甘蔗收获机械化（精选7篇）
甘蔗收获机械化 篇1
摘要：阐述了甘蔗机械化收获的必要性和应用现状, 分析了机械化收获原料蔗糖质量存在的问题及影响的农艺现状, 提出了适应机械化收获农艺性状的甘蔗品种的选育和栽培对策, 以促进甘蔗机械化收获的推广。
关键词：甘蔗,机械化收获,必要性,现状,存在问题,对策
广西是我国发展蔗糖业自然条件最优越的地区, 蔗糖业发展很快, 成为该区经济的支柱产业。甘蔗分布在全区56个县 (市、区) , 涉及人口2 000多万人, 是蔗农最重要、最稳定的经济收入来源, 也是许多地方财政收入的重要来源。2008—2009年度榨季, 广西甘蔗种植面积达101.7万hm2, 总原料蔗6 130万t, 产糖量763万t, 甘蔗种植面积、产蔗量和产糖量都占全国60%以上, 成为我国蔗糖产业的主要支柱。但是, 目前广西甘蔗生产技术仍然比较低, 机械化程度和普及率不高, 特别是甘蔗收获[1,2]还是采用传统的人工砍收。甘蔗生产技术水平低, 导致生产成本高、工效低、效益下降, 生产机械化水平低成为制约和阻碍甘蔗生产进一步发展的主要因素, 而甘蔗收获机械化技术是制约甘蔗生产全程机械化的“瓶颈”。甘蔗收获机械化作业未能在生产中大面积推广普及应用, 除农机本身成熟度不够、糖厂对原料蔗质量标准要求高等原因外, 与对甘蔗农艺的研究不深有很大的关系。因此, 积极开展甘蔗农艺性状特征研究, 探索出适应机械化收获的甘蔗品种 (系) 选育和栽培的先进技术, 满足甘蔗收获机械化作业的实际需要, 对推进甘蔗收获机械化的推广应用具有重要的现实意义。
1 甘蔗机械化收获的必要性
目前, 广西许多蔗区的甘蔗生产过程中使用机械化进行深耕深松、整地、开种植行、蔗叶切碎还田、除草、培土等作业, 给蔗农和制糖企业带来经济实惠并在生产上大面积推广使用。但是甘蔗生产的重要环节甘蔗收获完全是依靠人工作业完成。人工收获, 工作繁杂、艰苦, 劳动强度高且需要劳动力数量多, 生产效率低, 每人每天收获仅0.6~1.0 t, 作业成本高达60~80元/t, 占原料蔗价格的25%以上 (按2008—2009年度榨季广西原料蔗收购价270元/t计) , 而且砍蔗费用逐年上涨 (2004—2005年榨季广西原料蔗砍收价格为30~40元/t) , 收获费用多造成生产成本过高, 种蔗效益下降, 蔗农经济收入减少。特别是随着国家经济的发展和城市 (镇) 化进程的快速推进, 主要劳动力向城市 (镇) 加快转移, 农村劳动力数量减少及老龄化日益增多, 每到榨季, 传统的人工砍收引起砍蔗请工难或高价也请不到工, 劳力供需矛盾十分突出, 严重挫伤蔗农种蔗的积极性。许多蔗农迫于无奈而减少种蔗面积, 甚至宁可丢荒也不愿种蔗。如此趋势发展下去, 甘蔗收获成本高、请工难等问题, 将严重影响甘蔗生产的可持续发展。因此, 广大蔗农迫切希望和要求使用收获机械来完成甘蔗收获作业, 提高生产效率, 降低作业成本, 减轻劳动强度, 减少人工投入, 增加经济收入。实现甘蔗生产机械化特别是收获机械化成为当前亟需解决的重大课题。
2 甘蔗收获机械化应用现状
2.1 国外应用现状
目前, 国外先进的产糖国家如澳大利亚、美国、巴西等甘蔗生产大部分都采用机械化作业, 即从甘蔗种植到收获都是机械化管理[1,3]。特别是甘蔗收获, 早在20世纪60~70年代, 澳大利亚、美国等已实现机械化收获, 巴西也在十多年前推广使用, 普及率已达到80%, 古巴也达到72%。这些国家使用的甘蔗收获机械主要是大型切段式联合收割机[4,5], 此类机型主要特点是结构复杂, 机具庞大, 功率大, 操作灵活, 对倒伏或严重弯曲的甘蔗也可收获;作业时扶倒、切梢、收割、喂入、切段、清选等工序一次完成, 工效达17~38 t/h, 收割后的甘蔗切成20~30 cm段, 要求在16 h内运送入厂压榨, 否则因切口面多与空气接触增加, 引起原料蔗品质下降, 蔗糖分降低, 影响出糖率[4];适应大规模连片种植、地块平整、行距140 cm以上的蔗区使用。由于早已实现甘蔗生产机械化作业, 因此这些国家选育和栽培的甘蔗品种 (系) 的农艺性状适应机械化收获, 糖厂制糖工艺接受切段式原料蔗。日本甘蔗收获基本实现机械化作业, 由于甘蔗种植多在丘陵地带, 生产规模小、分散不连片等, 选择研制发展适应丘陵、坡地等条件作业的中、小型收割机械为主。目前在收获环节上分段作业和联合作业2种方式并存, 由于联合作业效率高, 联合收割机使用逐渐增多, 特别是切段式联合收割机越来越受欢迎[6]。
2.2 国内应用现状
国内从20世纪70年代开始在学习国外先进甘蔗收获技术及样机的基础上, 先后进行自主研制、开发、生产了不少机型的甘蔗收获机械, 但到目前为止, 适合生产实际应用的成熟、稳定机型基本上没有, 尚处在试验、示范阶段[1,3,5]。由于受国内糖厂制糖工艺不接受切段式原料蔗及地形复杂、地块小、种植规模小等因素影响, 很大程度上制约切段式联合收割机的研制和推广应用, 仅在一些国营农场进行试验或示范。目前国内研制或试验、示范的机型主要是整杆式收割机械[4], 它收获后的甘蔗为整杆, 符合国内糖厂制糖工艺的要求。整杆式收割机械分整杆式联合收割机和分段式收获机械。整杆式联合收割机功率、机型相对较少, 作业时可一次性完成切梢、扶倒、切割、输送、清选、剥叶等工序, 作业效率8~12 t/h, 适应大规模连片种植、地块平整、行距110~130 cm的蔗区使用, 但对倒伏或严重弯曲的甘蔗适应性差, 造成损失率较高。分段式收获机械包括割铺机、剥叶机等, 分别完成割倒、剥叶作业 (1台割铺机配套2~3台剥叶机) ;这类机型结构紧凑、体积小、重量轻, 移动方便, 操作简单、灵活, 对行距要求不高, 宽、窄行都能作业, 但需要辅助工人多, 工效比联合收割机低, 与人工作业相比, 可节省用工, 提高劳动效率[5];特别适应在小地块、坡地和丘陵地带的蔗区使用, 但对倒伏甘蔗的适应性较差。
3 机械化收获原料蔗质量存在的问题
甘蔗收获机械化作业工效高、成本低。据广西金光农场从国外购进的大型切段式联合收割机试验和实践结果表明, 甘蔗收获采用机械化作业, 工效为20~25 t/h, 机收成本为27~40元/t。但是目前在一些蔗区的示范或试验结果也表明, 各种类 (机) 型的甘蔗收获机械无法达到较高剥净率, 收获的原料蔗夹杂物多, 夹杂物含量 (含杂率) 高达7%~10%[1,7]。而国内制糖企业对原料甘蔗含杂率有严格的要求, 夹杂物含量 (含杂率) 一般不得超过1.0%[1,4,7]。因为这些本身不含蔗糖分的夹杂物在制糖过程吸收部分蔗糖随废液和废物排出, 造成蔗糖损失, 降低出糖率, 而且还以原料蔗价格支付夹杂物部分的蔗款及运输费用, 增加原料成本。因此, 制糖企业难以接受夹杂物过多的原料蔗, 原料蔗夹杂物含量过高成为制约甘蔗机械化收获推广使用的主要原因之一。减少机械化收获原料蔗夹杂物含量, 提高原料蔗质量, 成为实现甘蔗收获机械化的关键。
4 影响机械收获原料蔗质量的甘蔗农艺性状
4.1 气 (须) 根
气 (须) 根是甘蔗品种 (系) 的特性, 对生长和生产没有好处, 它消耗甘蔗体内养分, 影响甘蔗生长, 造成减产, 也影响原料蔗的品质和蔗糖分。气 (须) 根多或少因品种 (系) 不同而不同, 有的品种 (系) 气 (须) 根多, 增加人工收获时削根的麻烦, 机械化收获时, 因除杂装置的削根能力有限, 留在原料蔗上的气 (须) 根也多;有的品种 (系) 少或没有气 (须) 根, 对收获甘蔗有利;有的品种 (系) 在蔗地相对湿度大或雨季, 地上蔗茎根点容易萌发长出气根, 对甘蔗生长或收获不利[8]。此外甘蔗倒伏以后, 接触土壤的蔗茎根点也容易萌发长出气根。
4.2 叶片、叶鞘、梢头
叶片、叶鞘、梢头是甘蔗植株重要组成部分, 能生产、输送、贮藏光合产物供甘蔗植株的生长。叶鞘干枯后脱落难易是甘蔗品种 (系) 的特性, 也因品种 (系) 不同而异, 有的品种 (系) 叶鞘干枯后容易脱落, 甚至自然脱落, 有的紧包蔗茎, 不易脱落。叶鞘难脱落的, 不但易引起螟虫、粉介壳虫的为害和藏水, 导致侧芽萌发和气根产生, 而且增加收获时人工剥鞘 (叶) 的麻烦[1], 同样也不便机械化收获。因此, 叶鞘容易脱落的甘蔗品种 (系) , 机械化收获时原料蔗附着叶鞘 (片) 很少;叶鞘难脱落的甘蔗品种 (系) , 机械化收获时, 受除杂装置的剥鞘能力限制, 附着在原料蔗的叶鞘 (片) 较多。
4.3 甘蔗株高的整齐度
甘蔗生长是否均匀、整齐, 高度是否一致, 与机械化收获原料蔗梢头多少关系密切。生长均匀、整齐、高度基本一致的甘蔗, 只要把收获机械的切梢装置调整到合理的切梢长度, 就可以减少原料蔗的梢头量或切割损失;而生长参差不齐, 高矮差异大, 尤其是倒伏、弯曲的甘蔗, 由于切梢装置难以调整到合理的切梢长度, 增加原料蔗的梢头量或切割损失。
5 适应机械化收获甘蔗品种的选育和栽培对策
5.1 甘蔗品种 (系) 的选育
适应机械化收获的甘蔗品种选育要在高产、高糖、抗逆性强、宿根发株能力性强、成株率高、生长均匀、整齐、适应性广等基础上, 选择表现不生或少生气 (须) 根、抗倒伏、容易脱鞘 (叶) 的优良品种 (系) , 从源头上尽可能减少气 (须) 根的产生和甘蔗上叶鞘的数量, 减少原料蔗夹杂物含量。目前广西已推广或正在推广种植的甘蔗品种 (系) 如新台糖16号、22号、桂糖28号、桂糖97/69、02/281、02/467、02/901等, 比较适应机械收获。
5.2 深耕深松, 宽行种植
甘蔗是高杆作物, 株高达2.5~3.5 m, 需要庞大的根系在土壤向下和周围伸展来固定蔗株。传统的畜力耕作, 耕作层一般只有10~15 cm, 这一深度限制甘蔗根系的营养吸收面, 又使根系难以深扎, 容易受旱和被风吹倒, 影响甘蔗产量进一步提高, 也增加机械化收获的损失率和含杂率。而作为机械化生产主要内容的蔗地深耕深松 (30~50 cm) , 可以改善土壤理化性状, 为甘蔗生长提供良好的保肥、保水、透气土壤环境, 利于甘蔗根系的生长发育和吸收养分和水分, 提高抗旱、抗倒伏能力, 增加产量, 有利于机械化收获。机械化生产需要与农机轮距相吻合的种植行距, 才能适应机械作业要求。传统的甘蔗种植行距只有70~90 cm, 既不适应机械作业要求, 也不能做到深沟种植, 只能浅沟浅种, 浅培土, 根系不发达, 甘蔗后期容易倒伏, 增加机械化收获难度。收获机械要求甘蔗行距110~140 cm, 这样不仅利于蔗地通风透光, 降低蔗地湿度, 防止气根产生, 而且也利于中耕培土机械化作业, 防止后期甘蔗倒伏, 提高收获机械化作业的工作质量和效率。宽行种植, 不但方便甘蔗生产机械化田间管理, 而且能够充分利用地力和光照, 提高光合作用效率, 利于病虫害的防治和减少病虫害发生, 促进甘蔗生产增产增收。近几年来, 广西金光农场、新兴农场、昌菱农场通过采用优良品种 (系) 、机械化深耕深松、地膜覆盖栽培等配套技术, 大面积推广宽行种植, 行距120~140 cm, 甘蔗平均产量在105 t/hm2以上。因此, 只要采取配套技术措施, 甘蔗行种植不会造成减产。
5.3 精选种苗, 地膜覆盖栽培
质量好的蔗种是全苗、齐苗、壮苗的基础。由于同一蔗茎上不同部位的蔗芽萌芽率和萌芽速度的差异大, 采用全茎作种, 容易造成蔗芽萌发参差不齐、蔗株生长大小、高度不一致, 增加机械化收获的切梢难度, 造成原料蔗损失率或含杂率过高。因此, 新植蔗选用蔗茎粗大、蔗芽健壮、新鲜无病虫害的蔗梢作蔗种, 利用梢部苗蔗芽萌发率高、萌发速度快等优点, 促使甘蔗发芽整齐, 生长均匀, 蔗株高度基本一致, 利于机械化收获。地膜覆盖是一项能使甘蔗增产增收明显的栽培技术, 它可以提高土壤温度、保持土壤湿度、加快土壤养分的分解, 有效地解决因低温、水分不足等原因引起冬春植蔗萌芽率低、出苗不整齐、容易缺苗等问题, 为蔗芽萌发生长提供良好条件, 促进甘蔗早生快长、根系发达、增强抗倒能力。因此, 冬春植蔗采用地膜覆盖栽培, 蔗芽萌发早, 出苗快, 蔗苗整齐、均匀、健壮, 甘蔗分蘖早, 成茎率高, 蔗株生长均匀、整齐, 植株高度基本一致, 利于收获机械的切梢, 减少原料蔗中梢头量或蔗茎的损失。
5.4 施足基肥, 提高培土质量
甘蔗生长期长, 需肥量大, 前期需肥迫切。施足基肥, 确保甘蔗苗期养分供应, 满足甘蔗生长需要, 促进蔗苗生长健壮, 如果养分不足, 蔗苗生长纤弱, 基部细小, 甘蔗后期容易倒伏, 增加机械化收获困难。特别是磷、钾肥要作基肥一次施完, 因为甘蔗对磷、钾素的吸收主要在苗期, 而磷素能促进甘蔗根系生长发育、蔗苗健壮, 钾素能促进蔗株机械组织的发育, 促进基部粗壮硬实, 这些都能增强抗倒伏能力。一般施用农家肥15.0~22.5 t/hm2、钙镁磷肥1 125~1 500 kg/hm2、氯化钾450~600 kg/hm2、尿素75~150 kg/hm2混合作基肥;或施用25%的复合肥1 125~1 500 kg/hm2。广西是沿海地区, 许多蔗区受热带气旋或台风影响, 造成甘蔗容易倒伏、弯曲等。倒伏后的甘蔗容易产生气根, 侧芽大量萌发生长, 消耗大量养分, 造成糖分和产量下降, 而且因翘尾向上伸长使蔗茎弯曲, 增加机械化收获困难, 导致损失率和含杂率过高。因此, 注重提高培土质量, 防止后期甘蔗倒伏。一般在甘蔗伸长初期, 结合施肥进行高培土, 增加入土根带, 促进基部茎节根带根点萌发产生新根, 多长蔗根, 使蔗根扎深、扎稳, 增加牵引作用, 增强抗倒伏能力, 利于机械化收获;同时也使甘蔗吸收更多的养分和水分, 增加甘蔗产量。最好使用机械培土, 一次完成碎土、除草、施肥、培土等作业, 培土高度20~25 cm。
参考文献
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开拓创新扎实推进甘蔗收获机械化 篇2
一、南宁市甘蔗收获机械化现状
(一) 甘蔗生产机械化水平高于全区
2015年, 全市甘蔗面积13.6万hm2, 糖料蔗产量为1188.93万t, 甘蔗生产耕种收综合机械化水平为55.54%, 略高于全区平均水平。
(二) 甘蔗机收作业重点突破
2015年, 南宁市选择在武鸣、横县、隆安、江南、良庆及东盟经开区六地设定了甘蔗机收工作项目区, 共投入甘蔗联合收割机53台。其中:武鸣区39台, 江南区8台, 横县5台, 宾阳县1台。全市投入甘蔗提升机769台。
(三) 甘蔗“双高”基地建设扎实推进
2014年10月, 市政府办公厅发布了《关于印发南宁市2015年优质高产高糖糖料蔗基地建设实施方案的通知》 (南府办[2014]312号) 文件, 将自治区分配南宁市的高产高糖基地0.6万hm2建设任务分解到武鸣等6个项目县 (区) , 各项目县 (区) 在同年底共落实了112个基地, 对项目片区的信息和红线图建立了档案。2015年, 实际完成机械深耕深松0.56万hm2、机种面积0.55万hm2、中耕培土0.53万hm2, 各项指标均达到自治区要求。2014年, 除去甘蔗留种扩繁基地, 可机收面积0.19万hm2, 实际完成机收面积179hm2, 占9.4%, 超过自治区要求的“双高”基地机收水平7%目标。
二、主要做法和成效
(一) 主要做法
一是加强组织领导, 抓好规划建设。成立了多部门领导参与的“优质高产高糖糖料蔗基地建设全程机械化示范区建设领导小组”, 农业、糖业、财政等部门与制糖企业紧密合作, 加强项目的管理工作, 召开专题会议对资金投入、建设规划、建设内容等进行研究和部署, 认真落实各项措施。同时, 各县区农机部门一把手负总责, 分管领导具体抓, 有关人员密切配合, 形成了各部门齐抓共管的良好局面。
二是整合土地资源, 实行集中连片经营。采取“宣传发动, 干部出动, 资金带动, 服务推动”四项措施, 逐渐形成了大面积土地整合的局面, 实行土地承包经营权流转, 以农机合作社为载体、以土地流转为手段, 促进分散、独立、家庭式经营向团体、合作社、种植大户、市场化经营转变。大力推行“农机合作社+土地流转”的发展模式, 为建立甘蔗生产机械化示范基地奠定基础。
三是加大补贴力度, 调动农民购机积极性。对购买收获机具实行补贴资金倾斜, 优先安排并足额保证, 对列入2015年广西农机购置补贴产品目录的甘蔗种植、收获机械给予优先补贴。
四是抓好示范基地建设, 发挥辐射带动作用。积极探索符合甘蔗生产全程机械化发展的有效途径, 把甘蔗生产机械化示范基地和糖厂的蔗糖产业示范基地建设结合起来, 加强农机部门与制糖企业的联系, 使农机与农艺、糖艺协调发展。大力做好宣传和技术培训工作, 使广大农民认识和接受农机化新技术新机具, 通过举办多种形式的甘蔗生产全程机械化示范现场会、培训班、技术咨询等活动, 采用多媒体视频教学和机具实践相结合的培训模式, 请厂家、造舆论、做宣传, 把培训活动与产品推介结合起来。培训人员在接受各厂家技术人员讲解的同时, 对到会的机型进行辨识、选择, 加快机械化技术的普及应用。
五是推广新机械, 探索新模式。积极引导和扶持农机专业合作社发展, 多渠道引进国内外甘蔗联合收割机投入榨季机收作业, 推广引用了广东协安农机租赁公司提供的科利亚切断式甘蔗联合收割机, 山东澳星公司以及美国凯斯国际公司提供的整杆式联合收割机等。同时组织联合攻关, 组织了广西柳州汉森公司、广东徐闻广进农机厂、南宁五菱桂花车辆有限公司、广西钦州力顺机械有限公司、广东科利亚机械有限公司和广西农机研究院等单位的技术力量, 开展新机具、新技术的试验、示范、推广工作, 积极探索甘蔗生产机械化模式。
(二) 取得的成效
1. 甘蔗收获机械化降低了蔗糖生产成本。
甘蔗生产人工成本高, 尤其是收获环节用工最多、请工最难、劳作最苦、成本最高。2014~2015榨季甘蔗的砍伐、剥叶、归集、搬运、装车等人工费用平均达180元/t左右原料蔗机械化联合收获费用, 按照100元/t计算, 就可使甘蔗生产成本下降80元/t, 按照南宁市2015~2016榨季机收水平9.85%计算, 可节约成本9368万元。蔗地实施深耕深松, 可使甘蔗每亩增产1t左右, 实现喷灌或微灌机械化可使甘蔗每亩增产2t左右。2015年, 全市甘蔗面积13.6万hm2, 甘蔗生产耕种收综合机械化水平为55.54%, 比上年提高5个百分点, 糖料蔗入厂量达到1188.93万t。在种植面积比上年减少2.17万hm2的情况下, 总产量仍稍有增长, 实现了农民增收。
2. 促进了农机农艺相融合。
机械种植的1.2m宽行距在育种、栽培农学专家指导和配合下, 已经得到蔗农的普遍认可。一般农民种植甘蔗传统方式都是机械开行, 种茎人工切断平放的窄行距 (70~90cm) 全埋, 工作效率很低也不利开中耕培土和机械化收获。采用种植机具宽行、宽窄行种植和全程机械化作业方式, 既达到稳产增产, 又大大提高工作效率。据2015年武鸣县承担实施农业部甘蔗生产全程机械化示范项目得到的数据, 甘蔗生产全程机械化技术示范区使用该模式平均亩投资1895元、亩产6355.98kg, 比传统人畜生产亩投资2285元、亩产6003.7kg, 平均亩节约成本390元, 亩增产352.28kg, 增产率5.89%, 经济效益十分显著。
3. 创新了甘蔗生产模式。
甘蔗收获机械化的有效推进, 促进了制糖企业、种植公司和农机大户的联合。武鸣区与南糖公司、凯利公司创新推出了“制糖公司+种植公司”、“公司+农户”的制糖公司带动农民租地、种植公司带动农民用工的“双加双带”模式, 作为典型经验在全区大力推广。南宁糖业集团公司在自治区工信委、农机局等部门的大力支持下, 投入5500多万元一次性采购了30台大型甘蔗收割机械, 实现了机收压榨一体化、糖蔗一体化生产, 为广西糖业产业二次创业树立了很好的行业标杆。到目前止, 通过政策和资金倾斜, 全市培育了服务甘蔗生产的农机服务组织和农机合作社100多家, 大型甘蔗收割机械从2014年的12台增加到2015年的53台, 占全区拥有量119台的44.5%, 为解决甘蔗收获机械化问题开了个好头。
三、困难和问题
(一) 甘蔗机收受天气影响大
一是甘蔗机收受时间和气候条件影响较大。每逢年底甘蔗收获季节, 全市各地多为阴雨天气, 甘蔗叶稍带有水, 给机械剥叶造成困难, 容易引起堵塞。同时, 下雨过后土地松软, 致使有些蔗根被拔起, 导致甘蔗含杂率、破头率偏高。
二是原料蔗价格下跌影响农民种蔗的积极性, 使甘蔗种植、收获等机械化技术试验、推广工作受到严重影响。
(二) 农艺与农机的矛盾影响机收
南宁市农田基本建设条件较差, 土地流转规模化经营尚未形成, 甘蔗种植多为一家一户经营, 土地零散、地块小、不连片。同一区域的甘蔗品种多, 种植、收获期不一, 未形成规模化、产业化生产, 从而影响了机械化大面积连片收获。此外, 农田基础设施差, 大部分甘蔗基地坡度超过13°, 机耕路还不够完善, 影响机收作业。
(三) 机械性能不完善影响正常作业
由于甘蔗收割机性能的不完善, 影响了甘蔗的质量, 而制糖企业对入厂甘蔗质量要求较为严格, 规定甘蔗含杂率低于2%, 但目前切段式甘蔗机械收获的含杂率普遍高于6%。制糖企业从自身经济利益考虑, 担心机收的甘蔗糖分受影响, 对机收甘蔗持观望态度, 有的甚至抵制机收甘蔗进厂。此外, 在甘蔗机收过程中, 由于机械笨重和切割、传送、抽风等机械性能的不稳定, 容易压坏蔗根, 碰到甘蔗倒伏、地形垄沟不平整等情况时, 容易造成甘蔗杂质多、破损大、效率低, 且不能连续作业等, 阻碍了机收的发展进程。
(四) 机械投入成本过高影响推广应用
以购买美国凯斯A4000联合收割机为例, 机械价格160万元, 扣除国家和自治区购机补贴65万元后, 用户仍然需支付90多万元, 并需另配套2~4台运输车, 总投入资金超过120万元, 昂贵的价格令人望而却步。而购买国产收割机价格虽在80万元左右, 国家补贴35万元左右, 但性能不够稳定, 不能连续作业, 也让人顾虑重重。此外, 甘蔗联合收割机机型多、零配件型号不统一, 价格高, 维修没有根本解决, 影响了收获机械的推广应用。
四、推进甘蔗收获机械化的对策
(一) 探索甘蔗机收新模式
为解决甘蔗机收难的问题, 加快甘蔗产业发展, 市政府要大力推广武鸣区与南糖股份、美国凯利公司联合的“双加双带”模式, 推动全市建设高标准的甘蔗“双高”生产综合试验示范基地, 发挥示范基地在甘蔗生产中的示范带动作用, 有力提升全市甘蔗生产机械化水平。
(二) 加大甘蔗收获机械研发力度
支持企业加大对甘蔗收获机械的研发, 加强农机生产企业同科研院所、大专院校等单位的产、学、研联合研发攻关, 尽快研制出适合甘蔗机收作业的甘蔗收获机械, 为重点突破甘蔗收获机械化提供可靠保障。
(三) 开展土地流转整治工作
使用甘蔗收获机作业, 要求地块大、规则平整, 并且要清除石头、削平田埂、填埋坑洞, 并有至少5m宽的机耕道, 以方便机械进入和调头。目前, 应采取有效措施鼓励农机大户、农业专业户、农机合作社进行土地合理流转, 扩大经营规模, 为甘蔗收获机械化创造良好条件。
(四) 加大政策倾斜和扶持力度
一是加大购机补贴力度。建议对甘蔗收获机适当放宽补贴对象, 提高补贴额度, 通过政策倾斜, 激励农民购机用机。二是实施甘蔗机收作业补贴。鉴于目前甘蔗机收市场还不成熟的状况, 由于购机投入成本高, 回收效益低, 服务组织利润较薄, 建议给予甘蔗机收补贴。三是实施甘蔗运输补贴。建议从政府甘蔗税收和糖厂蔗糖利润中安排一定的经费给予运输补贴, 以弥补甘蔗运输效益低的损失, 调动运输户的积极性。通过政策的扶持拉动, 加快收获甘蔗机械化进程。
摘要：甘蔗收获机械化是实现甘蔗生产全程机械化, 降低生产成本的重要途径。本文分析了南宁市当前甘蔗收获机械化现状, 剖析了甘蔗收获机械进展缓慢的原因, 指出了甘蔗收获机械化发展过程中的主要问题, 提出了推进南宁市甘蔗收获机械化发展的措施建议。
甘蔗收获机械化 篇3
2月4日, 迪尔中国在广西农垦国有良圻农场举行甘蔗联合收割机现场作业演示, 一心想在推进广西甘蔗收获机械化方面有所作为的广西自治区副主席陈章良, 在区农机局局长黄铭福、副局长江垣德等人陪同下, 冒雨参加了作业演示。陈章良现场饶有兴致地听取了约翰迪尔公司关于新研制的切段式甘蔗联合收割机研发情况及性能介绍, 观看了甘蔗联合收割机作业的作业演示并认真查看、了解了迪尔甘蔗收割机的作业质量情况, 甚至还亲自登上甘蔗联合收割机实地作业。
机器“量身定制”
据记者了解, 当前影响广西等省区甘蔗机械化发展的主要因素有作业机具质量不稳定、地形地块小、传统耕作习惯与机械化要求存在差距、农民购机资金难筹集等。而从技术层面看, 国内的甘蔗种植也有着特殊要求和特点:地块小、行长短, 就意味着机器的转弯次数多, 从而有效收割时间减少, 收割成本提高;种植行距小, 绝大部分行距在1米以内, 而大型甘蔗收获机都需要1.5米以上的行距才可有效收割;地头转弯空间小, 导致地头转弯时间长, 收割成本提高;而甘蔗倒伏情况比较普遍, 这意味着机器收获难度更大、对收获机的性能要求更高。
当天试验的迪尔收获机研制始于2009年。据悉, 为了响应国家加快发展经济作物机械化、推进综合机械化水平全面提升的号召, 迪尔公司结合美国成熟的大型甘蔗收割机技术, 研发出适合中国甘蔗机械化收获需求的新一代先进收获机。去年3月, 公司邀请相关领导视察了在广西金光农场进行的新一代甘蔗收获机现场演示, 得到了在场领导的一致好评。在这次活动之后, 迪尔公司Thibodaux工厂 (美国) 的技术、研发团队和约翰迪尔 (中国) 投资有限公司相关人员继续走访广西、广东等地农机管理部门、农垦、糖厂、农场、合作社以及蔗农, 听取到了他们对第一代产品的回馈及意见, 并进一步了解了中国的甘蔗机械化的实际情况和需求, 对第一代产品进行了大幅改进, 从而使该设备能更加完善并能更好地符合中国的具体作业环境。
据迪尔中国市场部赛音介绍, 相比第一代甘蔗收割机, 第二代样机具有更强的稳定性和更高的生产能力, 减少了甘蔗丢失率, 使用户能更方便地使用, 也更具投资价值。目前, 该机型拥有强劲的动力系统和液压系统, 配198马力6.8升发动机, 超额提升6%动力, 能收割高产且严重倒伏的甘蔗;具备强大的作业能力, 喂入口和处理系统 (喂入辊/切段系统) 均保留了大型甘蔗收割机的尺寸, 能够收割亩产达到10吨的高产且严重倒伏的甘蔗;作业更加灵活, 适应行距1.1-1.5米, 能适应窄行距种植的甘蔗, 适合小地块作业, 约翰迪尔专利的铰接式前车架结构, 转弯半径仅3米, 而竞争对手做得最好的转弯半径为3.6米;机动性能强, 采用4轮驱动方式 (目前其他轮式收割机均为2轮驱动) , 能够灵活适应不同的收割环境;拥有专利的可折叠式升运器, 驾驶员可以从驾驶室调整甘蔗输出高度, 可以适应不同的运输工具 (国内田间运输车高低、大小不同) , 又因采用了铝合金材质, 降低了作业时重心偏离程度, 提高了机器在国内常见的不平整蔗田的作业性能。此外, 超强的风扇系统, 保证了机器在业内最低的含杂率。
据介绍, 迪尔这种甘蔗联合收获机能一次性完成甘蔗的扶起、切梢、切割、喂入、输送、切段、清理分离和集堆装袋联合收获作业, 一台机器每小时可收割1.5-2.5亩的甘蔗, 一天完成的作业量相当于100人以上, 可大幅度减轻甘蔗收获劳动强度, 降低作业成本。特别是在如今农民一工难求的形势下, 对于解决广西、广东、云南等甘蔗主产区的收获难题具有非常积极的意义。
提供全套方案
公开资料显示, 甘蔗是我国主要的糖料作物, 面积占我国常年糖料面积的85%以上, 产糖量占食糖总产量的90%以上。而甘蔗作为广西最重要的经济作物和优势农业产业, 其种植面积、产糖量一直位居全国首位, 甘蔗产量和食糖产量均占全国的70%以上, 仅2011-2012年广西甘蔗种植面积1562万亩, 全区累计入榨甘蔗694万吨。但目前广西蔗区甘蔗种植、植保、收获等工序仍以手工作业为主, 中耕培土以畜力为主。近年来甘蔗人工收割效率低、劳动强度大、劳动力成本高且极度缺乏, 严重制约了甘蔗产业的进一步发展, 未来甘蔗机械化收获势所必然。
迪尔在广西大力推出性能优异的甘蔗收获机械, 可谓正好顺应了广西大力推进甘蔗收获机械化的大势。2012年, 约翰迪尔、五菱桂花、钦州力顺等企业在全区开展甘蔗机械化种植、收割试验示范, 去年开展机种3.4399万亩, 收割1.0887万亩, 共4.224万吨, 不到总量的1%。因此, 实现甘蔗生产机械化、提高生产效率是广西各级政府、广西农垦和广大农民亟待解决的重大问题。据了解, 广西自治区将加大整合支持和试验示范力度, 制定有关甘蔗机械化标准, 力争用3年时间突破甘蔗收割机械化瓶颈, 推进甘蔗种植全程机械化。
在大力推进产品技术改进的同时, 迪尔还与良圻农场进行合作, 开展甘蔗生产全程机械化试验农场项目, 意欲以此为平台, 促进广西甘蔗生产全程机械化的进程和甘蔗产业的可持续发展, 帮助农民增收致富。良圻农场是广西自治区政府和广西农垦集团推广甘蔗生产全程机械化的示范基地之一, 其机械化水平和生产效率具有极大的提升空间和潜力。作为全球农机领导者, 迪尔不仅在甘蔗领域拥有全球最领先的技术和解决方案, 并积累了丰富的甘蔗生产相关农艺经验。据良圻农场场长覃国平介绍, 双方将发挥各自优势, 在选定的项目地点内就甘蔗作物的耕、管、灌、收开展全方位的技术合作, 农场将在项目中应用迪尔免费提供的农机设备和建议的农艺流程进行甘蔗的耕种、管理和收获, 根据需要收集相关数据并与其他农机设备和农艺流程进行对比实验, 从而研究探索适合广西甘蔗生产机械化的方案。2013年度该项目将使用约翰迪尔拖拉机、旋耕机、喷药机和滴灌系统进行整地、植保和水肥一体化节水灌溉, 并与当地甘蔗生产传统整地、植保和灌溉方式进行效果和成本比较试验。
甘蔗收获机械化 篇4
2011~2014 年, 我区在南宁市、崇左市、来宾市等甘蔗主产区建立试验示范基地, 开展机械联合收获与人工砍收和相关农机农艺融合的对比试验, 对作业效率和成本、甘蔗产量和品质等指标进行分析研究, 探索适合广西甘蔗生产机械化收获作业模式。参与的机型有两种, 一种是整杆式, 其技术路线为:扶正→切割→喂入→剥叶→输送→蔗茎蔗叶分离→断尾→集堆→装车。机型包括:坤达4GZD-75 型、汉升HS180 型和翔越4ZL -1 型;另一种是切段式, 其技术路线为:切梢→扶正→切割→喂入→输送→切段→分离→输送→装车。机型包括:科利亚4gz-56型、凯斯A4000 型。现就示范基地开展的对比试验结果和作业跟踪调查情况, 对甘蔗联合收获机械化技术应用效果进行分析:
一、机械收获对宿根蔗生长影响的分析
2011~2013 年, 在南宁市武鸣县试验示范基地引进汉升HS180 型整杆式收割机、科利亚4gz-56 型切断式甘蔗联合收割机进行机收与人工砍收2 组不同内容的对比试验。其中, HS180 型作业的对比试验设置了不同砍收方式和不同种植行距二因素试验, 砍收方式设机械砍收和人工砍收 (对比) , 种植行距设1.0m、1.1m、 1.2m和1.3m四个规格, 供试甘蔗品种为台糖668。4gz-56 型作业对比试验设机械收获和人工收获 (对比) 2 个处理、3次重复, 共6 个试验小区, 供试甘蔗品种为湛选05 / 18, 种植行距均为1.1m。试验主要研究分析机械收割对蔗蔸质量和翌年宿根蔗农艺性状影响。结果表明: (1) 机械收割对宿根蔗地下芽、蔗兜开裂有一定程度的影响, 但不影响宿根蔗的发株, 其死苗率低于人工砍收处理;1.0~1.3m种植行距范围内, 机械收割对蔗桩开裂长度的影响随行距加大降低, 在1.2m种植行距下, 机械收割对蔗兜的开裂影响最小, 开裂程度分别比1.0m、1.1m、1.3m行距处理减少3.45cm、1.98cm、0.34cm。其高位芽死芽率为15.79%, 低位芽死芽率为6.58%, 均比其它三个行距处理低。 (2) 机械收割对不同种植行距宿根蔗地下芽生长的影响较明显, 较宽的种植行距有利于提高下位芽的数量和活芽率, 同时, 较宽的种植行距也有利于提高宿根蔗根系活力, 促进地面上部生长, 蔗苗粗壮高大, 但是行距过宽, 不利于宿根蔗群体的发育, 容易造成苗数不足。 (3) 机收使甘蔗叶片的脯氨酸含量增加, 丙二醛含量下降, 膜透性与人工收获处理相当。由此推断, 机械收获有利于增强宿根蔗的抗旱能力, 同时这种促进作用因行距不同而异, 1.2m行距机收处理的抗旱性指标综合表现较好。 (4) 1.2m和1.3m行距机收处理的径长、茎径、单茎重和有效茎数均优于人工处理。综合以上情况, 在种植行距适合的情况下, 机收有利于宿根蔗的生长。两次试验中, 参与试验机型的最小设计适应种植行距为1.0m, 但是收割机在此种植行距进行作业时, 机械行走部件离蔗蔸的距离较近, 如机手操作不熟练、种植时开沟不直或甘蔗倒伏便容易碾压甘蔗, 使蔗蔸受到伤害, 宿根蔗根系活力也因蔗蔸受到伤害而降低。另外, 由于第二、第三年宿根蔗种植带不断加宽, 也对来年宿根蔗收割带来较大影响。因此, 我们认为以上两种机型收割理想的种植行距应为1.2~1.3m。
二、不同条件下机械联合收获的作业质量、工效分析
相关测试和调查分别在南宁、崇左2 个市的甘蔗主产县多个地块进行。其中, 南宁市调查点设在武鸣县宁武、锣圩等乡镇, 时间为2011/2012、2012 / 2013榨季, 机型为科利亚4gz-56 型切断式甘蔗联合收割机, 测试区甘蔗地面积超过13.33hm2以上。测试指标包括:切割高度合格率、宿根破头率、含杂率、损失率、蔗茎合格率、工作效率等, 主要目的是研究分析不同地形、植被、作物特征等条件对作业质量和工作效率的影响。崇左市调查点设在扶绥县、江州区、宁明县、龙州县等县 (区) 的岜盆乡、驮卢镇等6 个乡镇, 调查对象为4 台凯斯A4000 型切断式甘蔗联合收割机, 时间为2013 年12 月~2014 年1 月。测试区甘蔗地面积均在2hm2以上, 坡度3~5°, 行距为1.0m、1.35m, 行长分别为74m、 91m、 120m、 160 ~300m。主要测试收割速度、工作效率等作业性能指标, 以分析研究不同地块大小、种植行距、甘蔗产量、收集方式、运输距离等对工作效率的影响。分析结果表明: (1) 4gz-56 型切断式甘蔗联合收获机在缓坡地蔗叶含水率低、甘蔗轻微倒伏情况下, 甘蔗联合收割机平均切割高度合格率91%、宿根破头率28.5%、含杂率13.47%、损失率5%、蔗段合格率92%, 工作效率为每小时5.207t。 而在甘蔗倒伏情况下, 宿根破头率达到了45%, 比不倒伏情况下高出近1 倍;在坡度大于12°、蔗叶含水率大于40%或甘蔗倒伏情况下, 其平均工作效率都只有3.695t / h, 相比较好地块降低了29%。 (2) A4000 型切断式甘蔗联合收获机进行作业时, 甘蔗产量高收割效率也高, 但对收割速度影响不大。在甘蔗亩产高 (6t / 亩左右) 且行长达100m以上, 并在作业的地头预先开好机耕道的地块作业, 平均工作效率为9t / h, 最高可达到18t / h, 最低效率为6t / h。当种植行距为1.35m、产量为6t时, 行长达到200~250m, 效率较高。 (3) A4000型切断式甘蔗联合收获机采用收集车跟随装载作业, 相对于直接运输车辆跟随装载作业的方式, 在减少压坏蔗头的同时, 工作效率更高。 在甘蔗地块离糖厂30km范围内, 1 台甘蔗联合收割机配套2~3 台带自动卸载功能的收集车作业, 更利于提高甘蔗收获效率和调配运输车辆。 (4) 切断式机收运输车只能装载人工砍收运输量的70%左右, 运输收入明显偏低。测试结果表明, 运输距离为11km, 通过实施绿色通道和机收甘蔗运输补助 (崇左市实施运输补助10 元/t, 由糖厂和机收公司各付5 元/ t) 以及合理安排运输车辆、到位时间, 运输机械收割甘蔗的车辆每天可以比运输人工收获甘蔗的车辆多运1 车甘蔗, 增加收益172.44 元。
根据以上分析证明, 切断式甘蔗联合收割机在蔗叶含水率低、地块面积大、地形坡度小、甘蔗不倒伏或轻微倒伏、转弯调头机耕道足够宽以及配备适当的收集车等条件下, 才能获得更佳的作业质量和工作效率。
三、经济效益分析
2012 / 2013、2013 / 2014 榨季, 广西农机化技术推广总站组织人员在武鸣县、来宾市兴宾区、扶绥县等几个甘蔗主产区, 对甘蔗联合收割机的机收作业成本进行了调查。从调查的结果看, 在效率方面, 切断式收割机工效较高, A4000 型每台收割机平均总作业时间收割效率为7.5t / h左右, 约是人工的75 倍, 而4ZL-1 型整杆式收割机效率为4t / h左右, 约是人工砍收效率的40 倍。在成本方面, 虽然不同机型作业收费均为100 元/ t左右, 但由于其配套动力、生产效率及装车方式等不同, 机械作业成本存在一定的差异。在作业条件正常情况下, A4000 型和4ZL-1 型机械收获甘蔗成本分别为65.81元/ t、77.3 元/ t, 年作业纯收入为18.46 万元、 6.53 万元。 具体计算见下表:
目前广西示范区机收作业补贴约为30 元/ t, A4000 型和4ZL-1 型每台收割机实际年作业利润为34.66 万元和15.17 万元。按2015 年广西农机购置补贴标准, A4000 型中央和地方累加补贴达到65 万元/ 台, 4ZL-1 整杆式改进型为20 万元/ 台, 购机者实际每台购机价分别为95 万元、40 万元左右, 在正常作业条件下连续3 年可收回成本。从降低甘蔗生产成本来看, 收割机作业成本比人工收获成本降低了50元/ t以上, 按目前甘蔗平均亩产5t计算, 每公顷甘蔗可为蔗农增收3750 元以上, 或为制糖企业降低吨糖成本400 元以上。另外, 1 台甘蔗联合收割机一个榨季按机收量3000t计算, 可替代20 个人工以上。 按广西33 万hm2机收面积计算, 一个榨季可节省劳动力16 万人以上, 能够缓解部分季节性劳动力不足的问题。但是, 在经济效益测算过程中我们注意到, 在现阶段作业条件下, 如果不采取扶持政策, 购机者投资回收期较长 (回收期达到8~9 年) , 效益很难得到保障, 农民购机积极性不高, 这也是广西甘蔗联合收割机多年以来“推而不广”的一个重要原因。
四、存在问题及发展建议
(一) 采取多种形式并存的方式, 走“以切断式为主, 以整杆式为辅”的机收发展路子
切断式收割机作业效率高, 能大大节省劳动力, 技术成熟、性能可靠的机型较多。但收割后的蔗段不易保存, 需要24h内进行压榨。由于工作原理等原因, 大多数机型配套功率大、结构复杂、外形尺寸庞大, 对地块大小、坡度等作业条件要求较高。整杆式收割机符合目前制糖工艺要求, 对地块大小及平整度要求不高。但收获效率较低, 附加人工多, 对倒伏严重或交叉倒伏收获质量差, 机具的使用性能和可靠性还存在一些问题。从近些年整杆式在广西的应用情况来看, 联合收割机普遍存在因传动输送系统容易塞蔗叶、剥叶环节甘蔗容易折断、断尾装置设计不合理、连续作业稳定性差等问题, 使收割损失率高、工作效率不理想。整杆式收获机械采用“割倒+剥叶”的方式进行作业, 结构简单、造价低廉, 适合地块小、坡度大的丘陵山区使用。但是消耗人工多、效率低下。2013年, 自治区政府开始实施“广西500 万亩高产高糖糖料蔗基地”建设, 计划到2020 年, 在基地内实现全程机械化生产, 其余蔗区收获机械化水平50%以上。按照规划, 基地建设范围涉及10 市、32 个县 (市、区) 、共87.53 万hm2甘蔗种植面积, 其中, 坡度13°以下、单片种植面积33.33hm2以上蔗田基地39 万hm2, 占44.5% 。 根据发达国家的经验, 这些条件较好地块不能全部用切断式进行收获, 主要原因是雨水天气机械无法作业, 需要储存部分整杆甘蔗来保证糖厂连续压榨。广西超过一半以上的蔗地坡度超过13°, 不适用中大型切断式联合收割机。因此, 采用整杆式联合收割机或分段式机械收获的方式进行补充, 是全面提高收获机械化水平的必要手段。
(二) 进一步改善作业环境, 提高甘蔗联合收割机的效益
甘蔗收获机械化 篇5
我国甘蔗生产主要集中在广西、云南、福建、海南和广东等省区。甘蔗产业已成为甘蔗主产区经济发展的重要支柱和农民增收的主要来源[1]。2011年, 广西糖料蔗种植面积105万hm2, 同比增加18. 7万hm2。目前, 国外产糖大国如澳大利亚、美国、巴西等甘蔗生产收获基本上实现了机械化作业, 即从甘蔗种植到收获都是机械化管理[2]。我国甘蔗收获机械化程度较低, 主要是由于我国甘蔗种植的主要区域多数分布在丘陵、坡地等地段, 再加上由于农户种植与农艺的生产方式和生产力水平低下, 甘蔗种植收获机械技术和糖厂生产技术水平落后等各方面原因的制约。
甘蔗收获机械主要分为整秆式和切断式两种, 大型切段式甘蔗联合收割机在巴西、澳大利亚等产糖发达国家得到广泛的使用, 在澳大利亚完全有取代整秆式收割机的趋势[3]。主要原因是由于甘蔗切段后, 必须在16h内开榨, 否则糖分下降, 影响出糖率[4],
目前, 我国糖厂的生产模式不能保证及时开榨, 甘蔗收获后需要存储一定的时间, 整秆式收获机械比较符合我国的国情。现有开发的整秆式甘蔗收获机械普遍存在技术性能不稳定、可靠性差、适应性不强等问题; 特别是功率消耗大、输送不平稳、输送通道不畅容易堵塞等问题[5], 难以让甘蔗收获机械发挥效率。物流输送系统是甘蔗收获机械的重要组成部分, 其工作性能和效率直接影响机器的利用率。甘蔗田间的平整度、甘蔗生长状况、枯叶以及杂草等都会影响甘蔗收获机器的输送性能。同时, 机器的工作性能和效率与机车操作者的操作技能有很大的关系[6]。 利用广西大学开发研制的整秆式甘蔗收获机, 在甘蔗田进行包括机车前进速度、输送系统的输送速度、甘蔗剥叶机构的剥叶节奏等不同的操作组合的甘蔗收割试验。测试机器输送系统出现阻塞的工况以及包括生产率、含杂率、断尾率等多种收割效果的操作组合, 寻找输送系统甘蔗物流变化规律、输送系统出现阻塞的因素以及获得一定产量的前提下, 收获效果为80% 以上断尾率和3% 以下含杂率的机车前进速度、 输送系统速度与剥叶节奏匹配的操作组合, 为甘蔗收获机械的顺利工作提供明确的操作指导。
1机器收割甘蔗物流输送过程
机器收获甘蔗时, 将甘蔗从自然形态经过扶起、 砍切、输送、剥叶和输出等环节, 完成对甘蔗的收获。 根据甘蔗的种植农艺, 目前大部分的甘蔗收获机械是对单垄的甘蔗进行收获。在收获过程中, 甘蔗收获机械的扶起环节会让不同自然形态的甘蔗扶直。为了便于砍切, 收获机械前端的压蔗辊会将扶直的甘蔗向前倾斜一定的角度。甘蔗经过砍切后, 在螺旋抬升机构的作用下, 甘蔗杆会被抬升约15° ~ 25°, 经过甘蔗喂入环节进入柔性夹持输送通道, 形成了甘蔗输送物流。在柔性夹持输入辊的作用下, 甘蔗流以一定的输送速度流向收获机械的剥叶环节, 剥叶环节以一定的剥叶节奏对甘蔗流进行剥叶和断尾。剥叶后的甘蔗经过输出环节输出到收获机械的集蔗装置完成收获过程[7]。收获过程的甘蔗流量大小变化与机车前进速度有密切的关系, 机车的前进速度上升, 甘蔗流就会增大, 甘蔗流增大对输送辊的挤压效应和摩擦效应会增加。同时, 甘蔗流也与输送系统的输送速度密切相关, 输送速度上升, 甘蔗流就会减小。在输送系统能力一定的情况下, 甘蔗流增加, 输送系统的利用系数就会降低, 引起阻塞, 甚至会出现断轴等现象。机车前进和输送速度的不同组合, 并行输送甘蔗物流的体积变化产生不同的输送效果和剥叶效果。
在剥叶环节, 剥叶机构能力一定的情况下, 当甘蔗流量大于剥叶能力时, 会引起剥叶元件的磨损、断裂等故障。甘蔗流量一定, 当输送速度大于剥叶节奏时, 甘蔗单位长度内被拍打的次数不足, 引起甘蔗含杂率过高, 断尾率过低, 同时也容易引起系统阻塞概率的增加。
2广西甘蔗农艺状况
广西地处我国南方丘陵地区, 其亚热带季风的气候条件非常适宜甘蔗的生长。在广西区内, 种植较为普遍的甘蔗品种主要有新台糖16号、新台糖22号、新台糖26号、台优2号和农林8号。根据课题组前期已完成的甘蔗数字化模型知识库[8], 可以得到:
1) 平均每簇甘蔗为2. 76株, 株距的平均值6. 66 ㎝, 簇距的平均值44. 21 ㎝, 甘蔗生长密度为6. 24株/m。
2) 甘蔗的平均直径为23. 62mm, 平均长度为2415. 05mm, 平均质量为1. 3kg。
3试验过程与数据分析
3. 1试验甘蔗材料
本实验采用的甘蔗是广西钦州普通农户种植的台糖16号, 如图1所示。
甘蔗种植农艺数据为: 甘蔗簇与簇之间的距离为440mm, 每簇甘蔗长度为180mm; 平均每簇的甘蔗2. 76株, 甘蔗的平均长度为2 420mm。
3. 2试验条件与设计
采用课题组自主研制的收获机械在种植台糖16号的甘蔗田进行收割试验。采用高速摄像机进行甘蔗输送的观测。根据甘蔗收获机械的产能和工作效率要求, 以及课题组的前期实验研究和相关文献[6 - 7], 甘蔗收获机械的工作前进速度在0. 1 ~ 0. 4m /s为宜, 剥叶辊转速为800r /min能够获得比较好的剥叶效果 ( 用甘蔗含杂率和断尾率来衡量) 。收获机工作过程中, 输送系统输送辊的转速在100 ~ 230r /min之间能与剥叶环节获得比较好的匹配效果。
在不同的前进速度和输送速度组合下, 开展甘蔗收割的试验, 采用高速摄像机进行实验数据采集与分析, 用统计的方法统计甘蔗的剥叶效果。
3. 3试验因素确定
根据以上分析, 在甘蔗种植密度和剥叶机构剥叶节奏一定的条件下, 机器的甘蔗收获效果与输送系统甘蔗物流量大小密切相关。其中, 影响甘蔗物流量大小的因素主要有: 机车前进速度、输送系统输送速度, 可以通过输送辊轮的转速 ω 求出。通过机车前进速度和输送辊转速组合试验来分析甘蔗收获机械的收获效果。因此, 收割试验的影响因素: 机车前进速度Vm, 输送系统输送辊轮的转速 ω。两个因素试验水平如表1所示。
3. 4试验步骤
1) 在机车前进速度一定情况下, 改变输送辊转速, 在田间进行甘蔗收割试验。每种速度组合做5次试验, 每次试验收割甘蔗约20m。高速摄像机安装在机车前桥, 观测甘蔗物流输送情况, 如图2所示。统计1根甘蔗长度内输送系统并行输送的甘蔗根数和机械收获后甘蔗的含杂率和断尾率。
2) 在输送辊转速一定下, 改变机车前进速度, 在田间进行甘蔗收割试验。每一种速度组合做5次试验, 每次试验收割甘蔗约20m。统计1根甘蔗长度内输送系统并行输送的甘蔗根数和机械收获后甘蔗的含杂率和断尾率。最终统计与处理的试验结果如表2所示。
3. 5试验数据分析
1) 在机车前进速度为0. 15m / s, 输送辊转速为100, 150 , 200, 230r / min的的条件下, 输送系统没有出现阻塞。通过高速摄像机观察, 在1个甘蔗长度内, 输送通道并行输送甘蔗的根数随着输送辊转速增加而减小。输送辊转速为200r /min时, 并行输送的甘蔗为3 ~ 4根, 获得含杂率为1. 9% , 断尾率为92. 2% 的剥叶效果; 但是, 在输送辊转速为230r /min时, 并行输送的甘蔗为2 ~ 3根, 而断尾率反而下降到83. 5% 。
2) 在机车前进速度为0. 20m / s, 输送辊转速同上的条件下, 输送辊转速为100r /min时, 输送系统出现了阻塞, 不能正常工作; 输送辊转速为150, 200r /min时, 并行输送甘蔗的根数达到5 ~ 9根, 含杂率和断尾率的趋势同条件1。输送辊转速为230r /min时, 并行输送甘蔗的根数达到3 ~ 4根, 断尾率下降到81. 5% 。
3) 在机车前进速度为0. 30m / s, 输送辊转速同实验1的条件下, 输送辊转速为100, 150r /min时, 系统出现了阻塞, 不能正常工作。输送辊转速为200r /min时, 并行输送的甘蔗为6 ~ 7根, 获得含杂率为2. 6% , 断尾率为85. 2% 的剥叶效果。而输送辊转速为230r / min时, 并行输送甘蔗的根数达到5 ~ 6根, 断尾率下降到78. 5% 。
在不同的组合速度下, 1根甘蔗长度内甘蔗流叠加的情况不同, 剥叶效果也不同。
4甘蔗收获机收获效果分析
根据试验结果数据表, 绘制含杂率与试验因素组合的关系曲线, 如图3所示。绘制断尾率与试验因素组合的关系曲线, 如图4所示。
从试验结果数据和曲线图可以看出:
1) 甘蔗收获机械的前进速度一定的情况下, 输送系统速度越大, 在一根甘蔗长度内, 甘蔗流并行输送的甘蔗根数随之减少。
2) 输送速度一定的情况下, 前进速度越大, 输送系统甘蔗并行输送的根数增加, 甘蔗流体积增大。当出现7 ~ 10根的并行输送时, 输送系统就会发生阻塞, 出现不能正常工作的状况。
3) 输送系统并行输送的甘蔗根数越多, 收获的甘蔗含杂率越高, 断尾率下降。但是输送辊转速上升到一定程度, 虽然甘蔗并行输送的根数不多, 但断尾率也下降。这是由于剥叶节奏不变时, 输送速度加快, 单位长度内剥叶刷拍打甘蔗的次数减少而造成断尾率降低。
4) 前进速度与输送速度的比值越大, 1根甘蔗长度内, 并行输送甘蔗根数增加, 甘蔗的剥叶含杂率上升, 断尾率下降。从试验数据可以看出, 机车前进速度与输送速度的比值控制在一定范围内, 会获得较好的收获效果, 即含杂率在2. 5% 以下, 断尾率达到90% 左右。
5) 在机车前进速度为0. 15m / s时, 系统没出现阻塞, 也得到较好的剥叶效果; 但在单位时间内, 机车的产量较小。因此, 甘蔗收获机既要有一定的产量, 也需要获得较好的剥叶效果, 根据试验数据, 在机车前进速度为0. 2, 0. 3m /s, 输送辊转速为200 , 230 r /min时, 既可以获得较好的产量, 也可以获得较好的剥叶效果。
因此, 在输送系统的输送能力和剥叶能力一定的情况下, 甘蔗收获机械工作时, 要控制机车前进速度, 使输送速度和输送速度的比值在0. 001 5以内, 可以使输送系统能不因甘蔗流过大产生堵塞和剥叶效果下降的情况。特别剥叶机构服务能力一定, 当甘蔗物流量大于剥叶服务能力时, 就会引起输送系统阻塞、 剥叶元件的磨损、断裂等故障的发生。
5结论
本文通过对甘蔗收获机械的收获过程进行试验, 在剥叶机构服务能力一定时, 测出在前进速度和输送速度的不同组合下, 甘蔗收获的不同效果, 找到输送系统发生阻塞的速度组合。同时, 明确了在保证一定产量的前提下, 获得剥叶效果为断尾率80% 以上和含杂率2. 5% 以下的速度组合, 为甘蔗收获机械的顺利工作提供了较好的操作指导。
参考文献
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甘蔗收获机械化 篇6
凯斯亮相本次现场培训会的设备涵盖了耕作、甘蔗收获、装运和蔗叶搜集等所需的全套机械,包括凯斯A4000、A8000型甘蔗收获机、Puma2104型拖拉机、田间转运车和小方捆打捆机。
凯斯A4000型甘蔗收割机配有128 kW (174 hp)低油耗发动机,适应行距1.0～1.4 m,整体尺寸小于传统的大型甘蔗收割机,适合华南地区特别是广西区甘蔗种植区的种植模式和中小地块特殊作业需求。每小时可收获高达20 t的甘蔗,一个榨季可收获200～270hm2。A8000型甘蔗收割机,260kW (353 hp),功率更大,适用于在1.5～1.8 m行距内进行收割,是目前国内市场最大的甘蔗收获机,能满足国有农场的大规模作业,工作效率高,收获甘蔗70 t/h。新型强力的切碎器和改进后的液压油路设计为机器带来更好的动力性和生产率。防涡流清洁系统能剥离更多植物垃圾,新的旋转空气滤筛提供更好的气流。A8000型甘蔗收割机还拥有先进的活动式分禾器尖端,并可自动控制底刀切割高度。两款产品性能优越,得到了甘蔗种植户、糖厂及地方管理部门的一致肯定与好评。
凯斯的Puma2104型拖拉机、田间转运车和小方捆打捆机也同时展出,为甘蔗收获机械化提供所需的全套机械设备。这些配套机器工作灵活,装载效率高,解决了甘蔗田间运输的难题,并提供耕作和蔗叶打捆等作业。
甘蔗机械收获对宿根蔗生长的影响 篇7
目前, 广西主要蔗区机械化收获主要在不留宿根的蔗地上作业, 机械化收获后的蔗地留下宿根很少, 由于收获机械比较重 (自重6.8 t) 作业过程对蔗地来回碾压, 压实土壤, 直接影响到来年宿根蔗的生长及管理[3]。可见甘蔗收获是制约甘蔗生产全程机械化发展的“瓶颈”。为此, 本试验采用机械收割与人工砍收进行对比, 从机械收获后翌年宿根蔗的农艺性状、产量、品质等方面, 研究了甘蔗机械收获对宿根蔗生长的影响, 以期为甘蔗收获机械化技术推广应用提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验于2013年2月26日在广西农垦国有金光农场东风分场试验基地进行。试验地为旱地、地势平坦、土壤肥力属于中上等水平。2014年1月18日进行机械收获和人工收获, 各处理破垄、施肥、中耕培土等田间栽培管理都是同时进行, 与常规生产方法相同。供试甘蔗品种为新台糖22号 (ROC22) 、桂糖32号 (GT32) , 收获机具为Austoft4000切断式甘蔗联合收割机 (凯斯4000) 。
1.2 试验方法
1.2.1 试验设计
试验设为机械收获 (机收) 和人工收获 (人工) 2个处理, 采用对比法排列设计, 每处理4行, 行长10.0 m, 行距1.2 m, 小区面积48 m2, 设3次重复, 共6个小区, 周围设保护行。
1.2.2 项目调查
上茬甘蔗收割 (砍收) 前有效茎数, 宿根发株率 (宿根主苗数/上茬甘蔗有效茎数×100%) , 留茬蔗出苗率 (苗期苗数/上茬甘蔗有效茎数×100%) ;各时期甘蔗株高、生长量, 收获前产量性状调查及蔗糖品质分析等, 收获时进行小区蔗茎实收测产。
2 结果与分析
2.1 对宿根蔗出苗率、发株数的影响
留茬甘蔗出苗率和发株率的调查结果见表1。ROC22机收的出苗率为95.07%, 比人工砍收 (114.91%) 低19.85个百分点;GT32机收的出苗率为134.22%, 比人工砍收 (147.76%) 低13.24个百分点。ROC22机收的发株率为41.73%, 比人工砍收 (58.12%) 低16.39个百分点;GT32的发株率为72.20%, 比人工砍收 (70.91%) 高1.29个百分点。表明机收处理对宿根蔗发株能力有较明显影响, 其影响因品种不同而异, 其中ROC22机收发株率较差, 影响较大, GT32机收发株率较好, 基本不受影响, 比人工砍收还略有提高。
2.2 对甘蔗株高及生长量影响
各时期甘蔗株高及生长量调查结果见表2, 两个品种前期机收处理的株高及生长量均低于各自的人工砍收;后期ROC22机收处理的株高及生长量超过人工砍收, GT32机收处理的株高及生长量与人工砍收相差不大。ROC22机收处理的株高在9月份前低于人工砍收, 但8月份开始生长量明显增快, 收获时超出人工砍收5 cm;GT32机收处理的生长量从7月份开始比人工砍收增快, 砍收时仅低于人工砍收2 cm。表明机械收获的甘蔗前期生长稍慢, 但中后期生长量明显增快, 收获时株高受前期生长慢影响不大。
2.3 对甘蔗产量性状及产量影响
2014年1月18日验收蔗茎产量, 从表3可以看出, ROC22机收处理的有效茎数低于人工砍收18660株/hm2, 株高、茎径却分别高于人工砍收5cm、0.09 cm, 蔗茎产量比人工减产28.26%, 统计分析, 与人工砍收产量差异显著;GT32机收处理的株高、茎径均低于人工砍收, 但相差较小, 有效茎数高于人工砍收1560株/hm2, 蔗茎产量比人工减产3.86%, 经统计分析, GT32机收处理与人工砍收产量差异不显著。
2.4 对甘蔗蔗糖品质的影响
甘蔗蔗糖分分析结果见表4显示, ROC22机收处理蔗汁锤度比人工砍收高0.36°BX, 蔗糖分比人工砍收高0.08个百分点;GT32机收处理蔗汁锤度比人工砍收低0.09°BX, 蔗糖分比人工砍收低0.02个百分点。差异显著性检验结果显示, 差异均不明显。
3 结论与讨论
机械收获对宿根蔗发株能力的影响, 不同甘蔗品种发株率差异较大, 宿根性强的品种发株率影响很小甚至比人工收获有所提高, 宿根性差的品种发株率影响较大。这一结果与安玉兴等[6]的机械收获对提高宿根蔗出苗率有良好效果的研究结论相吻合。本试验机收处理的甘蔗株高、茎径、蔗糖分与人工砍收差异不显著, 对宿根蔗发株能力有较明显影响, 其影响因品种不同而异, 其中ROC22的发株率明显低于人工砍收, 有效茎数、蔗茎产量也低于人工砍收;GT32的发株率比人工砍收提高1.29个百分点, 有效茎数、蔗茎产量与人工砍收基本持平。
甘蔗收获机械比较重, 在田间作业过程时对土壤发生碾压作用, 使表层土壤被压下沉、压实土壤, 造成土壤板结硬化、通透性差、水渗透能力下降, 从而降低甘蔗根系对养分的吸收及水分的利用, 影响甘蔗正常生长。以致甘蔗前期生长较缓慢、蔗株较低, 随着中耕大培土等田间管理, 土壤通透性改善, 为甘蔗根系创造良好的条件, 促进甘蔗加快生长[5]。因此, 甘蔗采用机械收获后的宿根蔗管理要及时跟进, 改善土壤环境, 促进甘蔗发株和前期生长, 以增加甘蔗有效茎数和提高单茎重[6]。
摘要：采用机械收割与人工砍收处理进行对比, 研究机械化收获对来年宿根蔗生长的影响, 为甘蔗收获机械化技术推广应用提供参考。结果表明:机械收割处理的甘蔗株高、茎径、蔗糖分与人工砍收差异不显著;对宿根蔗发株能力有较明显影响, 其影响因品种不同而异, 其中对ROC22的影响较明显, 低于人工砍收, 其有效茎数、蔗茎产量也低于人工砍收, 而GT32的发株率比人工砍收提高1.29%, 有效茎数、蔗茎产量与人工砍收基本持平。
关键词：机械收获,宿根蔗,生长
参考文献
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