韩卫华

（山西省农业机械发展中心，山西 太原 030031）

0 引言

山西地理位置独特，药材历史悠久，中药材种类、储量、种植面积和产量均处于全国前列，是全国中药材重要产区。

山西是传统中药材主产区，大宗中药材道地品种黄芪、黄岑、连翘、柴胡、党参等年产量在国内中药材市场有较高的占有率。由于独特的地理环境,药材产区海拔较高，环境污染少，病虫害发生轻，产出的药材品质好，高于同类药材的经济价值[1]。

中药材种植产业成为农民增收重要工程途径之一，山西省委、省政府高度重视中药材产业化、规模化发展，把发展山西药茶产业作为发展现代特色农业的重要抓手。中药材种植面积及产业发展呈逐年增加趋势，要提高中药材种植效益，关键是实现中药材机械化收获，采用先进的中药材收获机械化技术，才能提高根茎类中药材的品质、收获效率[2-3]。

1 国内外根茎类中药材机械化收获技术现状

1.1 国外根茎类中药材收获技术现状

中草药主要种植于中国，因此国外对于中药材种植收获机械的研究较少。国外虽然很早就开始对短根茎类农作物收获机械的研究，但主要针对马铃薯收获机械和花生收获机械。

欧美国家开始采用牵引式马铃薯挖掘机取代人工挖掘，牵引动力逐渐由畜力牵引转换为动力机械牵引。随着科技发展，分别开始使用马铃薯挖掘机和马铃薯联合收割机，研制出带有抛掷轮和升运链等茎土分离机构的马铃薯收获机，欧美国家逐渐开始实施马铃薯收获的全面机械化。美国、德国、法国、日本和意大利等发达国家对短根茎类机械收获机进行了大量研究和推广，收获短根茎类马铃薯、萝卜、甜菜、大蒜、花生和洋葱的机械化收获技术先进。德国农机生产商格里梅公司生产的EVO 290型双行牵引料斗式马铃薯收获机，其料斗为9 t 大容量实现无间断的收获，还装备三轮底盘系统、无级变速器、气动分离装置等高科技配置。意大利的F.LLI SPEDO JUNIOR 牵引式马铃薯收获机非常适合丘陵地形的作业，且集成了作物挖掘、茎叶分离、筛选、装箱等功能，大大提高了收获效率。美国KMC公司设计生产的3384 型花生联合收获机，采用小直径的弹齿滚筒，可以实现秧蔓的轻柔捡拾，从而大幅减少捡拾损失，先进的气力清选系统可以使清选工作更加高效[4]。这些农机具具有技术先进、效率高、可靠性高的特点，但其主要作业对象局限于短根茎类作物，对于根茎长度在30～40 cm 的中药材仍不适用，且相应机型造价高、结构复杂、维修养护繁琐，并不适合我国国情。

欧美等发达国家对于短根茎的花生及马铃薯的机械化收获有了一定的研究成果，但是还没有专门针对长根茎药材的机械化收获技术进行研究。国外一些挖掘机的设计不能适应我国独特的作业要求，而且价格偏高，尤其不能满足山西地区长根茎深600 mm、土质较硬的机械化收获的需求。

1.2 国内根茎类中药材收获技术现状

近年来，随着我国的中药材种植面积的增加，产业发展的高速增长，然而目前市场上出现的专门的根茎类药材收获机较少，严重阻碍了中药材产业的规模化、规范化发展。因此，市场急需中药材机械化收获配套机具。

随着我国经济飞速发展和生活水平的提高，劳动力成本越来越高，因此，急需提高药材收获机械化技术水平降低人工费用。我国对根茎类中药材收获机的设计研制起步较晚，目前已经研制出来的根茎类收获机大多是根据马铃薯收获机的工作原理进行改进设计的，主要用于花生、薯类等短根茎作物收获。通过学习国外的先进技术，对引进的先进机械设备进行原理分析和研究，设计符合我国国情的根茎类中药材收获机。

由于我国专门针对根茎类中药材收获机械的设计研发起步较晚。目前，国内收获根茎类中药材的机械适宜于收获小于40 cm 的作物。黑龙江研制的4WZ-140 型根茎类中药材振动挖掘机，该机采用结构紧凑的自激往复式惯性振动源作为振动体，降低工作阻力，振幅小，深松效果好；甘肃省农机科研单位和生产企业研制出4WG-120/150 型根茎类药材挖掘机将药材根茎与土壤分离，该机动力消耗大，损失率高；甘肃农业大学研制的4Y-1200 型药材收获机，根据药材收获机收获机理，对挖掘铲、挖掘铲支撑架和机架进行了结构与理论分析，可一次性完成根茎中药材的挖掘、分离、输送和集中堆放等作业，较大提高了工作效率，如果遇见较大阻力时，机械容易出现故障，影响整机工作的稳定性和可靠性；河南研制的YJS-110 型收获机，适用于各种土壤，用于收获多种根茎类较深药材和作物，收获的药材和土分离效果好。但链式振动筛处容易夹石头，一旦夹入石头就会停止振动，振动筛连杆处因负载过大易断裂[5-6]。

目前，国内对根茎类中药材收获机械技术的研究取得一定的成果，机械性能不理想，工作性能不稳定。通过学习国外的先进技术的基础上，研究开发适合我国作业要求的机型。因此，在现有收获机械技术保证收获中药材完整性的基础上，优化挖掘铲的入土角和工作面提高挖掘的深度，采用振动分离技术有效避免中药材的损坏，提高筛分效率，增加工作可靠性。

2 山西根茎类中药材收获技术现状

近年来，山西省委、省政府高度重视中药材产业化、规模化发展，将中药材产业崛起工程列为农民增收重要工程，给予的政策支持力度不断加强，山西省中药材产业整体发展态势良好，中药材产业生产初步形成规模化、标准化，进入快速发展阶段。但是，中药材生产用工量大、生产成本较高、机械化程度低，迫切需要机械化先进技术来转变中药材发展方式，促进中药材产业持续健康发展。

山西是中药材资源大省，根茎类中药材是山西丘陵山区主要经济作物之一。近年来，随着农业结构调整的不断深化，山西省把发展山西药茶产业作为发展现代特色农业的重要抓手，结合当地中药材的优势积极推进药茶产业发展。现已初步形成太行山、太岳山、恒山、吕梁、晋南边山丘陵山区等生态环境优良的中药材基地，涌现出30 余个中药材生产重点县，促进中药材产业的繁荣发展。山西地理位置特殊，地形地貌复杂，根茎类中药材的收获方式相对落后，机械化水平低，机具功能单一，大部分为薯类收获机改制的机具，不能满足不同根茎类中药材的收获要求。

目前，随着国内根茎类中药草收获机械技术的发展应用，山西省内有关的农机科研单位和企业进行研制、生产和销售的根茎类中药材收获机主要有：

（1）山西省长治市农机试验鉴定站研制开发的4SD-280 型振动式马铃薯收获机，吸收国内外先进收获技术，采用先进的振动铲筛合一式结构，通过连杆带动双臂刀杆及振动铲筛作往复式运动，使马铃薯等地下作物果实从土壤中铲出筛净，提高了分选效果，平铺在地面上达到收获目的。此设备可广泛用于平原、山区、丘陵地区及大棚内等中小地块马铃薯、甘薯、花生等地下作物的收获作业。

该设备运用振动原理，解决了已有多种马铃薯收获机械配套动力大、价位高和不适宜中小地块作业等缺点，结构简单紧凑，实用性强，收净率95%以上，破损率5%以下，是适合我国块根茎作物的一款理想的收获机型。

（2）山西津海机机械制造有限公司研制的家国丰4U-170 型根茎类药材收获机，结构方式采用后悬挂传动式进行作业，采用大小筛片往复运动结构进行收获，可广泛适用于山区丘陵和平原地区，适用于红薯、土豆等各种根茎类作物，苦参、丹参等蓬松类药材及所有根茎类药材。

此设备适合收获根茎类小于45 cm 的中药材，收净率高、破损率小、质量性能可靠。

山西省主要从事中药材生产机械研发的企业较少，根茎类中药材收获机械装备有待进一步的研制开发，开发适宜山西本土使用的药材生产专用机械产品，推动山西省中药材种植规模化、收获机械化的发展。

3 山西根茎类中药材机械化收获存在的问题及建议

由于山西特殊的地理环境，根茎类中药材种植产区集中在地块相对较小、分散和平整度不足的山地、丘陵地带，制约了规模化种植、机械化收获。目前，全省中药材生产综合机械化水平其中收获环节仅30%，严重制约着中药材产业的发展[7-8]。

目前，针对根茎类中药材收获机进行了大量的研究，研制、生产了一批技术成熟、性能稳定的中药材生产配套机具，但在现有的根茎类机械化收获过程存在作业深度不达标、作业效率低、生产成本高、收获品质差等问题[9]。

（1）挖掘深度不够，对药材根茎的损伤率较高。为了有效降低根茎类中药材收获深度，采用根茎类中药材秧苗平栽种植技术替代传统直播技术。针对根茎类挖掘收获的挖掘深度不够的问题，采用现代仿生学机理，探索研究开发高效节能仿生深松部件，实现低耗深挖。

（2）牵引阻力大，油耗高。中药材的收获机械设备难以充分发挥发动机的功率，造成耗油量上升。为了降低牵引阻力采用强迫或自激振动作业，利用力学原理设计合理挖掘铲结构或振动型挖掘铲工作方式，降低油量消耗，提高能源的利用率。

（3）挖掘机械作业效率低，劳动力成本高。目前国内市场上大多数根茎类中药材收获机械结构简单、功能单一，收获后仍需要进行二次捡拾、收集作业。根茎类中药材收获具有很强的时节性，对收获机械的高效性要求较高，通过提升根茎类中药材收获的机械化水平，完善机具作业效果，提高机具作业效率，才能降低劳动力生产成本的投入。

4 结语

我国的中药材收获机械技术正在飞速发展。素有“北药”之称的山西作为中药材生产大省，道地性独特，中药材种植基础雄厚，开发研制适用于山西特殊地域的中药材收获机，充分利用互联网技术实现药材收获机械的智能控制，加强对药材收获机械的智能化研究，有效提升中药材收获速度、提高收获质量、降低人工成本，对于山西省中药材产业的可持续发展有非常重要的促进作用。