蔣輝霞 李光輝 蔣金巧 陳敏 羅俊 隨順濤 萬先起 王林

四川省農業(yè)機械研究設計院，四川成都

目前，道地藥材天冬主要以人工生產為主，勞動強度大、生產效率低、生產成本高，因此，迫切需要機械化生產技術及裝備。但由于天冬的種植地塊較小、不規(guī)則、坡度較大且分布分散，不利于機械化生產作業(yè)。為適應適度規(guī)?；⒓s化的現(xiàn)代農業(yè)生產方式，亟需開展天冬種植地塊宜機化改造，改善作業(yè)條件和作業(yè)環(huán)境，以滿足機械化作業(yè)需求。

1 因地制宜開展天冬種植地宜機化改造

1.1 地形調整

由于機械化作業(yè)需要適宜的作業(yè)條件和作業(yè)環(huán)境，因此，需根據天冬種植地塊當?shù)貙嶋H情況進行歸并整形。對于面積較小、無法滿足天冬機具田間作業(yè)基本工作條件的地塊，按照“小并大、短并長”的原則，適當增大單個地塊面積，延長機具作業(yè)線路，減少機具折返頻次；對于不規(guī)則的地塊，按照“大彎就勢、小彎取直”的原則，根據地形條件規(guī)整種植地塊形狀，盡量使地塊順直平整、無作業(yè)死角；對于坡度較大的地塊，按照“陡變緩”的原則，適度降低種植地塊坡度以滿足天冬機具田間安全作業(yè)的要求；對于比較分散的地塊，由于天冬為多年生道地藥材，可通過土地流轉、集中連片、統(tǒng)一規(guī)劃布局。一般要求天冬種植地土方挖填最大挖填高度不大于2.0 m；田邊地坎應筑牢，固土保水，應設置邊坡，邊坡高度與坡水平寬度之比隨邊坡高度確定，背坎邊坡坡度為1∶（0.3～0.7）；邊坡高度超過2.5 m，應設置邊坡平臺，邊坡平臺寬度不小于0.5 m。

1.2 地力提升

在天冬種植地開展土地宜機化改造過程中，應注意根據不同實際情況采取相應措施進行地力提升。對于挖填工程量不大的地塊，可通過天冬種植地表土剝離和表土回填等措施，保持天冬種植地土層熟化；對于土壤中含有少量礫石的地塊，可通過碎石處理或撿石處理，提升天冬種植地土層可耕性；對于生土較多的地塊，可通過秸稈還田、施有機肥、深翻深耕等工程及農藝和生物措施，改良土壤，提升天冬種植地地力。天冬苗期生長緩慢，每年施肥2～3次，每次每公頃施農家肥15 000～22 500 kg 或尿素75～150 kg，經1～2年后培育即可移植；移植后注意適時、多次追肥，第一次追肥在種植后40 d 左右，苗長至40 cm 以上時進行。

1.3 道路建設

為滿足天冬機具順利到達作業(yè)地塊，可在天冬種植區(qū)域內依現(xiàn)有道路布設生產道，做到合理規(guī)劃密度，盡量少占耕地；為保證天冬生產機具能夠順利下田作業(yè)，可根據地塊實際，合理布局下田坡道。結合四川丘陵山區(qū)宜機化技術要求、天冬種植農藝、天冬作業(yè)機具技術參數(shù)等實際情況，天冬種植區(qū)生產道路的路面寬度不應小于3.5 m，特殊路段不應小于2.5 m；天冬種植區(qū)下田坡道、跨田坡道的路面寬度不小于2.6 m。

2 采用先進高效的天冬機械化生產裝備

根據天冬不同生產環(huán)節(jié)的不同作業(yè)需求及規(guī)律，采用先進高效的機械化生產裝備。

2.1 天冬旋耕起壟機

天冬傳統(tǒng)的起壟方式主要是采用人工起壟，需要耗費大量的人力，效率低、成本高；現(xiàn)有人工起壟方式已嚴重限制了天冬大規(guī)模種植。因此，應根據現(xiàn)有天冬種植模式及相關農藝措施、技術要求，結合農機自身特點及不同的地形，制定機械化種植模式。對于平壩地區(qū)，研制以拖拉機為動力的旋耕起壟技術及設備，并在平壩地區(qū)開展試驗示范和推廣應用；對于淺丘地區(qū)，針對地塊較小，拖拉機轉彎掉頭不便、作業(yè)效率低、起壟作業(yè)易產生壓壟壓苗等問題，研制以微耕機為動力的旋耕起壟技術及設備，并在淺丘地區(qū)開展試驗示范和推廣應用。天冬種植起壟作業(yè)參數(shù)一般為：起壟寬度1 200 mm；起壟高度400 mm。

2.2 天冬智能水肥一體化系統(tǒng)

水肥管理是天冬整個生產環(huán)節(jié)中重要的組成部分，水肥管理的好壞將直接影響其產量和品質。傳統(tǒng)的水肥管理主要是依賴自然降雨和種植戶的經驗，存在不可控的人為因素及自然因素，極大地影響了天冬產出的穩(wěn)定性，不利于天冬產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。為提高天冬水肥管理水平和效果，有必要將物聯(lián)網、大數(shù)據、人工智能等現(xiàn)代信息技術、新能源綜合利用技術與水肥一體化技術進行深度融合，應用于天冬的生長過程中。天冬為多年生藥材，不同生育期需水需肥規(guī)律不同，不同種植區(qū)年降雨量等自然氣候條件也不同，加之，種植的土壤類型、土壤肥力等土壤特性各有差異，因此，搭建天冬智能水肥一體化系統(tǒng)并在天冬種植區(qū)開展試驗示范和推廣應用十分必要。該系統(tǒng)可在因地制宜制定適合天冬生長的灌溉施肥制度基礎上，通過噴、滴灌等灌溉型式的優(yōu)化設計，智能設置系統(tǒng)的工作時長、灌水量、施肥量等，以滿足天冬適時適量的水肥需求，極大地提升了天冬的產量和品質。對于交通不便或面積不大的天冬種植區(qū)水肥施灌，可考慮采用小型移動式太陽能灌溉系統(tǒng)，其典型應用技術參數(shù)為：流量2 m3/h，揚程50 m，功率0.6 kW；該系統(tǒng)采用太陽能專用水泵和智能遠程控制裝置，具有能量跟蹤控制、自動缺水保護、智能故障保護等功能，可根據光照條件實現(xiàn)系統(tǒng)的自動運行和起停，效率高、能耗低、自動化程度高、運行安全、穩(wěn)定、高效。

2.3 天冬收獲機

由于天冬生長入土較深，根深平均可達400 mm，生長的土質粘重且含水率高，極大地增加了天冬的采挖難度。傳統(tǒng)的人工采挖方式用工多、作業(yè)量大、勞動強度大，效率低、生產成本高，因此，研制并推廣應用天冬收獲機成為了推進天冬產業(yè)高質量發(fā)展的迫切需求。

2.3.1 天冬收獲技術難點

天冬收獲技術難點主要包括：低損、降阻挖掘技術不成熟，如何降低挖掘阻力，提高天冬挖凈率，亟需開展低損、降阻挖掘技術研究；根土高效分離技術不成熟，如何提高天冬收獲根土分離效果，降低傷損率，保證天冬品質和藥效，亟需開展根土高效分離技術研究；天冬高效收集技術不成熟，如何提高天冬收獲純工作小時生產率，解決傳統(tǒng)依靠人工撿拾收獲效率低、勞動強度大的問題，亟需開展天冬高效收集技術研究。

2.3.2 天冬收獲技術及裝備研究

1）挖掘鏟。通過運用現(xiàn)代科技3D 建模和動態(tài)仿真技術，對挖掘鏟前端分別為長方體、三角錐、片狀三角形等不同鏟型的天冬挖掘鏟進行建模和動態(tài)仿真，找出入土阻力最小的入土角度及鏟型，開展天冬深層挖掘減阻技術及機具研究，持續(xù)進行田間試驗并改進完善，不斷降低挖掘阻力，提高天冬挖掘性能和天冬收獲純工作小時生產率。經過仿真實驗數(shù)據分析和田間試驗表明：對于生長深度分布在400 mm 左右、株距為600 mm、一壟雙行的天冬收獲而言，設計寬1 200 mm、入土角15 °、挖掘鏟材質為錳鋼的天冬收獲齒式鏟阻力較小，效果較好。

2）篩分機構?；跀D壓碎土、多重篩分技術，通過分析對比不同的篩分方式，開展根莖與土壤分離技術及機具研究；通過開展不同分離方式對比試驗，優(yōu)化設計藥土分離裝置；通過持續(xù)進行田間試驗反復驗證藥土分離技術性能，不斷提高天冬收獲根土分離效果，降低傷損率，保證天冬品質和藥效，補齊天冬收獲技術及裝備短板。

3）高效收集裝置。通過開展不同收集方式對比試驗，優(yōu)化設計天冬收集裝置，提高天冬收獲純工作小時生產率，降低勞動強度，改善天冬收獲作業(yè)條件。

4）整機。針對天冬收獲環(huán)節(jié)勞動成本高、勞動強度大、“無機可用”等問題，重點開展集挖掘、振動碎土分離、收獲為一體，實現(xiàn)流水線收獲的智能高效天冬收獲技術集成及裝備研究；對天冬收獲機的挖掘系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、藥土分離系統(tǒng)、收集系統(tǒng)等開展技術集成研究并試制樣機；結合天冬種植地土壤耕作阻力隨土質不同、土壤含水率不同變化很大的實際情況，通過調整設定天冬收獲機入土角度后進行天冬采挖，持續(xù)進行田間試驗并改進完善，不斷提高天冬收獲效果。研制的天冬收獲機主要技術指標為：挖掘深度≥400 mm；明莖率≥90%；挖松率≥95%；損傷率≤5%。

3 結語

本文立足于分析研究困擾天冬生產的種植地塊小和人工生產成本高的問題，著眼于其種植地塊的宜機化改造和采用先進高效的農機裝備，提出了天冬機械化生產建議，可為探索天冬科學的生產方法提供參考和借鑒。