[转载]我国甘蔗种植机械化技术初探

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文章公开发表在《制糖产业》  2013 第1期

江苏省南通市旱地栽植技术工程研究中心  吴亦鹏 高级工程师

     

一、甘蔗种植区域的基本情况：

（一）世界甘蔗生产区域分布
     FAO的数据显示，世界甘蔗生产面积大约在3亿亩。其中世界上甘蔗种植面积最大的国家是巴西，年种植面积7300多万亩；其次是印度，植蔗面积6200多万亩；中国位居第三，植蔗面积2300多万亩；植蔗面积较大的国家还有古巴、泰国、墨西哥、澳大利亚、美国、印尼、南非等。其中巴西、印度的甘蔗种植面积分别占世界总面积的25.16%和21.21%，中国占7%多一点。
   

（二）中国甘蔗生产区域分布
1、蔗区划分（根据甘蔗生长的气候条件划分）
   （1）华南蔗区　包括海南全省、广东、广西的北纬24度以南地区，台湾全省，福建东南沿海和滇南海拔1100 m以下的地区。特点是全年可种植甘蔗。
   （2）华中蔗区　在北纬24度以北，33.5度以南地区，包括浙江、湖南、湖北和广东、广西、贵州部分地区，约相当于日平均气温10℃开始于春分的等日期线以南地区。海拔500～1000m。
   （3）西南蔗区　包括云南的大部分、贵州西部及西南隅、四川西部高原南部，南起北纬23度，北至北纬29度，东邻华中蔗区，南接华南蔗区的滇南亚区。大部分海拔在1200～1800 m之间。属亚热带或温带季风高原气候。
2、中国甘蔗生产优势区域分布情况
     20世纪90年代以来，由于东南沿海地区产业结构升级和农业结构调整，我国甘蔗生产逐渐向西转移，区域布局得到优化。

2011-2012榨季全国种植面积2336万亩，其中，广西种植面积 1500多万亩，占全国60%，云南450万亩，居第2；广东220万亩，海南100万亩。

目前，全国甘蔗糖厂300多家主要分布在广西、云南、广东、海南等省区。按照气候条件适宜、具有一定的生产规模、制糖产业布局合理等原则，我国选择桂中南部、滇西南部和粤西为全国甘蔗优势区，包括48个县（市）。
    （1）桂中南甘蔗优势区域 　桂中南蔗区是广西蔗糖生产的优势区域，重点布局在崇左、扶绥、横县、宁明、宾阳、大新、龙州、隆安、武鸣、邕宁、南宁辖区、覃塘区、来宾、武宣、象州、鹿寨、柳城、柳江、宜州、上思等20个县(区)。
    （2）滇西南甘蔗优势区域　滇西南德宏、保山、临沧、思茅、西双版纳、玉溪、红河等7个地州， 占云南总量的95%； 其中当年产蔗50万吨以上者计有耿马、永德、盈江、潞西、陇川、澜沧、勐海、昌宁、弥勒、新平、元江等11个县（市）；产蔗20—50万吨的有梁河、瑞丽、保山、施甸、龙陵、镇康、双江、沧源、凤庆、云县、景东、景谷、孟连、江城、蒙自、建水、勐腊等17个县（市）。
     （3）粤西甘蔗优势区域　粤西蔗区主要包括湛江、茂名和阳江三市，以湛江市为主。近年湛江全市糖蔗种植面积维持在160万亩左右，占全省的70%。为广东蔗糖业的集中、优势产区。

二、  我国甘蔗种植机械化的生产模式与技术路线

农业部办公厅 二○一一年六月二十二日发布《甘蔗生产机械化技术指导意见》，我国蔗区生产条件差异很大，地形复杂、地块面积小、立地条件差，经营方式多样。因此，应根据不同的自然条件和经营方式，采用不同的机械化生产模式和技术路线。在大面积缓坡地地区，以大中型拖拉机、联合收获机作业为主，通过试验示范，逐步推进大型高效全程机械化；在丘陵坡地地区，以中小型拖拉机、联合收获机作业为主，实行轻简栽培，逐步推进联合收获和分段式机械化收获作业；在山区坡耕地，主要发展微小型耕种收机械化作业，重点解决甘蔗砍运等问题。

具体而言：

　　1）大规模全程机械化模式

　　（1）适应地形地块及地区。6°以下缓坡地，大面积地块（长度300-500米以上）；适宜在广东湛江地区、广西桂中南地区的农垦、地方农场、规模化经营的甘蔗生产基地。

　　（2）作业要求。重点发展大型多功能联合作业。整地：采用重耙耙地或大型旋耕机或铧式犁浅耕、深松铲深松、轻耙碎土平整地，深松深度30～45 cm；种植：采用100马力级联合种植机，进行开沟、施肥、播种、施药、覆土、盖膜联合作业。开沟深度30～35 cm，沟底宽20～25 cm，沟底平整；

　　（3）农艺要求。选用适应宽行距、宿根性好、蔗糖分耐转化能力强的品种，种植行距1.2-1.4米。采用相应的栽培和施肥技术，保证每亩种芽量达到当地农艺要求，提高甘蔗宽行距种植的产量。

　　（4）经营模式：主要采取农垦系统机械化服务队、糖厂组建机械化服务队，或由农机生产、销售企业成立服务公司等作业经营模式。

　　2）、中等规模全程机械化模式

　　（1）适应地形地块及地区。6°以下地块较小（50-200米级）的缓坡地，部分条件较好的6°-15°丘陵地。适宜在桂中、桂东南低山、丘陵地区，云南德宏州部分缓坡地区，广东湛江农村和农场部分小地块，海南琼北儋州市、白沙县、临高县、昌江县和东方市的小平坡地及丘陵地。

　　（2）作业要求。重点发展轻简型机械化生产。整地：采用旋耕机旋耕或铧式犁浅耕、深松铲深松、轻耙碎土平整地，深松深度30～45 cm；种植：采用50马力级联合种植机具，进行开沟、施肥、播种、施药、覆土、盖膜联合作业，或用开沟机开沟施肥、人工摆种覆土。开沟深度30～35 cm，沟底宽20～25 cm，沟底平整；

　　（3）农艺要求。采用适应宽行距、宿根性好、抗倒伏好、易脱叶的品种，种植行距0.9-1.2米。采用相应的栽培和施肥技术，保证每亩种芽量达到当地农艺要求，提高甘蔗宽行距种植的产量。

　　（4）经营模式。采取专业户经营或服务队等作业经营模式。

　　3）、小规模部分机械化模式

　　（1）适应地形地块及地区。6 °-15°  丘陵地，地块较小（20-50米级）。适宜在广西桂南、南宁南部及崇左山区、桂西河池和百色山区，云南滇西及思茅、红河、西双版纳、玉溪等丘陵地，海南部分丘陵地。

　　（2）作业要求。整地：采用旋耕机旋耕或铧式犁耕地、小型轻耙碎土平整地；种植：采用手扶拖拉机配开沟机，进行开沟施肥、人工摆种覆土盖膜，开沟深度30～35 cm。

　　（3）农艺要求。采用宿根性好、抗倒伏好、易脱叶的品种，种植行距0.8-1米。采用相应的栽培和施肥技术，提高甘蔗产量。

　　（4）经营模式。采取农民自营和部分服务队等作业经营模式。

　　4）、微小型半机械化模式

　　（1）适应地形地块及地区。15° -25°   坡耕地，窄小地块。适宜在广西桂南南宁南部及崇左山区、桂西河池和百色山区、云南滇西的大部分地区及思茅、红河、西双版纳、玉溪等坡耕地，海南部分山地。

　　（2）作业要求。整地：采用微耕机或畜力犁地、碎土平整地；种植：采用微耕机配开沟机开沟，人工施肥摆种覆土盖膜；

　　（3）农艺要求。种植宿根性好、抗倒伏好、易脱叶的品种，采用相应的栽培和施肥技术，提高甘蔗产量。

　　（4）经营模式。采取农民自营和微小型机械服务队服务。

三、国内外甘蔗种植机械化的四种路径

甘蔗是生产食糖和生物乙醇的重要原料。种植作业是甘蔗生产过程中劳动强度最大也是最重要的的环节之一，种植作业质量直接影响了新植和宿根蔗的产量。世界主要产糖国如澳大利亚、巴西、古巴等已基本实现了机械化种植，所用的种植机主要有整秆式、实时切种式和预切种式三种型式。整秆式甘蔗种植机将蔗种整秆地摆放在由开沟器开出的沟内；实时切种式种植机作业时，整秆蔗种被喂入切种器，切成蔗段后摆放在开出的沟内；预切种式甘蔗种植机采用预先切好的蔗段，喂入和摆种机构将蔗段摆放在沟内。中国目前主要是机械开沟人工摆种。具体而言：

（1）整秆式甘蔗种植机

整秆式种植机能够顺序完成开沟、整秆蔗种喂入、铺放、覆土和镇压等工序作业。不需要辅助工人进行操作。

（2）实时切种式甘蔗种植机

实时切种式甘蔗种植机上配有开沟器、种箱、切种器和覆土装置，必要时可以配有施肥器、淋水装置和铺膜器等。种箱用来盛放整秆的蔗种，切种器用来将蔗种切断成一定长度的蔗段；蔗种喂入切种器的工作都还是人工喂入。联合种植机可以顺序完成开沟、施肥、切种、淋水、覆土和铺膜等工序。 整秆的蔗种由人工喂入刀辊， 需要较多人工来喂入甘蔗，其播种量和播种均匀性依赖于喂入工人的作业质量。喂入工人劳动强度大、作业紧张，喂入动作稍有中断，就会出现漏播现象。该型种植机的种箱比较小，作业时补充蔗种比较麻烦，效率较低。这种种植机主要在印度、泰国等劳动力便宜的第三世界国家使用。

（3）预切种式甘蔗种植机

预切种式甘蔗种植机又叫做蔗段种植机，预先切好的蔗段装在种箱内，通过蔗段喂入机构和排种机构将蔗段铺放在开好的沟内。当通过人工预先切种时，有充足的时间剔除有病虫害的蔗种。蔗段用来播种前可以进行充分的浸泡消毒。优点是种植机可以自动连续完成开沟、施肥、落种和覆土等工序，需要人工少；而且种箱大，效率高。在澳大利亚、巴西和美国得到普遍使用。

（4）机械开沟人工摆种

开沟机完成开沟作业后，人工进行蔗种摆放作业。人工摆放蔗种和种植机相比，人工摆放的均匀，并且容易精确控制播种量。人工摆种有摆放整秆蔗种和摆放蔗段两种方式。与摆放蔗段相比，人工摆放整秆蔗种的效率比较高。在美国有人工跟着蔗种车，从蔗种车上抽出整秆的蔗种，然后摆放在沟内的种植方式。摆种的工人多来自劳动力比较便宜的邻国。我国台湾地区也采取机械开沟，人工摆放整秆蔗种的方式，并取得很好的综合效益。

蔗段可是由工人预先斩断并进行消毒处理。在印度也出现有工人在田间挥刀斩种，蔗段的摆放质量就难以得到很好控制。人工摆放蔗段时，需要的人工比较多，劳动强度大。这种方式主要出现在劳动力比较便宜的国家，我国目前主要采取这种方式。

四、适合中国国情的甘蔗种植机研发路径

我国甘蔗种植的基本国情是什么？我国甘蔗种植主要分布在广西、广东、云南、海南四大区域，植蔗面积2300多万亩；种植区域的地块偏小，种植特点是个体种植较多，农场种植少；各地区种植习惯差异性大，机械化水平普遍低。 在配套拖拉机方面，50马力档次较多，100马力档次较少；劳动力方面，由于国内大部分农村劳动力转移，导致种植作业季节时劳动力缺乏，而甘蔗种植作业强度大，蔗农非常辛苦，提高效率、适应机械化收割的需要也是发展方向。

我国甘蔗种植目前主要还处于机械（或畜力）开沟、人工摆种作业阶段，也有一些自主研发的机型和进口机型在推广使用。国务院国发〔2010〕22号文件《关于促进农业机械化和农机工业又好又快发展的意见》提出，到2020年“基本解决甘蔗种植、收获机械化关键技术问题。” 要实现这一目标必须结合农艺，开发适合我国国情的甘蔗种植机。

（1）开发100马力级拖拉机配套的联合种植机，进行开沟、施肥、播种、施药、覆土、盖膜联合作业。开沟深度30～35 cm，种植行距1.2-1.4米。适应大规模全程机械化模式以及大面积地块（长度300-500米以上）地区的需要。

　 （2）开发采用50马力级拖拉机配套联合种植机具，进行开沟、施肥、播种、施药、覆土、盖膜联合作业，或用开沟机开沟施肥、人工摆种覆土。开沟深度30～35 cm，种植行距0.9-1.2m。

（3）宽行距是机械化收获的基本条件，开发一沟双行种植模式适应宽行距种植需要，研制适合一沟双行种植模式的甘蔗种植机对推广宽行距甘蔗种植具有重要意义；。

（4）我国目前研制和在用的甘蔗种植机都是实时切种式，尽管普遍存在需要人工多、喂入不均匀、容易造成漏播、播种不均匀和行距不均匀等问题。但是，由于其比较经济优势明显，仍然是目前一段时间的推广重点；单行机适合专业种植户自主经营，2行机可以适应大面积作业需要。

（5）引进、目前使用的拖拉机配套联合种植机具普遍存在的问题是拖拉机的行驶速度与蔗种喂入速度不关联，应用电液一体化控制技术实施行驶速度与喂入速度的联动保证株距的一致性，是种植改进提升的关键。

（6）单行机具的另外一个问题是行距的一致性问题，通过使用划印器可加以改进。

（7）今后一段时间，研制适合我国种植农艺要求的机械化程度较高的预切种式甘蔗种植机是方向之一。

五、典型甘蔗种植机的剖析

国内市场在用的甘蔗种植机械大约有5-6种，以富来威甘蔗种植机为例简单剖析：

富来威甘蔗种植机械有2种规格，1行与2行两种，配套动力为50马力与100马力两种拖拉机，机具为联合作业模式，可以一次性完成开沟、施肥、切段、播种、覆土、铺膜、培土、镇压等8道工序；工序连作有利于保苗、保墒，提高效率；根据农艺要求可以选配滴灌、喷药等装置。

行距可以在0.9-1.4m进行调节，深度可以在250-300mm进行调节，施肥量可以在1500-2250KG/hm2  ，种植密度可以保证在米范围有4个长度为380mm蔗段。其核心技术是可以开“ω型”沟底的开沟器，一沟双行，蔗种品字形分离排列，出芽率高；沟底施肥，与蔗种合理间距，有利于蔗苗生长。

第2代产品可以实现电液一体化控制技术，实现行驶速度与喂入速度的联动保证株距的一致性。

参考文献：

1）刘庆庭  莫建霖  李廷化   区颖刚 《我国甘蔗种植机技术现状及存在的关键技术问题》

  2） 国家甘蔗产业技术体系 2011年研究报告

3）研发最适合中国国情的甘蔗种植机

http://www.nyjx1958.com.cn/news/2012_11/21/514.shtml

4）甘蔗生产机械化技术指导意见（农业部办公厅 二○一一年六月二十二日）

5）梁栋 我国甘蔗种植机械的现状及对策