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国内首款菠萝采收机:技术自主研发 效率提高三倍

www.caamm.org.cn    2020-05-26

文章来源:    作者:   文章类型:普通

菠萝是我国重要的热带水果之一,国内种植面积在100万亩左右,是广东、海南等地的重要支柱性产业。然而,近几年国内菠萝却时常出现大规模滞销。除了受品种结构单一影响外,生产方式落后,种植采收人工成本过高,也是造成农民丰产不丰收的主要因素。

一到菠萝采收季,在广东、海南等地的菠萝地里便能看到从头到脚全副武装的农民,背个大筐,顶着烈日弯腰采收菠萝,再一筐一筐扛到路边的车上。菠萝采摘季节性较强,只有半个月左右的收获高峰期。目前,国内菠萝采收主要以人工为主,成本一斤2到3毛钱,占到整个菠萝生产成本的40%,而且采收工人老龄化严重,用工难找。

菠萝收获机试验现场

为了解决这一制约产业发展的难题,助力我国菠萝产业提质增效,中国热带农业科学院农产品加工研究所(以下简称热科院加工所)从2017年启动菠萝采收机械化科研攻关,重点研发人工辅助半自动机械化采收平台,在一定程度上降低了劳动强度,提高了采摘效率。今年3月,热科院加工所食品加工团队和木薯机械化团队联合研发的国内首款菠萝采收机在广东徐闻国家现代农业产业园菠萝种植基地田间采收试验成功,获得参与试验各方肯定。

强劲有力 转场灵活

热科院加工所食品加工团队负责人、农村科技特派员周伟介绍,国外菠萝采收机技术较成熟但价格昂贵,如美国36米幅宽菠萝采收机单价达35万美元,并且对使用地块具有严格要求,包括:地块要平整、按照36米宽带状规范种植、预留3.6米宽作业通道等。我国菠萝多种于南方的丘陵地带,地块不平整,分散种植,有的地块还有电线杆,又没有专门的机耕道,因此直接引进国外设备并不能适应我国菠萝种植收获机械化的需求,必须研发适合中国地形特征和生产情况的采收装备。

为了全面了解国际前沿装备情况,热科院专家团队深入广东、海南各大菠萝产区,了解菠萝实际生产中的地形地貌、地块大小、行间距、果型等具体情况。还专门到美国都乐公司在菲律宾的菠萝生产基地实地考察,多次跟以色列专家交流,以便全面掌握国际前沿技术。

“既方便灵活,又动力强劲。”这是周伟他们确定的研发方向,重点从设备大小、牵引力、高度与平衡、水果装箱转运等几个核心问题出发。科研要服务生产实际。周伟称,第一阶段解决机器在地里的运转问题,怎么做到少压苗,不抛锚,且适合复杂地形,灵活行进。第二阶段是解决采收机上的装框转运问题,做到速度和质量并行。

经过两年的反复试验调整,热科院加工所科研团队确定了这款菠萝收获机,采用橡胶履带行走系统,配备98千瓦柴油发动机,采用对称双翼式布置的电动传送带输送果实,自带6.3立方米大容积车厢可装载菠萝5吨左右。周伟称,该款菠萝采收机底盘离地间隙为80厘米,满足菠萝采收不压果伤苗的要求;使用橡胶履带行走,在菠萝田间通过性和平衡性好,不怕沟坎和斜坡,并可雨天软泥地作业;机型整体结构紧凑,总长度仅5米,地头转弯半径小;采用电动收放、可快拆式果实输送带,方便转场作业。

同时,该机采用人工采摘与机器输送配合的方式作业。作业时输送臂向两侧展开,延伸幅宽8米,采摘工人6人配合采收,随车前进,并将采摘的菠萝放置在传送带上,输送至车厢。另车厢上需安排3人,负责将输送至车厢装果平台的菠萝装入转运框整齐放置在车厢内。经实地采收测算,周伟告诉记者,一亩菠萝产出约4吨,12人工作9小时左右可采摘约30吨果(不含装车),人工采摘的工作效率约每人每小时0.07亩。菠萝采收机每小时可采摘8-10吨,配备10人(含机手),一小时可采摘2-2.5亩,即每人每小时约0.2-0.25亩,较传统人工采收提升效率3倍以上。

此次机械化采收试验,选取了三块不同类型的果地,专门挑选地形较陡,地块不连片的果地。试验结果显示,目前最需要解决的是采摘后的菠萝果在车上要完成装框打包后的转运问题。因此,下阶段研究团队还将着重解决采收机装满后如何直接在田间将装好的菠萝转移到卡车上这一难题。

农业现代化还需平心在线农机配农艺

广东湛江是我国菠萝种植大市,总面积超过50万亩,占到全国产量的一半。当地菠萝种植,多为3500株一亩,基本采用平均行株距种植,所以采收时履带要压两行菠萝苗,影响后续培养侧芽留苗。农户经过测算,认为节省的人工成本要远高于损失的两行菠萝苗,后续要推行适合机械化采收的菠萝标准化种植规程,指导农户采用宽窄行种植,合理安排灌溉设备,在不减少每亩种植株数的情况下,预留出采收机行进空间。

“平心在线农机农艺相结合才能真正实现农业生产机械化。”周伟说,农民永远跟着利益走,要让他们接受新装备,改变原有种植采收观念,一定要让其看到真金白银的实惠才会做出改变,因此菠萝机械化采收机是从农民利益诉求为出发点。

虽然目前设备仍有不成熟的地方,但试验结束后徐闻县农业农村局多次打电话到热科院加工所咨询设备什么时候能够量产,说很多种植户到局里询问。试验当天,不少种植大户特意开车过来参观,更有海南种植大户得知这一消息后,电话邀请专家到海南做实地测试。

记者问到,是否有必要研发全自动化采收设备。周伟解释称,菠萝成熟后果实不是完全在植株的最顶端,而是部分隐藏在菠萝莲座状叶丛中心,另外个头大小也不一,很难做到机械臂采收自动采收。因此,配合人工的半自动机械化采收,是解决目前产业困境,推动菠萝产业现代化的最快方式。

热科院加工所所长李积华直言,菠萝机械采收机只是菠萝产业全程机械化的开端,之所以先做机械化采收研发,因为采收是目前可以让农民最直接看到效果、得到实惠的一环,之后再做机械化种植和产地加工设备。“十四五”期间,热科院加工所将设立实现重要热带作物的全程机械化的科研目标,以缓解劳动力短缺,稳定采收质量,减轻劳动强度,节约人工成本,推动我国热作产业提质增效。


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