浅谈花生收获机械的发展状况
摘要：结合我国加入世贸组织及产业结构调整对花生收获机械带来的挑战与机遇,提出了研发设计花生收获机械的意义与必要性。通过对国内外花生收获机械的调研与资料检索，综述了用于分段收获的花生挖掘犁、花生收获机和用于联合收获的花生联合收获机的类型及特点。在系统介绍和分析了上述花生收获机械以及用于分段收获中花生摘果机的基础上，从各种机型的工作原理、结构特点、动力配套、适应条件等多方面论述了国内外花生收获机械的发展概况及应用现状，并论述了花生收获机械在未来几年的发展趋势。
关键词：花生；收获机械；发展概况；应用现状；发展趋势
一、研究的目的与意义
花生是世界上广泛栽培的主要油料作物,同时也是主要的创汇农产品之一。在世界油料生产和国际贸易中仅次于大豆居于第二位。据联合国粮农组织统计数字表明,世界花生种植面积由20世纪60年代的0.16亿hm2增至20世纪70年代的0.19亿hm2,并有上升趋势 [1]。我国是花生的主要产地之一。2003年全国花生播种面积达500多万hm2,总产147.5亿kg。近年来，随着花生种植面积的不断增加和农村劳动力的大量转移，“三秋”大忙季节花生收获劳动力明显不足，加之劳动强度大，收获时间长，影响后序的其他作业（小麦种植），花生收获机械化已成为花生生产环节的主要研究内容和发展方向[2-4]。
在我国加入WTO、西部大开发以及农村经济产业结构战略性调整稳步推进的形势下,预计我国北方农机化技术在“十五”期间及未来15年内,将呈现花生、薯类等经济作物收获机械化技术得以重点开发和应用的发展趋势。花生生产机械化技术应用和花生收获机械的市场前景看好。我国入世之后,国外先进农机将以低关税进入我国,也会给我国的农机化市场带来发展机遇。国内市场对收获机械的整体需求较大。目前，花生的收获主要还是靠人工来完成,耗时、费力、生产成本高。借鉴小麦联合收获机对外服务和跨区作业的成功经验,农民已把花生收获机械当做是增加收入的又一个好的途径,就象诸多质量稳定、技术先进、适销对路的其他农机产品一样已受到广大花生产区农民、农机大户和经销商的青睐,成为他们增收的新亮点[1]。
建国以来,我国实现农业机械化的主要精力放在解决劳动强度大、人畜力难以胜任的耕整地机械化和三大粮食作物的全过程生产机械化问题上。椐统计,2001年全国农田作业机械化的水平,机耕占65.02%、机播占25.59%、机收仅占16.29%[7,14]。而花生收获机械化的问题因只是区域性的,而且一直将花生作为经济作物看待而尚未得到应有的重视,从事花生机械研究的人员和机构也相对太少,生产厂家或企业不多,因而造成了我国花生收获机械相对落后的局面。农业机械产品的升级换代和产品结构调整势在必行,花生收获机械必将进入了一个调整发展的新时期。所以必须以我国花生收获的实际情况为基础,研制与推广适合我国国情的新型花生收获机,以满足我国现阶段广大花生种植用户的迫切需求。
二、国内外花生收获机械的发展概况与应用现状
2.1国内外花生收获机械的发展概况
花生的收获经历了手拔、镢刨、犁耕和机械收获四个阶段。由于世界各地经济、生产力发展的不平衡,发达国家花生的收获已全部实现机械化作业,而欠发达国家基本还是以人工和畜力为主[5,6]。目前花生收获机械按功能的完善程度分类,主要有用于分段收获的花生挖掘犁、花生收获(挖掘)机、花生复收机和用于联合收获的联合花生收获机等[7,8]。
花生挖掘犁结构非常简单,一般与小四轮拖拉机或手扶拖拉机配套使用,工作时只将花生耕起,不能实现花生与土壤的分离,挖掘后由人工抖土、捡拾花生[9,10]。江苏省徐州农机所研制生产的4HW260型花生挖掘犁就是一种典型代表[11] 。
花生收获（挖掘）机较花生挖掘犁在功能上有了进一步提高,实现了挖掘和果土分离的功能,但仍需人工或机械捡拾、集运、摘果。国外花生收获机械的研究起步较早,技术也比较先进,多采用两段收获法。较有代表性的是美国CourtesyofLillistonMfg.Co.生产的LP—2型花生收获机、荷兰Michigan生产的PH—2型花生收获机及美国KelleyManufacturing公司生产的系列花生挖掘机，这些机型均采用挖掘铲与分离链相组合的工作原理。
我国对花生收获机的研制是从20世纪60年代{学}开始的,起步较晚。又在20世纪70年代末80年代初从美国引进花生挖掘机的基础上得以发展起来[7,12]。开始研制花生收获机以来,已有多种类型的样机或产品问世,如东风69型、4HW800型、4H150型花生收获机等,实现了我国花生生产从传统的人力劳动到机械化的部分转变,在我国花生生产机械化的发展过程中起到了一定地积极地作用。花生收获机中比较典型的是4HW系列花生挖掘机。该系列花生挖掘机可分别与之适应的8.8～11kW、14～22kW、36.8kW等拖拉机配套,可一次完成花生的挖掘、抖土、铺放等工序。
20世纪70年代我国在引进美国的机型后,经过消化吸收,研制出了4HW2800型花生收获机。这种收获机也采用挖掘铲与分离链相结合的结构形式。从整体收获指标来看,其损失率、破碎率都较低,工作性能可靠,是我国目前花生产区正在使用的机型,也是花生分段收获机械的典型代表。但该机型结构复杂,动力消耗大,收获损失率高(一般大于5%),而且都要与大、中型拖拉机配套,不适合农村现有的生产形式,造成了目前花生收获大面积仍需人工收获的局面。
2002年,莱阳农学院与青岛万农达花生有限公司合作,根据花生种植新的农艺要求,研制成功了与多功能花生覆膜播种机配套的一种新机型——4H22型花生收获机。该机将挖掘与分离两大机构溶为一体,结构紧凑、动力消耗少、损失率低、生产率高,是目前生产中推广前景最好的花生收获机械。该机采用农村普遍的配套动力,损失率﹤2%(一般﹥5%),收获效率比人工收获提高15倍,能适应最近几年花生铺膜播种机械化工艺,能够在收花生的同时将地膜收起减少土壤污染起到了很好的环保作用。其结构紧凑,性能可靠,主要性能指标已达到了国际先进水平[13,14]。
花生复收机的作业是将花生收获、运输过程中遗留在土壤中的花生果从土壤中分离出来并抛撒在地面上然后由人工捡拾回收。花生复收机是在收获损失率较高情况下的产物,我国大部分地区实行一年两作或两年三收,不适于在田间晾晒花生,因此花生复收机在我国应用效益较差。1983年,根据挖掘铲与抖动链式花生收获机收获损失率偏高的现状,山东省烟台农机所研制了4HF21100型和胶南县农机研究所研制了4HF21000型等花生复收机,主要与泰山225型拖拉机配套使用,每小时复收花生0.16hm2,一次收净率为74%～85%[15,16]。在机械收获损失率较低的情况下,机械复收效益就显得太差,所以现阶段花生复收机基本上没有得到广泛的推广应用。目前,花生复收机在我国已基本停止研究和生产。
花生联合收获机可以一次完成挖掘、抖土、摘果、分离、清选等作业过程[10,12]。发达国家,特别是美国,花生种植以蔓生型为主。花生除茎以外的分枝,都铺在地面,生长期长,一般为一年一收,其收获形式为典型的两段式收获——先用花生挖掘机将花生挖掘、除土并条铺于田间,待花生晾干后,再用带捡拾器的花生联合收获机捡拾摘果 。国外花生联合收获机的研究起步较早,尤其在两段收获方式的研究技术方面比较成熟[17]。美国JohnDeere公司1954年和1964年分别研制生产出了25型花生联合收获机和111型自走式花生联合收获机,2002年美国KelleyManufacturing公司在KMC3376和KMC3374的基础上研制出2002新型花生联合收获机[18-20]，这些是目前的花生两段收获方式下的最先进的联合收获机械。由于种植农艺的不同,我国大部分地区实行分段式收获或联合收获。大陆对花生联合收获机的研究相对比较晚,技术还有待于完善,目前尚没有成型的花生联合收获机能够满足生产要求。台湾大地菱农业机械股份有限公司生产了TBH23252型自走式花生联合收获机(如图5所示),该机采用履带式行走装置,可一次完成花生挖掘、抖土、摘果、分离、清选等多道作业工序,并且脱荚率达99%,破裂率﹤2.5%,适于鲜株脱荚,是我国现有的最先进、功能最完善的花生联合收获机械。
花生摘果机是将花生荚果从花生蔓(秧)上摘下的机械。包括简单的手摇花生摘果机、与发动机(电动机)配套的花生摘果机和与拖拉机配套的花生摘果机等。我国花生摘果机的种类较多,如4HZ680型花生摘果机、25TH940型花生摘果机、5HZ500型花生摘果机等,分为花生半喂入式和全喂入式摘果两种机型,其作业效率是人工作业效率的40倍以上,可以满足花生摘果这一环节的生产需要。近几年,我国的花生摘果机根据农艺和农时的要求,在原来只摘干果的基础上研制推广了摘鲜果的机械,如山东省即墨市农机厂生产的5ZG21000型花生摘果机和青岛市平度长乐镇华晨农机厂生产的华晨牌5TH2 940型花生摘果机等。这为花生联合收获机的研制提了一个重要的参考依据。但它们普遍存在摘果效果受入花生状况(如含水率)的影响,摘果效果有一定波性,还需进一步的研究。
2.2花生收获机械的应用现状
国内外花生收获机械的种类较多,也都得到了不同程度的应用。但是就我国目前的状况来看,现有的花生收获机械普遍存在功能单一、技术性能不稳定、产品可靠性差等问题,而引进的一些花生收获机或对引进的产品经消化吸收后制造出来的花生收获机都有一定的缺陷,不能很好的适应我国现阶段花生收获的实际情况。
由于世界各地经济、生产力发展的不平衡,使国外花生机械化收获的发展也不尽相同。美国、加拿大等发达国家已实现了花生生产全过程的机械化作业,在收获环节早已发展到联合收获水平;而我国花生生产机械化水平无论是同其他主要粮食作物比,还是同世界发达国家相比,均处于较低水平。其他一些花生产区如越南、印度等国家的机械化程度也都很低,在某些方面还落后于我国的技术现状[21,22]。我国花生收获方式大部分地区仍以人工收获为主,部分地区用花生挖掘犁,少部分地区采用花生收获(挖掘)机,花生的机械化联合收获几乎为零。然而花生的收获作业用工多,劳动强度大,己成为花生产区农民最繁重的劳动之一。目前我国在花生生产过程中收获机械出现了结构性矛盾,有效供给不足;小型机具多,大中型农机具跟不上发展需要;机械品种、规格不多,质量性能不稳定,技术储备和研制开发力度不够;存在着机械作业的薄弱甚至空白环节,不适应农业和农村经济结构战略性调整的需要;严重存在机具老化,技术水平不高,更新投入不足等问题[23]。收获机械不能满足花生生产实际的需求,直接影响了花生农户的种植和购买机具的积极性。
三、花生收获机械的发展趋势
从世界范围内看,随着生物技术、花生生产技术的提高,花生的种植面积和产量正不断增加。国外的花生收获机械正依照本国的种植特点,向着大型化、机电一体化、智能化、更可靠、更安全的方向发展。一些发达国家不断将高、精、尖技术应用到农业机械上来,农业机械正向智能化方向发展。这些国家花生收获机械与其他农业机械相比,几乎是同步发展的。花生收获(挖掘)机、捡拾摘果的联合收获机的制造与应用技术已相当完善。
我国的花生收获机械正处在发展时期,目前以分段收获为主,联合收获技术还处于研制阶段。我国农村分散经营的生产体制和农民的消费水平,以及中小型拖拉机拥有量大的特点,决定了在今后一段时期内,我国仍然要以中小动力的花生收获机为主要的研究和推广对象。花生收获机械大面积的推广也还需要一段时间。花生联合收获机械的研制与推广更要结合经济发展的速度和农村产业结构的调整,逐步得到完善和提高。
我国正处于社会主义初级阶段,农业生产力相对落后,有效需求不足,农民普遍收入较低。农业劳动力向非农产业转移和农用地产权转移缓慢,全国只有耕地2/3、播种1/4、收获1/6的作业面积由农机承担[23,24]。由于我国经济发展的不平衡性,东部、中部和西部地区,对产品、技术的需求存在递进的趋势,在市场开发上有滞后的特点,这决定了经济实用、多功能、回收率高的中小型农机具有较好的发展势头。在一个较长的时期内,中小型花生收获机械将是花生收获机市场上的主导产品。
综上所述，以我国花生收获的实际情况为基础,研制与推广适合我国国情的新型花生收获机,以满足我国现阶段广大花生种植用户的迫切需求，具有重要的意义。
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