中國馬鈴薯莖葉利用處理現(xiàn)狀及相關(guān)機(jī)械化技術(shù)發(fā)展

摘要：針對(duì)近年來中國馬鈴薯種植面積不斷擴(kuò)大所帶來的普遍存在的馬鈴薯收獲后莖葉處理問題，在查閱文獻(xiàn)、實(shí)地調(diào)研的基礎(chǔ)上，總結(jié)了中國馬鈴薯莖葉當(dāng)前的利用、處理現(xiàn)狀及相關(guān)機(jī)械化技術(shù)，分析了其中存在的問題，提出了中國馬鈴薯莖葉的處理利用應(yīng)與農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)相結(jié)合的建議，意在為中國馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展專用設(shè)備的研發(fā)及農(nóng)村新型生物質(zhì)能源的利用提供借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：馬鈴薯莖葉；利用；處理；機(jī)械化技術(shù)

中圖分類號(hào)：Ｓ２２４．２９文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Ｃ文章編號(hào)：0439－８114（２０12）10－1975-03

近年來，由于受到馬鈴薯食用消費(fèi)需求和工業(yè)加工需求強(qiáng)勁增長勢(shì)頭的激勵(lì)以及政府政策的有力支持，中國馬鈴薯種植形勢(shì)喜人，面積和產(chǎn)量增長迅速［１－４］。２００８年，全國馬鈴薯種植面積超過４６７萬ｈｍ２，已成為解決糧食問題以及農(nóng)民增收的一個(gè)重要途徑［５］。

針對(duì)馬鈴薯大量種植的現(xiàn)狀，解決馬鈴薯收獲前的莖葉利用處理問題無疑是至關(guān)重要的。目前，我國大部分地區(qū)種植戶對(duì)馬鈴薯莖葉一般都是棄之不用或者焚燒。研究表明，每千克馬鈴薯莖葉含有０．１２個(gè)飼料單位，可消化蛋白質(zhì)２０～４０ ｇ，胡蘿卜素８０ ｍｇ，干物質(zhì)含量可達(dá)到１８．４％，粗蛋白質(zhì)含量占干物質(zhì)的１６．２％，粗纖維含量占干物質(zhì)的２０．８％，粗脂肪含量占干物質(zhì)的１．８％，鈣含量占干物質(zhì)的１．３９％，磷含量占干物質(zhì)的０．１４％［６，７］。由此可知，馬鈴薯莖葉中含有對(duì)人類有用的物質(zhì)，具有再利用開發(fā)價(jià)值［８］。對(duì)馬鈴薯莖葉的棄之不用或者焚燒都會(huì)造成極大的生物質(zhì)能源浪費(fèi)，不符合我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求。

１中國馬鈴薯莖葉的利用處理現(xiàn)狀

１．１馬鈴薯莖葉有效成分提取

茄尼醇是一種很重要的醫(yī)藥中間體，可用作合成維生素Ｋ的原料，還可作為某些抗過敏藥物、抗?jié)兯幬铩⒔笛幬锖涂拱┧幬锏暮铣稍希渲饕嬖谟隈R鈴薯等茄科植物莖葉中［９］。陸占國等［１０］報(bào)道了從馬鈴薯莖葉中能夠提取和提純重要化學(xué)原料茄尼醇；李偉等［１１］發(fā)現(xiàn)利用超聲波輔助－溶劑萃取法從馬鈴薯莖葉提取獲得的精油具有消除亞硝酸鈉活性的作用。

１．２馬鈴薯莖葉的青貯

青貯是指在密封條件下，使青綠飼料在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)保持其質(zhì)量相對(duì)不變的一種保鮮技術(shù)。在國內(nèi)對(duì)于馬鈴薯莖葉飼用的研究較少，由于它本身存在的一些限制性因素導(dǎo)致其可利用性有限。馬鈴薯莖葉存在龍葵素含量高、適口性差、含糖少、水分重、難于保存等缺點(diǎn)，長期以來未能得到充分利用，丟棄甚多，造成浪費(fèi)。偶爾有用者，多將其鮮品切細(xì)曬干或風(fēng)干備用。馬鈴薯莖葉經(jīng)干制后營養(yǎng)損失大，霉菌滋生，適口性更差［１２］。

韓俊清［１２］從１９９０年起便開始探索馬鈴薯葉的青貯技術(shù)，通過參考國內(nèi)外有關(guān)飼料青貯的研究成果，根據(jù)青貯原理進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果表明，馬鈴薯莖葉的營養(yǎng)成分明顯高于許多青貯植物的莖葉，有較高的營養(yǎng)價(jià)值。２００５年白云峰等［１３］經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)馬鈴薯莖葉如貯藏或調(diào)制不當(dāng)，營養(yǎng)價(jià)值會(huì)受到很大的限制，干喂?fàn)I養(yǎng)成分易丟失，而對(duì)馬鈴薯莖葉進(jìn)行青貯，能有效保存其營養(yǎng)成分。２００９年徐亞姣［８］通過選用不同生物制劑對(duì)馬鈴薯莖葉青貯品質(zhì)的影響進(jìn)行了試驗(yàn)，得出了馬鈴薯莖葉青貯的最佳技術(shù)方案，即馬鈴薯莖葉含水量為７５％，添加的生物制劑為乳酸菌和酶制劑的混合制劑。

２中國馬鈴薯莖葉的機(jī)械化利用處理技術(shù)

目前我國僅在中小型馬鈴薯種植和收獲機(jī)方面有所突破，對(duì)馬鈴薯莖葉的利用處理機(jī)械化機(jī)具研發(fā)才剛剛起步，均以馬鈴薯殺秧機(jī)、馬鈴薯莖葉切碎機(jī)為主。對(duì)于其他功用機(jī)械相關(guān)報(bào)道并不多見［５］。下面對(duì)我國已有成熟的馬鈴薯莖葉利用處理機(jī)械化技術(shù)機(jī)具性能進(jìn)行總結(jié)闡述。

馬鈴薯機(jī)械殺秧可使馬鈴薯塊莖的表皮充分木栓化，與莖秧分離更加容易，表皮老化可顯著減少收獲、運(yùn)輸和貯藏中的機(jī)械損傷；沒有化學(xué)藥劑除秧帶來的環(huán)境污染；能夠提高馬鈴薯收獲效率，保證商品薯品質(zhì)［２］；莖稈還田后可保持土壤肥力等諸多優(yōu)點(diǎn)。因此，我國諸多農(nóng)機(jī)企業(yè)、科研院所率先進(jìn)行了設(shè)計(jì)研發(fā)。

中機(jī)美諾科技股份有限公司研發(fā)的與馬鈴薯收獲機(jī)配套使用的１８０４型馬鈴薯殺秧機(jī)如圖１［５］。該機(jī)以三點(diǎn)懸掛方式與動(dòng)力機(jī)掛接，配套動(dòng)力６６～８８ ｋＷ，作業(yè)幅寬３ ６００ ｍｍ，該機(jī)攜帶６種刀片共９２把，作業(yè)留茬高度１００ ｍｍ，機(jī)具作業(yè)速度為４～１０ ｋｍ／ｈ，生產(chǎn)效率為１．１～１．５ ｈｍ２／ｈ。１８０４型馬鈴薯殺秧機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)配置合理，設(shè)計(jì)新穎，莖秧粉碎效果好，有效解決了馬鈴薯機(jī)械收獲過程中莖蔓纏繞機(jī)器工作部件的問題，減少了收獲機(jī)功率消耗，提高了收獲機(jī)作業(yè)效率，為推廣馬鈴薯機(jī)械化收獲技術(shù)提供了輔助新機(jī)型。

青島洪珠農(nóng)業(yè)機(jī)械有限公司生產(chǎn)的１ＪＨ－１００型馬鈴薯殺秧機(jī)如圖２。該機(jī)可與１４．７１０～２５．７４２ｋＷ四輪拖拉機(jī)配套使用，具有結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)動(dòng)性好，布局合理，工作平穩(wěn)，適用性強(qiáng)，維修簡單等特點(diǎn)，可一次性完成馬鈴薯秧苗的清理工作。該馬鈴薯殺秧機(jī)采用特殊刀片，高速運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生負(fù)壓，可將壟底的秧苗吸起，高速運(yùn)轉(zhuǎn)的刀片將其粉碎，同時(shí)，也可將壟溝倒伏的秧苗吸起粉碎，生產(chǎn)效率高，可達(dá)０．２７～０．３３ ｈｍ２／ｈ。

黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械工程科學(xué)研究院根據(jù)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求成功研制的新型４ＪＹＱ－２型馬鈴薯莖葉切碎機(jī)如圖３［１４］。該機(jī)采用了橫軸旋轉(zhuǎn)，立式甩刀結(jié)構(gòu)，一次作業(yè)可以完成莖葉切割、切碎還田等多項(xiàng)作業(yè)，適宜于壟作種植的馬鈴薯莖葉切碎，為馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了一種優(yōu)質(zhì)高效的馬鈴薯收獲設(shè)備。

甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院針對(duì)馬鈴薯在聯(lián)合收獲時(shí)收獲機(jī)抖動(dòng)鏈出現(xiàn)的莖稈纏繞、阻塞等問題，為克服現(xiàn)有馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)莖稈分離裝置分離效果不理想，適應(yīng)性差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、龐大，中小型馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)難以采用等缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種薯類聯(lián)合收獲機(jī)除秧裝置如圖４［１５，１６］。該裝置能有效分離莖稈、雜草及地膜，并能夠強(qiáng)制摘下塊莖。該機(jī)作業(yè)性能良好，作業(yè)時(shí)可將分離的馬鈴薯莖稈均勻拋散在收獲田間，但仍需人工撿拾。

３中國馬鈴薯莖葉利用處理存在的問題

１）在馬鈴薯莖葉有效成分提取方面，相關(guān)文獻(xiàn)均是從大田采集少許馬鈴薯莖稈進(jìn)行相關(guān)提取試驗(yàn)，但如若將此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于田間大量的馬鈴薯莖稈相關(guān)化學(xué)原料的提取，發(fā)展成為一種產(chǎn)業(yè)，則田間馬鈴薯莖稈的收獲方式問題必然顯得尤為突出，依靠人工收獲，作業(yè)效率低下。

２）在馬鈴薯莖葉的青貯方面，雖已有將馬鈴薯莖稈切碎配施生物制劑，進(jìn)行青貯發(fā)酵，制備牲畜飼料的處理方式和相關(guān)報(bào)道，但其全部工序幾乎都依靠人工作業(yè)。馬鈴薯莖稈柔韌性好，要將其手工分段切碎、添加菌劑進(jìn)行青貯飼料制作，作業(yè)強(qiáng)度大，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，經(jīng)濟(jì)效益不明顯。

３）在馬鈴薯莖葉利用處理的相關(guān)機(jī)械化技術(shù)方面，無論是我國已有的馬鈴薯殺秧機(jī)、切碎機(jī)，還是安裝在馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)上的除秧裝置，均是將田間秸稈粉碎或切割成碎段，將其作為生物質(zhì)綠肥還田，提高了土壤有機(jī)質(zhì)含量，避免了化學(xué)藥劑除秧帶來的環(huán)境污染。馬鈴薯殺秧機(jī)、切碎機(jī)的作業(yè)機(jī)理與秸稈還田機(jī)類似，但沒有見到國內(nèi)關(guān)于馬鈴薯莖葉機(jī)械還田后，對(duì)其還田腐解效果及是否對(duì)下茬作物種植時(shí)播種機(jī)開溝器等機(jī)具部件產(chǎn)生纏繞、阻塞的相關(guān)研究與評(píng)價(jià)［１７］。

４中國馬鈴薯莖葉利用處理研究方向

隨著我國馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，馬鈴薯莖葉的利用處理強(qiáng)度會(huì)越來越大，依靠普通的人工撿拾、回收方法，經(jīng)濟(jì)成本高，作業(yè)效率低。因此，必須借助于農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)我國馬鈴薯莖葉資源的處理利用。

１）有關(guān)馬鈴薯莖稈回收機(jī)、回收裝置的研發(fā)。研發(fā)具有馬鈴薯莖稈回收功能的相關(guān)機(jī)具，可實(shí)現(xiàn)在馬鈴薯收獲前或馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)作業(yè)時(shí)對(duì)其莖稈的高效率回收，以便于后續(xù)飼料深加工或相應(yīng)化學(xué)原料提取。

２）有關(guān)馬鈴薯莖稈青貯飼料收獲機(jī)的研發(fā)。研發(fā)可一次性完成馬鈴薯莖稈回收、切碎、配施生物制劑等工序的作業(yè)機(jī)具，收獲的莖稈無需處理，直接入庫，待密封發(fā)酵成熟后作為牲畜青貯飼料。

３）走生物技術(shù)與農(nóng)機(jī)相結(jié)合的道路。馬鈴薯莖稈還田機(jī)械化能夠改變莖稈的物理性狀，但需要較長時(shí)間才能較徹底腐解。因此，在應(yīng)用馬鈴薯殺秧機(jī)、切碎機(jī)及除秧裝置將馬鈴薯莖稈機(jī)械還田的同時(shí)，采用相應(yīng)生物腐熟菌劑來加速馬鈴薯莖稈腐解，克服秸稈機(jī)械還田只能從物理性狀上改變秸稈結(jié)構(gòu)，而不能從根本上快速腐解秸稈的弱點(diǎn)［１８，１９］。

５結(jié)語

馬鈴薯作為我國促進(jìn)糧食生產(chǎn)發(fā)展的優(yōu)勢(shì)作物，今后將向擴(kuò)大種植面積、增加產(chǎn)量的方向發(fā)展。為解決馬鈴薯在收獲時(shí)大量莖葉滯留、回收利用處理強(qiáng)度大的問題，必須將馬鈴薯莖葉的利用處理與農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)相結(jié)合；研發(fā)作業(yè)性能良好、效率高的馬鈴薯莖稈還田、青貯、回收等機(jī)具，以滿足我國馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展及生物質(zhì)能源利用的要求。

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