種植與處理菌草的機械現狀探析

黃強華 陳建寧

(福建農林大學機電工程學院，福建 福州 350007)

0 引言

傳統菌業的生產主要以大量木材為原料[4]，而隨著人們物資需求的擴大，林木資源急劇下降。20世紀80年代，我國從非洲引進菌草，很好緩解了人們對于木材的急需。當下，福建省是主要大型菌草種植基地，種植環境大部分為緩坡地面地貌，具有菌草種植集中的特點。對于大面積機械化、智能化的種植，收割技術仍然欠缺發展，智能機械化的菌草種植與收割裝備尤為需要。

1 菌草機械流程介紹

為了最大程度減少菌草種植成本，大大提高菌草的收獲效率與菌草的利用率，當前智能化的菌草機械包括開溝、排種、收割、打捆、粉碎等機械。

1.1 菌草種植的開溝機械

現行的開溝機械存在3個問題：(1)開溝阻力大，且深度不夠；(2)對其他作物的影響較大；(3)開溝器所開的溝與菌草生長的苗床不匹配。目前市面上主要有鋤鏟式、芯鏵式等開溝器。針對現存的主要器械與上述缺陷，楊薇[5]通過在不同的土壤條件下改變不同的開溝速度與開溝角度，不僅確定了5號開溝器為最適合的開溝器，還得到了開溝速度越快、開溝器對于周圍土壤的影響程度越大的結論。不同的開溝角度對于開溝的效率也會產生較大的影響。調整開溝角度至最匹配該土壤含水量的角度，可以減少開溝時所受的阻力，從而最大限度地減少對于土壤的干擾。

1.2 菌草種植的排種機械

現行市場上存在的播種機械主要有3類[6-8]，其包括整稈式、切種式、預切種式種植機。這些排種機械都存在排種和落種不均勻，且可能損傷菌草種子等問題。對以上不足之處，陸麟麟[9]對排種機械裝置進行了改進，使排種裝置可對漏種的種子進行補種，使得排種過程中，種子播種更加均勻。鄭書河等[10]通過力學分析對排種機械進行了改進，使種子更加平穩、均勻下落，達到了減少對種子損傷的效果。

1.3 菌草的收割與打捆機械

菌草的收割機械主要有砍刀式、往復式和圓盤式3種。大多菌草收割裝置存在機械化水平不高、收割效率低等問題。梁曉[11]等通過對菌草的切割動態實驗，不僅得到了菌草切割的力學模型，還得到了450 r/min為菌草切割的最佳轉速組合。同時陳文滔等[12]對于菌草莖稈的分析使收割菌草的刀片與不同菌草更加匹配，不僅提高了收割效率，還延長收割器械的使用壽命。目前的國內外的研究中，菌草的進行收割后打捆的機械并不多，菌草的打捆機械的相關研究也不夠深入。現有研究中，整體打捆器械分為大小兩類。大多打捆機械存在適應能力較低、智能化程度低、生產成本高，同時割捆流程中易產生菌草堆積堵塞的現象[13]。因此針對以上的不足之處，吳征毅[13]對割捆機械進行了改進，使割捆裝置擁有了打捆的能力，使打捆機對于不同的環境也有了更強的適應能力。

1.4 菌草的粉碎機械

現行菌草的收割大體流程為：巨菌草壓扁-鍘碎-干燥-粉碎-收集的主體工藝。該流程大體收獲效益高，但是總體存在的問題是：鍘碎時用于與呈接的裝置與鍘碎出口無法做到較好的匹配，導致菌草物料飛濺，使菌草的利用率下降。對于以上的諸多問題，翁賜和等[14]提出了一種菌草粉碎機械，不僅可防止菌草粉碎時飛濺，提高利用率，還可防止粉碎時機械堵塞，減少機械損耗。

2 結語

加大對菌草種植與處理的機械研發，將會極大帶動菌草產業的發展。在現有種植與處理的基礎上，人們應該提高機械裝備對于不同地形地貌的適應能力，并推進菌草種植處理機械與高新技術相結合。基于現行科技水平的發展與人工智能在菌草機械領域的運用，創建菌草種植機械智能設計專家系統，同時還應該提高該流程機械使用的普遍性，使該機械除了用于菌草的種植收割之外，還可用于其它農作物的相關處理上，從而提高對機械資源的使用效率。在目前資源短缺的世界中，菌草這種可多方面利用的資源是全人類所急需的。隨著人們對于菌草的需求量日益增長，傳統的人工收割方式已無法滿足菌草的大批量收獲，菌草生產機械一體化發展將是菌草收獲的必然趨勢。