張紅霞，張文華，姜燕飛，徐長(zhǎng)順，潘永閣

(1.齊齊哈爾大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161006；2.齊齊哈爾農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所，黑龍江 齊齊哈爾 161005)

0 引言

板藍(lán)根(常用別名：靛青根、藍(lán)靛根、大青根)是一種中藥材。板藍(lán)根的根、葉均可入藥，以根入藥稱為板藍(lán)根，以葉入藥稱為大青葉[1]。板藍(lán)根分為北板藍(lán)根和南板藍(lán)根，北板藍(lán)根來(lái)源為十字花科植物菘藍(lán)(Isatis tinctoria L.)和草大青(I. indigotica Fort.)的根；南板藍(lán)根為爵床科植物馬藍(lán)(Baphicacanthus cusia (Nees) Brem.)的根莖及根，通常所說(shuō)的板藍(lán)根是指北板藍(lán)根。板藍(lán)根具有清熱解毒、涼血、利咽的功效，其藥用價(jià)值較高，目前我國(guó)千余家制藥集團(tuán)(廠)生產(chǎn)的以板藍(lán)根為主要原料的中西成藥、中藥飲片、獸藥等已超過(guò)2 000多種[2]。板藍(lán)根的需求量逐年增加，由于板藍(lán)根適應(yīng)性較強(qiáng)，對(duì)自然環(huán)境和土壤要求不嚴(yán)，在全國(guó)各地均有種植，是農(nóng)民調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、增加收入的有效途徑。板藍(lán)根收獲時(shí)土壤中起收深度30 cm左右，收獲比較困難，大面積種植，必須采用機(jī)械化收獲。隨著人口減少，老年齡化增加，農(nóng)村中青年進(jìn)城務(wù)工人員增加，勞動(dòng)力越來(lái)越少，勞動(dòng)力成本增加，板藍(lán)根收獲的機(jī)械化程度將影響藥農(nóng)的種植熱情和板藍(lán)根產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

1 板藍(lán)根機(jī)械化收獲方法

板藍(lán)根機(jī)械化收獲一般有四種方法：

(1)先用拖拉機(jī)帶著推刀將大青葉推掉，人工用耙子摟出大青葉，裝車?yán)丶抑辛罆?。然后，再用?jiǎn)易犁將板藍(lán)根犁出地面，進(jìn)行人工撿拾成堆后裝車，拉回家中晾曬。這種收獲方法，效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，費(fèi)人工，幾次收獲后，推刀會(huì)變鈍，削掉大青葉的同時(shí)，板藍(lán)根的頭部也會(huì)被削去，板藍(lán)根損失率大。

(2)用裝有推刀的自動(dòng)犁，從板藍(lán)根底部30 cm左右處切割，土壤疏散后，人工起拔，撿拾成堆，再用菜刀從板藍(lán)根頂部剁去大青葉，將大青葉和板藍(lán)根分離。這種方法，效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，費(fèi)人工，板藍(lán)根易埋入土壤中，導(dǎo)致收獲量降低。

(3)采用馬鈴薯收獲機(jī)，將帶有大青葉的板藍(lán)根犁出地面，然后由人工撿拾成堆后裝車，拉回家中晾曬，再用帶輥?zhàn)拥耐侠瓩C(jī)滾壓板藍(lán)根或用花生收獲機(jī)，將大青葉壓碎或打碎，使大青葉與板藍(lán)根分離。這種方法較第二種方法省去了田地里撿拾剁根分離的步驟，大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了人工，提高了收獲效率，但收獲機(jī)挖掘深度不夠，零件的故障率較高，被壓碎的大青葉品質(zhì)降低，大青葉價(jià)格降低，影響藥農(nóng)的收入。

(4)也是采用馬鈴薯收獲機(jī)，將帶有大青葉的板藍(lán)根犁出地面，人工撿拾成堆后，再用菜刀，從板藍(lán)根頂部，剁去大青葉，將大青葉和板藍(lán)根分離。這種方法較第三種方法保留了完整的大青葉，不會(huì)影響大青葉的價(jià)格。但這種方法雖然在地里撿拾板藍(lán)根的勞動(dòng)強(qiáng)度較第二種方法有所減輕，但仍然費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，費(fèi)人工，收獲效率低，收獲機(jī)挖掘深度不夠，零件的故障率較高。

2 板藍(lán)根收獲機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

目前，板藍(lán)根收獲大多采用馬鈴薯收獲機(jī)，用于板藍(lán)根收獲的專用機(jī)械很少。2014年，王薇等[3]研制了單行收獲的板藍(lán)根收獲機(jī)。該機(jī)采用鏟刀片與機(jī)架一體的結(jié)構(gòu)，有效提高了鏟刀挖掘深度。在輸送鏈上設(shè)置浮動(dòng)碾壓輥，既可將土塊壓碎與藥材分離，又可避免將土壤壓實(shí)出現(xiàn)堵塞的情況。但該機(jī)未能大規(guī)模生產(chǎn)。

2017年，彭曉亮等[4]研制了一種 4GB-700 型板藍(lán)根收獲機(jī)，該機(jī)挖掘裝置由固定式鏟刀機(jī)構(gòu)和振動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，固定鏟刀機(jī)構(gòu)由兩把立刀片與一把鏟刀片組成一個(gè)鏟刀體，既解決了機(jī)具易堵塞問(wèn)題，又有效保持機(jī)具挖掘深度。分離裝置由前后輸送鏈機(jī)構(gòu)以及碎土機(jī)構(gòu)組成，實(shí)現(xiàn)了碎土、振動(dòng)分離輸送功能，解決黏性土壤、土塊包裹板藍(lán)根、土塊不易碎、板藍(lán)根分離不干凈的問(wèn)題。但該收獲機(jī)作業(yè)效率低、能耗高，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在工作過(guò)程中故障率較高，停機(jī)次數(shù)多，根土分離過(guò)程中板藍(lán)根易與輸送機(jī)構(gòu)發(fā)生纏掛，分離后板藍(lán)根傷損率高，無(wú)法滿足實(shí)際生產(chǎn)需要[5]。

黃英群等[6]設(shè)計(jì)了一種板藍(lán)根收割機(jī)。該收割機(jī)主要包括板藍(lán)根挖掘裝置和收割裝置，挖掘裝置由若干傾斜向下的挖掘刀組成，采用振動(dòng)網(wǎng)篩來(lái)完成根土分離作業(yè)，但該收割機(jī)僅為一個(gè)專利，沒(méi)有進(jìn)行樣機(jī)試制與相關(guān)試驗(yàn)研究，機(jī)器性能有待進(jìn)一步考究。

濟(jì)寧潤(rùn)恒機(jī)械設(shè)備有限公司，生產(chǎn)了大蒜收獲機(jī)，可以用來(lái)收割大青葉，該機(jī)操作方便靈活，機(jī)具實(shí)現(xiàn)液壓升降，乘坐式操作，作業(yè)深度和作業(yè)幅度易于控制。后懸掛式作業(yè)，作業(yè)效率高，多種作業(yè)寬度可選，滿足不同用戶、不同地形的選擇。

3 板藍(lán)根收獲機(jī)收獲存在的問(wèn)題

3.1 專用的板藍(lán)根收獲機(jī)，性能不穩(wěn)定

目前，各高校和科研院所正在研究板藍(lán)根收獲機(jī)，但位于起步階段，有的形成專利未能進(jìn)行試驗(yàn)和生產(chǎn)，有的正處于試驗(yàn)階段，未進(jìn)行生產(chǎn)，已經(jīng)生產(chǎn)的板藍(lán)根收獲機(jī)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件故障率較高，板藍(lán)根損傷率高，不能滿足生產(chǎn)的需要。

3.2 土壤適應(yīng)性差

黏質(zhì)土壤的碎土功能還不夠完善，土壤的適應(yīng)性差。雖然現(xiàn)有的板藍(lán)根收獲機(jī)上都安裝了碎土輥，但在碎土的同時(shí)，板藍(lán)根也容易壓碎，甚至?xí)l(fā)生碎土輥與篩分機(jī)構(gòu)堵塞情況，為了提高板藍(lán)根收獲機(jī)土壤的適應(yīng)性，黏質(zhì)土壤收獲時(shí)的碎土問(wèn)題亟待解決。

3.3 自動(dòng)化程度不高

目前的板藍(lán)根收獲機(jī)，雖然減少了挖掘阻力，提高了挖掘深度，提高了黏質(zhì)土壤的碎土能力，但大青葉和板藍(lán)根采用分段式收獲方式，自動(dòng)化程度不高，未能真正做到省時(shí)、省力、省人工、高效率收獲。

4 板藍(lán)根收獲機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

4.1 發(fā)展與小型拖拉機(jī)動(dòng)力配套的板藍(lán)根收獲機(jī)

針對(duì)農(nóng)村應(yīng)用較多的小型拖拉機(jī)，采用大青葉和板藍(lán)根兩段式收獲，分別發(fā)展大青葉收獲機(jī)和板藍(lán)根收獲機(jī)。大青葉收獲機(jī)收割后，能夠直接裝車。板藍(lán)根收獲機(jī)收獲時(shí)，能夠定量堆放或側(cè)輸送直接裝車。在收獲過(guò)程中，既提高自動(dòng)化程度，盡量減少人工，提高收獲效率，又與當(dāng)?shù)氐男⌒屯侠瓩C(jī)配套。

4.2 發(fā)展與大馬力拖拉機(jī)配套的聯(lián)合式板藍(lán)根收獲機(jī)

集大青葉切割、收集，板藍(lán)根碎土、分離、輸送、收集，甚至烘干于一體的聯(lián)合式板藍(lán)根收獲機(jī)，自動(dòng)化程度較高，減少了人工和勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了收獲效率，但對(duì)拖拉機(jī)的動(dòng)力要求較高，需要配套大馬力拖拉機(jī)。

4.3 發(fā)展自走聯(lián)合式板藍(lán)根收獲機(jī)

隨著傳感器技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)機(jī)械正向自動(dòng)化、無(wú)人駕駛、自走式方向發(fā)展，板藍(lán)根收獲機(jī)也必然向該方向發(fā)展，從而真正做到省時(shí)、省力、省人工，收獲效率高。

4.4 發(fā)展既適應(yīng)沙壤土又適應(yīng)黏質(zhì)土壤收獲的板藍(lán)根收獲機(jī)

為擴(kuò)大板藍(lán)根種植面積，提高板藍(lán)根的種植廣泛性，讓更多農(nóng)民在種植板藍(lán)根上受益，必須解決黏質(zhì)土壤中板藍(lán)根收獲的碎土問(wèn)題，提高板藍(lán)根收獲機(jī)的適應(yīng)性。

4.5 發(fā)展一機(jī)多用的板藍(lán)根收獲機(jī)

板藍(lán)根收獲機(jī)不僅可以收獲板藍(lán)根，還可以收獲馬鈴薯、紅薯、胡蘿卜、黃芪、甘草等作物，提高板藍(lán)根收獲機(jī)的利用率，增加農(nóng)民和板藍(lán)根收獲機(jī)生產(chǎn)廠家的收入。

5 結(jié)論

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和現(xiàn)代高效農(nóng)業(yè)不斷發(fā)展，從目前農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展方向來(lái)看，自動(dòng)化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械上的應(yīng)用是未來(lái)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)核心趨勢(shì)，在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化高速發(fā)展過(guò)程中起著不可替代的作用。板藍(lán)根收獲機(jī)隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展也向著自動(dòng)化、經(jīng)濟(jì)、高效方向發(fā)展。

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