行距小于该数值，收割装置会伤到邻行白菜。针对种植株距发生变化时，为保证收获速度，可根据拖拉机的前进速度，利用液压调速阀调整夹持机构旋转带速度，使机车的前进速度等于夹持速度的水平分速度，使白菜和夹持皮带不产生相对运动，避免因相对运动而导致的破损问题，保证大白菜品相。
随着我国农业技术的不断发展，农业机械化的全面实现需要农艺的支持，需要农机与农艺有机相合，以此提高农业生产的经济效益和社会效益。通过培育适合于机械化收获的品种，制定科学的栽培模式，可大大提高蔬菜收获的工作效率。
3 亟待解决的关键性问题
（1）大白菜外层茎叶难以实现机械化去除。为了大白菜更好的储藏和销售，白菜需要去除外层茎叶。目前国内外大白菜收获机主要靠人工方式去除最外层茎叶，效率低且不美观。究其原因是白菜形状不规则且外侧茎叶结球紧实，很难去除。如何去除外层茎叶成为了制约大白菜收获技术发展难题，也是大白菜全程机械化产业发展中的最大绊脚石。
（2）难以实现自动有序化装车。蔬菜收获装车分为有序和无序两种方式，无序装车已基本实现全程机械化收获。有序装车分为人工和机械方式，大白菜属于有序装车，目前完全需要人工作业实现，导致工作效率低，如何提高自动有序装车效率，是科研工作者今后努力研制的方向。
4 研发趋势
（1）通用性强，可实现一机多用。白菜的品种很多，由于其几何形态和物理特性的不同，此类收获机械具有较强的专用性，通用性较差。要想提高白菜的收获成本，就要提高收获机具的通用性，针对类似相关的蔬菜特性，通过更换零部件或者调整工作参数的方式，可实现其他蔬菜收获，实现一机多用。
（2）智能化强，实现结构简单、操作方便。传统的白菜收获机结构复杂且智能程度较低，落后的传动方式增加了机具的复杂程度，还会出现各种各样问题。由于作业环境的复杂性、地表的不平性及白菜收获的差异性，导致机械的收获质量和工作效率大幅降低。当前，随着现代农业技术的不断发展，精细农业以生态环保、集约化、可持续为未来发展特点，作为我国大力提倡的一种新型农业发展模式，将现代化工程技术、卫星遥感遥测技术、信息技术、计算机技术运用到白菜收获机上，可实现自动调节幅宽、切削深度、收获时间、行走方式等无人操作的收获机具将是未来发展的趋势。
（3）工作效率高，实现大功率宽幅作业。目前，白菜收获机大都采用单行收获方式，工作效率虽然远远大于传统方式，但仅仅这样是不够的，所以要通过科研工作者的不懈努力，实现大马力多行收获作业，以此提高大白菜的收获效率。
参考文献：
[1]张凤兰.北京市农林科学院蔬菜研究中心育种部首席专家报告[R].曲周：北京市农业科学院，2019.
[2]王玮，赵建锋，孙玉东，等. 我国大白菜冬贮现状及发展对策[J]. 蔬菜， 2018： 58～60.
[3]张凤兰，于拴仓，余阳俊，等. “十二五”我国大白菜遗传育种研究进展策[J]. 中国蔬菜， 2017（3）： 16～22.
[4]孟祥峰.蔬菜机械化收獲技术及其发展[J].中国农业信息，2016（8）：103.
[5]韦勇，秦广明，金月，等.叶菜收获机械的研究现状及发展趋势[J].农业开发与装备，2016（8）：98～100.
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