花生收獲機械化技術應用研究與推廣

高雪梅，楊同毅，尚書旗，鹿光耀，滿玉云，劉文帥

(青島農業大學 a.經濟與管理學院；b.機電工程學院，山東 青島 266109)

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花生收獲機械化技術應用研究與推廣

高雪梅a，楊同毅a，尚書旗b，鹿光耀b，滿玉云a，劉文帥a

(青島農業大學 a.經濟與管理學院；b.機電工程學院，山東 青島 266109)

經過多年的發展，我國花生收獲機械技術有了較大的提升，但與發達國家相比，仍相對滯后。為此，通過對當前花生收獲機械挖掘輸送技術、去土技術及摘果技術、清選分離技術等的應用情況進行對比分析，總結出制約其技術推廣的主要問題。結合其推廣現狀，提出借鑒發達國家農機推廣成功經驗，加強政策調研和產業調研的全新模式。通過強化優勢、彌補弱項，以及搭建創新產業平臺建設與平臺高效率利用，探索“互聯網+農機”的全新機制適合花生收獲機械推廣應用的發展對策，為整個農機技術的應用研究與推廣提供現實依據與理論支持。

花生收獲；技術應用；發展推廣；對策研究 ；互聯網+

0 引言

國家“十二五”規劃順利實施，為促進農村經濟發展，工作重點將以轉變農機化發展方式、提升發展質量效益為主線，調整優化裝備結構布局、主攻薄弱環節機械化、推廣先進適用技術，實現農業機械化又好又快的發展[1]。借鑒小麥聯合收獲機對外服務和跨區作業的成功經驗，農民逐漸意識到機械化生產將是增收的重要途徑。可以預見，在未來幾年發展中，功能完善的根莖類作物收獲機械將得以重點開發和應用。

花生是世界各地區廣泛種植的經濟作物和油料作物，是我國農業結構調整重點扶持發展的農產品。根據國家統計局數據顯示：2013年全國油料作物播種面積14 022.62khm2，總產量3 516.99萬t。其中，花生種植面積4 632.99 khm2，產量1 697.22萬t，分別占33%和48%，總出口量居世界首位。在花生生產中，收獲階段占整個花生生產工作量的58%，發達國家于20世紀50年代末就已全面實現花生生產機械化。伴隨著國家對經濟作物機械化生產的大力扶持，我國花生機械化收獲水平有明顯提升，但由于裝備的研究開發起步較晚、技術落后，推廣不利。目前，國內花生收獲仍以傳統手工作業和中小型簡單機械作業為主，花生聯合收獲僅在局部產區進行試驗示范，與發達國家機械化水平差距較大。因此，大力推廣花生收獲機械，對于發展花生產業、提高農產品競爭力、促進農村勞動力轉移和農民增收及實現農業現代化都具有重要意義。

1 機械化收獲技術與推廣現狀

1.1 技術應用

我國花生收獲技術的發展經歷了人工收獲、半機械化收獲、機械化分段收獲、機械化聯合收獲及全程機械化等不同階段。機械化分段收獲技術指將花生的挖掘、輸送、去土、摘果、清選、分離及集果等技術分別在不同設備上完成，或者有由同一機器完成部分作業步驟?，F階段我國花生分段收獲技術應用的機器設備有挖掘鋪放機、摘果機和撿拾機等，如青島明鴻機械有限公司生產的花生條鋪收獲機?；ㄉ摵鲜斋@是所有作業在一臺機器上逐步完成，關鍵技術如表1所示。

1.1.1 輸送技術及應用

花生挖掘鋪放收獲技術分為有序條鋪和無序匯集。有序鋪放收獲機，主要包括機架、夾持輸送裝置、導桿、傳動齒輪、夾持鏈調節裝置及角度調節裝置等幾部分。工作過程為：花生秧果經夾持輸送裝置輸送到有序鋪放裝置，在此過程中多路花生秧果匯集成一路進行鋪放；由于機架特殊的結構實現花生秧果垂直于機組前進方向倒伏并整齊的鋪放在地表進行晾曬。其中，角度調節裝置可對花生秧果倒伏鋪放的角度進行調節，以達到最佳的收獲鋪放效果。

表1 花生機械化收獲技術

應用代表機型為4HP-4花生挖掘鋪放收獲機，如圖1所示。其中，夾持鏈采用大齒鏈，夾持桿處于浮動狀態，可自動調節夾持過程中花生秧夾持力的大小，傳動系統簡單而穩定。歸集導秧創新裝置是一種新型升運裝置，可實現花生1壟2行同時收獲作業，挖掘后的花生秧果經輸送裝置順利升運，平穩輸送。

圖1 4HP-4花生挖掘鋪放收獲機

1.1.2 去土技術及應用

機械化去土技術分為擺拍去土和擺動去土，現以左右擺拍去土裝置為例。擺拍去土時模仿人工去土過程，工作部件直接作用于結果區域拍擊和擺動。通過鏈傳動將動力分配到裝置的各個機構的傳動中，實現筒軸和偏心筒旋轉工作；通過連桿推動做往復擺動運動，并帶動拍土面板及鏈輪做擺動運動，產生對花生秧果的連續拍打效果[3]；花生果包裹的土壤經拍松、拍碎后與花生莢果分離，掉落到地面上，完成整個去土作業過程。擺動去土的工作原理與擺拍去土工作原理不同，擺動去土根據人工撿拾花生進行擺動去土的作業形式，利用慣性力通過擺動花生秧果實現花生果與土壤的分離[4]。

花生剛被挖出后，植株往往帶有大量泥土，迅速去土可以有效保證機器后續作業的正常進行，減少機械掉果。青島萬農達公司和開封市福田機械制造廠對花生去土裝置研發具有豐富經驗。

1.1.3 摘果技術及應用

摘果技術要滿足采摘干凈及破損率低的要求，是花生機械化收獲的核心技術。其發展過程經歷了彈齒摘果技術、螺旋轉動摘果技術、軸流摘果技術、全喂入摘果技術、半喂入對輥式花生摘果技術，以及甩擄式半喂入摘果技術。摘果原理類似于人工的甩捋式摘果，如圖2所示。工作時，通過輸送裝置的花生秧果進入摘果部分，旋轉拖拉、加速運動，在離心作用下甩出花生；由于重力作用，花生果掉至下方的清選機構，而花生秧受到筒爪齒的不斷作用后甩向分離機構[5]。

圖2 摘果技術原理

花生摘果裝置是花生聯合收獲機的關鍵部件，對機收花生質量具有直接影響。國內市場上的花生摘果裝置以全喂入式為主，半喂入式摘果裝置因適用性較差和生產效率難以提高而市場占有率較小。全喂入式花生摘果裝置根據滾筒形式不同，主要有釘齒式、篦梳式、差動式和刮板式等[6]。

1.1.4 清選分離技術及應用

清選分離技術是摘到的花生在輸送到集果箱中進一步分離雜質的過程，代表機型如青島農業大學研發的L型輸送清選分離機器。其由清選架焊合、動力傳動裝置、輸送鏈和升運斗裝置組成。通過三維軟件設計出最佳機架結構，運用ANSYS和ADAMS軟件分析花生下落和L型分離清選機構發生碰撞時受力情況，有效降低花生損失率和含雜率。性能參數表2所示。其主動鏈輪和從動鏈輪的運送速度快，輸送能力強，負荷功率小，實用性強。

清選裝置是花生聯合收獲機的重要組成部分，其工作性能直接影響到損失率及含雜率等指標[7]。根據作業要求和市場調查，自走式花生聯合收獲機含雜率以不大于3.0%為宜，但目前國產機型的含雜率普遍在5. 0%左右[8]。因此，清選分離裝置的結構創新及性能優化，直接影響到花生收獲機的整體性能指標及推廣應用情況。

表2 L型輸送清選分離機性能參數

1.2 代表機型

1.2.1 國外方面

美國、加拿大等發達國家地區，經過多年的技術發展與市場優選淘汰，花生收獲機械的農機農藝結合程度高，分段式收獲與聯合收獲技術較為成熟?，F在市場上比較典型的分段式花生收獲機有 KMC 生產的2、4、6、8行花生挖掘收獲機，AMADAS 公司生產的ADI型2、4、6、8、12行等系列花生收獲機和Pearman Corpora-tion生產的1～8行系列花生收獲機[9]。并且，美國公司John Deere和Kelley Manufacturing研制生產的花生分段收獲機械已成為世界先進技術水平應用的代表[13]。

聯合收獲機械方面，比較有代表性的有美國Kelley Manufactuongoring公司生產的KMC3374-4、KMC3376-6和KMC2002等3種型號的牽引式花生聯合收獲機[10]。目前，受市場歡迎的有Pearman公司生產的1～8行系列收獲機[11]，John Deere 公司生產的25型花生聯合收獲機和111型自走式花生聯合收獲機[12]。圖3為國外代表性花生聯合收獲機型。

1.2.2 國內方面

20世紀60年代，我國開始花生收獲機械的研制，引進消化吸收國外先進技術并進行國產化開發。如4H-1500型花生收獲機及東風-69型等。到21世紀初，青島農業大學與萬農達機械公司共同研制出4H-2型花生收獲機。該機型應用擺動挖掘原理，將挖掘和除土在同一部件依次完成，簡化了花生機械的機體結構，使分段收獲有突破性進展。近年來，隨著政府、企業、科研單位對農機研發投入的增加，花生收獲機械化進入快速發展的階段，代表性的分段收獲機主要有4HFS-150花生收獲機、4H-2A花生收獲機及4H-1500分段收獲機等。

圖3 國外花生聯合收獲機

現階段普遍應用的聯合收獲機主要為半喂入型花生收獲機，部分膠東地區應用了全喂入花生收獲機，如4HL-160型牽引式花生收獲機、ZZHL-60型自走式花生收獲機、4HQL-2 型花生收獲機和4LH2 型花生收獲機等。半喂式4HBL-2型花生聯合收獲機和4HB-2A型花生聯合收獲機已進入花生聯合收獲機補貼目錄，廣受農戶歡迎。圖4為國內研制的代表性花生聯合收獲機。

圖4 國內花生聯合收獲機

1.3 技術應用推廣現狀

中國是世界花生的主要產區，種植幾乎覆蓋全國，但由于各省份之間地貌千差萬別，地區間土壤特征不盡相同，因此花生收獲機械化技術發展很不平衡，各地區技術推廣水平差距較大。如我國北方地區土壤疏松、地勢較為平坦，花生種植規模化，有利于推廣機械化生產技術，因此機械化水平和程度相對較高。而南方花生生產區多丘陵，地形多變，土壤多為砂礫土和紅壤土，種植分散，不適合大型農機作業，技術推廣速度慢，花生收獲機械化程度較低。

觀察圖5國內花生機械化水平分布圖發現，我國花生收獲機械的開發研制和應用推廣主要集中在花生的主產區。因自然條件優越，適合大型機械規模化種植，遼寧的機械化水平最高，機械收獲率大于60%；其次是山東，機械化收獲占一半以上；河北、河南、江西、新疆等地區占15%左右；而陜西、安徽、吉林等地僅占近10%，地區間的花生機械化生產水平差距較大。

圖5 國內花生機械化收獲水平

截止到2014年，我國研制的花生分段收獲機累計銷售52 700臺多，聯合收獲機2 017臺多，銷售額近2.7億元，收獲面積達7905萬hm2。但花生機收面積與機耕、機播及其他農作物相比比例較小。由圖6機收面積比較可知：在整個農業收獲體系中，小麥、玉米機收面積分別為95.1%、27.4%，花生機收面積僅為6.4%。中國花生耕種收綜合機械化水平為36.44%，其中機械化耕作、播種和收獲水平分別為56.56%、32.86%和19.89%，花生收獲機械化及自動化程度明顯偏低[14]。作為重要的創匯農產品，花生機械化收獲技術應用不完善，無法滿足農業發展的需求。

圖6 機收面積比較

2 制約技術推廣的問題分析

2.1 技術層面問題

1)目前，花生收獲機的設計主要針對某一品種和所在地區的生長環境進行設計，其通用性、兼容性和適應性較差，雖然部分花生收獲機可以兼收大蒜、馬鈴薯等，但工作性能仍需進一步改善；與發達國家相比，標準化差距較大。隨著國際化進程的加快，國外農機巨頭紛紛在我國建廠，對我國農機企業的發展帶來沖擊，傳統生產花生收獲機械的企業如青島弘盛機械有限公司及萬農達機械有限公司等急需轉型升級。

2)經過多年的科研攻關，以國家項目支撐為依托，部分高校、科研院所在花生收獲技術層面已經有了很大的突破；但與生產企業對接不夠，技術成果真實轉化率相對較低。

3)當前國內生產花生收獲機械的企業仍以中小型為主，缺乏大型企業的參與。中小企業基本上沒有專門的研發機構，多以經驗改進為主，部分生產企業互相抄襲，技術難以保護，給技術推廣增加了難度。

2.2 農藝層面問題

長期以來，受傳統種植模式的影響，農戶在種植花生的時候，只單純地為了提高花生的收獲產量，往往忽略如何適應機械化來進行播種、田間管理級收獲等問題，導致花生不管是在播種還是收獲等機械的推廣與使用方面遇到很大阻力。

農機和農藝相匹配是花生收獲機械化發展的必經之路，根據農業部辦公廳下發的《花生機械化生產技術指導意見》，其播種部分要求：一壟雙行壟距控制在80～90cm，壟上小行距28～33cm，壟高10～12cm之間，穴距14～20cm；平作播種要求寬行距45～55cm，窄行距25～30cm，以便機械化標準種植和配套收獲[16]。但我國花生品種繁多，花生產區土壤性質多樣，且同一產區以及不同產區栽培方式和多種種植制度并存，特別是間套種植方式的存在，花生機械工作部件與幅寬不相適應，加大了花生機械收獲的技術難度。

2.3 推廣方面問題

近些年，我國從國外引進了多種花生收獲機械，也制造出了通過消化吸收國外先進技術的花生收獲機械；但由于在花生的農藝、選種、播種等各方面的不同，導致在使用引進或改進后的花生收獲機械效果并不能達到預期的效果。為了貫徹落實中央一號文件精神，進一步解放農村勞動力，大力發揚自主創新精神，結合先進的國外技術在國內花生收獲機械上充分發揮作用，并加大推廣力度也是我們當前的重中之重。

經過調研發現，高素質的農機推廣隊伍、先進的推廣方式和充足的推廣經費是促進農機推廣的三個重要因素。而現階段我國推廣人員的結構不合理，基層農機工作者匱乏，相關激勵制度不完善，使推廣人員缺乏積極性，制約先進農業科技成果的轉化與推廣；推廣方式上，我國長期以來農業教育、科研、推廣分屬不同部門和單位，推廣體系分為種植業、農機、畜牧、漁業等各自獨立的系統[19]，受傳統觀念的禁錮，主管部門往往有多一事不如少一事的做法，導致主管部門之間的溝通不順暢，不能為農機的推廣等工作提供準確的數據支撐，進而影響農機推廣效果；從經費上看，進入 21 世紀以后，上到中央政府，下到地方政府，對農業的資金投入大多集中在農業生產和技術研究層面，對農機推廣的可使用經費一直嚴重不足[20]。同時，項目過度分散，資金不多，影響了資金效益的發揮。

3 發展建議

3.1 攻克花生收獲機械化的技術難點

1)根據不同產區種植模式的不同，并考慮生長環境因素，在山東、河北、河南等華北平原地區主推適應花生收獲的半喂入聯合收獲機；對黑龍江、吉林、遼寧等東北地區主推適合大地塊收獲的花生聯合收獲機。二是東北地區為聯合收獲與分段收獲并存技術模式。三是對江蘇、湖南、江西等長江中下游平原地區主推分段收獲與半喂入聯合收獲共同發展的花生收獲機。四是對廣西、廣東，四川等丘陵地區主推適合本地花生收獲的分段收獲方式[21]。各地區因地制宜，發展特色技術模式。

2)分析土壤特性及種子物理機械特性對設備性能的影響，為技術裝備的性能提升提供基礎。深入進行挖掘、分選、集果、升運等共性關鍵技術研究，探索花生機械化收獲技術指標的最佳范圍，提高農業機械與農藝的結合度，快速促進農機農藝有效融合?；A研究與應用研究相結合，進一步提高設備的可靠性、穩定性，以性價比優勢參與國際競爭，實施“走出去”戰略，并以東南亞、中東、非洲等國為突破口，逐步進入美洲等發達國家的市場。

3.2 創新推廣體系

1)通過創新機制使高水平平臺建設與平臺高效率利用結合，強化優勢， 彌補弱項。針對花生不同主管部門的不同職責，構建既分工明確、責任明確，又溝通順暢、合作共贏的長效機制，通力推進花生收獲方面的教學、科研、推廣及生產等各方面合作，打造花生產業的新增長極，加快花生收獲機械技術推廣應用步伐。在現有花生收獲機械推廣體系的基礎上，擴寬原有單純以農技推廣部門、代理商為主的推廣方式，探索以政府引導、市場決斷、產學研推多種方式、多種渠道協同推廣的全新推廣服務機制，提高在推廣每個環節的服務質量，吸引更多的用戶參與花生收獲機械的推廣，加快花生收獲機械推廣的進程。

2)探索“互聯網+農機”的全新機制。由于國內生產花生收獲機械的企業均為傳統企業，宣傳推廣方式仍以經銷商代理為主，但我國花生種植分布不均，成熟的花生收獲機械的推廣應用與互聯網行業的結合程度明顯不夠。當前國家大力支持 “互聯網+”的發展，農機行業應該抓住難得政策機遇，應借助互聯網平臺，形成“互聯網+農機”的模式，推進花生收獲機械化的技術應用與推廣工作。

4 結束語

當前，我國花生種植面積有明顯下降的趨勢，其主要原因在于傳統的收獲過程繁瑣，勞動強度大，嚴重影響其經濟效益。因此，花生收獲技術的升級、轉化、應用與推廣顯得格外重要。今后，應抓住“互聯網+”的歷史機遇，引進先進推廣理念，多種應用交錯結合，形成全新機制，促進農業結構轉型。

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Research and Popularization of the Application of Peanut Harvesting Mechanization Technology

Gao Xuemeia, Yang Tongyia, Shang Shuqib, Lu Guangyaob，Man Yuyuna，Liu Wenshuaia

(a.College of Economics and Management; b.College of Mechanical and Electrical Engineering, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, China)

After many years of development, China's peanut harvesting machinery technology has been greatly improved, But compared with the developed countries, it still lags behind. Through the comparison and analysis of the application of the main technology, such as the technology, the technology of the harvest machinery, the technology of the soil, the technology of the soil, the technology of the separation and the separation technology, the main problems are summarized. Combined with the status of its popularization, the new model of agricultural mechanization promotion in developed countries is put forward, which is to strengthen the successful experience of agricultural mechanization, to strengthen policy research and industry research. By strengthening the advantages and make up for weaknesses, build industrial innovation platform construction and platform efficient use, explore “Internet + farm” of the new mechanism for the Countermeasures for the development of peanut harvesting machinery popularization and application, research and popularization of the whole agricultural technology provide realistic basis and theoretical support.

peanut harvest; technical application; development; research on strategy; internet +

2015-12-10

國家公益性行業(農業)科研專項(201203028.4)；青島農業大學社會科學項目(614Z10)

高雪梅(1990-)，女，山東兗州人，碩士研究生，(E-mail)1427283316@qq.com。

楊同毅(1965-)，男，山東榮成人，教授，研究生導師,(E-mail)tyyang@qau.edu.cn。

S233.4

A

1003-188X(2017)01-0237-06