我国甘蔗生产全程机械化的农艺技术分析

张 华，林兆里，罗 俊，杨颖颖，袁照年

(福建农林大学国家甘蔗产业技术研发中心，福州350002)

甘蔗是我国重要的糖料作物。据中国糖协统计，2011/2012年生产期我国食糖总产1150.25万t，其中甘蔗产糖1050万t。2011/2012年生产期我国食糖总产比上个生产期增产104.83万t，初步扭转了此前连续3年下滑的势头，但与国内需求相比仍有200万t以上缺口，2011年全年进口食糖291.94万t，我国已跃升为世界第一大食糖进口国。近年来，农业人工成本激增，原料蔗生产人工成本已占制糖成本的35%以上[1]，通过甘蔗生产全程机械化解决日益突出的劳动力矛盾作为提高甘蔗糖业竞争力的重要途径已成为业界的广泛共识。2012年中央一号文件已明确提出要“着力解决水稻机插和玉米、油菜、甘蔗、棉花机收等突出难题”。

甘蔗生产全程机械化是一项系统工程，由于受土地资源、技术和装备、组织和管理因素的影响，我国甘蔗机械化在经济上尚未能充分体现出系统的收益目标，在技术上也还未达到农机农艺融合的理想产量要求，因此众说不一，整体推进缓慢[2]。为此，本文针对机械化的不同层次目标要求，对我国甘蔗机械化作业的现存问题和不同地形条件下的机械化配套农艺技术策略进行分析，以期理清思路、统一认识，为加快推进我国甘蔗机械化进程提供参考。

1 我国甘蔗机械化概况

甘蔗生产管理的主要环节包括耕整地、开沟、种植、中耕除草、施肥培土、植保、灌溉、收获、装载运输、宿根破垄、蔗叶粉碎还田等[3]。纵观我国现阶段甘蔗机械化的主要环节，耕整地机械装备及技术已成熟，应用普及程度最高；种植机械近两年发展较快，拖拉机悬挂式联合种植机作为主流产品逐渐为蔗区接受并加快推广应用；中耕管理（包括宿根管理）机以手扶式机型为主，品牌繁多，价格易为蔗农所接受，但多为适应1.1～1.2m的种植行距，与大功率联合收获机要求的1.3m以上行距难以匹配；收获机械正处于国外引进机型与国内自主研制齐头并进的阶段，引进机型技术成熟，但因土地资源条件、体制机制的障碍，推广应用缓慢，但今年以来CASE、Johndeere公司对中国市场和蔗区生产条件的适应性加大了重视程度；自主研制相对成熟的机型仍属少数，核心技术还有待进一步熟化，可靠性仍需大规模应用验证。

2 我国甘蔗机械化作业存在的问题

农业机械化的功能与目的可以体现在减轻劳动强度、减少人工耗费、提高劳动效率和实现系统收益4个方面，同时也反映出机械化从低级向高级阶段发展的不同特征和要求。总体上看，我国甘蔗机械化在耕、种、管、收等主要环节都还未实现这4方面的协调与有机结合，甘蔗全程机械化还处于较低层次的发展阶段。

2.1 耕整地

我国新植蔗地的耕整作业已普遍实现了机械化。中、大规模的缓坡地、条件较好的丘陵地多采用拖拉机牵引犁、耙、旋耕机等农具进行，地块较小的丘陵、坡耕地也采用手扶拖拉机头装配相应农具进行，应该说已基本实现了上述4个层面的机械化目标，但从高产的农艺技术要求角度，深松质量已成为关键性瓶颈，其主要原因是深松机具功率消耗大[4]。除少数大型国有农场外，真正意义上的机械化深松多数未能进行或达不到技术要求。深松对于打破犁底层、熟化土壤，改善土壤持水量、土壤温度、坚实度、土壤微团聚体含量、微生物区系都有明显效果[5－6]，对于寒、旱频发，土壤病原菌累积加剧的广大蔗区突破产量瓶颈具有重大的现实意义，亟需通过标准化来引导和规范机具的配置，保证作业质量。

2.2 种植

我国现有主推的甘蔗种植机均为国产装备。从播种方式上可分为两类，一类是人工喂入自切式，这是目前市场的主流机型，如中机美诺2CZY-2A型、广东徐闻广进农机厂生产的HXW-2型等；另一类是预切种式，多为适应区域性生产条件所自制。两类种植机均可实现开沟、下种、施肥、覆土、盖膜、镇压等环节联合作业，存在的主要问题包括：（1）下种环节工作强度大。为配合拖拉机行走的速度，不仅要求下种人员要有默契地衔接轮替，还要求下种者身体素质较好、责任心较强，稍有疲乏懈怠，漏播、下种不均便时有发生；（2）由于基肥、农药、种苗供应、预混、装卸等环节配套尚不完善，导致辅助人员偏多。有试验显示，一台联合种植机作业各类人工数达15人，一天完成工作量在1.3～2hm2，整体工效与成本耗费并未比人工作业有明显改善，通过完善机械化种植系统的配套性尚有很大的发展空间。从技术角度，监播、标识和匀量下种是种植机械技术进一步完善应考虑的主要内容，统繁统供规格化优质种茎是预切种式甘蔗联合种植机配套农艺技术的未来发展方向。

2.3 中耕管理

中耕管理是形成高产群体结构、促进蔗茎快速伸长、持续生长的关键。我国目前的中耕管理机具配置与耕整地类似，在中、大规模的缓坡地、条件较好的丘陵地多采用拖拉机悬挂铧式犁，少数也使用圆盘犁进行，而在地块较小的丘陵、坡耕地以及散户蔗农多采用微耕机进行。前者易与联合收获机所要求的大行距（1.3m以上）种植模式相匹配，可实现中耕、除草、施肥、用药、培土联合作业，且具有潜耕功能，对缓解甘蔗分蘖初期常遇的旱情、促进分蘖、减少肥效挥发散失、延长肥效持续期、保证培土质量、抗倒伏均有很好的效果，工效可高达1hm2/h，是节本增产最重要的管理措施，同时也是甘蔗农机农艺融合的技术难点，涉及墒情、苗情及肥效的协调管理，特别是大培土作业，由于目前我国大陆地区缺乏高地隙大功率拖拉机及合适的大培土农具，因此在了解品种种性的前提下，作业时间的掌握应优先考虑甘蔗株高适宜，采用促蘖与攻茎并重的营养管理策略，以大功率深施肥机突破传统的宜耕土壤条件限制，在灌溉设施条件配套较好的中、大型农场可变被动式管理为主动式管理，实现高产的目标。

以微耕机进行中耕培土是散户蔗农或地块较小的丘陵及坡耕地蔗区目前应用较广、短期内仍难以替代的作业方式，仅适合1.0～1.2m的种植行距，与大功率联合收获作业无法匹配。机手劳动强度仍较大，工效提高有限，其培土的作用更多的仅是覆盖所施肥药。由于不具潜耕深松功能，长期使用这种方式易造成犁底层以下土壤板结，耕层变浅。由于表土过于疏松，保墒保肥性差，如遇旱季，甘蔗受旱影响愈重；如遇强降水，由于土壤容水量小，雨水不能及时向下渗透，在土壤表面形成径流，尤其对坡耕地造成土肥流失严重。犁底层以下土壤板结，肥料施入浅，也不利于甘蔗根系下扎，对抗倒伏及宿根蔗均有明显不良影响。因此在此种类型蔗区应采用保护性耕作方式，大力提倡覆盖技术、有机肥、生物肥技术的应用。

2.4 收获

目前我国甘蔗机收主要为两种模式：分段式与联合式。分段式收获包括砍收、剥叶、集堆、装载、运输等独立作业环节，目前都已有较成熟的相应机具，如南宁五菱桂花4GZ-9型甘蔗割铺机、6BZ-5型甘蔗剥叶机、7JQ80型甘蔗装载提升机等。分段式收获尽管在各单一环节都能较有效地减轻劳动强度、减少人工耗费、提高工作效率，但从收获系统整体运行效率上仍无法达到现代化大生产的要求，仅能作为特殊地形、小规模、分散经营条件下的一种补充模式。

联合式收获包括切段式和整秆式两种作业模式。切段式是目前国际主流的联合收获模式，可实现砍收、脱叶、装载、运输同步作业，在我国已进入生产应用的主要为国外机型，包括CASE8000、CASE7000、CASE4000、日本文明农机的NB-11型，国内自主研制较成熟的机型有广西农机院4GZ-180型、广西云马汉升4GQ260型、广东科利亚4GZ-56型等，其中广东科利亚4GZ-56型联合收获机还需增配吊装设备。整秆式联合收获机则有广西云马汉升的4GZ-350型、浙江三佳SJ-140型、河南坤达和温岭宏顺等机型，目前都尚处于试验阶段。

从总体上看，我国甘蔗收获机械化发展较慢且众说不一，这是由于收获是甘蔗生产全程机械化中对系统配套性要求最高的环节，涉及土地条件及规划、农艺技术配套、收获机械与运输车辆的配套、机械与辅助人工的配套、运输与加工的衔接等诸多因素，实际上是创建了一种全新的生产模式和利益平衡机制。在现行体制机制和经济发展水平下，要真正实现甘蔗机械化生产全程种植业、加工业与相关服务业一体化，树立甘蔗糖业竞争力的系统收益观，不拘于单一部门、个别环节的暂时得失，才能协同推进收获机械化。因此，对于甘蔗收获机械化的复杂性和艰巨性我们应有充分的思想准备和全面、客观、长远的认识，积极地坚持开展大规模全程机械化试验示范，找准技术结点,作好相关技术与组织管理模式的储备，鼓励先行先试，以点带面，率先在中、大型农场收获机械化技术及模式上实现突破。

3 不同地形条件下甘蔗机械化的农艺策略

地形条件和单位生产规模是实行机械化的基础。农业部于2011年7月发布了《甘蔗生产机械化技术指导意见》，针对缓坡地、丘陵地、坡耕地类型及不同生产规模，确立了大规模全程机械化、中等规模全程机械化、小规模部分机械化及微小型半机械化4种模式，是我国现阶段甘蔗机械化科学发展、分类指导的指导性文件。下面就全程机械化模式和部分（半）机械化模式下的配套农艺技术要求进行分析。

3.1 中、大规模缓坡和条件较好的丘陵地机械化配套农艺技术分析

该模式属于“装备成套化、机具大型化、作业标准化”为特征的现代化大生产模式，也是可望实现我国最高蔗茎产量、最节本、最长宿根年限的一种应用模式。全程机械化对品种选择的要求较高，除传统的优良种性外，应首要关注分蘖成茎在产量构成中的主导作用。要求品种分蘖性强，成茎率高，在生长特性上最好选择前期生长稳健，先促蘖，后伸长，主茎、分蘖整齐均匀的品种，避免使用主茎伸长较早，分蘖出生较晚的品种，以保证中耕培土的作业适期和作业质量。田间管理的重点在于植前深松、中期潜耕和宿根破垄，其目的都在于不打乱土层的前提下改善土壤结构，创造适合甘蔗和有益微生物生长的水、肥、气条件。植前深松辅以蔗叶还田，种植配合增施有机质、地膜覆盖都是我国蔗区现有土壤肥力和气候条件下必要的增产措施。灌溉系统不仅应发挥抗旱的功能，还要成为调节土壤宜耕性、水肥药一体化管理，特别是保证甘蔗进入伸长期后管理的必要辅助手段。因此，在有条件的生产单位，大田自走式灌溉机械将会有更大的应用前景。

3.2 小规模丘陵地和坡耕地机械化配套农艺技术分析

小规模部分机械化及微小型半机械化模式是适应我国甘蔗生产者地块面积偏小、地形复杂的条件下，以减轻劳动强度、提高劳动效率为主要目标，以蔗农互助和小型服务组织为主要形式的一种生产方式，在区域种植结构、地方蔗糖经济短期内难以调整的情况下还具有相当的普遍性。如前所述，保护性耕作技术和培肥地力是这类模式下实现高产稳产的关键。由于抵御自然灾害和肥水调控能力相对薄弱，品种的抗旱、抗寒性尤显重要，应予优先考虑。为适应分段式收获作业，产量构成应在考虑单位面积有效茎数的同时重点兼顾单茎重因子，选用直立抗倒、中大茎、早发快长、封行早的品种，以及早形成高产苗架，控制杂草，减少水分蒸腾散失。要充分发挥人工作业环节“选”的作用，确保种苗质量和有效下种量；利用好传统的农村废弃物田边堆沤池、田头水窖等，在生产全程注意增加有机质、生物肥使用比重，逐年改善耕层结构，保障甘蔗稳产。

4 小结

农机农艺融合是中国特色的现代农业概念。相对于发达国家农业生产技术从科研到应用都在机械化的选择压力和作业模式下进行而言，我国甘蔗机械化配套农艺技术面临着基于传统、高于传统的新的研究思路和方向的调整，尤其对于中、大规模全程机械化模式的应用，标准化，甚至精准化田间作业管理的趋势和特点促进了相关学科的交叉，大田环境生物信息监测与决策系统研究将成为必然的研究热点；对于小规模丘陵地和坡耕地机械化模式，结合土壤培肥的保护性耕作技术将是重中之重的发展方向。

[1]张华，罗俊，杨颖颖，等.广西蔗区劳动力状况的分析[J].甘蔗糖业，2011(4)：87-90.

[2]张华，沈胜，罗俊，等.关于我国甘蔗机械化收获的思考[J].中国农机化，2009(4)：15-16.

[3]张华，罗俊，廖平伟，等.我国甘蔗机械化成本分析及机收效益评价模型的建立[J].热带作物学报，2010,31(10)：1669-1673.

[4]刘欣，吕霞，王帅.我国深松机械的现状分析与发展建议[J].农业科技与装备，2011(2):130-131.

[5]王微，邱立春.深松部件对深松作业质量影响的试验分析[J].农机化研究，2011(1)：179-182.

[6]宋淑云，晋齐鸣，张伟，等.深松土壤病原真菌数量分布对玉米病害发生趋势的影响[J].玉米科学，2007,15(3)：130-132.