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　　木薯塊根收獲技術(shù)與機具研究進展

先進的木薯機械化收獲技術(shù)是指在高效和低損的前提下，從土壤挖出或拔出木薯，并對木薯進行清潔、分切和收集的機械化作業(yè)技術(shù)。該文重點闡述了木薯收獲關(guān)鍵技術(shù)研究進展和國內(nèi)外先進機型的工作原理及技術(shù)特點，并從加強基礎(chǔ)理論研究、機具結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化、提高機具適用水平以及農(nóng)機農(nóng)藝融合等方面展望了我國木薯收獲機未來的研究方向。

木薯是世界第三大作物。木薯生存能力強，可在劣質(zhì)的土壤上種植，不與糧食爭地。木薯有著巨大的開發(fā)潛力。首先，木薯產(chǎn)量高且鮮薯塊根淀粉含量達24%~32%，有“淀粉之王”、“地下糧倉”的譽稱。當出現(xiàn)糧食短缺問題，或谷物價格高位運行時，木薯可以作為一種應(yīng)急作物，對糧食安全有著重要意義。

其次，木薯還是一種天然的健康食品，木薯富含抗性淀粉，可改善身體代謝，促進腸道健康。最后，木薯是我國重要的工業(yè)原料，木薯塊根應(yīng)用非常廣泛，產(chǎn)業(yè)鏈長，綜合效益高，開發(fā)前景好。

我國是木薯消耗大國，且在木薯淀粉和酒精加工領(lǐng)域均有比較先進的技術(shù)，但以目前的種植規(guī)模和產(chǎn)量難以滿足日益增大的木薯淀粉加工行業(yè)和燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的需求，存在嚴重的供需不平衡現(xiàn)象。原料不足已成為限制木薯行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素，木薯收獲難題已經(jīng)成為木薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“瓶頸”。

隨著城市化的推進，從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的勞動力愈加緊缺，用工難，人工成本增加，木薯收獲季與甘蔗收獲季重疊，更加劇了這種問題。所以，了解國內(nèi)外木薯收獲技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向，分析其中存在問題，推行木薯機械化收獲技術(shù)，解決木薯機械化收獲難題，對我國木薯機械化收獲技術(shù)的研究和發(fā)展有著重要意義。

1木薯生產(chǎn)概況

據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織2016年統(tǒng)計，全世界木薯收獲面積約2.35×107 hm2，總產(chǎn)量約2.77億t。如圖1所示，木薯生產(chǎn)主要集中在非洲、亞洲和南美洲。

非洲產(chǎn)量最大，占全球產(chǎn)量56.8%，其次是亞洲占全球產(chǎn)量32.2%。相對而言，美洲和大洋洲比例較低，分別為10.9%與0.1%。由圖2可知，熱帶發(fā)展中國家是木薯的主要生產(chǎn)國，但這些國家技術(shù)水平薄弱，目前沒有適用性強、應(yīng)用效果好的成熟機型。

2016年，我國木薯收獲面積約2.91×105 hm²，產(chǎn)量已達480萬t。我國木薯生產(chǎn)主要集中在廣東、廣西兩省，收獲面積合計約2.89×105 hm2，產(chǎn)量合計為342.87萬t。傳統(tǒng)木薯生產(chǎn)作業(yè)中需要大量勞動力，其中種植與收獲環(huán)節(jié)分別占整個木薯生產(chǎn)作業(yè)的12％和61%。

目前整個木薯生產(chǎn)過程包括整地、種植、田間管理和收獲4個階段，其中整地機械、種植機械、植保機械和木薯莖稈粉碎機械技術(shù)成熟，已基本滿足使用需求，在一定程度上減輕了農(nóng)民的勞動負擔，降低了木薯生產(chǎn)中的勞動力成本，但木薯塊根收獲機械仍不能滿足使用需求。

隨著土地集約化經(jīng)營的進行，木薯農(nóng)機農(nóng)藝進一步融合，木薯塊根收獲機得到一定的發(fā)展，但仍存在機具適應(yīng)性、穩(wěn)定性差，收獲成本高，木薯損傷、損失嚴重等問題，木薯收獲關(guān)鍵技術(shù)仍需進一步突破。

木薯塊根收獲技術(shù)是著力解決低損高效收獲深度達30~40 cm的木薯塊根這個難題。在傳統(tǒng)人工收獲作業(yè)中，特別是土壤干硬時，勞動強度大，收獲困難，通常需要在雨后等土地松軟后進行收獲作業(yè)?，F(xiàn)有木薯收獲機大多參考其他薯類收獲機型進行改進，收獲效果不理想，工作效率低，難以滿足下游木薯加工廠家收購需求，木薯塊根收獲難題成為木薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個主要制約因素。

圖1 2016年各大洲木薯產(chǎn)量份額

圖2 2016年木薯10大生產(chǎn)國

2木薯塊根收獲關(guān)鍵技術(shù)與機具現(xiàn)狀

木薯主要生長在黏性土壤和砂性土壤。黏性土壤中木薯生長較深，土壤對木薯的附著力大，收獲困難；砂性土壤中，薯塊分布較淺，但收獲時機具易磨損。

木薯收獲較其他薯類作物收獲困難，主要表現(xiàn)在黏重土壤中的木薯難收獲問題、木薯本身易脆斷問題、表皮易破損及破損后易霉變問題。收獲木薯塊根前需對木薯進行砍桿作業(yè)，在現(xiàn)有種植收獲條件下，地表雜草、木薯莖稈堆積，收獲時易壅堵、纏草，且因作業(yè)土壤黏重，拖拉機牽引困難，嚴重影響收獲效果。因此，如何處理田間雜草與田間殘余木薯莖稈、提高黏重土壤中木薯收獲質(zhì)量，成為木薯收獲技術(shù)有效實施的重點和難點。

2.1木薯塊根收獲關(guān)鍵技術(shù)

木薯塊根收獲技術(shù)以收獲阻力小、土薯分離效果好、木薯損失小、工作效率高和收獲成本低為原則，國內(nèi)外已展開一系列相關(guān)研究，并取得一定的成果。國內(nèi)外針對木薯塊根機械化收獲技術(shù)的研究主要集中在木薯收獲機挖掘鏟研究、土薯分離機構(gòu)研究和聯(lián)合收獲技術(shù)等方面。其中，挖掘鏟研究主要是對挖掘鏟結(jié)構(gòu)參數(shù)研究，以探究結(jié)構(gòu)參數(shù)交互作用對牽引阻力、松土效果和塊根最大有效應(yīng)力的影響規(guī)律。

土薯分離機構(gòu)研究主要是對土薯分離原理和機器結(jié)構(gòu)參數(shù)研究，以提高土薯分離效果，減少損失，降低阻力。聯(lián)合收獲主要研究塊根收起技術(shù)、清選技術(shù)、薯莖分離技術(shù)和薯塊收集技術(shù)等技術(shù)的集成，旨在減小勞動力的使用，提高工作效率。

該文在分析國內(nèi)外木薯塊根收獲技術(shù)概況的基礎(chǔ)上，闡述歸納木薯收獲技術(shù)與機具的研究進展及存在問題，分析各典型機具的技術(shù)原理、特點，展望木薯塊根收獲技術(shù)的發(fā)展趨勢，為我國木薯收獲技術(shù)的進一步發(fā)展提供參考。

2.1.1木薯收獲機挖掘鏟

挖掘鏟是木薯塊根收獲機的核心部件之一，其結(jié)構(gòu)設(shè)計與安裝情況對收獲質(zhì)量、整機作業(yè)功耗和機具使用壽命都有顯著影響。挖掘部件的作用是把薯塊和土壤掘起，并傳送到分離部件，對挖掘鏟的設(shè)計要求：在盡量少掘取泥土的情況下掘凈薯塊；挖掘深度穩(wěn)定，并能根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)，保證土垡能沿鏟面順利通過，對用于黏重土壤的挖掘鏟應(yīng)有較強的碎土能力；為了避免工作時出現(xiàn)纏草和壅土，要求挖掘部件具有自潔功能；牽引阻力小，刃口耐磨性好。

挖掘鏟研究一直是木薯收獲機研制的重點和難點。圖3a是關(guān)意昭等設(shè)計的一種二階曲面鏟，建立了二階曲面鏟的阻力模型，并分析了傾角變化對應(yīng)力和應(yīng)變的影響。黃暉等通過對碎薯表象進行分析，并對收獲機挖掘部件進行改進，減少收獲損失，提高入土能力。

圖3b是雛翔翔等模仿東方螻蛄前足趾爪的形狀設(shè)計的一種仿生挖掘鏟，并對空心仿生挖掘鏟和實心仿生挖掘鏟進行靜強度有限元分析，這是國內(nèi)第1次對木薯仿生挖掘鏟進行研究。

圖3c是王濤等設(shè)計的一種多階挖掘鏟，挖掘鏟輪廓呈弓形，鏟板增添縱向鏟刃增強對土壤的剪切。與普通平面鏟對比發(fā)現(xiàn)，牽引阻力降低6.93%。李寶靈等對挖掘鏟挖掘木薯的過程進行受力分析，并對鏟面角度進行優(yōu)化，得出在一定的挖掘深度下受力最小的大鏟面和小鏟面的最佳角度。

圖3d是益愛麗等基于仿生學原理，提出的一種模仿狗前爪結(jié)構(gòu)的仿生木薯挖掘鏟，設(shè)計為實心仿生挖掘鏟和空心仿生挖掘鏟兩種，并進行靜力學分析，分析結(jié)果驗證了設(shè)計的合理性。但至今仍未有在黏性土壤中應(yīng)用效果良好的木薯挖掘鏟，挖掘時斷薯嚴重。

黃暉等通過反復(fù)試驗發(fā)現(xiàn)在木薯收獲階段，碎薯的成因主要有3種：一是對位不正導致的側(cè)斷；二是入土深度不夠?qū)е碌溺P斷；三是機具結(jié)構(gòu)自身缺陷導致的折斷。損傷部位在濕熱環(huán)境下幾天就會變質(zhì)，木薯采后質(zhì)量下降，造成經(jīng)濟損失。目前我國木薯加工企業(yè)收購需求旺盛，通常在木薯收起后直接裝車運到加工企業(yè)進行后續(xù)加工，因此在實際生產(chǎn)中，漏收木薯成為木薯塊根收獲主要損失，木薯漏收率為衡量木薯塊根收獲機作業(yè)效果的一個重要指標。

圖3木薯挖掘鏟

2.1.2土薯分離機構(gòu)

土薯分離機構(gòu)主要有升運桿式、夾持鏈輸送式和振動鏈式。不同的土薯分離機構(gòu)適用情況各不相同，目前振動鏈式機型較為常見。升運桿式結(jié)構(gòu)簡單，作業(yè)阻力小，但在雜草木薯莖稈殘枝較多的地塊存在易掛草雍堵，明薯率較低等缺點。夾持鏈輸送式和振動鏈式在砂性土壤中工作效果較好但在黏重土壤中木薯損失增大，且在砂性土壤中振動鏈磨損嚴重，需要經(jīng)常更換維修，降低了作業(yè)效率，增加了收獲成本。對木薯分離機構(gòu)的研究對減少木薯收獲傷薯率具有較大積極意義。

楊望等探討了不同塊根拔起速度和塊根生長狀況對塊根最大拔起力的影響規(guī)律，建立了考慮拔起速度影響的木薯塊根拔起力的力學模型和數(shù)學模型，為挖拔式木薯收獲機塊根拔起機構(gòu)設(shè)計提供依據(jù)。余瑞明等針對4UMS-1型木薯收獲機進行改進，分析拔起機構(gòu)各速度和角度對整機運行的影響，使拔起和輸送兩個過程順利銜接以及拔起時減少薯塊損失。

余瑞明等采用拉簧安裝在移動桿凹槽內(nèi)，移動桿與機架間為移動副連接方式夾緊木薯莖稈，設(shè)計了一種夾持輸送機構(gòu)。楊望等構(gòu)建了土壤-木薯-抖動分離裝置系統(tǒng)的動力學仿真模型和影響土薯分離性能的回歸數(shù)學模型，研究了木薯塊根拔起時土薯抖動的分離機理及各影響因素對土薯分離性能的影響規(guī)律。

陳炎杰等得到木薯機械化收獲中的挖拔零部件的設(shè)計參數(shù)和木薯全株各種形態(tài)特征之間的關(guān)系，得出可靠的木薯塊根的最大起拔力。李玲等設(shè)計了一種適用于4UMS-1800型雙行挖掘式木薯收獲機的木薯提升裝置，減輕了人工作業(yè)強度，提高勞動生產(chǎn)效率。

楊望等對木薯收獲機拔起速度進行優(yōu)化，以模糊PI作為塊根拔起速度控制算法，采用多領(lǐng)域的動力學仿真技術(shù)，開展模糊PI控制參數(shù)的優(yōu)化研究，并進行了田間試驗。

2.1.3木薯聯(lián)合收獲技術(shù)

木薯聯(lián)合收獲主要實現(xiàn)砍桿、挖掘、土薯分離、薯莖分離、薯塊收集和莖稈處理等功能，技術(shù)集成度高，工作高效，但機器龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多采用大功率拖拉機配套牽引。楊怡等設(shè)計了一種自走式木薯收獲機，收獲機由履帶底盤帶動，主要由挖掘裝置、夾持輸送裝置、土薯分離裝置和傳動系統(tǒng)等組成，能一次性完成木薯挖掘、夾持輸送、薯莖分離及去土收集等工序。

2.2國內(nèi)外木薯塊根收獲典型機型

目前，國內(nèi)外木薯塊根收獲作業(yè)中常用機型根據(jù)挖掘原理可分為挖掘式、拔式、挖拔結(jié)合式和挖掘—升運鏈抖動分離式等。非洲是木薯主要生產(chǎn)區(qū)，但非洲農(nóng)業(yè)機械基礎(chǔ)薄弱，多為手工收獲木薯，或使用簡易挖掘工具。木薯生產(chǎn)機械化程度較高的是巴西，其次是泰國，廣泛為木薯種植國借鑒的機型大多出自巴西。

巴西已有木薯聯(lián)合收獲機型投入木薯生產(chǎn)作業(yè)中，一次進地即可完成挖掘、夾持輸送、薯莖分離和去土收集等多工序作業(yè)，極大提高了生產(chǎn)效率，減少人工成本，該類機型一般體積大、質(zhì)量大，多采用大功率拖拉機配套牽引。

我國木薯種植地塊較散亂，機具多采用三點懸掛式作業(yè)，且作業(yè)環(huán)境復(fù)雜。當機具在土壤黏重，雜草多或斷桿覆蓋率高的地塊作業(yè)時，易產(chǎn)生雜草、斷桿纏繞或雍堵、阻力大、挖深不夠和收獲損傷大等問題，國外成熟機型多無法適用于我國種植情況。我國木薯收獲機型大多借鑒其他薯類收獲機型，多為挖掘式和挖掘-升運鏈抖動分離式，存在適應(yīng)性差、損傷嚴重以及收獲成本高等缺點，難以滿足木薯收獲的要求。

2.2.1挖掘式木薯收獲機

挖掘式木薯收獲機是使用挖掘鏟破壞薯塊與土壤的連接，然后由人工進行撿拾、分切和裝袋等作業(yè)，適合于收獲壟作栽培，薯塊生長密集的場合。該類機型結(jié)構(gòu)簡單制造成本低，強度高，機器適應(yīng)性好，效率高，油耗低，在我國使用較為廣泛。

目前常見挖掘式木薯收獲機可分為兩種，兩者主要區(qū)別在于對土壤的擾動程度不同。第1類對土壤擾動程度低，代表機型有巴西Planti center公司生產(chǎn)的P-900型雙行木薯塊根收獲機（圖4a）、巴西IKEDA公司生產(chǎn)的SMDP 2 LM型木薯塊根收獲機（圖4b）和TSM 2MII型木薯塊根收獲機（圖4c）。還有中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)機械研究所研制的4UMS-390Ⅱ型木薯收獲機（圖4d）、4UMS-900型木薯收獲機（圖4e）、4UMS-1800型木薯收獲機圖（圖4f），中國農(nóng)業(yè)機械化研究院研制的4UM-2型木薯收獲機（圖4g）。另一種機型工作時有一定的側(cè)向翻土作用，對土壤擾動較大，明薯率較高，如泰國一種圓盤形挖掘鏟（圖4h）。

其中P-900型雙行木薯塊根收獲機、TSM 2MII型木薯塊根收獲機、4UM-2型木薯收獲機結(jié)構(gòu)相似，設(shè)有切土圓盤，可有效切碎土壤和雜草，減小牽引阻力和立柱掛草，適用于黏土和砂土收獲。但該結(jié)構(gòu)受力穩(wěn)定性較差，當兩側(cè)受力差異較大時，立柱會嚴重變形甚至扭斷。

P-900型雙行木薯塊根收獲機配套動力為59 kW，能同時收獲幅寬為80~100 cm的雙行木薯，整機質(zhì)量340 kg，工作效率為3~4 hm2/d。對土壤擾動小，工作后木薯仍留在原地，所以對木薯塊根損傷較小。但該機型挖掘鏟與機架平行，由拖拉機液壓強壓入土，入土性能差。TSM 2MII型木薯塊根收獲機，所需牽引動力59 kW，可同時收獲兩行，整機質(zhì)量450 kg，理想工作深度為25 cm。4UM-2型木薯收獲機配套動力為66 kW以上拖拉機，能同時收獲幅寬為80~100 cm的雙行木薯，整機質(zhì)量325 kg，設(shè)有升運桿，可提高明薯率。

4UMS-390Ⅱ型木薯收獲機采用三點懸掛與拖拉機連接，配套動力為44~66 kW拖拉機，工作幅寬2 400~2 700 mm，整機質(zhì)量500 kg，3個挖掘鏟呈“品”字形排列，通過在木薯行間的深松作用，同時使3行土壤松動或?qū)⒛臼韽耐晾锕俺?，由人工拔出木薯?/p>

SMDP 2 LM型木薯塊根收獲機、4UMS-900型木薯收獲機和4UMS-1800型木薯收獲機結(jié)構(gòu)相似，采用門框式結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)整機受力穩(wěn)定。SMDP 2 LM型木薯塊根收獲機可同時收獲兩行行間距90~110 cm的木薯，整機質(zhì)量770 kg，配套動力63 kW，水平切割木薯下土壤，這種方式木薯塊根受力均勻，通過限深輪調(diào)節(jié)深度，深度調(diào)節(jié)范圍20~40 cm。

4UMS-900型木薯收獲機采用三點懸掛與拖拉機掛接，收獲0.8~1.0 m一行木薯，配套動力66 kW，挖掘深度280~360 mm，由拖拉機液壓油缸的作用使挖掘鏟從薯塊下面入土，挖掘鏟挖松土壤，然后由人工拔起收集木薯。4UMS-1800型木薯收獲機作業(yè)原理與4UMS-900相似，該機型可同時收獲兩行木薯。

圖4挖掘型木薯收獲機

2.2.2挖掘-升運鏈式木薯收獲機

國內(nèi)有多個企業(yè)生產(chǎn)銷售挖掘-升運鏈式木薯收獲機，該機型主要由機架、挖掘部件和桿鏈式土薯分離部件構(gòu)成，有升運鏈振動式和升運鏈不振動式兩種機型，振動升運鏈式機型分離效果更好。

工作時挖掘鏟將薯塊同土壤同時掘起，輸送至升運鏈，升運鏈一邊向后輸送土薯混合物一邊抖動，泥土從桿條間隙篩下，木薯通過桿鏈式土薯分離部件后，裸露鋪放于土壤表面，然后由人工撿拾。該類機型適合在砂質(zhì)土壤和土壤含水率低、雜草較少的情況，工作性能穩(wěn)定，明薯率高，但存在一定的缺點，如機器笨重牽引阻力大，易碰傷木薯，升運鏈磨損快，升運鏈易纏草且纏草難清理，在黏重、干硬土壤入土困難，分離效果差等。

代表機型有巴西HENNIPMAN公司生產(chǎn)的WH15-2L型木薯塊根收獲機（圖5a），該機收獲幅寬1.8m，配套動力為73.5 kW，可同時收獲兩行木薯。設(shè)有抖動式升運鏈和水平輸送鏈，增強了土薯分離效果，提高了明薯率。兩側(cè)壁前設(shè)有兩切土圓盤，工作時可切開土壤和切斷雜草，可減小牽引阻力和減少雜草纏掛。

我國該類機型有河南坤達農(nóng)業(yè)機械設(shè)備有限公司生產(chǎn)的4U-160型木薯收獲機（圖5b），廣西水力機械所研制的LW-602雙行木薯收獲機（圖5c），武鳴縣農(nóng)機化技術(shù)推廣服務(wù)站研制4UM-160型木薯收獲機（圖5d）。

4U-160型木薯收獲機主要由一排多個條形鏟、升運鏈和振動裝置組成，通過挖掘鏟的挖掘提升，木薯塊根進入升運鏈，在振動裝置的作用下使土薯分離，并平鋪在土壤表面。該機工作幅寬1.6 m，能同時收獲2行木薯，工作效率0.6 hm2/h，明薯率高，薯塊破損率小。

LW-602雙行木薯收獲機采用大型三角形凸面鏟增強挖掘鏟的碎土能力和入土能力。收獲幅寬1.6 m，生產(chǎn)效率0.2~0.4 hm2/h，收獲深度30~40 cm，收凈率95%以上，整機質(zhì)量980 kg，配套動力66~92 kW。4UM-160型木薯收獲機配套動力為51~59 kW，一次收獲兩行，工作效率0.2~0.26 hm2/h。

設(shè)計有斷面形狀為“T”型的鏟刀，增強了鏟刀的剛度，解決了平板鏟刀易彎曲折斷的問題，使鏟刀同時具有橫向和縱向切土功能，增強在紅壤土中的適應(yīng)性。另外還分別見報道有泰國和印度KARTAR公司生產(chǎn)的兩種前置式木薯收獲機（圖5e、圖5f），該兩種機型懸掛于拖拉機前方作業(yè)，可有效避免拖拉機輪胎擠壓造成的木薯損失。

圖5升運鏈式木薯收獲機

2.2.3挖掘-夾持鏈拔起式木薯收獲機

東南亞地區(qū)是木薯重要生產(chǎn)區(qū)，其中泰國、印尼、越南木薯種植面積最大，泰國的木薯生產(chǎn)機械化程度最高。在20世紀六七十年代開始，泰國就研制出了木薯種植機并用于木薯生產(chǎn)。該地區(qū)多砂性土壤，主要使用的機型為單行挖掘式和挖掘夾持鏈拔起式木薯收獲機（圖6）。

挖拔式木薯收獲機在進行木薯收獲作業(yè)前，需沿地面一定高度進行砍桿作業(yè)。進行塊根收獲時挖掘鏟先挖松土壤，隨后由夾持鏈夾持莖稈拔起木薯向后輸送。在砂性土壤中工作效果良好，在黏重土壤中斷薯損失嚴重。

我國該類機型有孫佑攀等設(shè)計的4UMS-1型木薯收獲機，該機型挖掘深度可達45 cm，并在夾持輸送后方設(shè)有切薯裝置，該裝置由兩個電動機帶動切薯刀旋轉(zhuǎn)，將薯塊切下落至地面，再由人工撿拾，但該類機型在國內(nèi)還未見有廣泛應(yīng)用。

圖6挖拔式木薯收獲機

2.2.4木薯聯(lián)合收獲機

木薯聯(lián)合收獲機在國外也有一定的研究，并得到應(yīng)用。我國木薯種植地塊小，地形崎嶇，大型聯(lián)合收獲機作業(yè)困難，目前國內(nèi)仍沒有木薯聯(lián)合收獲機型得到應(yīng)用。

巴西HENNIPMAN公司生產(chǎn)的WH-CM4000型木薯聯(lián)合收獲機（圖7a），外形尺寸9.7 m×2.4 m×3.5 m，整機質(zhì)量4 450 kg，由103 kW拖拉機牽引作業(yè)。

工作前先由液壓系統(tǒng)放下挖掘鏟和升運鏈部分，挖掘鏟掘起土薯混合物輸送向后方振動鏈進行薯土分離，然后經(jīng)輸送帶向后輸送至工作平臺，在平臺處由12人使用砍刀手工進行薯莖分離，砍后的木薯塊根向后輸送裝袋，裝滿后由液壓系統(tǒng)不停機釋放至地面，全程實現(xiàn)連續(xù)作業(yè)，一次完成兩行木薯的塊根收獲，平均收獲效率為7~13 t/h。

該機集成了木薯收獲的多個工序，在一定程度上提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動強度，但仍需要投入大量人力勞動，整機長度較長，轉(zhuǎn)彎掉頭所需空間大，機器操作困難。巴西MIAC公司生產(chǎn)的Maniva 2LR型木薯聯(lián)合收獲機（圖7b），工作時夾持鏈直接拔起雙行木薯，設(shè)有薯莖自動分離裝置，可在夾持輸送過程中自動分切木薯，分切后的木薯塊根通過傳送帶輸送至機器后方裝袋，自動化程度較高，整機只需3人操作，生產(chǎn)效率4 hm2/d。

該機由55 kW拖拉機牽引作業(yè)，機具驅(qū)動動力為液壓驅(qū)動，整機質(zhì)量4.8 t，整機尺寸為7.5 m×2.15 m×2.9 m。該類機型無挖掘鏟疏松土壤，因此只適用在疏松土壤中作業(yè)，對行準確度要求高，增加了機手的操作難度，對木薯成行性要求高，需要配套木薯種植機械。巴西TRIUMAQ公司設(shè)計了一種自走式試驗機型（圖7c），設(shè)有木薯拔起裝置、木薯分切裝置、薯塊輸送裝置、料箱和橫向卸料裝置。

工作時由液壓系統(tǒng)放下夾持鏈，通過夾持鏈直接拔起4行木薯，可自動完成薯土分離，經(jīng)自動分切后的木薯由薯塊輸送裝置裝箱，還設(shè)有橫向卸料裝置，可將薯塊橫向卸料至卡車等運輸工具。該機自動化程度高，整機只需3人操作。

圖7木薯聯(lián)合收獲機

機械化收獲木薯方式可在高效完成木薯塊根收獲作業(yè)的同時節(jié)約收獲成本。基于當前木薯收獲研究基礎(chǔ)和存在問題，借鑒巴西木薯收獲機械化的成功經(jīng)驗，綜合分析木薯生產(chǎn)現(xiàn)狀及其自然條件、產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與農(nóng)機發(fā)展狀況，提出未來研究的重點，彌補當前技術(shù)與裝備的不足。

（1）挖掘鏟仍是木薯收獲機主要研究對象。為提高木薯收獲機的挖凈率和土壤適應(yīng)性和可靠性并減少工作阻力。對挖掘鏟參數(shù)和工作面進行全面優(yōu)化設(shè)計，使挖掘鏟的功能得到進一步加強，不僅能夠完成挖掘木薯的任務(wù)，還可以更好實現(xiàn)碎土脫土等功能。

（2）因地制宜確立區(qū)域最佳木薯收獲方式和技術(shù)路線。各種木薯收獲方式均有其適用條件和特點，木薯種植區(qū)域環(huán)境差異較大，為保證收獲機具有良好的作業(yè)質(zhì)量，在深入調(diào)研的基礎(chǔ)上，結(jié)合地域特點，因地制宜確立不同地區(qū)最佳木薯收獲方式和技術(shù)路線，有針對性的進行木薯塊根收獲機技術(shù)研發(fā)和推廣應(yīng)用。

（3）農(nóng)機農(nóng)藝結(jié)合建立規(guī)范化區(qū)域木薯種植技術(shù)體系。目前木薯種植較隨意，無統(tǒng)一規(guī)范且種植地塊散亂，因此只有加強種植標準化推廣和規(guī)模化種植，采用現(xiàn)代化標準農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，合理優(yōu)化并形成區(qū)域規(guī)范的木薯生產(chǎn)技術(shù)體系，機器研制單位與機器使用單位建立多方位、多層次的協(xié)作網(wǎng)絡(luò)，農(nóng)藝與農(nóng)機相互適應(yīng)，相互融合，真正指出木薯生產(chǎn)中需要解決的問題，才能真正利于木薯收獲機械的設(shè)計改進完善，共同促進我國木薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

（4）培育適宜機器收獲品種。由于木薯生產(chǎn)機械研發(fā)長期滯后，導致以往木薯的育種和栽培目標主要集中在高產(chǎn)、高淀粉和抗逆等特性上，而對機械作業(yè)的適應(yīng)性重視不夠，給機械的研發(fā)、推廣和作業(yè)質(zhì)量均造成較大影響。當前木薯機械化收獲主要面臨難題為我國木薯生長土壤黏重，埋薯較深，木薯本身細長而易脆斷，木薯長向分散。如果培育一種結(jié)薯深度淺，薯塊長度短而粗壯，結(jié)薯方向一致，將極大地降低機械化收獲木薯塊根的難度。

（5）加強收獲基礎(chǔ)理論研究和資料共享。我國木薯收獲機研究起步較晚，缺乏木薯研究的基礎(chǔ)理論資料。國內(nèi)機型大多借鑒國外機型以及其他塊根作物收獲機型，但由于木薯自身屬性和生長環(huán)境的特殊性，目前國內(nèi)機型適應(yīng)性和可靠性較差，難以得到推廣應(yīng)用。通過對各品種木薯塊根參數(shù)的綜合測定及其力學特性，損傷規(guī)律的研究，以及各種典型土壤的應(yīng)力應(yīng)變、流動性、塑性和滑移等性質(zhì)的測定與研究，建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫并實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，使不同單位信息系統(tǒng)更加合理地進行資源配置、節(jié)約社會成本、創(chuàng)造更多價值。不僅能提高信息資源利用率，避免在信息采集、存貯和管理上的重復(fù)浪費，有利于更合理安排人力、物力和財力，發(fā)揮人的更大價值。

（作者：王之東 周軍平 楊學軍 劉云強 劉芳建）