丘陵烟区不同生态环境下烟叶生产全程机械化路径分析

吴长兵 李再军 袁 奎 王丹林 张富贵 戴洪锋 林叶春

（1中国烟草总公司贵州省公司，贵州贵阳 550004；2贵州大学机械工程学院，贵州贵阳 550025；3贵州省烟草公司黔南州公司，贵州都匀 558000；4贵州省烟草科学研究院，贵州贵阳 550001）

农业机械是现代农业生产的基础支撑，其对提高农业生产率、增加农副产品供给和推动农业经济迅速发展起到非常重要的作用[1]。烟叶生产作为我国传统的农业产业，与农业和农村经济的发展紧密相连，对我国区域经济发展至关重要[2]。贵州作为全国重要的烤烟种植大省，在烟叶生产中除了打顶、采收、编烟和分级环节外，其余各环节均在不同程度上实现了机械化作业[3]。但是，贵州省烟耕地主要位于丘陵山区，存在着地形地貌复杂、地表高低起伏不定和坡陡弯多等一系列特点。同时，在烟叶生产过程中，农机具使用率不高、烟农接受程度低等问题比较突出，严重制约着烟叶生产机械化的发展[4-8]。主要原因是在烟叶生产机械化过程中，农机农艺的结合程度低，缺乏科学合理的作业性能评价指标，不同生态环境下烟用农机选择缺乏明确的配置标准[9-13]。为加快推进丘陵烟区农业生产机械化推广和应用，需要探索出不同生态环境下烟叶生产各环节机械化作业评价参数和全程机械化配置选择标准。本文在全面综述山区烟叶生产主要环节机械化作业现状的基础上，针对贵州省最具代表性烟叶生产基地单元（遵义县鸭溪、普安县青山和黔西市林泉）的生产实际开展全程机械化测试，以期为丘陵烟区不同生态环境下烟叶生产全程机械化作业水平评价、配置选型、效益分析及全面推广打下坚实基础。

1 丘陵烟区烟叶生产主要环节机械化现状

丘陵烟区受地形地貌复杂、地块小、坡度大、土壤耕层较浅、基础设施不便、机具适应性差、农机具选型困难、烟农文化水平低和经济尚不发达等因素限制，农机具推广和应用难度较大。加之烟叶生产机械种类少，导致机械化程度不高，烟叶生产效率普遍较低[4]。机械化作业是现代烟叶生产的基本特征，其实质是将一部分烟农（或机手）从小生产者转变为现代烟叶生产链中的非农业工人[14]。长期以来，丘陵烟区农机化投入资金不足，农机化基础设施较为薄弱，不能满足现代烟叶生产和农村经济发展的需求[15-17]。

现代烟叶生产工序繁多，主要包括育苗播种、耕整地、起垄、覆膜、施肥、移栽、中耕培土、采收、编烟、烘烤、分级及拔秆等环节[18-19]。因此，目前烟草生产机械化水平整体不高，特别是丘陵烟区地形地貌特殊，机械化水平更低[5]。与其他农业生产相比，特别是与大宗粮食作物相比，烟草农机整体推广和应用率不高。从农机具和机械化作业环节来看，丘陵烟区烟叶生产应用的农机具基本可以实现机械化作业的环节主要有育苗、耕整地、起垄、移栽和植保等[3]。

根据丘陵烟区烟叶生产实际的测试数据，在动力方面，由于丘陵烟区土壤黏性比较大，汽油机型的油耗均普遍大于同类柴油机型，并且作业速度低于同类型柴油机型；在烟叶育苗环节，贵州省各烟叶生产基地单元近年来大力推广简易播种器或电动播种机，其中简易播种器减工降本效果显著；在耕整地环节，烟农普遍配置的小型微（旋）耕机基本满足耕整作业需求，总体上铧式犁翻耕效果优于小型微（旋）耕机；在覆膜环节，因为土壤细碎程度和含水率对覆膜作业质量影响较大，现有地膜对丘陵烟区适应性较差，覆膜机器多采用多功能复合作业机型；在施肥环节，目前施肥机机型较少，专用施肥机（条施）的施肥效果不如移栽机附带的施肥器作业效果；在中耕培土环节，现有的宽窄行栽培技术对中耕培土作业有一定的影响，主要是因为不同行距培土质量有差异；在烟草移栽环节，广泛推广使用的井窑式移栽打孔机机型众多，但是结构有待完善，目前绝大部分丘陵烟区应用自走式移栽机，大型移栽机需求不大；在烟叶拔秆环节，丘陵烟区地域情况复杂，而现有的烟草拔秆机绝大多数体积和质量较大、适应性不强，导致大多数机型未得到很好的推广和应用；在烟叶分级环节，虽然已出台有具体的烟叶分级标准，但烟叶等级质量受诸多自然条件（如气温、土壤肥力和降水等）和栽培条件（如烟叶品种、栽培过程和农艺措施等）的影响，不同地区烟叶品质存在较大差别，导致烟叶机械化分级存在较大困难，目前尚未实现机械化作业，主要依靠人工进行分级；在烟叶打顶、采收和编烟等环节，因为丘陵烟区烟叶种植规模较小、烟草植株长势一致性较差等原因无法满足机械化作业要求，因而尚未实现机械化作业。上述简易适用的微小型烟草农机在丘陵烟区烟叶生产中发挥了重要作用，但是大型和自动化程度较高的农机具推广和应用率不高。

2 丘陵烟区烟叶生产机械化主要环节农机农艺融合参数分析

丘陵烟区烟叶生产全程机械化是现代烟草农业发展的必然趋势。随着丘陵烟区烟草农机化工作的深入开展，其装备量将在现有的基础上得到很大提升。随着烟草农机大量配置到各烟叶生产基地单元，逐步实现了配置的全程化。但是，在实际机械化作业过程并未实现全程化，烟草农机的作业性能和效率等需要一套科学、合理的评价参数指标，以评价现有的烟叶生产机械化水平[20]。因此，制定出适合丘陵烟区烟叶种植主要环节的作业评价参数对提高丘陵烟区烟叶生产综合能力、增加烟农收入、促进农业经济发展以及实现丘陵烟区烟草农机科学化配置选型具有重要的指导意义。

为了更加科学、合理和系统地了解丘陵烟区烟草农机的作业质量，本文针对所选定的烟叶生产基地单元（遵义县鸭溪、普安县青山和黔西市林泉）的生产实际开展机械化测试，测试范围覆盖烟叶生产中的耕整地、起垄、施肥、覆膜、移栽、中耕培土、植保和拔秆等主要作业环节。在测试结果的基础上，综合考虑各个烟草农机具的机械化作业特点和烟叶生长环境所需条件，结合丘陵烟区地形地貌的特点和各烟叶生产基地单元实际情况，通过实地考察和专家咨询，制定适合丘陵烟区各主要环节机械化作业的评价参数，具体评价项目和评价参数见表1所示。

表1 丘陵烟区烟叶生产机械化主要环节农机农艺融合参数

3 丘陵烟区不同生态环境下烟叶生产各环节机型选择

3.1 丘陵烟区烟叶生产机械化作业机型选择的背景

受传统烟叶种植模式、地形地貌、社会经济发展和农机技能水平等影响，丘陵烟区烟叶生产机械化作业机型选择面临诸多制约因素[13-15]，严重影响机械化作业水平的提高。

3.1.1 传统烟叶种植模式。丘陵烟区烟叶种植模式绝大多数为传统单家独户种植方式，该种植模式主要有以下弊端：多数以家庭为单位开展种植，社会分工协作基本没有体现；缺乏稳定的服务市场，盈利能力严重不足；规模化种植水平不高，主要依靠较为简易的农机具实现机械化作业。种植模式的落后，严重制约了烟叶生产机械化作业机型选择。

3.1.2 地形地貌条件。一方面，丘陵烟区地形地貌复杂、地块小、坡度大且土壤耕层较浅；另一方面，丘陵烟区机械化作业普遍存在机械转向操作不灵、劳动强度大、安全性和适应性较差的问题。因此，丘陵烟区可用农机具主要是以小型、微型农机具为主，不宜采用大功率和大型农机具作业。在现有的农机具中，能满足丘陵烟区烟叶生产各环节的可用机型和种类较少，对机型选择有较大影响。

3.1.3 社会经济发展。丘陵烟区社会经济状况普遍较差，烟叶种植易受自然灾害影响，烟农收入不稳定，烟草农机购买力不强，对农机机型选择的制约性较大。

3.1.4 农机技能水平。受地形地貌和社会经济的影响，丘陵烟区烟农劳动技能水平普遍较低，维护农机具的能力和水平相对有限，当地烟草农机的使用率和使用寿命均低于全国平均水平，导致已购和配套的农机具闲置和浪费，对农机具选择也造成了较大影响。

3.2 丘陵烟区不同生态环境下各环节机型的选择

3.2.1 烟叶生产机械化各环节机型选择原则。结合选定烟叶生产基地单元的实际情况，确定丘陵烟区烟叶种植主要生产环节的农机配置（规模约66.7 hm2）选择原则：技术成熟机具统一配置、一步到位，技术不成熟机具选择先引进后试点配置；在保证机械化作业质量的前提下，尽量选用一机多用的多功能农机具；考虑到丘陵烟区土壤的黏性，机械化作业阻力较大，因而农机具的功率按照宜大则大的原则进行选择。

3.2.2 烟叶生产机械化各环节机型作业时限。结合选定烟叶生产基地单元的实际情况，丘陵烟区烟叶生产各环节机械化作业时限设置如下：翻耕、整地、起垄、覆膜、施肥环节各15 d；播种、移栽、植保、剪叶环节各7 d；中耕培土环节10 d；拔秆环节30 d。每日作业时间按8 h计算。

3.2.3 烟叶生产机械化各环节储备系数。考虑到烟叶生产各个环节作业时限较短、季节性较强，如果农机具损坏得不到及时的维修，将会影响正常的烟叶生产机械化作业。因此，为了不影响烟叶生产季节的作业，在遵循上述选择原则和作业时限的基础上，需要额外配置一定数量的备用农机具，该额外配置比例即储备系数。本文将室内机、室外机的储备系数分别设置为1.2和1.3；育苗环节农机具储备系数设置为1；拖拉机配套机具的储备系数按照理论储备系数加1，目的是正常维修时不影响田间作业。

3.2.4 烟叶生产机械化各环节农机配置方法。丘陵烟区烟叶生产机械化各环节农机实际配置量（TS）计算公式如下：

其中，TL为理论配置量；TC为可用存量；SJ为机械化作业面积；XL为作业效率，主要依据为农机具说明书；R为日均工作时间，每个机具均按8 h计；SX为作业时限；CB为储备系数。

3.2.5 烟叶生产机械化各环节机型选择。基于上述选择原则和丘陵烟区不同生态环境特点，结合各环节作业时限及储备系数2个指标，根据烟叶生产机械化各环节农机配置方法，制定出适合丘陵烟区坝区和山区烟叶种植主要生产环节的农机配置（规模约66.7 hm2）选择标准，如表2和表3所示。

表2 山区烟叶生产主要作业环节农机配置选择标准

表3 坝区烟叶生产主要作业环节农机配置选择标准

4 结语

为了推进丘陵烟区烟叶生产全程机械化，探索出科学、合理的丘陵烟区不同生态环境下烟叶生产机械化路径，本文在全面综述丘陵烟区烟叶生产主要环节机械化作业现状的基础上，针对贵州省最具代表性烟叶生产基地单元（遵义县鸭溪、普安县青山和黔西市林泉）的生产实际开展全程机械化测试。针对烟草农机的作业性能和效率等尚欠缺合理的评价参数指标、不能科学评价现有烟叶生产机械化水平的现状，通过专家咨询和实地考察，明确了丘陵烟区烟叶生产机械化主要环节农机农艺融合参数；基于烟草农机全程机械化测试结果，确定了丘陵烟区烟叶生产主要环节机型选择原则、作业时限、储备系数和农机配置方法；制定出适合坝区和山区烟叶主要生产环节的农机配置（规模约66.7 hm2）选择标准，得到不同生态环境下丘陵烟区烟叶生产全程机械化所需的农机具数量和类型。综上所述，当地可以加快农机农艺融合，优化农机配置选型，为丘陵烟区不同生态环境下烟叶生产全程机械化推广打下坚实的基础。