张掖市马铃薯产业立足区位和资源优势,以脱毒种薯繁育、加工型马铃薯生产为主。截至目前全市共完成马铃薯种植面积46.3万亩,机械化收获面积达到39万亩以上。为分析和对比现有几种收获机型的优缺点,引导种植户认识、选择先进适宜的收获机型,持续推进张掖市马铃薯产业的长足发展,2014年9月,市农机服务中心技术人员对张掖市马铃薯收获机进行了选型对比试验。
本次试验选用的马铃薯收获机确定为张掖市现有的并具有代表性的机型,共3种,并参照NY/T648-2002《马铃薯收获机质量评价技术规范》,结合张掖市马铃薯生产实际,对试验机具的工作性能进行测定,对各机型的制造质量以及适应性作出科学评价和初步结论,为今后张掖市农机合作社及农户在马铃薯收获机具的选购方面提供参考。
一、样机主要技术特征
1.试验机型 参加本次选型试验的马铃薯收获机为4U-83型、4U-800型与1600型马铃薯收获机。4U-83型与4U-800型均为单垄双行收获机,1600型为双垄双行收获机。
2.主要技术参数 参加本次选型试验的马铃薯收获机可与20~120马力拖拉机配套使用,设计工作幅宽80cm~160cm,挖掘深度10cm~30cm。
3.技术特征 参加本次选型试验的马铃薯收获机技术特征相同的是它们都是采用后悬挂牵引、挖掘铲挖掘、动力垂直变向减速、升运分离筛抖动分离、薯块抛送等机构组成。动力由拖拉机后动力输出轴输出,减速器减速并垂直改变动力传动方向,三角胶带传动带动升运分离筛抖动输送分离薯块和土壤,可一次完成挖掘、输送分离、铺放成条等作业工序。
不同的是1600型马铃薯收获机带有两级分离筛,双垄双行收获,并增加了仿形碎土辊机构,能将马铃薯与土壤、薄膜等杂物分离得较彻底。4U-83型马铃薯收获机增加了防缠绕装置,除了能克服收获作业过程中容易出现的缠绕、壅土和分离不清等现象,还能将收获作业过程中涌向机具两边的马铃薯随着防缠绕辊的转动而迅速进入升运分离筛完成土薯分离,可有效防止被挖起的少数薯块被二次掩埋。
二、试验条件
试验地点选在山丹县清泉镇北湾村马铃薯机械化生产示范点。作物品种:大西洋,土壤类型是沙壤土。种植方式是前期进行机械化深松,播前进行机械化旋耕,然后完成机械化起垄、施肥、覆膜作业,当年4月人工播种、覆土,5月中旬机械中耕培土,植保季节采用机械植保。试验地为单垄双行覆膜垄作种植,平均垄距1.15m,平均行距25cm,平均株距20cm,平均垄高30cm,平均垄底宽80cm,平均垄顶宽45cm。试验前先清除了垄面薯秧,保证了马铃薯收获机械的通过性。作业速度严格按照机具作业的要求进行。
三、试验测定结果及分析
按照NY/648一2002《马铃薯收获机质量评价技术规范》性能指标要求,损失率应<5%,3种试验机型的损失率也全部达到标准要求;伤薯率应<5%,3种试验机型的伤薯率指标全部合格;纯工作小时生产率指标项中,3种试验机型的纯工作小时生产率也均在设计值范围内。
1.损失率测定结果及分析(见表2)
(1)损失率测定结果
(2)损失率指标分析(见表4)
由试验条件得知,试验机型的作业幅宽为大于薯块垄下宽度分布范围,因此由机具作业宽度因素造成的漏挖率几乎为零。在试验过程中显示,造成漏挖损失主要有3个方面的原因:一是挖掘深度调整不够使地下分布较深的薯块被漏挖(见表1)。二是挖掘深度调整过深出现了壅土和分离不清等现象,使挖起的马铃薯涌向机具两边而不能进入升运分离筛完成土薯分离被二次掩埋。三是由于土壤粘重造成土薯分离不彻底,使被挖起的少数薯块被二次掩埋。但参加本次试验的3种机具损失率指标均小于5%,达到了国家标准要求。
表1 挖掘深度测定表
项目 | 深度(mm) | 总均值 | |||||||||||
机具 型号 | 行期 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 平均 | |
4U- 83型 | 一行 | 290 | 280 | 300 | 300 | 280 | 270 | 260 | 270 | 270 | 280 | 279 | 279.75 |
280 | 300 | 280 | 290 | 260 | 260 | 260 | 290 | 280 | 280 | ||||
二行 | 280 | 280 | 260 | 270 | 280 | 280 | 280 | 280 | 300 | 290 | 280.5 | ||
280 | 290 | 280 | 260 | 300 | 300 | 280 | 280 | 270 | 270 | ||||
4U- 800型 | 一行 | 270 | 270 | 280 | 300 | 280 | 270 | 270 | 300 | 260 | 280 | 278.5 | 278.25 |
280 | 300 | 290 | 280 | 280 | 290 | 280 | 270 | 260 | 260 | ||||
二行 | 270 | 290 | 280 | 260 | 260 | 290 | 280 | 280 | 270 | 270 | 278 | ||
280 | 280 | 270 | 260 | 280 | 280 | 280 | 300 | 300 | 280 | ||||
1600型 | 一行 | 280 | 300 | 280 | 290 | 300 | 300 | 260 | 270 | 280 | 280 | 282.5 | 281.25 |
280 | 300 | 280 | 290 | 280 | 270 | 260 | 290 | 280 | 280 | ||||
二行 | 280 | 270 | 270 | 260 | 270 | 280 | 280 | 300 | 290 | 290 | 280 | ||
280 | 270 | 270 | 260 | 270 | 280 | 300 | 300 | 290 | 290 |
2.伤薯率测定结果及分析(见表2)
(1)伤薯率测定结果
(2)伤薯率指标分析(见表4)
试验地为单垄双行垄作种植,平均垄距1.2m,平均行距25cm,平均垄底宽80cm,平均垄顶宽45cm,而参加本次试验的3种马铃薯收获机作业幅宽为80cm~160cm,大于薯块垄下宽度分布范围,因此由机具作业宽度因素造成的伤薯很少,伤薯完全是挖掘深度调整的不够造成的,但参加本次试验的3种机具伤薯率指标均小于5%,达到了国家标准要求。
表2 明薯埋薯漏挖伤薯测定表
机具 型号 | 项目 | 测定值(Kg/m) | 总计 | 总薯量 | ||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||||
4U- 83型 | 明薯 | 4.75 | 3.8 | 3.7 | 5.65 | 5.5 | 23.4 | 24.25 |
埋薯 | 0.15 | 0.5 | 0 | 0 | 0.2 | 0.85 | ||
漏挖薯 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | ||
伤薯 | 0 | 0.15 | 0 | 0.15 | 0 | 0.3 | ||
4U- 800型 | 明薯 | 5.45 | 5.0 | 3.9 | 4.55 | 4.65 | 23.55 | 24.6 |
埋薯 | 0 | 0.25 | 0.5 | 0 | 0.15 | 0.9 | ||
漏挖薯 | 0 | 0 | 0 | 0.15 | 0 | 0.15 | ||
伤薯 | 0.2 | 0 | 0 | 0.15 | 0 | 0.35 | ||
1600型 | 明薯 | 9.3 | 9.5 | 10.0 | 7.8 | 11.0 | 47.6 | 48.95 |
埋薯 | 0.5 | 0.25 | 0 | 0 | 0.3 | 1.05 | ||
漏挖薯 | 0 | 0 | 0.3 | 0 | 0 | 0.3 | ||
伤薯 | 0 | 0 | 0 | 0.5 | 0 | 0.5 |
3.纯工作小时生产率指标分析(见表3)
表3 纯工作小时生产率测定表
机具型号 | 4U-83型 | 4U-800型 | 1600型 |
作业幅宽(m) | 0.83 | 0.8 | 1.6 |
配套动力型号 | 耕王RD304-B型 四轮拖拉机 | 东方红MG804型轮式拖拉机 | |
地块面积(m2) | 2000.01 | ||
测区长度(m) | 120 | ||
机具通过测区时间(h) | 0.046 | ||
机组速度(m/s) | 0.72 | ||
挖掘宽度(mm) | 830 |
(1)纯工作小时生产率测定结果
纯工作小时生产率计算公式:
纯工作小时生产率(ha/h)=
0.0001×测区长度(m)×作业幅宽(m)/机具通过测区所用时间(h)
根据表3测定结果得知:
4U-83型马铃薯收获机的纯工作小时生产率为:
0.0001×120×0.83/0.046=0.22ha/h
4U-800型马铃薯收获机的纯工作小时生产率为:
0.0001×120×0.8/0.046=0.21ha/h
1600型马铃薯收获机的纯工作小时生产率为:
0.0001×120×1.6/0.046=0.42ha/h
(2)纯工作小时生产率指标分析(见表4)
试验机型中,4U-83型收获机机具增加了防缠绕装置,保证了机具的通过性。参加本次试验的3种机具纯工作小时生产率均达到设计值范围以内。
表4 马铃薯收获机性能指标汇总表
项目名称 | 合格指标 | 现代农装 1600型 | 酒泉铸陇 4U-800型 | 青岛宏珠 4U-83型 |
损失率 | <5% | 2.8% | 4.3% | 3.5% |
伤薯率 | <5% | 1.0% | 1.4% | 1.2% |
纯工作小时 生产率 (公顷/小时) | 设计值 | 0.2~0.6 | 0.2~0.4 | 0.13~0.4 |
实际值 | 0.42 | 0.21 | 0.22 |
四、结论
1.马铃薯最佳收获期一般为15~20天,要根据马铃薯品种和种植地区的不同,适时选择收获期。没有正常成熟的块茎,表皮很薄,收获时容易损伤。
2.马铃薯收获前的割秧对收获效果有直接影响,除去茎叶的马铃薯成熟的比较快,可减少马铃薯块茎的机械损伤。同时,能克服收获作业过程中容易出现的缠绕、壅土和分离不清等现象,利于机械收获。
3.部分机具存在材料硬度、韧性不够,容易变形等问题,建议生产企业要从机具结构、制造装配工艺和材料几方面综合分析,及时完善改进机具,以提高机具质量,完善机具性能,提高机具的适应性、稳定性,零部件的可靠性等。
4.1600型马铃薯收获机,配套动力80~120马力拖拉机,作业幅宽160cm,作业行数双垄双行。功能齐全,性能可靠,工作效率高,但配套动力大,地块制约因素影响大,效力得不到充分发挥。适宜大地块种植马铃薯的收获作业。
5.4U-83型马铃薯收获机,配套动力20kW~30kW四轮拖拉机,作业幅宽分别为83cm,作业行数单垄双行。4U-800型马铃薯收获机,配套动力20kW~30kW四轮拖拉机,作业幅宽分别为80cm,作业行数单垄双行。这种以小型机械为主的马铃薯机械化收获技术路线,完全适合在张掖市马铃薯集中连片种植、分户种植的地区推广,还兼顾了机械作业的适应性和高效率,完全能够满足张掖市的马铃薯机械化收获作业,符合技术规范及当地的农艺要求、符合当地的农业生产习惯,农民容易接受,是较为理想的马铃薯主推挖掘机具。