青菜頭機械化收獲現狀及展望

牛坡岳瑞曉謝英杰夏飛王明明

(1.重慶三峽學院機械工程學院，重慶 404020；2.重慶市農業機械化技術推廣總站，重慶 404147；3.重慶市開州區農業發展服務中心，重慶 405400)

引言

莖瘤芥作為我國的一種特殊經濟作物，是芥菜的變種，通常被用來腌制咸酸菜，其肉質瘤莖是榨菜原料，即青菜頭。目前青菜頭的種植已遍布多個地區，包括川渝、浙江、福建、江蘇、上海、湖南、廣西、臺灣等[1]。目前青菜頭的深加工已經實現了全面機械化，然而青菜頭收獲環節仍依賴人工砍收。國內外相關收獲機械較少，現有機械收獲速度雖比人工略勝一籌，但收凈率與人工仍存在差距，菜頭的損傷也較大[2]。

隨著農村勞動力斷崖式減少，勞動力成本不斷上升，人工收獲將會制約青菜頭產業的發展和進步，青菜頭田間生產迫切需要高效、高質量的機械作業方式，開發符合我國青菜頭種植產業的機械，對實現青菜頭田間生產全程機械化和促進產業可持續發展具有重大的意義。

1 青菜頭砍收標準

青菜頭整個生產及深加工流程中，收獲環節是其中不可或缺且關鍵的環節。青菜頭砍收后的質量和保鮮時長對后期深加工副產品的特色風味和品質會造成不同程度的影響。青菜頭具有較為獨特的形態特征，收獲過程復雜且適宜收獲的時間也較短，因此為實現高效率的機械化收獲以及提高機收青菜頭的品質對種植農藝提出了更高的要求[3]。

制作榨菜用到的是莖瘤芥的莖瘤部分，相對其他結球類蔬菜，其砍收難度是比較大的，通常包括以下幾步：從近地根莖連接處砍下青菜頭，把老根去掉；把菜頭之間生長的小菜葉剪凈，形成坨型更加圓滑的青菜頭；迅速砍掉菜頭的頂部葉片，使青菜頭上下齊平；迅速裝載于干凈貨箱內，原則上砍收完成至裝箱不能超過24h，更好地保證青菜頭品質，以便后期的存儲和加工[4]。

2 青菜頭收獲機械發展現狀

當前青菜頭田間機械化作業主要涉及到了以下幾個方面：耕整地主要依賴微耕機；運輸依靠軌道運輸車；人工播種收獲，作業效率低，隨著農村勞動力的轉移，人工勞動成本提高，種植利潤降低，不少農戶因此放棄了青菜頭的種植，青菜頭種植面積逐年減少，這種趨勢也阻礙了青菜頭產業的發展。

青菜頭適生環境較特殊，國內青菜頭的田間機械化存在較多待攻克難題[5]。國外除日韓部分地區有小面積種植外，其他國家鮮有種植，針對青菜頭機械化收獲的相關技術和機械的研究也比較少，該部分對當前國外其他結球類蔬菜收獲機械以及國內青菜頭收獲機研究現狀進行分析研究。

2.1 國外發展現狀

國外青菜頭種植很少，針對青菜頭機械化收割的相關技術成果和專用農機具也不多。但其他結球類蔬菜在國外的相關研究還是比較多的，如甘藍、菠菜等，從這些研究中可以為青菜頭收獲機的研發找到一些思路。

Urschel等[6]設計的菠菜收割機采用圓形鋸片對菠菜根部進行切割，割下的菠菜通過傳送帶運送至收集裝置；由意大利Hortech公司設計出的Rapid T型甘藍收獲機工作原理是先切斷甘藍根部，然后夾取到收集箱中，該機械運用機電液一體化技術，實現了自動調節切割高度的功能，能夠更好地應對多樣的收割對象；Hachiya等將收獲、輸送、裝箱等功能融合于一體，研發了一種多功能甘藍收獲機，利用旋轉式雙圓盤拔取裝置將甘藍運送至圓盤割刀處切割。

綜合分析以上3個研究得出，Hachiya等的甘藍收獲機能夠更好地減輕工人勞動強度，為我國青菜頭收獲機技術研究和相關機械研發提供了借鑒、參考。

2.2 國內發展現狀

近年來，國內對青菜頭機械化收獲技術和相關機械的研發優化從未間斷，相關學者、高校、科研機構及企業等致力于青菜頭機械化收獲新技術和新機具。相關成果也不斷涌現。如，寧波市某公司2013年開發的新型聯合青菜頭收獲機，采用全喂入履帶式收獲機底盤與青菜頭拔取機的結合方式，一次作業完成青菜頭的拔取、除泥、切葉、分離、輸送、收集等工作。但青菜頭的損傷率仍然較大，因此該機械仍然處于樣機試制階段，未得到產業化推廣和運用。

西南大學龔境一等[7]依據青菜頭適生環境，設計出一種小型自走式青菜頭收獲機，更易于操作且提高作業效率。該機械主要有扶葉、夾持拔取、運輸、切葉等功能。但實際工作中仍存在一些問題：土壤粘性較大，青菜頭根部與泥土作用力較大，增大拔取難度，收凈率低；缺少對行功能，菜葉夾持精準度較低，仍需進一步改進設計。

重慶市農業科學院龐有倫等[8]研發出了一種青菜頭小型收獲機。以青菜頭生長特性和生長環境為依據，增加了地面仿形功能、柔性夾持裝置和往復切割裝置且攻克了植株行性差的問題。實現青菜頭根部的往復切割，提高收凈率。但受土壤粘性影響，該收獲機割刀易壅土堵塞，影響收獲作業且降低工作效率。

農業農村部南京農業機械化研究所金月等[9]對手扶式青菜頭收獲裝置的結構進行改善及試驗，通過加寬割幅設計出了一種4行青菜頭聯合收獲機。大大提高了收割效率，同樣由于青菜頭適生環境地形不平整，土壤粘性大，切割刀高速旋轉易陷入泥土，刀具受磨損，影響使用壽命且降低作業效率。

王濤等[10]發明了一種新型青菜頭收割機。對青菜頭除雜機構優化升級，解決了青菜頭收獲過程中留有較多莖葉的問題。

對目前的青菜頭收獲機械的研發狀況進行了全面分析，發現功能上基本可以滿足機械化的收割和采摘的需要，在一定程度上可以降低傳統的人工收割的作業強度。但適用范圍上仍然有一些缺陷，受到品種、作業環境及地域條件的影響，在實際操作中，很難實現預期的高效作業。現有機械本身仍存在進步空間，收凈率、凈葉率有待提高、夾持精準度較低及刀片使用壽命較短等問題亟待解決。

3 青菜頭收獲過程中存在的問題及難點

3.1 作業環境條件差

適宜于種植青菜頭的地區大多為丘陵山區，分布廣且分散，地形復雜，難實現大規模的機械化生產，也不方便使用大型機械作業；其適生土壤粘性較大，土壤與青菜頭間作用力大，青菜頭的拔取和清理環節具有較大的難度。

3.2 種植農藝與農機融合性不夠

現階段青菜頭的種植大多仍人工播種，種植深度和施肥量不同、地塊不同，生長狀況存在差異且品質參差不齊，行性較差、菜頭茂盛；部分育苗移栽，種植后培土及后期雨水沖刷都會造成菜頭周邊地表的不平整，機械化收獲夾持和切割難度增大，漏收和損傷較多；作業土地不平整，刀片入土拱土，割刀磨損，縮短機具使用壽命。

3.3 缺少專業的裝備、技術和配套的服務體系

青菜頭主要種植于我國的重慶涪陵和浙江余姚，其中余姚屬于沿海平原，青菜頭種植標準化較高，較易實現機械化，但涪陵地區屬于丘陵山區，青菜頭收獲機械的獨創技術難度較大，可以余姚地區作為參照，進一步改進研究。現有收獲機械需要進一步的改進提升，由于青菜頭特殊的播種和收獲要求，很難通過現有的種收機械高質量完成青菜頭的機械化播種和收獲，達到減輕菜農勞動強度并提高收獲質量的目標；由于服務保障體系不完善，機械使用過程出現問題無法及時解決，部分機具閑置，應用率也逐漸降低。

4 展望

4.1 改善立地條件

合理規劃田地，小并大，旱改水，在適宜作物生長的前提條件下，提供更加適合機械作業的土地環境。因此，加快宜機化改造，提高田塊、地塊適機條件，機具配套且有技術銜接、有效控制人工成本，改善勞動環境等方面，可以使青菜頭產業的發展前景廣闊。

4.2 推進農藝與農機高度融合

農機與農藝的發展相互制約，青菜頭機械化收割的效率和質量與其品種、種植農藝以及收獲機械是否相匹配密切相關。根據青菜頭生長特性以及相應的收獲要求，制定相應的整地規范、種植行距、株距以及種植密度等，培育頂葉集中、菜葉規律性分布且根部出土部分較長的青菜頭品種，多次進行田間試驗觀察試驗數據以調整收獲機械的行距和株距，進一步提高機械在不同作業區的適應性和作業能力。努力實現青菜頭收獲機無損切根、夾持輸送和莖葉分離等痛點技術，早日實現該領域農機與農藝的高度融合。

4.3 提高科技創新水平，加強服務體系建設

2021年中央一號文件明確指出，提高我國農機裝備自主研制能力，支持高端智能、丘陵山區農機裝備的研發制造，加大購置補貼力度，開展農機作業補貼。政府要積極引導技術人員開發適用于青菜頭適生田地條件的機械，并引導農戶依據新型機械適當調整種植結構，以期最大程度高效高質量地完成機械化收割；農機推廣人員要結合當地實際，對農民進行正確的宣傳，提高農機設備的使用質量，為農民創造更多的便利條件。要強化對農機的管理，做好農機信息登記工作，安排有關部門不定期下鄉，對問題農機進行故障維修并對老舊、老化農機進行更新和整備。要充分發揮相關政策的支持和指導作用，堅持實施農機補貼政策，在減輕農戶購機負擔的基礎上，促進青菜頭全程機械化的發展和實現。

5 總結

現代化農業生產和發展離不開農業機械化水平的提高，這是新時代農業發展的客觀規律和要求，也是農業現代化的重要保障，青菜頭田間生產各環節機械化也不例外。當前我國在青菜頭收獲機械的研究技術以及機具的研發仍處于初期起步階段，各方面的研究還不夠成熟。雖然現階段國內已經有部分成果，但大多都處在試驗階段，也存在較多需要優化的問題，未能得到大規模的推廣應用。

“十四五”時期，“三農”工作進入全面推進鄉村振興、加快農業農村現代化的新階段，對農業機械化全程全面和高質量發展提出了新的更高的要求。因此，要盡快解決目前青菜頭收獲機械的短板，不斷優化和改進現有青菜頭收獲機，逐個解決提高青菜頭收凈率和凈葉率，降低青菜頭的損失率，提高刀具使用壽命等難題，爭取早日實現青菜頭田間生產全程全面，高質量發展農業機械化的目標。