为胶农打造割胶“利器” ——中国热带农业科学院研发便携式电动割胶装备

admin

在位于海南省儋州市宝岛新村的中国热带农业科学院橡胶研究所实验场中，一级胶工董秀乾在腰间围上一个工具包，里面装着一块电池，连接着一把电动割胶刀，其大小与理发用的电推剪相当。打开电动割胶刀，前方的刀片开始往复振动，发出阵阵嗡鸣。“一推”，将胶刀的L形刀片推入割线的前端；“二靠”，将导向器的顶点贴住割线内切口的树皮；“三拉”，手臂拉着电动胶刀、沿着割线切下一层薄薄的树皮；“四走”，脚以树干为中心顺势后退；仅用了5秒多钟，董秀乾就割完了一棵橡胶树。从平滑的切口中，胶液缓慢地渗透出来，逐渐汇聚成一条洁白的细流，滴落到下面的碗中。

“过去我们用传统割胶刀，是‘胶追人’，割到一半，胶水就冒出来了，现在速度快了，是‘人等胶’，我要等到胶液开始往下滴落，确保能够滴落到碗中，才能走向下一棵树。”董秀乾说，用人工割胶刀，一个人一小时只能割150多株，最快能割180株，而使用电动胶刀，轻轻松松就能割上230多株，最快能割280株。

操作难度低、劳动强度小，董秀乾使用的这款4GXJ型便携式电动割胶装备，填补了采胶领域机械装备应用的空白，实现了机械化采胶技术“从无到有”的转变。

近年来，胶价持续低迷，中国、马来西亚、泰国等产胶国割胶工人短缺的问题越来越突出。割胶是个辛苦活，更是个技术活，除品种和栽培管理外，胶工割胶技术水平是影响当年和整个周期产量最重要的因素。

“胶割得好，不仅胶水产量高，伤树小、耗皮少，树皮再生的速度也快。技术优良的胶工要比技术一般的胶工多产约20%~40%的橡胶。”中国热带农业科学院橡胶研究所副所长曹建华介绍，“割胶工具机械化、胶园生产管理与收获自动化，是大势所趋。”

2015年，时任热科院国际合作处副处长的曹建华主动请缨回归科研一线，组建电动割胶刀技术攻关团队。彼时，世界上在机械化割胶领域几乎是一片“空白”，没有前人的经验可以借鉴，一切都得从零开始。

2016年，远在热科院湛江院区农业机械研究所的郑勇和黄敞两位机械工程师，来到儋州与曹建华会合，投身到机械化割胶技术的研发攻关中。

曹建华指着试验场附近的一幢小楼说：“那时，我们就成天泡在这里，‘5+2’‘白加黑’是团队的常态。为了节约时间，我早晨煮一大锅米饭，就些小菜，就是一天的伙食。解决天然橡胶产业瓶颈问题，是我们科技人员的初心与使命。作为热带农业科研‘国家队’，就应该有着应国家战略而生、为国家使命而战的担当！”

国内外科研人员研发割胶机械已有40多年，却一直难以形成可产业化应用的装备。割胶机械研发究竟难在哪儿？

橡胶树共有五层皮，分别为粗皮、砂皮、黄皮、水囊皮和形成层。割胶的要点是要精准地割到第三层的黄皮层。如果割浅了，割不到乳管，胶水流不出；如果下刀重了，割破了薄薄的水囊皮，就会破坏树皮的再生功能。

“割胶深度、耗皮厚度都是毫米级的精准控制。产胶乳管范围仅3~4毫米，割胶深度要达到距形成层1~2毫米处；每刀次耗皮量仅1.1~1.3毫米。若伤及形成层，受伤部位将终生无产量。”曹建华说。

此外，橡胶树干是不规则的，树皮厚度不均一，使得机械割胶难以有标准参照面。由于胶乳收获物为液体，易粘连、易外流、易污染，且割胶后会在割线上形成一条弹性较大的胶线，对割胶机械的影响较大。

曹建华认为，人工胶刀使用了100多年，一定有其合理之处。研究团队深入胶园，每天凌晨顶着胶灯，仔细观察胶工割胶的一举一动。他们发现，胶工割胶的动作是一前一后，做的是往复运动，割下来是片状树皮。胶刀也有讲究，它是V字形，底部并不是尖锐的直角，而是一个小圆弧，保证既能割开树皮，又不会割伤树。

此后，团队从石磨中获得了灵感，找到让电机带动刀片做往复运动的模式，创新出往复切削式电动割胶技术。曹建华提出标准基线的低损仿形切割技术理论，依据割胶后形成的内表面进行割胶，从而解决了树干不规则、树皮厚度不均一等复杂作业工况下机械割胶无标准参照面的问题。团队创新研制高效、低振的传动装置、“L”形多功能切割刀片等核心装置，突破了割胶深度及耗皮量精准控制关键技术难题。

2017年4月15日，第一代电动割胶刀问世，迅速引起了行业的广泛关注，一线胶工、技术人员反馈了大量的意见和建议。团队从传动结构、动力传输、刀片尺寸、电路控制、电池容量、材料选用、整机布局、外观设计、制造工艺等环节进行了全方位复盘以及优化升级。2019年10月，第二代电动割胶刀正式推向市场。

“过去割胶，累得人大汗淋漓。有了电动割胶刀，消耗的体力少了很多，眼睛也不怎么疲劳了，我每天能提前一小时结束割胶。电动割胶刀的刀片可以随意替换，我也不需要亲自磨胶刀了。”董秀乾表示。

据研究团队测算，与传统人工胶刀比，使用电动胶刀的技术难度和劳动强度均有所下降，单株割胶速度从10~14秒减少到5~8秒；新胶工培训时间从25~30天减少到3~5天；伤树率降低30%，年耗皮量减少20%。

装备要轻简便携；技术要简单易学，把复杂割胶技术变得标准化，把对胶工的技术要求转变为主要由机器实现；减少伤树、省工高效，能够完成割胶所有作业功能……曹建华对电动割胶刀的研发和改进有着诸多要求。最重要的是，割胶设备的效率要不断提高，成本要不断降低，才能广泛地被产业所接受。

以刀片为例，最初的价格是每片40元，在研究团队的努力下，下降到每片20元。

目前，电动割胶刀累计在中国海南、云南、广东三大植胶区推广9000余台，还远销马来西亚、印尼、泰国等13个主要植胶国，推广5000余台，累计应用200多万亩。2023年，团队成功开拓了以巴西为首的南美洲市场，获得了首批次500套出口订单。此外，电动割胶刀还作为外交礼品赠送给外国政府和研究机构，成为我国农业科技“走出去”的亮点之一。

农民日报·中国农网记者　姚媛