甘蔗收穫機械技術的現狀及發展對策

1.前言

甘蔗是我國製糖工業的主要原料，其種植區域主要分佈在廣西、廣東、海南、福建、雲南等省區。我國是世界甘蔗生產大國，2000年種植面積為146萬公頃。廣西作為發展蔗糖業自然條件最優越的地區，蔗糖業發展很快，已形成了廣西經濟的支柱產業，糖產量已佔全國產量的一半以上。蔗糖業是廣西農民最重要的經濟收入來源，也是許多地方財政收入的重要來源。蔗糖業的發展直接影響到廣西1600多萬蔗農的生計和社會的穩定。

我國已加入WTO,正面對原糖進口配額和關税變化對蔗糖業的衝擊，市場競爭十分激烈。就廣西總體來説，目前蔗糖生產成本過高、糖價在國際市場沒有任何優勢。針對這個嚴峻局面，為了把廣西蔗糖業做大做強，按照“糖廠是建設的主體，農民是種植的主體，政府是服務的主體”的分工，各級政府部門制定了許多扶持發展蔗糖業的有利政策，引導企業以資產重組成紐帶，以大型骨幹企業為龍頭，發展工貿一體化的大型聯合糖業集團，對蔗糖產業進行了優化結構和合理佈局，重點支持宜蔗地區的發展壯大。製糖企業深化管理手段，提高製糖技術水平，開展甘蔗產品的綜合利用。蔗農廣泛採用良種良法，實施科學耕作管理技術等。通過上述措施，廣西的蔗糖業取得一定成績，但是佔蔗糖生產成本的70%以上的原料蔗生產技術仍然落後。因此，提高甘蔗生產技術水平，是亟待解決的問題，這個問題的關鍵是推廣良種和採用先進的耕作管理技術。實現先進的耕作管理技術的一個重要方面——就是實現甘蔗生產全程機械化，而成熟的甘蔗收穫機械技術一直未得到解決，成為制約甘蔗生產全程機械化的瓶頸。

2.甘蔗收穫機械技術的現狀

2.1國外甘蔗收穫機械技術的現狀

國外甘蔗收穫機械主要有兩種型式：一種為切段式甘蔗聯合收割機，一種為整杆式甘蔗收割機（配套剝葉機）。

2.1.1切段式甘蔗聯合收割機

世界上發達的產糖國家，由於土地資源十分豐富，甘蔗連片種植面積大，田園平整，便於機械化作業。同時，糖廠製糖工藝接受切段式原料蔗，加上他們高度重視發展機械化生產，因此，甘蔗收穫機械化水平高，大型切段式甘蔗聯合收割機得到了廣泛應用，如巴西已有80%的甘蔗生產實現了機械化收割，古巴也達到了72%。目前，在巴西、澳大利亞、古巴等產糖發達國家，大型切段式甘蔗聯合收割機是甘蔗收穫機械技術發展的主要方向。

這些大型甘蔗聯合收割機具有功率大、作業效率高、功能齊全、自動化程度高、含雜率低等特點，是全程機械化生產中成熟、穩定的收穫機具。其能夠作業時一次性完成：扶倒、切梢、收割、切段、清選、裝載、蔗葉切碎還田等工序。加上與收割機作業配套使用的運輸車、加油車、維修車等，就實現了甘蔗收穫環節的全程機械化。

大型甘蔗聯合收割機的代表廠商和機型有：英國SERRANA公司、巴西SAHTAL公司、澳大利亞TOFT系列等。這些機型的24小時生產率達到了400～900噸。

小型甘蔗聯合收割機代表機型有日本久保田公司生產的UT—70K型、鬆元機工株式會社生產的MCH—15型等。這些機型功率較小，每小時生產率為3噸。

2.1.2整杆式甘蔗收割機

該類收割機只實現甘蔗的割倒、鋪放等工序，再利用配套的剝葉機進行切梢、剝葉，人工集堆後，機械裝載，再用運輸車運到糖廠。因此，也稱為分段式甘蔗收穫機械。這種機型適於丘陵地區小田塊蔗田作業，目前在日本、菲律賓、印度尼西亞等國應用。

該類機型較小，採收方式為整杆青採式。其結構特點是：以手扶拖拉機底盤為動力和行走裝置，安裝有地面仿形裝置，割台可調程度高等。代表機型有日本文明農機株式會社生產的NB—11型、久保田公司生產的NB—11K型等，剝葉機有久保田公司生產的BMC—250型剝葉機等。該類機型在日本經過近三十年的改進與發展，技術上較成熟和完善。總的來説，該類機型在世界主產糖國應用範圍不是很廣泛。

2.2國內甘蔗收穫機械技術的現狀

我國從上世紀70年代就開始研製甘蔗收穫機械，所研製的機型也主要分為兩種型式：切段式甘蔗聯合收割機和整杆式甘蔗收割機。

2.2.1切段式甘蔗聯合收割機

該類機型是仿照國外大型甘蔗聯合收割機改進而成。通過改造中馬力輪式拖拉機的輪系，抬高拖拉機的離地間隙，以適應甘蔗壟作和原料蔗輸送。割台懸掛於拖拉機尾部，以拖拉機後退方向為收割前進方向，可一次性完成：切梢、扶倒、切割、喂入、切段、輸送、清選、裝載等工序。

該類機型代表是廣西農機研究所研製的4GZ—140型自走切段式甘蔗收割機。由於切段原料蔗不受糖廠歡迎，該類機型沒有得到推廣應用。

2.2.2整杆式甘蔗收割機

整杆式甘蔗收割機的收穫方式為整杆全青採式，有兩種主要型式：一種為收割與剝葉聯合式，另一種為收割與剝葉分段式。

聯合式整杆甘蔗收割機可一次性完成：切梢、扶倒、切割、輸送、清選、剝葉等工序。這類代表機型有廣西農機研究所研製的以中馬力輪式拖拉機作底盤的KALTOR—80型甘蔗聯合收割機。

分段式整杆收割機可一次性完成扶倒、切割輸送、鋪放（或打捆）等工序。配上剝葉機和運輸車，就可實現甘蔗收穫分段式機械化作業。這類機型有自走底盤式、側掛大中馬力輪式拖拉機式和利用手扶拖拉機底盤式等型式，代表機型有廣東農機所研製的4GZ—35型側掛式甘蔗收割機、華南農大研製的側掛式甘蔗收割機和自走底盤式甘蔗收割機、仙遊縣農機廠研製的配套手拖的4GZ—12型甘蔗收割機（與日本產NB—11K型相似）、南寧市百樂機電公司研製的配套耕整機的甘蔗收割機等。

與分段式收割機配套的剝葉機，均為人工喂入、集堆，可一次性完成切梢、剝葉等工序。主要代表機型有廣西大學的4ZB—6A型、廣西農機所的4ZB—12型、南寧市百樂機電公司的BL02A型等。

以上機型，有的已停產；有的經試驗表明，技術路線是正確的，適應性、可靠性有待提高，正在開發試驗改進中。由於技術上的因素，目前均沒有大量推廣使用。

3.國內甘蔗收穫機械技術存在的問題

雖然國內開發了不少機型，目前研發的熱度也正在高漲，但是適合生產實際應用的成熟、穩定機型基本上還沒有。現有機型主要存在以下問題。

3.1切段式聯合收割機存在的問題

3.1.1採收的切段蔗不符合糖廠要求。由於甘蔗切段後，必須在16小時內開榨，否則甘蔗會產生變化，造成糖分下降，影響出糖率，而目前糖廠的生產模式不能保證在此時間內開榨。

3.1.2整機結構對收穫適應性差。首先，由於採用輪式拖拉機作底盤，需要對拖拉機的改動量過大。其次，機型大，轉彎半徑也大，目前蔗區預留空地不能滿足作業要求。還有，蔗田起伏不平，割台可調性差，造成割茬不齊、破頭率高；切梢裝置調整不便，對生長高度不齊的甘蔗難以控制到合理的切梢長度；整機各部件的可靠性還有待提高等。

3.2整杆式甘蔗收割機存在的問題

3.2.1聯合式整杆收割機

整機性能較差聯合式收割機採收的原料蔗雖然符合糖廠的要求，但是據多次田間試驗表明：割台可調性差，造成割茬不齊，破頭率高，影響了宿根蔗的發芽生長；剝淨率低，含雜率高，損失率仍過大；輸送裝置還不完善等。這些問題仍有待改進解決。

就今後的發展方向，整杆青採聯合式收割機仍是最適合目前製糖工藝的較理想的收穫機械。

3.2.2分段式整杆甘蔗收割機

整機結構性能仍不理想採用輪式拖拉機作底盤和自走式底盤的收割機，整機外形尺寸大，轉彎半徑過大。割台的可調度差，沒有仿型機構，不能隨地形任意調整調台，影響了切割質量，主要反映在割茬不齊，破頭率高。採用大馬力拖拉機的機型，收割幅寬為單行（壟），生產率與功率配套性差，經濟性不明顯。採用中拖側掛的機型，整機質量分佈不均衡，需加掛配重，影響收穫速度和對蔗地會產生一定的破壞性。

生產率低，勞動強度仍大由於該類機型作業一次性完成工序少，雖有剝葉機配套作業，但仍需較多的輔助工人。喂入、收集、打捆、堆放等無法機械作業，使得勞動強度仍偏高。

整機可靠性偏低所採用的結構性能和製造質量仍不穩定，使用可靠性偏低，還需進一步的試驗、改進、完善。

剝葉機性能仍未成熟剝葉元件的使用壽命偏低，增加了使用成本和維護工作量；整機結構對剝淨率的提高仍有待改進；剝葉元件仍存在使甘蔗破損的現象，影響甘蔗質量。

4.發展甘蔗收穫機械化的對策

4.1加大政策扶持力度，增加甘蔗收穫機械研發的投入

綜觀世界發達的產糖國，甘蔗生產機械化發展得這樣快，水平這麼高，主要關鍵是得到了政策上的極大支持。我國雖然有不少科研機構、企業、個人開展了收獲機械的研發，但是投入仍然不足。首先甘蔗收穫機械的研發，是整個蔗糖產業化中重要組成的一環。其次，研發的難度很大，需要大量的人力、物力投入。因此，各級政府部門應對甘蔗收穫機械研發予以足夠的重視，出台更多的優惠政策，加大財政投入，鼓勵甘蔗收穫機械的研發和推廣使用。

製糖企業是建設的主體，是產業化的龍頭，不單要在蔗糖的生產與銷售上努力，也要在甘蔗機械化生產方面下工夫，因為低成本的原料蔗更能降低製糖成本。同時，製糖企業參與收穫機械的研發，更能令企業產業向多元化方向發展。

雖然開發甘蔗收穫機械難度大，但是市場十分廣闊，一旦突破技術的瓶頸，將會獲得豐碩回報。因此，研發的科研機構、企業、個人應抓住有利時機，加大開發的力度，以期能喝上甘蔗收穫機械市場的頭啖湯。

4.2努力創造機械化作業的基礎條件

以前，我國開發的甘蔗收穫機械產品無法推廣使用，主要受甘蔗生產的耕作制度和農藝的制約。同樣，所引進的國外大型甘蔗聯合收割機經生產試驗表明，也受到了我國甘蔗生產方式的制約。由於農藝和機械化是相互配合和促進的，因此，必須改變我區目前的甘蔗生產方式。

目前，我國甘蔗生產方式還較落後，沒有形成區域化種植、規模化和專業化生產。蔗田起伏不平，丘陵地形多；種植壟距規格雜；種苗品種不夠優良，連片成熟期不一致；耕作機械化程度不高，所用機具品種規格雜；田間管理不夠科學，甘蔗長勢參差不齊等。因此，必須改變這種局面，為實現機械化生產創造良好的基礎條件。

由於甘蔗為一年種多年生長的作物，在有條件的甘蔗產區，利用糖廠的龍頭作用和各級部門的扶持政策，投入大量的蔗田建設基金，對蔗區實行統一規劃，進行田園化建設、灌溉設施建設，推廣優良品種，實行科學化的耕作管理，建立一套較現代化的甘蔗生產模式。在生產全程機械化方面，單靠農户，力量尢顯薄弱，應探索在製糖企業、農機服務機構、農機專業户等方面，學習外國先進的甘蔗機械化生產實踐經驗，建立一套完善的機械化管理體系，為甘蔗生產全過程提供全面的指導與服務，力求生產專業化、、標準化、規模化、科學化。

4.3加強甘蔗生產機械化服務組織建設

甘蔗生產機械化的推進，不僅僅是研發單位的事，因為機械化是整個蔗糖產業化中重要組成部分，需要種植户、製糖企業、服務組織的緊密配合。只有實現農機服務規模化作業，甘蔗生產機械化才能讓各方獲益。因此，要加強甘蔗生產機械化服務組織的培養，培育龍頭服務組織，鼓勵糖廠建立機械化基地，發揮帶頭作用，實現產業化經營，為甘蔗收穫機械產品進入市場提供良好的運營機制。

4.4甘蔗收穫機械技術研發的思路與對策

4.4.1引進國外先進技術，加快研發的進程

不管是切段式機械收穫技術，還是整杆式機械收穫技術，在國外都是較成熟的。為了加快研究開發進程，有條件的地方，可以考慮通過引進試驗，消化吸收後，結合中國特色，進行國產化研製，爭取早日推廣應用。現在國內已有部門引進了日本產配手拖的整杆式甘蔗收割機，正在進行研發，這是一條行之有效的好途徑。

4.4.2加強農機與農藝的緊密相結合

由於農機技術與農藝技術從屬於不同部門，以前收穫機械研發機構對農藝技術調研不夠深入，研製有一定的盲目性，特別是沒有和甘蔗生產單位建立研製與生產全過程緊密結合的互動系統，導致研製出的樣機在田間試驗過程中很受生產條件的制約，加上甘蔗生產季節性強，性能驗證的時間不充分，導致研製過程漫長，不能及時地進行技術改進。因此，建議研發機構要與甘蔗生產單位相互聯合，研究甘蔗生產的標準化，建立甘蔗機械化研究試驗示範推廣基地，進行不受季節限制的田間試驗，力求農機與農藝的最優化結合，加快機械技術的進步。同時，研發機構不僅只研究收穫環節的機械技術，也要研究甘蔗生產全過程的機械技術，以達到作業機械規模化、標準化、專業化、系統化。如南寧市百樂機電公司，不但建立了自己的試驗基地，而且針對甘蔗生產，研製出了耕作、種植、植保、收穫等一系列的甘蔗生產專用機械，使產品品種達到了專業化、齊全多樣，取得了較好效果。

4.4.3收穫機械技術研究開發對策的初探

目前，國內收穫機械技術研究方向主要還是切段式和整杆式兩種。

切段式收穫機械技術是世界發達產糖國收穫機械化的主導方向，是被證明為較先進、成熟的一種模式，也將是今後我國甘蔗收穫機械化發展的主要方式。雖然這個方式現在受到製糖技術的制約，但是不能因此而否定該方式，因為目前我國製糖技術仍然落後於世界先進水平。隨着糖業世界市場競爭，我國製糖企業將加速技術進步，通過引進國外先進製糖技術，結合我國實際，提高製糖技術水平。那時將會為切段式收穫機械技術提供一個巨大的市場空間。因此，切段式收穫機械技術的研究開發不能停步，有關研發機構應聯合制糖企業，着手分析國情與國際水平的差距，找出影響技術進步的關鍵所在，研究採用切段式收穫機械技術與製糖技術的最優化結合方式，突破技術制約的瓶頸，重點提高切段式甘蔗聯合收割機的適應性、可靠性，解決其所存在的問題，趕上國際技術的先進水平。

整杆式甘蔗收割機的研製開發是目前國內研發的主流。對於整杆式甘蔗聯合收割機，應朝專業化、智能化、自動化的方向發展，多采用新技術、新工藝、新材料，以提高整機技術性能和製造質量的水平，達到實際生產應用的適應性、可靠性。其關鍵部件的研究，如割台，應有根據地形變化的仿型機構，提高其可調程度；影響切割質量的各種參數，應在大量的田間試驗、模擬試驗上進行優化選用。輸送裝置應解決輸送平順、不堵塞、不傷蔗以及與剝葉機喂入銜接等問題，剝葉裝置應研究剝葉機構的合理性，剝葉元件的使用壽命和傷蔗程度，提高甘蔗的剝淨率。提高切梢部件的靈活性，以適應甘蔗高度的變化。扶倒裝置應增強扶倒作用。同時，由於生產專業化，可以研製自走底盤式收割機，不一定需通過改裝輪式拖拉機；配套功率及生產效率可根據國情設計，並不一定都採用大功率發動機。增加蔗葉切碎還田、原料收集與裝載等機構，實現收穫環節高度自動化。

對於分段式整杆甘蔗收穫機械，由於完成的工序少，在技術上較易突破，應加緊克服配套底盤與收割機構之間的矛盾，解決現有機型所存的技術問題，提高其適應性、可靠性。研究割台的性能改進方案，減少割茬不齊、破頭率高等現象。對鋪放方式應重點研究，鋪放方式和質量的好壞，直接影響機器連續作業和輔助工人數量多少。由於分段收穫，生產率比不上聯合式，因此，應研究整機的操作靈活性、維護便利性、製造成本等，以求經濟性優越。對與之配套的剝葉機，同樣着重考慮剝葉元件的性能。全盤考慮收割機、剝葉機（最好加上蔗葉切碎還田裝置）、打捆機、裝載機等組成的收穫機械系統的相互配合問題，提高勞動生產率，降低勞動強度。

由於甘蔗為多年生作物，在研究中，特別要注意機械化作業對蔗田的破壞性的影響以及生態環境的影響。

5.結束語

蔗糖業在新世紀將會產生新的跨越，甘蔗全程機械化將會得到快速發展，對廣大農機工作者既是機遇又是挑戰。總的來説，我國甘蔗收穫機械化前景是廣闊、光明的，只要我們抓住機遇，攻克技術瓶頸，將會迎來甘蔗生產機械化蓬勃發展的春天。

作者簡介

陳奇海，工程師，1968年9月出生，1991年7月畢業於北京農業工程大學食品工程專業，主要從事農業機械、食品機械等科研開發、製造、推廣等工作。