牛國(guó)玲， 姜永成， 李鏢鏢， 楊俊杰

（佳木斯大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，黑龍江佳木斯154007）

萬(wàn)壽菊機(jī)械式采摘現(xiàn)狀分析

牛國(guó)玲， 姜永成， 李鏢鏢， 楊俊杰

（佳木斯大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，黑龍江佳木斯154007）

針對(duì)機(jī)械式采摘萬(wàn)壽菊的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，介紹了國(guó)內(nèi)外萬(wàn)壽菊種植現(xiàn)狀以及種植范圍，對(duì)萬(wàn)壽菊的生產(chǎn)價(jià)值以及經(jīng)濟(jì)價(jià)值進(jìn)行了分析。為了提高萬(wàn)壽菊采摘效率，提出發(fā)展機(jī)械化萬(wàn)壽菊采摘的戰(zhàn)略是非常必要的。進(jìn)一步通過(guò)對(duì)現(xiàn)有機(jī)械采摘的分析，提出對(duì)機(jī)械式萬(wàn)壽菊采摘機(jī)的改進(jìn)策略以及展望，為以后對(duì)于機(jī)械式采摘萬(wàn)壽菊、仿生機(jī)器人采摘萬(wàn)壽菊等研究工作奠定了基礎(chǔ)。

萬(wàn)壽菊；機(jī)械式采摘；仿生機(jī)器人采摘萬(wàn)壽菊

0 引言

色素萬(wàn)壽菊是持續(xù)性開(kāi)花作物，屬綠色環(huán)保型經(jīng)濟(jì)作物，具有凈化空氣和美化綠化環(huán)境的作用。種植萬(wàn)壽菊，景色壯觀，既可觀賞又可入藥，具有很高的觀賞價(jià)值和藥用價(jià)值。

目前有些地方已機(jī)械式采摘萬(wàn)壽菊，但是仍存在很多問(wèn)題，因此改進(jìn)萬(wàn)壽菊采摘機(jī)械是萬(wàn)壽菊生產(chǎn)中的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)。目前針對(duì)萬(wàn)壽菊機(jī)械采摘研究方面的參考資料較少，僅有的是位于新疆地區(qū)察布查爾縣的研究。本文對(duì)萬(wàn)壽菊的整體現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并且結(jié)合實(shí)際考察數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行總結(jié)探討，為今后研究萬(wàn)壽菊機(jī)械化采摘機(jī)的優(yōu)化奠定理論基礎(chǔ)。

1 萬(wàn)壽菊采摘期及人工采摘存在的問(wèn)題

1.1 萬(wàn)壽菊采摘期

通常，萬(wàn)壽菊花瓣完全展開(kāi)時(shí)即可采摘，一般10～13天采摘1次，未完全開(kāi)放的花瓣不摘，以免影響產(chǎn)量。整個(gè)生長(zhǎng)期可采摘7次［1］。

適時(shí)采收是萬(wàn)壽菊增產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。采花過(guò)早，花朵小、產(chǎn)量低；采收過(guò)晚，花朵萎蔫、花瓣脫落，也會(huì)導(dǎo)致減產(chǎn)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，人們常以萬(wàn)壽菊花冠直徑和花的色澤作為采摘標(biāo)準(zhǔn)。本試驗(yàn)表明，在現(xiàn)蕾后第16～25天，萬(wàn)壽菊可以采摘。但是，在第22天之后，萬(wàn)壽菊鮮花外層花瓣逐漸萎蔫，影響鮮花色澤。而在第16～22天之間，鮮花重量和直徑在不斷生長(zhǎng)，鮮花重量和花冠直徑均達(dá)到采摘標(biāo)準(zhǔn)，因此，確定萬(wàn)壽菊在現(xiàn)蕾后第16～22天之間進(jìn)行采摘為佳［2］。一般在7月末至下霜前為采收期，每5-7天采摘一次，標(biāo)準(zhǔn)是達(dá)到八、九成熟時(shí)，花瓣全部展開(kāi)，花心的雄蕊部分開(kāi)放或不開(kāi)放，這時(shí)產(chǎn)量最高。同時(shí)，及時(shí)采摘前期花朵，有利于后期花朵有足夠的營(yíng)養(yǎng)吸收，提高產(chǎn)量。五不采原則即陰雨天不采，有露水不采，霧天不采，不成熟不采，腐爛、病變、變色雜花不采。特別注意雨天不能采摘，因萬(wàn)壽菊植株屬無(wú)限根系，雨天采摘病菌容易從根系及采摘口侵入植株，導(dǎo)致死亡或低產(chǎn)［3］。

采花時(shí)用手握住花朵向一邊輕掰即可，不可猛拉硬扯。在收獲萬(wàn)壽菊時(shí)，花農(nóng)在壟溝內(nèi)行走，對(duì)兩邊的花朵進(jìn)行采摘，用塑料袋、竹筐等裝花。由于其鮮花主要含有葉黃素，在陽(yáng)光照射下，容易被氧化，使其葉黃素含量降低，所以鮮花需用黑色塑料薄膜覆蓋進(jìn)行保存或者運(yùn)輸?；蛘呤遣苫ê螅⒓磳⒒ㄖ羧?，剪到花枝細(xì)葉以下，以減少養(yǎng)分消耗［4］。

1.2 人工采摘存在的問(wèn)題

采摘作業(yè)所用勞動(dòng)力在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程所占比重最大，目前我國(guó)的采摘絕大部分還是以人工采摘為主。人工采摘效率低、勞動(dòng)量需求大，還容易損傷果實(shí)。人手不夠的問(wèn)題常常會(huì)導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失。利用機(jī)械采摘萬(wàn)壽菊既可減少對(duì)花朵的破壞，也可減少對(duì)勞動(dòng)力的需求，綜合效益顯著提高。此外，隨著從事農(nóng)業(yè)勞動(dòng)人數(shù)的減少及老齡化趨勢(shì)加大，開(kāi)發(fā)采摘機(jī)械具有巨大經(jīng)濟(jì)效益和廣闊的市場(chǎng)前景。

2 國(guó)內(nèi)外機(jī)械式采摘研究現(xiàn)狀

2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀

圖1 振搖式果園采收機(jī)械

國(guó)外的采摘機(jī)械發(fā)展迅速，代表性的有果園采摘機(jī)械等。果園機(jī)械式采摘主要有振搖式、撞擊式和切割式三種類型。國(guó)外果園采摘機(jī)械的研究始于20世紀(jì)40年代初，以美國(guó)等西方國(guó)家開(kāi)展的較早。從40年代至60年代，振搖采摘機(jī)械得到迅速發(fā)展。70年代出現(xiàn)了各種動(dòng)力切割式采摘機(jī)械，例如油鋸、氣動(dòng)剪。比較著名的氣動(dòng)剪廠商有意大利的CAMPAGNOLA公司，瑞士的FELCO公司，日本的ARS公司等［5］。

2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

1）手提式萬(wàn)壽菊花采摘器。手提式菊花采摘器可解決人工采摘萬(wàn)壽菊花產(chǎn)生過(guò)敏的問(wèn)題。它主要用于萬(wàn)壽菊花采摘，同時(shí)也適用于采摘各類花朵。它具有工作效率高、體積小、造價(jià)低、靈活、無(wú)動(dòng)力、操作簡(jiǎn)單方便的特點(diǎn)。它主要是能夠代替人工采摘，避免用手去觸碰花朵，減少花朵對(duì)人體的傷害。

2）萬(wàn)壽菊采摘機(jī)。萬(wàn)壽菊采摘機(jī)以柴油機(jī)為動(dòng)力，通過(guò)引風(fēng)機(jī)產(chǎn)生風(fēng)壓，運(yùn)用風(fēng)力對(duì)萬(wàn)壽菊鮮花進(jìn)行采摘。該機(jī)器由182團(tuán)、頂山天然色素有限公司以及石河子采棉機(jī)廠共同研制。萬(wàn)壽菊采摘機(jī)將在團(tuán)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)推廣，這將對(duì)團(tuán)場(chǎng)萬(wàn)壽菊產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及農(nóng)業(yè)增效、增收起到積極的推動(dòng)作用。

3）自主研發(fā)萬(wàn)壽菊采摘機(jī)。為了有效解決萬(wàn)壽菊采摘的勞動(dòng)強(qiáng)度大、用工難問(wèn)題，2012年，萬(wàn)壽菊機(jī)械采摘項(xiàng)目攻關(guān)小組，經(jīng)過(guò)近8個(gè)月的科技攻關(guān)終于研發(fā)出新疆首臺(tái)萬(wàn)壽菊采摘機(jī)。

圖2 全疆首臺(tái)萬(wàn)壽菊采摘機(jī)

3 現(xiàn)有機(jī)械式萬(wàn)壽菊采摘機(jī)械的問(wèn)題分析

對(duì)以上幾種萬(wàn)壽菊采摘機(jī)械分析表明，目前機(jī)械式采摘萬(wàn)壽菊仍存在下列問(wèn)題：

1）手提式萬(wàn)壽菊采摘器效率偏低。手提式雖然使用起來(lái)方便靈巧、可操作性強(qiáng)，但在大面積種植的萬(wàn)壽菊面前，仍不能快速采摘萬(wàn)壽菊，仍不能大量減少所需采花工。

2）大型采摘機(jī)械對(duì)植株有一定損害，導(dǎo)致采摘花的質(zhì)量不高，降低了再采摘產(chǎn)量，使總產(chǎn)量降低。大型機(jī)械雖然在很大程度上加快了采摘的進(jìn)度并大量減少了所需人工，更能適應(yīng)大規(guī)模種植的萬(wàn)壽菊作業(yè)，但在采摘過(guò)程中仍不可避免對(duì)植株帶來(lái)傷害，給下一次采摘的萬(wàn)壽菊質(zhì)量和產(chǎn)量造成損失，同時(shí)采摘作業(yè)對(duì)拖拉機(jī)的速度有一定的要求，過(guò)慢容易把未開(kāi)放的花朵摘下，過(guò)快則會(huì)出現(xiàn)漏采，而且拖拉機(jī)在花田中活動(dòng)受到限制，靈活性較差。

4 結(jié)論

通過(guò)以上資料分析，我們了解到機(jī)械式采摘萬(wàn)壽菊的需求和現(xiàn)狀以及存在的問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題，我們對(duì)萬(wàn)壽菊采摘機(jī)提出如下優(yōu)化對(duì)策及未來(lái)的展望：

1）針對(duì)采凈率較低的問(wèn)題，可以加入識(shí)別裝置，對(duì)萬(wàn)壽菊進(jìn)行識(shí)別，識(shí)別出適合采摘的萬(wàn)壽菊后再對(duì)其進(jìn)行采摘，這樣不僅可以提高萬(wàn)壽菊采摘率，還能在一定程度上保護(hù)未成熟花朵，提高二次采摘產(chǎn)量。

2）針對(duì)大型機(jī)械對(duì)植株造成較大傷害的問(wèn)題，可以通過(guò)對(duì)刀片優(yōu)化以及對(duì)大型機(jī)械結(jié)構(gòu)改良使其更適合在花田中活動(dòng)，減少對(duì)萬(wàn)壽菊采摘過(guò)程中對(duì)植株造成的傷害。

3）優(yōu)化種植工藝，在培育過(guò)程中盡量使同一地區(qū)的花期最佳采摘期統(tǒng)一，經(jīng)過(guò)技術(shù)研究化簡(jiǎn)同一高度使其更有利于機(jī)械化采摘。

4）利用仿生機(jī)器人采摘萬(wàn)壽菊。但目前采摘類機(jī)器人還存在問(wèn)題，如：識(shí)別率不高或識(shí)別后定位精度不高、部分重疊或遮蔽的果實(shí)無(wú)法采摘、果實(shí)的損傷率較大、果實(shí)的平均采摘周期較長(zhǎng)、采摘機(jī)器人的制造成本較高等問(wèn)題。但隨著技術(shù)的進(jìn)步，采摘機(jī)器人的成本將會(huì)降低，且變得更加自動(dòng)化、智能化、人性化。應(yīng)加快花果采收機(jī)械的研發(fā)，使其向結(jié)構(gòu)合理、自動(dòng)化程度高、工作視角良好、操作安全簡(jiǎn)便、使用和維修方便、安全可靠性高、智能的方向發(fā)展。提高勞動(dòng)效率，并盡可能地把人們從繁重的勞動(dòng)中解放出來(lái)［6］。

5）可通過(guò)非切割方法使萬(wàn)壽菊花朵與植株分離，如模仿吸入式自動(dòng)采果機(jī)，利用吸塵機(jī)的原理將花朵吸入漏斗內(nèi)，借助柔軟管道輸送到儲(chǔ)存容器中，這樣能減少采摘時(shí)切口對(duì)植株的影響，且操作較為簡(jiǎn)單［7］。

根據(jù)萬(wàn)壽菊莖直立、粗壯，多分枝，屬一葉一分枝型，幼苗莖光滑，成株莖具有縱紋及溝槽，常規(guī)品種一般株高900～1 200 mm，雜交種株高1 500 mm左右［8］等特征，設(shè)計(jì)出一種與萬(wàn)壽菊植株相容性較好的機(jī)械，使其在采摘過(guò)程中減少對(duì)萬(wàn)壽菊的損害。針對(duì)造價(jià)問(wèn)題，收集箱可參考現(xiàn)有紫菜采摘機(jī)，紫菜收集箱用杉木板輔設(shè)在鋼管機(jī)架上，重量輕、成本低、壽命長(zhǎng)、清洗晾曬方便［9］。

［1］ 陳小軍.萬(wàn)壽菊高產(chǎn)栽培技術(shù)［J］.農(nóng)村科技，2012（5）：43-44.

［2］ 王立鳳，姜明，楊克軍，等.不同采摘時(shí)期對(duì)萬(wàn)壽菊鮮花重量和葉黃素含量的影響［J］.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012（7）：145-148.

［3］ 邱冬梅.東部半山區(qū)色素萬(wàn)壽菊栽培技術(shù)要點(diǎn)［J］.吉林農(nóng)業(yè)，2012（7）：97.

［4］ 林曉影，王龍，王紅霞.萬(wàn)壽菊的栽培與采摘［J］.養(yǎng)殖技術(shù)顧問(wèn)，2011（10）：223.

［5］ 陳翊棟，劉軼.果樹(shù)氣動(dòng)剪枝機(jī)工作原理及現(xiàn)狀［J］.農(nóng)業(yè)機(jī)械，2008（25）：54-56.

［6］ 段潔利，陸華忠，王慰祖，等.水果采收機(jī)械的現(xiàn)狀與發(fā)展［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012（16）：189-192.

［7］ 鄭世椿.金薯高產(chǎn)栽培技術(shù)［J］.中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，1995（4）：52.

［8］ 張春華.色素萬(wàn)壽菊特征特性觀察及各生育階段管理研究［J］.中國(guó)園藝文摘，2013（7）：146-147.

［9］ 孫莉，李珺珺.紫菜采摘機(jī)研發(fā)使用情況的調(diào)研分析［J］.江蘇農(nóng)機(jī)化，2009（3）：32-33.

（編輯立 明）

Status and Analysis of Mechanical Marigold Picking

NIU Guoling,JIANG Yongcheng,LI Biaobiao,YANG Junjie
（College of Mechanical Engineering,Jiamusi University,Jiamusi 154007,China）

Development status of mechanical picking marigold is analyzed.The current marigold cultivation at home and abroad and the planting area are described.The production value and economic value of marigold are analyzed.In order to improve the efficiency of marigold picking,it is very necessary to put forward the development of mechanization marigold.And through the analysis of the existing mechanical harvest,thus the improvement strategy of mechanical marigold picking machine and outlook is put forward.The results provide reference for mechanical harvest and bionic robot picking marigold research work.

marigold;mechanical harvest marigold;bionic robot picking marigold

S 23

A

1002－2333（2014）05－0032－03

牛國(guó)玲（1975—），女，副教授，碩士，主要研究農(nóng)業(yè)電氣化與自動(dòng)化、機(jī)械設(shè)計(jì)等；姜永成（1976—），男，副教授，博士，主要從事農(nóng)業(yè)智能機(jī)器人技術(shù)、智能檢測(cè)與控制技術(shù)研究。

姜永成，E-mail：jiangyongcheng@126.com

2014-01-19

佳木斯大學(xué)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)計(jì)劃項(xiàng)目（Cxtd-2013-01）