丘陵山区折耳根机械化种植发展现状及展望*

2023-03-20蔡荣飞易荷涵夏凌波

南方农机 2023年7期

蔡荣飞，王辉，易荷涵，夏凌波

（重庆三峡学院机械工程学院，重庆 404130）

0 引言

折耳根又叫蕺菜、鱼腥草、臭猪菜等，三白草科植物，可餐食也可药用[1]。折耳根整株都可作为药材，食用可清热解毒，是治疗肠炎、肾炎性水肿、中耳炎等的常见药材，西南地区人民常将其作为蔬菜或调味品[2]。可见，折耳根有着巨大的经济价值和科研价值，这也提高了农民种植折耳根的积极性。

迄今为止，我国折耳根种植面积已经颇有规模，其主要分布在我国浙江、湖北、云南、四川、贵州等地，种植地区的数量和种植面积也在不断地扩大[3]。但是，随着种植规模的扩大，相应的问题也接踵而至。折耳根的采收较为麻烦，大多要涉及茎叶两个部位的采收，且两个部位采收时节存在差异，叶子部分在春夏季，根茎部分则在秋冬季。在采收叶子部分时要保持根茎部分的完好，最好是不能破坏其周边的土壤环境；采收根茎时，要涉及挖根、去除附着黏土、收集等工序，所以工序较为烦琐，且根茎入土深度可达30 cm，根茎之间交错盘绕，错综复杂[4]。这也使得折耳根的采收大多依赖人工采收，作业效率低下，人工成本较高，经济效益受到严重影响。以湖北宜昌市为例，折耳根采收每亩地的人工成本大约为5 000 元，超过了收入的25%，这也严重制约了折耳根产业的发展。此外，折耳根的经济价值与其出土品质有着直接的关系，人工采收折耳根破损率较高，极易影响折耳根的品质[5]。所以，推动折耳根的机械化采收迫在眉睫，同时这也是实现乡村产业振兴的重要手段。

1 折耳根简介

折耳根喜阴，常生长在阴凉地域、水洼地旁、田垄沟壑上等，喜欢温暖潮湿的气候，在阴润季节最适宜其生长[6]。折耳根的温度适应范围广，茎叶部分在-10 ℃~0 ℃时也可成活，折耳根出苗温度在12 ℃时较为合适，16 ℃~20 ℃是折耳根前期生长的最佳温度，而地下根茎的生长成熟温度要求要比前期高4℃~5 ℃。折耳根对土壤含水量要求在75%~80%之间，土壤pH 值要求在6~7 之间。沙质土壤和腐殖质土壤最适宜折耳根的生长，在条件有限的情况下黏性土也可种植[7]。

2 折耳根的农业机械发展现状

提高折耳根机械化种植水平，必须与折耳根植物的生长特性充分结合，充分考虑其适宜的温度和湿度，充分了解其生长周期及规律。在收割方面，根据根茎叶的成活要求、收获部位和收获季节的不同，在采收上要区别于传统农作物，但地下根茎的采收可以借鉴其他传统地下农作物比如花生、土豆等的作业模式。

2.1 折耳根耕整机械

整地是种植折耳根的首要环节及关键环节，我国目前尚没有专业的折耳根地耕整机械，整地的目的就是翻土碎土，改善土地结构，覆盖残茬和肥料，有利于折耳根地吸收水分和营养，让折耳根有一个良好的生长环境。折耳根的机械化耕整地作业可采用旋耕机、铧式犁、整地机、圆盘耙等常见农业机具装备。但是同时要注意结合丘陵山区地块小、坡度大的特点，配备中小型耕整作业机具较为合适[8]。目前，丘陵地区应用量大、面积广的耕整地机械还是以旋耕机配套小型手扶拖拉机和微耕机为主。根据丘陵山区地形，较大田块适合轮式拖拉机或者履带式拖拉机悬挂旋耕机进行作业[9]。对于一些较小田块、较窄道路的山地，使用微耕机进行耕整。

威马农机研发了一款威马WM590 微耕机，该机型适用于果园、菜地、大棚和荒地作业，可满足用户开沟、锄草、旋耕和打坑等需求，体积小、质量轻、性能优越，适合丘陵山区折耳根机械化种植[10]。

叶晓红[11]研制了一款结构可调式微耕机，该机型可以在运输和耕整两种模式间切换且方便快捷，针对不同的耕整地环境可快速调整耕深，大大提高了耕整作业效率。目前，该微耕机被广泛应用于丘陵山区的山洼田地、果园地等。

2.2 折耳根植保机械

在折耳根种植过程中合理使用植保机械可以有效提高折耳根的产量。图1 为珠海羽人农业航空有限公司的谷上飞3WDM8-20 大载荷多功能农用无人机。该机通过快速更换不同功能的挂载设备实现植保、施肥、播种等多种作业，作业效率高，可适用于大小、复杂度等不同的田块的作业，但也存在载重量小、需频繁加装肥料、外形尺寸大、转运不便等缺点，用于大规模折耳根植保作业仍有一定的局限性，该机型主要适用于丘陵山区的小地块作业[12]。

图1 谷上飞3WDM8-20大载荷多功能农用无人机

余诣等[13]设计了一款复合式横梁的载重植保无人机，该机载运喷洒效率较高，可进行高效、低污染施药喷洒。与传统无人机相比，该机载运喷洒能力更好，但是该机的灵活性、精准性尚有欠缺，仍有改进空间。

2.3 折耳根收获机械

迄今为止，市场上只针对折耳根收获的机械较少，折耳根叶片部分采收主要依靠除草机械进行跨区作业收割，根茎部分由拖拉机配套专业的折耳根收获机械进行收割。何晓芬[14]设计了一款小型折耳根收获机，该机型适应性强，利用了振动挖掘铲和振动筛来实现收获功能。

殷彦强等[15]设计了一种基于模块化分析的小型折耳根多功能收获机，运用模块化设计使该机型能应用于马铃薯和折耳根两种农作物的收获，实现了该机型的多功能性。该收获机拆装方便，维护升级简单，在丘陵山区作业时转向灵巧，并且上手容易，适合小农户使用。

罗雨戈等[16]对传统折耳根联合收获机的挖掘系统进行了结构和性能分析，发现固定入土角度的挖掘系统在丘陵山区有着一定的局限性，驱动轮打滑和挖掘铲壅土是时常出现的问题，为了解决收获机在作业时常出现壅土、打滑现象的问题，通过设计挖掘铲变角度驱动机构降低了挖掘阻力，从而有效防止了壅土、打滑现象发生。

3 折耳根机械化发展趋势

综上所述，课题组认为折耳根机械化未来发展方向如下：探索适合折耳根地机械化耕整的方法；运用传统耕整机械，调整机具的参数，寻找适用于折耳根地耕整的方法；对于折耳根的植保机械，要提高机械化植保率，优化植保无人机的运载效率、灵活性和精准性，研发适合丘陵山区的植保无人机。想加大力度研发适合丘陵山区折耳根机械化采收的农业机械，关键在于提高关键零部件的质量，解决机械打滑、壅土问题，提高折耳根作业效率。提高机具利用率，加大对丘陵山区地下作物的联合收割机的研发力度，实现一机多用。