技術(shù)自主研發(fā)　效率提高三倍——詳解國內首款菠蘿采收機

圖為菠蘿收獲機試驗現場(chǎng)。劉益男攝

　　菠蘿是我國重要的熱帶水果之一，國內種植面積在100萬(wàn)畝左右，是廣東、海南等地的重要支柱性產(chǎn)業(yè)。然而，近幾年國內菠蘿卻時(shí)常出現大規模滯銷(xiāo)。除了受品種結構單一影響外，生產(chǎn)方式落后，種植采收人工成本過(guò)高，也是造成農民豐產(chǎn)不豐收的主要因素。

　　一到菠蘿采收季，在廣東、海南等地的菠蘿地里便能看到從頭到腳全副武裝的農民，背個(gè)大筐，頂著(zhù)烈日彎腰采收菠蘿，再一筐一筐扛到路邊的車(chē)上。菠蘿采摘季節性較強，只有半個(gè)月左右的收獲高峰期。目前，國內菠蘿采收主要以人工為主，成本一斤2到3毛錢(qián)，占到整個(gè)菠蘿生產(chǎn)成本的40％，而且采收工人老齡化嚴重，用工難找。

　　為了解決這一制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的難題，助力我國菠蘿產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效，中國熱帶農業(yè)科學(xué)院農產(chǎn)品加工研究所（以下簡(jiǎn)稱(chēng)熱科院加工所）從2017年啟動(dòng)菠蘿采收機械化科研攻關(guān)，重點(diǎn)研發(fā)人工輔助半自動(dòng)機械化采收平臺，在一定程度上降低了勞動(dòng)強度，提高了采摘效率。今年3月，熱科院加工所食品加工團隊和木薯機械化團隊聯(lián)合研發(fā)的國內首款菠蘿采收機在廣東徐聞國家現代農業(yè)產(chǎn)業(yè)園菠蘿種植基地田間采收試驗成功，獲得參與試驗各方肯定。

　　強勁有力  轉場(chǎng)靈活

　　熱科院加工所食品加工團隊負責人、農村科技特派員周偉介紹，國外菠蘿采收機技術(shù)較成熟但價(jià)格昂貴，如美國36米幅寬菠蘿采收機單價(jià)達35萬(wàn)美元，并且對使用地塊具有嚴格要求，包括：地塊要平整、按照36米寬帶狀規范種植、預留3.6米寬作業(yè)通道等。我國菠蘿多種于南方的丘陵地帶，地塊不平整，分散種植，有的地塊還有電線(xiàn)桿，又沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的機耕道，因此直接引進(jìn)國外設備并不能適應我國菠蘿種植收獲機械化的需求，必須研發(fā)適合中國地形特征和生產(chǎn)情況的采收裝備。

　　為了全面了解國際前沿裝備情況，熱科院專(zhuān)家團隊深入廣東、海南各大菠蘿產(chǎn)區，了解菠蘿實(shí)際生產(chǎn)中的地形地貌、地塊大小、行間距、果型等具體情況。還專(zhuān)門(mén)到美國都樂(lè )公司在菲律賓的菠蘿生產(chǎn)基地實(shí)地考察，多次跟以色列專(zhuān)家交流，以便全面掌握國際前沿技術(shù)。

　　“既方便靈活，又動(dòng)力強勁。”這是周偉他們確定的研發(fā)方向，重點(diǎn)從設備大小、牽引力、高度與平衡、水果裝箱轉運等幾個(gè)核心問(wèn)題出發(fā)?？蒲幸?wù)生產(chǎn)實(shí)際。周偉稱(chēng)，第一階段解決機器在地里的運轉問(wèn)題，怎么做到少壓苗，不拋錨，且適合復雜地形，靈活行進(jìn)。第二階段是解決采收機上的裝框轉運問(wèn)題，做到速度和質(zhì)量并行。

　　經(jīng)過(guò)兩年的反復試驗調整，熱科院加工所科研團隊確定了這款菠蘿收獲機，采用橡膠履帶行走系統，配備98千瓦柴油發(fā)動(dòng)機，采用對稱(chēng)雙翼式布置的電動(dòng)傳送帶輸送果實(shí)，自帶6.3立方米大容積車(chē)廂可裝載菠蘿5噸左右。周偉稱(chēng)，該款菠蘿采收機底盤(pán)離地間隙為80厘米，滿(mǎn)足菠蘿采收不壓果傷苗的要求；使用橡膠履帶行走，在菠蘿田間通過(guò)性和平衡性好，不怕溝坎和斜坡，并可雨天軟泥地作業(yè)；機型整體結構緊湊，總長(cháng)度僅5米，地頭轉彎半徑??；采用電動(dòng)收放、可快拆式果實(shí)輸送帶，方便轉場(chǎng)作業(yè)。

　　同時(shí)，該機采用人工采摘與機器輸送配合的方式作業(yè)。作業(yè)時(shí)輸送臂向兩側展開(kāi)，延伸幅寬8米，采摘工人6人配合采收，隨車(chē)前進(jìn)，并將采摘的菠蘿放置在傳送帶上，輸送至車(chē)廂。另車(chē)廂上需安排3人，負責將輸送至車(chē)廂裝果平臺的菠蘿裝入轉運框整齊放置在車(chē)廂內。經(jīng)實(shí)地采收測算，周偉告訴記者，一畝菠蘿產(chǎn)出約4噸，12人工作9小時(shí)左右可采摘約30噸果（不含裝車(chē)），人工采摘的工作效率約每人每小時(shí)0.07畝。菠蘿采收機每小時(shí)可采摘8-10噸，配備10人（含機手），一小時(shí)可采摘2-2.5畝，即每人每小時(shí)約0.2-0.25畝，較傳統人工采收提升效率3倍以上。

　　此次機械化采收試驗，選取了三塊不同類(lèi)型的果地，專(zhuān)門(mén)挑選地形較陡，地塊不連片的果地。試驗結果顯示，目前**需要解決的是采摘后的菠蘿果在車(chē)上要完成裝框打包后的轉運問(wèn)題。因此，下階段研究團隊還將著(zhù)重解決采收機裝滿(mǎn)后如何直接在田間將裝好的菠蘿轉移到卡車(chē)上這一難題。

　　農業(yè)現代化還需農機配農藝

　　廣東湛江是我國菠蘿種植大市，總面積超過(guò)50萬(wàn)畝，占到全國產(chǎn)量的一半。當地菠蘿種植，多為3500株一畝，基本采用平均行株距種植，所以采收時(shí)履帶要壓兩行菠蘿苗，影響后續培養側芽留苗。農戶(hù)經(jīng)過(guò)測算，認為節省的人工成本要遠高于損失的兩行菠蘿苗，后續要推行適合機械化采收的菠蘿標準化種植規程，指導農戶(hù)采用寬窄行種植，合理安排灌溉設備，在不減少每畝種植株數的情況下，預留出采收機行進(jìn)空間。

　　“農機農藝相結合才能真正實(shí)現農業(yè)生產(chǎn)機械化。”周偉說(shuō)，農民永遠跟著(zhù)利益走，要讓他們接受新裝備，改變原有種植采收觀(guān)念，一定要讓其看到真金白銀的實(shí)惠才會(huì )做出改變，因此菠蘿機械化采收機是從農民利益訴求為出發(fā)點(diǎn)。

　　雖然目前設備仍有不成熟的地方，但試驗結束后徐聞縣農業(yè)農村局多次打電話(huà)到熱科院加工所咨詢(xún)設備什么時(shí)候能夠量產(chǎn)，說(shuō)很多種植戶(hù)到局里詢(xún)問(wèn)。試驗當天，不少種植大戶(hù)特意開(kāi)車(chē)過(guò)來(lái)參觀(guān)，更有海南種植大戶(hù)得知這一消息后，電話(huà)邀請專(zhuān)家到海南做實(shí)地測試。

　　記者問(wèn)到，是否有必要研發(fā)全自動(dòng)化采收設備。周偉解釋稱(chēng)，菠蘿成熟后果實(shí)不是完全在植株的**頂端，而是部分隱藏在菠蘿蓮座狀葉叢中心，另外個(gè)頭大小也不一，很難做到機械臂采收自動(dòng)采收。因此，配合人工的半自動(dòng)機械化采收，是解決目前產(chǎn)業(yè)困境，推動(dòng)菠蘿產(chǎn)業(yè)現代化的**快方式。

　　熱科院加工所所長(cháng)李積華直言，菠蘿機械采收機只是菠蘿產(chǎn)業(yè)全程機械化的開(kāi)端，之所以先做機械化采收研發(fā)，因為采收是目前可以讓農民**直接看到效果、得到實(shí)惠的一環(huán)，之后再做機械化種植和產(chǎn)地加工設備。“十四五”期間，熱科院加工所將設立實(shí)現重要熱帶作物的全程機械化的科研目標，以緩解勞動(dòng)力短缺，穩定采收質(zhì)量，減輕勞動(dòng)強度，節約人工成本，推動(dòng)我國熱作產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效。