万寿菊机械式采摘现状分析

牛国玲， 姜永成， 李镖镖， 杨俊杰

（佳木斯大学机械工程学院，黑龙江佳木斯154007）

万寿菊机械式采摘现状分析

牛国玲， 姜永成， 李镖镖， 杨俊杰

（佳木斯大学机械工程学院，黑龙江佳木斯154007）

针对机械式采摘万寿菊的发展现状进行分析，介绍了国内外万寿菊种植现状以及种植范围，对万寿菊的生产价值以及经济价值进行了分析。为了提高万寿菊采摘效率，提出发展机械化万寿菊采摘的战略是非常必要的。进一步通过对现有机械采摘的分析，提出对机械式万寿菊采摘机的改进策略以及展望，为以后对于机械式采摘万寿菊、仿生机器人采摘万寿菊等研究工作奠定了基础。

万寿菊；机械式采摘；仿生机器人采摘万寿菊

0 引言

色素万寿菊是持续性开花作物，属绿色环保型经济作物，具有净化空气和美化绿化环境的作用。种植万寿菊，景色壮观，既可观赏又可入药，具有很高的观赏价值和药用价值。

目前有些地方已机械式采摘万寿菊，但是仍存在很多问题，因此改进万寿菊采摘机械是万寿菊生产中的一个重点和难点。目前针对万寿菊机械采摘研究方面的参考资料较少，仅有的是位于新疆地区察布查尔县的研究。本文对万寿菊的整体现状进行分析，并且结合实际考察数据，对其进行总结探讨，为今后研究万寿菊机械化采摘机的优化奠定理论基础。

1 万寿菊采摘期及人工采摘存在的问题

1.1 万寿菊采摘期

通常，万寿菊花瓣完全展开时即可采摘，一般10～13天采摘1次，未完全开放的花瓣不摘，以免影响产量。整个生长期可采摘7次［1］。

适时采收是万寿菊增产的一个重要环节。采花过早，花朵小、产量低；采收过晚，花朵萎蔫、花瓣脱落，也会导致减产。在农业生产上，人们常以万寿菊花冠直径和花的色泽作为采摘标准。本试验表明，在现蕾后第16～25天，万寿菊可以采摘。但是，在第22天之后，万寿菊鲜花外层花瓣逐渐萎蔫，影响鲜花色泽。而在第16～22天之间，鲜花重量和直径在不断生长，鲜花重量和花冠直径均达到采摘标准，因此，确定万寿菊在现蕾后第16～22天之间进行采摘为佳［2］。一般在7月末至下霜前为采收期，每5-7天采摘一次，标准是达到八、九成熟时，花瓣全部展开，花心的雄蕊部分开放或不开放，这时产量最高。同时，及时采摘前期花朵，有利于后期花朵有足够的营养吸收，提高产量。五不采原则即阴雨天不采，有露水不采，雾天不采，不成熟不采，腐烂、病变、变色杂花不采。特别注意雨天不能采摘，因万寿菊植株属无限根系，雨天采摘病菌容易从根系及采摘口侵入植株，导致死亡或低产［3］。

采花时用手握住花朵向一边轻掰即可，不可猛拉硬扯。在收获万寿菊时，花农在垄沟内行走，对两边的花朵进行采摘，用塑料袋、竹筐等装花。由于其鲜花主要含有叶黄素，在阳光照射下，容易被氧化，使其叶黄素含量降低，所以鲜花需用黑色塑料薄膜覆盖进行保存或者运输。或者是采花后，立即将花枝剪去，剪到花枝细叶以下，以减少养分消耗［4］。

1.2 人工采摘存在的问题

采摘作业所用劳动力在整个生产过程所占比重最大，目前我国的采摘绝大部分还是以人工采摘为主。人工采摘效率低、劳动量需求大，还容易损伤果实。人手不够的问题常常会导致经济损失。利用机械采摘万寿菊既可减少对花朵的破坏，也可减少对劳动力的需求，综合效益显著提高。此外，随着从事农业劳动人数的减少及老龄化趋势加大，开发采摘机械具有巨大经济效益和广阔的市场前景。

2 国内外机械式采摘研究现状

2.1 国外研究现状

图1 振摇式果园采收机械

国外的采摘机械发展迅速，代表性的有果园采摘机械等。果园机械式采摘主要有振摇式、撞击式和切割式三种类型。国外果园采摘机械的研究始于20世纪40年代初，以美国等西方国家开展的较早。从40年代至60年代，振摇采摘机械得到迅速发展。70年代出现了各种动力切割式采摘机械，例如油锯、气动剪。比较著名的气动剪厂商有意大利的CAMPAGNOLA公司，瑞士的FELCO公司，日本的ARS公司等［5］。

2.2 国内研究现状

1）手提式万寿菊花采摘器。手提式菊花采摘器可解决人工采摘万寿菊花产生过敏的问题。它主要用于万寿菊花采摘，同时也适用于采摘各类花朵。它具有工作效率高、体积小、造价低、灵活、无动力、操作简单方便的特点。它主要是能够代替人工采摘，避免用手去触碰花朵，减少花朵对人体的伤害。

2）万寿菊采摘机。万寿菊采摘机以柴油机为动力，通过引风机产生风压，运用风力对万寿菊鲜花进行采摘。该机器由182团、顶山天然色素有限公司以及石河子采棉机厂共同研制。万寿菊采摘机将在团场进行试验推广，这将对团场万寿菊产业的发展及农业增效、增收起到积极的推动作用。

3）自主研发万寿菊采摘机。为了有效解决万寿菊采摘的劳动强度大、用工难问题，2012年，万寿菊机械采摘项目攻关小组，经过近8个月的科技攻关终于研发出新疆首台万寿菊采摘机。

图2 全疆首台万寿菊采摘机

3 现有机械式万寿菊采摘机械的问题分析

对以上几种万寿菊采摘机械分析表明，目前机械式采摘万寿菊仍存在下列问题：

1）手提式万寿菊采摘器效率偏低。手提式虽然使用起来方便灵巧、可操作性强，但在大面积种植的万寿菊面前，仍不能快速采摘万寿菊，仍不能大量减少所需采花工。

2）大型采摘机械对植株有一定损害，导致采摘花的质量不高，降低了再采摘产量，使总产量降低。大型机械虽然在很大程度上加快了采摘的进度并大量减少了所需人工，更能适应大规模种植的万寿菊作业，但在采摘过程中仍不可避免对植株带来伤害，给下一次采摘的万寿菊质量和产量造成损失，同时采摘作业对拖拉机的速度有一定的要求，过慢容易把未开放的花朵摘下，过快则会出现漏采，而且拖拉机在花田中活动受到限制，灵活性较差。

4 结论

通过以上资料分析，我们了解到机械式采摘万寿菊的需求和现状以及存在的问题。针对这些问题，我们对万寿菊采摘机提出如下优化对策及未来的展望：

1）针对采净率较低的问题，可以加入识别装置，对万寿菊进行识别，识别出适合采摘的万寿菊后再对其进行采摘，这样不仅可以提高万寿菊采摘率，还能在一定程度上保护未成熟花朵，提高二次采摘产量。

2）针对大型机械对植株造成较大伤害的问题，可以通过对刀片优化以及对大型机械结构改良使其更适合在花田中活动，减少对万寿菊采摘过程中对植株造成的伤害。

3）优化种植工艺，在培育过程中尽量使同一地区的花期最佳采摘期统一，经过技术研究化简同一高度使其更有利于机械化采摘。

4）利用仿生机器人采摘万寿菊。但目前采摘类机器人还存在问题，如：识别率不高或识别后定位精度不高、部分重叠或遮蔽的果实无法采摘、果实的损伤率较大、果实的平均采摘周期较长、采摘机器人的制造成本较高等问题。但随着技术的进步，采摘机器人的成本将会降低，且变得更加自动化、智能化、人性化。应加快花果采收机械的研发，使其向结构合理、自动化程度高、工作视角良好、操作安全简便、使用和维修方便、安全可靠性高、智能的方向发展。提高劳动效率，并尽可能地把人们从繁重的劳动中解放出来［6］。

5）可通过非切割方法使万寿菊花朵与植株分离，如模仿吸入式自动采果机，利用吸尘机的原理将花朵吸入漏斗内，借助柔软管道输送到储存容器中，这样能减少采摘时切口对植株的影响，且操作较为简单［7］。

根据万寿菊茎直立、粗壮，多分枝，属一叶一分枝型，幼苗茎光滑，成株茎具有纵纹及沟槽，常规品种一般株高900～1 200 mm，杂交种株高1 500 mm左右［8］等特征，设计出一种与万寿菊植株相容性较好的机械，使其在采摘过程中减少对万寿菊的损害。针对造价问题，收集箱可参考现有紫菜采摘机，紫菜收集箱用杉木板辅设在钢管机架上，重量轻、成本低、寿命长、清洗晾晒方便［9］。

［1］ 陈小军.万寿菊高产栽培技术［J］.农村科技，2012（5）：43-44.

［2］ 王立凤，姜明，杨克军，等.不同采摘时期对万寿菊鲜花重量和叶黄素含量的影响［J］.东北农业大学学报，2012（7）：145-148.

［3］ 邱冬梅.东部半山区色素万寿菊栽培技术要点［J］.吉林农业，2012（7）：97.

［4］ 林晓影，王龙，王红霞.万寿菊的栽培与采摘［J］.养殖技术顾问，2011（10）：223.

［5］ 陈翊栋，刘轶.果树气动剪枝机工作原理及现状［J］.农业机械，2008（25）：54-56.

［6］ 段洁利，陆华忠，王慰祖，等.水果采收机械的现状与发展［J］.广东农业科学，2012（16）：189-192.

［7］ 郑世椿.金薯高产栽培技术［J］.中国农学通报，1995（4）：52.

［8］ 张春华.色素万寿菊特征特性观察及各生育阶段管理研究［J］.中国园艺文摘，2013（7）：146-147.

［9］ 孙莉，李珺珺.紫菜采摘机研发使用情况的调研分析［J］.江苏农机化，2009（3）：32-33.

（编辑立 明）

Status and Analysis of Mechanical Marigold Picking

NIU Guoling,JIANG Yongcheng,LI Biaobiao,YANG Junjie
（College of Mechanical Engineering,Jiamusi University,Jiamusi 154007,China）

Development status of mechanical picking marigold is analyzed.The current marigold cultivation at home and abroad and the planting area are described.The production value and economic value of marigold are analyzed.In order to improve the efficiency of marigold picking,it is very necessary to put forward the development of mechanization marigold.And through the analysis of the existing mechanical harvest,thus the improvement strategy of mechanical marigold picking machine and outlook is put forward.The results provide reference for mechanical harvest and bionic robot picking marigold research work.

marigold;mechanical harvest marigold;bionic robot picking marigold

S 23

A

1002－2333（2014）05－0032－03

牛国玲（1975—），女，副教授，硕士，主要研究农业电气化与自动化、机械设计等；姜永成（1976—），男，副教授，博士，主要从事农业智能机器人技术、智能检测与控制技术研究。

姜永成，E-mail：jiangyongcheng@126.com

2014-01-19

佳木斯大学科技创新团队建设计划项目（Cxtd-2013-01）