大蒜种体形态分析及植株收获性能试验研究

平作
180
140 ～ 160
具体试验方法为： 随机选取 20 株正常生长状态下 的大蒜植株，用拉力计对大蒜植株施加拉力，直至将大 蒜拔出，记录拉力最大值作为起拔力。 2． 1． 1 沙土地起拔力试验
试验在金乡 县 刘 庄 进 行，此 地 土 质 为 沙 土，试 验 进行时土壤湿度为 18． 98% ，土壤硬度为 18． 6kg。按 上述方法进行试验，结果如图 8 所示。
收稿日期： 2014 － 09 － 25 基金项目： 山东省农 业 重 大 应 用 技 术 创 新 项 目 （ 鲁 财 农 指［2014］38
号） ； 济南市科技发展计划项目（ 201401273） 作者简介： 王小瑜（ 1982 － ） ，女，济南人，工程师，（ E － mail） wangxiaoy-
2015 年 9 月
农机化研究
第9 期
源自文库
大蒜种体形态分析及植株收获性能试验研究
王小瑜，崔荣江，荐世春，付乾坤，崔中凯
（ 山东省农业机械科学研究院，济南 250100）
摘 要： 以 实 现 大 蒜 的 机 械 化 种 植 和 收 获 为 目 标 ，用 统 计 分 析 的 方 法 研 究 了 大 蒜 种 体 的 形 态 特 征 。结 果 表 明 ： 蒜
的蒜种外形尺寸对大蒜播种机的设计具有重要意义。
1． 2 种体形态分型
为了得到分级蒜种的具体尺寸和各关键尺寸之间
（ c） 3 ～ 4g 图 2 取样蒜种情况 Fig． 2 Sampling garlic seed 表 1 蒜种数据统计表 Table 1 Statistical table of garlic seed data
根据上述数据统计和分析结果对蒜种形态进行了 建模，模型如图 7 所示。
图 4 蒜种宽度折线图 Fig． 4 Line chart of Garlic width
图 5 蒜种高度折线图 Fig． 5 Line chart of Garlic Height
图 6 蒜种长、宽、高相对于质量的趋势关系图 Fig． 6 Correlation between quality and length，width and
目前 ，机械化水平 低 已 成 为 了 制 约 我 国 大 蒜 产 业 发展的重要问题 。 长 期 以 来 ，我 国 的 大 蒜 种 植 和 收 获 主要依靠人工进 行 ，劳 动 强 度 大 、生 产 效 率 低 、作 业 成 本高 ，而机械化作 业 具 有 生 产 效 率 高 、成 本 低 、用 工 少 的优点［3］。随着我国农业机械化的发展和农 民 生 产 观念的转 变，广 大 蒜 农 迫 切 希 望 大 蒜 生 产 实 现 机 械 化。
级别
数据
长度 L / mm
宽度 B / mm
高度 H / mm
5 ～ 6g 4 ～ 5g 3 ～ 4g 3 ～ 6g
均值 范围 均值 范围 均值 范围 总均值 总范围
32． 5 29． 5 ～ 36． 5
30． 8 28． 0 ～ 33． 2
29． 1 26． 9 ～ 29． 1
30． 8 26． 9 ～ 36． 5
收 获 需 求 ，研 究 了 收 获 期 大 蒜 植 株 的 力 学 性 能 ，为 挖 拔 式 大 蒜 联 合 收 获 机 的 设 计 提 供 参 数 依 据 。
关键词： 大蒜种体形态； 收获性能； 植株
中图分类号： S225． 7 + 9
文献标识码： A
文章编号： 1003 － 188X（ 2015） 09 － 0202 － 04
本研究针对这一 现 状 ，分 析 了 我 国 两 种 典 型 的 大 蒜种植土壤： 沙土和粘土种植条件下大蒜植株的收获 力学 性 能，并 研 究 了 大 蒜 植 株 的 拉 断 力 ，旨 在 为 拉 拔 组合式大蒜收获机的设计提供基础数据和设计依据。 2． 1 不同土质的大蒜起拔力试验
沙土和粘土是我国大蒜主产区山东地区种植大蒜 的两 种 典 型 土 壤，两 种 土 壤 的 粘 性 差 别 较 大，导 致 大 蒜植株的起拔力差别明显。
图 10 大蒜植株拉断力 Fig． 10 Tensile force of garlic plant
由图 10 可以看出： 大蒜植株的拉断力在 265N 以 上，与粘土地的拉拔力的最大值 278N 之间存在交叉 区间 。 因此 ，大蒜收 获 机 在 设 计 时 不 能 单 靠 大 蒜 植 株 的拉拔力来将蒜头 拉 出 ，应 该 设 计 相 应 的 挖 掘 装 置 减 小大蒜植株的拉拔力，从而保证收获效果。
17． 3 28． 0 ～ 33． 2
16． 2 13． 6 ～ 20． 8
14． 7 11． 7 ～ 17． 5
16． 1 11． 7 ～ 33． 2
20． 9 18． 4 ～ 23． 0
19． 4 17． 1 ～ 21． 2
17． 6 15． 7 ～ 20． 7
19． 3 15． 7 ～ 23． 0
则 ，蒜种应该选用 无 病 虫 害 、大 小 均 匀 、质 地 坚 实 的 外
层蒜瓣 。 太小的蒜瓣 不 能 用 作 蒜 种 ，这 种 蒜 瓣 播 种 后
幼苗生长弱 、吸肥 能 力 差 ，严 重 影 响 鳞 盘 分 体 ，易 形 成
独头蒜。因此，选择 3g 及以上的蒜瓣作为蒜种。大蒜
瓣所 含 营 养 丰 富、播 种 根 系 发 达、叶 面 积 大、叶 数 多、
usdut@ 163． com。
（ a） 样本 1
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的关系，蒜种分级取样后，每个等级随机取样 50 粒蒜 种作为测量样本。分别测量大蒜种体的长度 L（ mm） 、 宽度 B（ mm） 、高度 H（ mm） 和质量 M（ g） 作为大蒜种 体形态分析的基础数据，统计结果如表 1 所示。
height of garlic seed
图 7 蒜种形态模型 Fig． 7 Morphology model of garlic seed
2 大蒜植株收获性能试验研究
大蒜收获是大蒜 生 产 的 另 一 个 重 要 环 节 ，欧 美 等 国家早在 20 世纪 60 年代末就实现了大蒜的机械化收 获 ，收获机械以联 合 收 获 机 居 多［1］。 我 国 的 大 蒜 收 获 机械 发 展 较 晚，水 平 不 高，联 合 收 获 机 械 应 用 过 程 中 大蒜断茎率高，造成漏收率高，且蒜 头 损 伤 严 重。分 析其主要原因： 缺乏收获时期大蒜植株的基础收获力 学性能研究，大蒜收获机设计缺少基础数据。
种进行分级，分别是 3 ～ 4g、4 ～ 5g、5 ～ 6g3 个等级。蒜
种分级情况如图 2 所示。
从图 2 可以看出： 3 个等级的蒜种虽然外形相似，
但是 具 体 尺 寸 有 着 明 显 的 差 别 ，取 蒜 勺、取 种 盘 等 以
蒜种外形尺寸作为设计依据的大蒜播种机取种机构
必将受到大蒜外 形 的 影 响 。 因 此 ，统 计 研 究 不 同 等 级
（ b） 样本 2
（ a） 5 ～ 6g
（ b） 4 ～ 5g
Fig． 1
（ c） 样本 3 图 1 蒜瓣重量分布图 Weight distribution map of garlic seed
从图 1 中可以看出： 3 个样本蒜瓣的质量分布集
中在 1． 5 ～ 8g 之间。根据大蒜种植中蒜种的选取原
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根据以上统计结果分析了大蒜种体的长度 L、宽度 B、高度 H 的趋势，并研究了各自相对于质量 M 的关 系，结果如图 3 ～ 图 6 所示。
图 3 蒜种长度折线图 Fig． 3 Line chart of Garlic length
由图 3 ～ 图 6 可以看出： 蒜种的长度 L 范围在 26． 9 ～ 36． 5mm 之间，宽度 B 范围在 11． 7 ～ 33． 2mm 之间， 高度 H 范围在 15． 7 ～ 23． 0mm 之间。蒜种的质量级别 越大，蒜种的长度 L、宽度 B 和高度 H3 个值的范围上 下线也越大，其 均 值 也 按 重 量 级 别 递 增。 各 级 样 本 之 间具体指标 存 在 个 体 差 异，但 是 各 指 标 的 均 值 变 化 比 较平缓。蒜种的质量 M 与蒜种的长度 L、宽度 B 和高 度 H 之间存在着正相关的关系，即蒜种的质量 M 越大 相应的蒜种的长度 L、宽度 B 和高度 H 越大，反之亦 然。
种 的 质 量 与 蒜 种 的 长 、宽 和 高 存 在 着 正 相 关 的 关 系 ，即 蒜 种 的 质 量 越 高 相 应 的 蒜 种 的 长 、宽 、高 越 大 ，反 之 亦 然 。
同时 ，根 据 统 计 数 据 建 立 了 蒜 种 的 三 维 模 型 ，为 大 蒜 播 种 机 取 种 装 置 的 设 计 提 供 基 础 数 据 。 针 对 大 蒜 的 机 械 化
DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.09.046
0 引言
大蒜在我国已有 2000 年的栽培历史，是我国重要 的经济作物 。 我国是 世 界 上 主 要 的 大 蒜 生 产 国 、消 费 者和出口国，大蒜产量占全球总产量的 70% 以上，每 年大蒜种植总面积在 66． 7 万 hm2 以上，主要集中在山 东、河南、江西、广西及安徽 等 地 区。近 年 来，随 着 农 业种植结 构 的 调 整，我 国 大 蒜 的 种 植 面 积 每 年 约 以 3% ～ 5% 的速度递增，近千万农民就业于大蒜种植及 其附属产业［1 － 2］。
植株高 、所结的蒜 薹 粗 ，蒜 头 大 且 商 品 价 值 高 ，用 大 蒜 瓣播种时 ，由于用 种 量 大 、成 本 升 高［8］，考 虑 投 入 产 出
比，选择 6g 及以下的大蒜作为蒜种。综上，本研究选
择质量 3 ～ 6g 之间的蒜瓣作为蒜种。
确定蒜种的质量 范 围 后 ，根 据 质 量 差 别 范 围 将 蒜
大蒜品种
种植方式
行距 / mm
株距 / mm
效果 ，对植株的拉 断 力 进 行 了 试 验 研 究 。 具 体 试 验 方 法为 用 拉 力 计 对 大 蒜 植 株 施 加 拉 力 ，直 至 拉 断，记 录 拉力最大值。试验采集了 15 个 样 本 的 拉 断 力，结 果 如图 10 所示。
金乡白蒜
为此，针对大 蒜 播 种 和 收 获 的 机 械 化 需 求，从 两 个环节的作业对象 着 手 ，统 计 分 析 了 蒜 种 的 形 态 特 征 参数，研 究 了 收 获 期 大 蒜 植 株 的 力 学 性 能 ，为 大 蒜 播 种机和收获机的研制提供基础数据。
1 种体形态分析
1． 1 蒜种取样 根据栽培农艺要 求 和 农 民 种 植 经 验 ，用 作 蒜 种 的 大蒜 必 须 皮 色 纯 正、形 状 规 范、个 头 饱 满、外 皮 完 整。 为了保持 优 良 种 性，应 选 用 中 等 大 小 的 蒜 瓣 作 为 蒜 种［7 － 8］。 蒜种为从蒜农处 购 得 的 整 头 大 蒜 ，品 种 为 普 白 大 蒜 。 采用人工剥离的 方 法 将 大 蒜 剥 离 ，选 取 瓣 形 整 齐 的外围蒜瓣作为 测 量 对 象 ，测 定 蒜 瓣 的 质 量 区 间 。 具 体方法为： 剥离后的蒜瓣随机抽取 100 个蒜瓣作为一 个测量样本进行称重，共抽取 3 个样本进行测量。蒜 瓣的质量分布如图 1 所示。
两种土质收获期大蒜植株起拔力试验分别在山东 省金乡县的刘庄 和 高 和 进 行 。 两 地 大 蒜 种 植 品 种 、管 理方式等模式基本相同，具体情况如表 2 所示。
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表 2 大蒜种植基本情况 Table 2 Basic situation of planted garlic
然而，现阶段 大 蒜 生 产 机 械 化 发 展 缓 慢，缺 少 相 应机具。大蒜机械化种植的难点在于蒜种外形不规 则，种 植 时 要 求 鳞 芽 朝 上 直 立 栽 种 ，种 体 的 鳞 芽 朝 向 控制是大蒜播种机械的关键技术［3 － 4］。大蒜机械化收 获技术由于没有进 行 系 统 的 理 论 研 究 和 分 析 ，缺 少 机 械研 制 的 基 础 数 据，大 多 数 停 留 在 研 究 阶 段，没 有 形 成产品进 行 大 面 积 的 推 广 使 用，农 民 使 用 的 机 器 很 少［5 － 6］。