山西根莖類中藥材機械化收獲技術現狀

韓衛華

（山西省農業機械發展中心，山西 太原 030031）

0 引言

山西地理位置獨特，藥材歷史悠久，中藥材種類、儲量、種植面積和產量均處于全國前列，是全國中藥材重要產區。

山西是傳統中藥材主產區，大宗中藥材道地品種黃芪、黃岑、連翹、柴胡、黨參等年產量在國內中藥材市場有較高的占有率。由于獨特的地理環境,藥材產區海拔較高，環境污染少，病蟲害發生輕，產出的藥材品質好，高于同類藥材的經濟價值[1]。

中藥材種植產業成為農民增收重要工程途徑之一，山西省委、省政府高度重視中藥材產業化、規模化發展，把發展山西藥茶產業作為發展現代特色農業的重要抓手。中藥材種植面積及產業發展呈逐年增加趨勢，要提高中藥材種植效益，關鍵是實現中藥材機械化收獲，采用先進的中藥材收獲機械化技術，才能提高根莖類中藥材的品質、收獲效率[2-3]。

1 國內外根莖類中藥材機械化收獲技術現狀

1.1 國外根莖類中藥材收獲技術現狀

中草藥主要種植于中國，因此國外對于中藥材種植收獲機械的研究較少。國外雖然很早就開始對短根莖類農作物收獲機械的研究，但主要針對馬鈴薯收獲機械和花生收獲機械。

歐美國家開始采用牽引式馬鈴薯挖掘機取代人工挖掘，牽引動力逐漸由畜力牽引轉換為動力機械牽引。隨著科技發展，分別開始使用馬鈴薯挖掘機和馬鈴薯聯合收割機，研制出帶有拋擲輪和升運鏈等莖土分離機構的馬鈴薯收獲機，歐美國家逐漸開始實施馬鈴薯收獲的全面機械化。美國、德國、法國、日本和意大利等發達國家對短根莖類機械收獲機進行了大量研究和推廣，收獲短根莖類馬鈴薯、蘿卜、甜菜、大蒜、花生和洋蔥的機械化收獲技術先進。德國農機生產商格里梅公司生產的EVO 290型雙行牽引料斗式馬鈴薯收獲機，其料斗為9 t 大容量實現無間斷的收獲，還裝備三輪底盤系統、無級變速器、氣動分離裝置等高科技配置。意大利的F.LLI SPEDO JUNIOR 牽引式馬鈴薯收獲機非常適合丘陵地形的作業，且集成了作物挖掘、莖葉分離、篩選、裝箱等功能，大大提高了收獲效率。美國KMC公司設計生產的3384 型花生聯合收獲機，采用小直徑的彈齒滾筒，可以實現秧蔓的輕柔撿拾，從而大幅減少撿拾損失，先進的氣力清選系統可以使清選工作更加高效[4]。這些農機具具有技術先進、效率高、可靠性高的特點，但其主要作業對象局限于短根莖類作物，對于根莖長度在30～40 cm 的中藥材仍不適用，且相應機型造價高、結構復雜、維修養護繁瑣，并不適合我國國情。

歐美等發達國家對于短根莖的花生及馬鈴薯的機械化收獲有了一定的研究成果，但是還沒有專門針對長根莖藥材的機械化收獲技術進行研究。國外一些挖掘機的設計不能適應我國獨特的作業要求，而且價格偏高，尤其不能滿足山西地區長根莖深600 mm、土質較硬的機械化收獲的需求。

1.2 國內根莖類中藥材收獲技術現狀

近年來，隨著我國的中藥材種植面積的增加，產業發展的高速增長，然而目前市場上出現的專門的根莖類藥材收獲機較少，嚴重阻礙了中藥材產業的規模化、規范化發展。因此，市場急需中藥材機械化收獲配套機具。

隨著我國經濟飛速發展和生活水平的提高，勞動力成本越來越高，因此，急需提高藥材收獲機械化技術水平降低人工費用。我國對根莖類中藥材收獲機的設計研制起步較晚，目前已經研制出來的根莖類收獲機大多是根據馬鈴薯收獲機的工作原理進行改進設計的，主要用于花生、薯類等短根莖作物收獲。通過學習國外的先進技術，對引進的先進機械設備進行原理分析和研究，設計符合我國國情的根莖類中藥材收獲機。

由于我國專門針對根莖類中藥材收獲機械的設計研發起步較晚。目前，國內收獲根莖類中藥材的機械適宜于收獲小于40 cm 的作物。黑龍江研制的4WZ-140 型根莖類中藥材振動挖掘機，該機采用結構緊湊的自激往復式慣性振動源作為振動體，降低工作阻力，振幅小，深松效果好；甘肅省農機科研單位和生產企業研制出4WG-120/150 型根莖類藥材挖掘機將藥材根莖與土壤分離，該機動力消耗大，損失率高；甘肅農業大學研制的4Y-1200 型藥材收獲機，根據藥材收獲機收獲機理，對挖掘鏟、挖掘鏟支撐架和機架進行了結構與理論分析，可一次性完成根莖中藥材的挖掘、分離、輸送和集中堆放等作業，較大提高了工作效率，如果遇見較大阻力時，機械容易出現故障，影響整機工作的穩定性和可靠性；河南研制的YJS-110 型收獲機，適用于各種土壤，用于收獲多種根莖類較深藥材和作物，收獲的藥材和土分離效果好。但鏈式振動篩處容易夾石頭，一旦夾入石頭就會停止振動，振動篩連桿處因負載過大易斷裂[5-6]。

目前，國內對根莖類中藥材收獲機械技術的研究取得一定的成果，機械性能不理想，工作性能不穩定。通過學習國外的先進技術的基礎上，研究開發適合我國作業要求的機型。因此，在現有收獲機械技術保證收獲中藥材完整性的基礎上，優化挖掘鏟的入土角和工作面提高挖掘的深度，采用振動分離技術有效避免中藥材的損壞，提高篩分效率，增加工作可靠性。

2 山西根莖類中藥材收獲技術現狀

近年來，山西省委、省政府高度重視中藥材產業化、規模化發展，將中藥材產業崛起工程列為農民增收重要工程，給予的政策支持力度不斷加強，山西省中藥材產業整體發展態勢良好，中藥材產業生產初步形成規模化、標準化，進入快速發展階段。但是，中藥材生產用工量大、生產成本較高、機械化程度低，迫切需要機械化先進技術來轉變中藥材發展方式，促進中藥材產業持續健康發展。

山西是中藥材資源大省，根莖類中藥材是山西丘陵山區主要經濟作物之一。近年來，隨著農業結構調整的不斷深化，山西省把發展山西藥茶產業作為發展現代特色農業的重要抓手，結合當地中藥材的優勢積極推進藥茶產業發展。現已初步形成太行山、太岳山、恒山、呂梁、晉南邊山丘陵山區等生態環境優良的中藥材基地，涌現出30 余個中藥材生產重點縣，促進中藥材產業的繁榮發展。山西地理位置特殊，地形地貌復雜，根莖類中藥材的收獲方式相對落后，機械化水平低，機具功能單一，大部分為薯類收獲機改制的機具，不能滿足不同根莖類中藥材的收獲要求。

目前，隨著國內根莖類中藥草收獲機械技術的發展應用，山西省內有關的農機科研單位和企業進行研制、生產和銷售的根莖類中藥材收獲機主要有：

（1）山西省長治市農機試驗鑒定站研制開發的4SD-280 型振動式馬鈴薯收獲機，吸收國內外先進收獲技術，采用先進的振動鏟篩合一式結構，通過連桿帶動雙臂刀桿及振動鏟篩作往復式運動，使馬鈴薯等地下作物果實從土壤中鏟出篩凈，提高了分選效果，平鋪在地面上達到收獲目的。此設備可廣泛用于平原、山區、丘陵地區及大棚內等中小地塊馬鈴薯、甘薯、花生等地下作物的收獲作業。

該設備運用振動原理，解決了已有多種馬鈴薯收獲機械配套動力大、價位高和不適宜中小地塊作業等缺點，結構簡單緊湊，實用性強，收凈率95%以上，破損率5%以下，是適合我國塊根莖作物的一款理想的收獲機型。

（2）山西津海機機械制造有限公司研制的家國豐4U-170 型根莖類藥材收獲機，結構方式采用后懸掛傳動式進行作業，采用大小篩片往復運動結構進行收獲，可廣泛適用于山區丘陵和平原地區，適用于紅薯、土豆等各種根莖類作物，苦參、丹參等蓬松類藥材及所有根莖類藥材。

此設備適合收獲根莖類小于45 cm 的中藥材，收凈率高、破損率小、質量性能可靠。

山西省主要從事中藥材生產機械研發的企業較少，根莖類中藥材收獲機械裝備有待進一步的研制開發，開發適宜山西本土使用的藥材生產專用機械產品，推動山西省中藥材種植規模化、收獲機械化的發展。

3 山西根莖類中藥材機械化收獲存在的問題及建議

由于山西特殊的地理環境，根莖類中藥材種植產區集中在地塊相對較小、分散和平整度不足的山地、丘陵地帶，制約了規模化種植、機械化收獲。目前，全省中藥材生產綜合機械化水平其中收獲環節僅30%，嚴重制約著中藥材產業的發展[7-8]。

目前，針對根莖類中藥材收獲機進行了大量的研究，研制、生產了一批技術成熟、性能穩定的中藥材生產配套機具，但在現有的根莖類機械化收獲過程存在作業深度不達標、作業效率低、生產成本高、收獲品質差等問題[9]。

（1）挖掘深度不夠，對藥材根莖的損傷率較高。為了有效降低根莖類中藥材收獲深度，采用根莖類中藥材秧苗平栽種植技術替代傳統直播技術。針對根莖類挖掘收獲的挖掘深度不夠的問題，采用現代仿生學機理，探索研究開發高效節能仿生深松部件，實現低耗深挖。

（2）牽引阻力大，油耗高。中藥材的收獲機械設備難以充分發揮發動機的功率，造成耗油量上升。為了降低牽引阻力采用強迫或自激振動作業，利用力學原理設計合理挖掘鏟結構或振動型挖掘鏟工作方式，降低油量消耗，提高能源的利用率。

（3）挖掘機械作業效率低，勞動力成本高。目前國內市場上大多數根莖類中藥材收獲機械結構簡單、功能單一，收獲后仍需要進行二次撿拾、收集作業。根莖類中藥材收獲具有很強的時節性，對收獲機械的高效性要求較高，通過提升根莖類中藥材收獲的機械化水平，完善機具作業效果，提高機具作業效率，才能降低勞動力生產成本的投入。

4 結語

我國的中藥材收獲機械技術正在飛速發展。素有“北藥”之稱的山西作為中藥材生產大省，道地性獨特，中藥材種植基礎雄厚，開發研制適用于山西特殊地域的中藥材收獲機，充分利用互聯網技術實現藥材收獲機械的智能控制，加強對藥材收獲機械的智能化研究，有效提升中藥材收獲速度、提高收獲質量、降低人工成本，對于山西省中藥材產業的可持續發展有非常重要的促進作用。