蔡榮飛，王 輝，易荷涵，夏凌波

（重慶三峽學(xué)院機械工程學(xué)院，重慶 404130）

0 引言

折耳根又叫蕺菜、魚腥草、臭豬菜等，三白草科植物，可餐食也可藥用[1]。折耳根整株都可作為藥材，食用可清熱解毒，是治療腸炎、腎炎性水腫、中耳炎等的常見藥材，西南地區(qū)人民常將其作為蔬菜或調(diào)味品[2]?？梢姡鄱兄薮蟮慕?jīng)濟價值和科研價值，這也提高了農(nóng)民種植折耳根的積極性。

迄今為止，我國折耳根種植面積已經(jīng)頗有規(guī)模，其主要分布在我國浙江、湖北、云南、四川、貴州等地，種植地區(qū)的數(shù)量和種植面積也在不斷地擴大[3]。但是，隨著種植規(guī)模的擴大，相應(yīng)的問題也接踵而至。折耳根的采收較為麻煩，大多要涉及莖葉兩個部位的采收，且兩個部位采收時節(jié)存在差異，葉子部分在春夏季，根莖部分則在秋冬季。在采收葉子部分時要保持根莖部分的完好，最好是不能破壞其周邊的土壤環(huán)境；采收根莖時，要涉及挖根、去除附著黏土、收集等工序，所以工序較為煩瑣，且根莖入土深度可達30 cm，根莖之間交錯盤繞，錯綜復(fù)雜[4]。這也使得折耳根的采收大多依賴人工采收，作業(yè)效率低下，人工成本較高，經(jīng)濟效益受到嚴重影響。以湖北宜昌市為例，折耳根采收每畝地的人工成本大約為5 000 元，超過了收入的25%，這也嚴重制約了折耳根產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。此外，折耳根的經(jīng)濟價值與其出土品質(zhì)有著直接的關(guān)系，人工采收折耳根破損率較高，極易影響折耳根的品質(zhì)[5]。所以，推動折耳根的機械化采收迫在眉睫，同時這也是實現(xiàn)鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)振興的重要手段。

1 折耳根簡介

折耳根喜陰，常生長在陰涼地域、水洼地旁、田壟溝壑上等，喜歡溫暖潮濕的氣候，在陰潤季節(jié)最適宜其生長[6]。折耳根的溫度適應(yīng)范圍廣，莖葉部分在-10 ℃~0 ℃時也可成活，折耳根出苗溫度在12 ℃時較為合適，16 ℃~20 ℃是折耳根前期生長的最佳溫度，而地下根莖的生長成熟溫度要求要比前期高4℃~5 ℃。折耳根對土壤含水量要求在75%~80%之間，土壤pH 值要求在6~7 之間。沙質(zhì)土壤和腐殖質(zhì)土壤最適宜折耳根的生長，在條件有限的情況下黏性土也可種植[7]。

2 折耳根的農(nóng)業(yè)機械發(fā)展現(xiàn)狀

提高折耳根機械化種植水平，必須與折耳根植物的生長特性充分結(jié)合，充分考慮其適宜的溫度和濕度，充分了解其生長周期及規(guī)律。在收割方面，根據(jù)根莖葉的成活要求、收獲部位和收獲季節(jié)的不同，在采收上要區(qū)別于傳統(tǒng)農(nóng)作物，但地下根莖的采收可以借鑒其他傳統(tǒng)地下農(nóng)作物比如花生、土豆等的作業(yè)模式。

2.1 折耳根耕整機械

整地是種植折耳根的首要環(huán)節(jié)及關(guān)鍵環(huán)節(jié)，我國目前尚沒有專業(yè)的折耳根地耕整機械，整地的目的就是翻土碎土，改善土地結(jié)構(gòu)，覆蓋殘茬和肥料，有利于折耳根地吸收水分和營養(yǎng)，讓折耳根有一個良好的生長環(huán)境。折耳根的機械化耕整地作業(yè)可采用旋耕機、鏵式犁、整地機、圓盤耙等常見農(nóng)業(yè)機具裝備。但是同時要注意結(jié)合丘陵山區(qū)地塊小、坡度大的特點，配備中小型耕整作業(yè)機具較為合適[8]。目前，丘陵地區(qū)應(yīng)用量大、面積廣的耕整地機械還是以旋耕機配套小型手扶拖拉機和微耕機為主。根據(jù)丘陵山區(qū)地形，較大田塊適合輪式拖拉機或者履帶式拖拉機懸掛旋耕機進行作業(yè)[9]。對于一些較小田塊、較窄道路的山地，使用微耕機進行耕整。

威馬農(nóng)機研發(fā)了一款威馬WM590 微耕機，該機型適用于果園、菜地、大棚和荒地作業(yè)，可滿足用戶開溝、鋤草、旋耕和打坑等需求，體積小、質(zhì)量輕、性能優(yōu)越，適合丘陵山區(qū)折耳根機械化種植[10]。

葉曉紅[11]研制了一款結(jié)構(gòu)可調(diào)式微耕機，該機型可以在運輸和耕整兩種模式間切換且方便快捷，針對不同的耕整地環(huán)境可快速調(diào)整耕深，大大提高了耕整作業(yè)效率。目前，該微耕機被廣泛應(yīng)用于丘陵山區(qū)的山洼田地、果園地等。

2.2 折耳根植保機械

在折耳根種植過程中合理使用植保機械可以有效提高折耳根的產(chǎn)量。圖1 為珠海羽人農(nóng)業(yè)航空有限公司的谷上飛3WDM8-20 大載荷多功能農(nóng)用無人機。該機通過快速更換不同功能的掛載設(shè)備實現(xiàn)植保、施肥、播種等多種作業(yè)，作業(yè)效率高，可適用于大小、復(fù)雜度等不同的田塊的作業(yè)，但也存在載重量小、需頻繁加裝肥料、外形尺寸大、轉(zhuǎn)運不便等缺點，用于大規(guī)模折耳根植保作業(yè)仍有一定的局限性，該機型主要適用于丘陵山區(qū)的小地塊作業(yè)[12]。

圖1 谷上飛3WDM8-20大載荷多功能農(nóng)用無人機

余詣等[13]設(shè)計了一款復(fù)合式橫梁的載重植保無人機，該機載運噴灑效率較高，可進行高效、低污染施藥噴灑。與傳統(tǒng)無人機相比，該機載運噴灑能力更好，但是該機的靈活性、精準性尚有欠缺，仍有改進空間。

2.3 折耳根收獲機械

迄今為止，市場上只針對折耳根收獲的機械較少，折耳根葉片部分采收主要依靠除草機械進行跨區(qū)作業(yè)收割，根莖部分由拖拉機配套專業(yè)的折耳根收獲機械進行收割。何曉芬[14]設(shè)計了一款小型折耳根收獲機，該機型適應(yīng)性強，利用了振動挖掘鏟和振動篩來實現(xiàn)收獲功能。

殷彥強等[15]設(shè)計了一種基于模塊化分析的小型折耳根多功能收獲機，運用模塊化設(shè)計使該機型能應(yīng)用于馬鈴薯和折耳根兩種農(nóng)作物的收獲，實現(xiàn)了該機型的多功能性。該收獲機拆裝方便，維護升級簡單，在丘陵山區(qū)作業(yè)時轉(zhuǎn)向靈巧，并且上手容易，適合小農(nóng)戶使用。

羅雨戈等[16]對傳統(tǒng)折耳根聯(lián)合收獲機的挖掘系統(tǒng)進行了結(jié)構(gòu)和性能分析，發(fā)現(xiàn)固定入土角度的挖掘系統(tǒng)在丘陵山區(qū)有著一定的局限性，驅(qū)動輪打滑和挖掘鏟壅土是時常出現(xiàn)的問題，為了解決收獲機在作業(yè)時常出現(xiàn)壅土、打滑現(xiàn)象的問題，通過設(shè)計挖掘鏟變角度驅(qū)動機構(gòu)降低了挖掘阻力，從而有效防止了壅土、打滑現(xiàn)象發(fā)生。

3 折耳根機械化發(fā)展趨勢

綜上所述，課題組認為折耳根機械化未來發(fā)展方向如下：探索適合折耳根地機械化耕整的方法；運用傳統(tǒng)耕整機械，調(diào)整機具的參數(shù)，尋找適用于折耳根地耕整的方法；對于折耳根的植保機械，要提高機械化植保率，優(yōu)化植保無人機的運載效率、靈活性和精準性，研發(fā)適合丘陵山區(qū)的植保無人機。想加大力度研發(fā)適合丘陵山區(qū)折耳根機械化采收的農(nóng)業(yè)機械，關(guān)鍵在于提高關(guān)鍵零部件的質(zhì)量，解決機械打滑、壅土問題，提高折耳根作業(yè)效率。提高機具利用率，加大對丘陵山區(qū)地下作物的聯(lián)合收割機的研發(fā)力度，實現(xiàn)一機多用。

4 總結(jié)

1）我國折耳根的機械化種植程度較低，大多依靠人工作業(yè)，效率低下，經(jīng)濟效益不高。在耕整地領(lǐng)域少有專業(yè)機械進行作業(yè)，目前主要通過傳統(tǒng)農(nóng)作物的耕種機械、植保機械等跨區(qū)作業(yè)，無法實現(xiàn)折耳根精準、高效的機械化作業(yè)。

2）丘陵山區(qū)折耳根耕整機械大致有拖拉機配套旋耕機和微耕機兩種，不同的作業(yè)環(huán)境和作業(yè)地塊面積要運用不同的耕整機械。折耳根葉 片常用割草機械收割，根莖收割常用拖拉機配套專業(yè)的折耳根收獲機具進行作業(yè)。