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我国甘蔗收获机械化的现状及影响因素
0引言
我国是世界甘蔗生产大国,2012年的播种面积为1795khm,仅次于巴西和印度,,其播种面积常年占我国糖料播种面积的87%以上,产糖量占食糖总量超过90%[1].甘蔗产业已经成为我国甘蔗主产地区人民致富、经济进展和财政税收的重要产业,.
、开沟起垄、种植、田间管理、收获及装载运输等环节;宿根蔗需对收获完的蔗地进行破垄平茬、蔗叶粉碎还田及后期的管理和收获运输[2].目前,甘蔗产业常规的生产方式是以机械化耕整地、人工种植、,为解决日益突出的劳动力冲突,提高制糖业竞争力,,本文对我国甘蔗产业现状、机械化收获的现存问题和影响因素进行分析,为加快推动我国甘蔗机械化进程供应参考.
1我国甘蔗产业现状

甘蔗是一种一年生或多年生宿根植物,植株由茎、叶、根、,叶子边缘呈小锯齿状,,呈节状,每节有一个牙,~6m,~、喜光的C4植物,要求年积温为5500~8500℃,日照时数在1195h以上,年需积温要求330天以上,年降水量800~1200mm,年均空气湿度在60%左右,粘壤土、壤土、砂壤土较适宜甘蔗生长[3].
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甘蔗按用途分果蔗和糖蔗两种:果蔗具有较为易撕、糖分适中、茎脆、口感好、茎粗和节长等特点,可用于鲜榨蔗汁,一般多用于鲜食;糖蔗含糖量约为14%~16%之间,含糖量远高于果蔗,是食用糖的主要原料.
生产上,栽培甘蔗通常接受甘蔗茎节做种苗进行无性繁殖,,,在我国一般是种植一次收获2~3茬.
~18个月,宿根蔗较新植蔗生长期短,为12个月左右,如甘蔗生长期不足,、9月和2月、3月为适宜种植期,一般榨季从11月份到第2年的4月份,所以秋植蔗成长期足够,.

全球甘蔗种植主要在南纬30~北纬33,、、云南、广东、海南等17个省(自治区)(见表2).近5年,全国甘蔗播种面积在1700khm左右.
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从各省(区)甘蔗播种面积看,贵州省2012年增幅比较大,%,四川省和浙江省有逐年削减趋势,其他省(区)每年种植面积变化不大.
甘蔗种植集中在广西、云南、广东和海南4个省(自治区),种植面积占全国比例超过90%.其中,广西甘蔗的种植面积和产量常年高居全国第1位,所占比例超过60%,其次为云南,所占比例为18%.我国甘蔗播种面积地区种植差异状况如图1所示.
依据自然气候条件及区域进展要求,我国蔗区一般分为西南蔗区、华南蔗区、,西南蔗区包括四川西部高原南部、云南的大部分地区和贵州西部及西南隅,在23~29纬度之间,海拔大部分在400~1600m之间,大部分为亚热带季风气候;华南蔗区包括广西、广东、海南的北纬24以南地区,福建东南沿海地区;华中蔗区在24~,包括浙江、湖南及湖北等部分地区[4].
我国甘蔗多种植在干旱、瘠薄的土地,且坡度比较大,,不足甘蔗种植面积的8%;,%[5].
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相比于国外几个甘蔗主要种植国家(美国、巴西、古巴、澳大利亚及泰国等),我国甘蔗户均种植面积远小于它们,且土地规模小[6],,甘蔗单产水平偏低,也极大地制约了甘蔗机械化的进展.

长期以来,我国各地的甘蔗争论院所开展甘蔗新品种的选育和争论,迄今已育成了100多个甘蔗品种,、萌芽率以及抗倒伏和抗病力气、,我国主要栽植的品种有粤糖79-177、粤糖93-159、粤糖86-368、云蔗81-173、云蔗89-151、桂糖16号、桂糖17号、桂糖19号、桂糖21号、福农91-4621、新台糖11号、新台糖16号、新台糖20号、新台糖22号、新台糖25号和新台糖26号等[7-8].萌芽率高、萌芽快、分蘖力特强、生势旺盛、有效茎数多、抗风、抗病力强,,甘蔗健康种苗培育有两种方式:一种是组培脱毒法,通过幼嫩叶鞘愈伤组织培育或茎尖组织培育获得脱毒健康种苗,该方法技术环节较多、时间较长、成本较高;另一种方法是在52℃的温水中对甘蔗种茎浸泡30min,该技术对去除宿根矮化病和花叶病有明显效果,使得甘蔗获得20%~40%的增产,%左右[9].云南省农科院甘蔗争论所开展了甘蔗温水脱毒车间的建设使用先例,为当地蔗区供应了健康种苗.
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甘蔗生产过程中种植环节劳动强大,作业的质量对产量造成直接影响,也是后期甘蔗机械收获的关键所在[10].目前,我国甘蔗种植模式主要还处于机械(或蓄力)开沟、人工摆种作业阶段,劳动强度大、生产效率低,与国外机械化种植效率较高的国家比差距甚远,,但由于种植机些的牢靠性有待提高,始终没有很好的得到推广使用.
国外主要使用的甘蔗种植机有整杆式、实时切种式和预切种式3种形式[11].整秆式种植机械能够一次性自动完成开沟、蔗种喂入与铺放、覆土和***等工序,机械化程度高;实时切种式甘蔗种植机由人工喂种,可以完成开沟起垄、施肥、切种、浇水、覆土和铺膜等工序;预切式甘蔗种植机可以自动完成开沟、施肥、,国内争论的种植机主要为实时切种式种植机,需要人工喂入,对操作人员的要求相对较高,漏播和播种不均匀现象时有发生,通过完善机械化种植系统的配套性,可以尚有很大的进展空间.
我国甘蔗生产中接受左右双行条植的种植模式,沟深30~35cm(垄顶至垄底),沟底宽20~25cm,种茎以品字形或双行窄幅排放,两种茎之间距离8~10cm;种茎与土壤紧贴,牙向两侧,人工种植行距一般70~80cm,机械种植行距则在110~150cm左右,接受机械收获一般要求行距在110cm以上[12-15].
2甘蔗收获机械化现状
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甘蔗收获是整个甘蔗生产中投入劳力最多、用功量最大、劳动强度最高的环节,约占整个甘蔗生产过程(整地、种、管、收)总用工量的60%以上[16].国内从20世纪60年月开头至今,研发和生产了部分甘蔗收获机型,但迄今为止却仍处在试验、示范阶段,没有大量推广使用[17].现阶段,我国甘蔗收获照旧主要接受人工收获、机械装载和运输方式,,%[18],,我国主要的甘蔗收获方式如表4所示.

依据收获后茎秆的特性,甘蔗收获方式可分为两种:,茎秆保持完整,或者只切除了蔗梢;用切断式甘蔗收获机收获的甘蔗,茎秆一般被切成25~40cm的蔗段.
,包括切削、扶倒、切割、输送、清洗、切段(蔗段一般25~40cm)、,对甘蔗倒伏交叉的适应性好;但含杂率高,收获要在24h内压榨,收获的甘蔗对后期糖厂的配套设施要求较高[19].

整秆式收获方式又分为整秆式联合收获和分段收获两种方式.
1)、,甘蔗可储存较长时间;其主要缺点是对倒伏严峻、错综交叉和弯曲的甘蔗收获效果差,装运效率低,地头转弯困难,适应连片较大面积的蔗地使用.
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2)分段收获是指收割和剥叶分别使用不同的机械单独进行作业,包括机械收割、,该收获方式作业机械关心工多,效率特殊低,主要使用的机械有割铺机、剥叶机、装载机和运输设备.

我国研制并使用的甘蔗收获机型主要为两种型式:,整秆式甘蔗收获机又分为整秆式甘蔗联合收获机机和分段式收获机.

切段式甘蔗联合收获机主要由切梢器、螺旋扶蔗器、喂入轮、根部切割器、输送轮、切段刀、升运器、第1抽风机和第2抽风机等部件组成,如图2所示.
其工作过程为:切梢装置先把甘蔗梢部切段,通过扶蔗器将收获行的甘蔗统一归整到收割机的割台幅宽之内,如配有拨蔗器,将临行甘蔗分别开来;喂入轮将甘蔗压倒并关心割刀将甘蔗根部切断,输送轮和提升滚筒将切断的整根甘蔗送到切断刀处,将甘蔗切成确定长度;切段的甘蔗被输送到升运器过程中,第1风机同时完成一次蔗叶分别工作,升运器将分别后的甘蔗运往与之配套收获的卡车车厢中,抛送口有第2风机进行二次分别,完成甘蔗收获过程.
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特点:切段式甘蔗联合收割机收获效率高,省工省力,是产糖发达的巴西、澳大利亚、,必需在24h内开榨,而目前我国糖厂的生产模式不能保证准时开榨,加上割台可调性差,造成割茬不齐、破头率高和含杂率高,配套的运输设备欠缺,从而制约了甘蔗联合收割机的进展.

整秆式甘蔗联合收获机主要由切梢机构、扶蔗装置、切割器、:集梢杆将蔗梢导入切割圆盘刀切割,螺旋扶蔗器将收获行的甘蔗规整,推蔗杆把进入喂入口的甘蔗推斜后,即被底团盘切割器切断;托在刀盘上向前倾斜的甘蔗,在喂入轮和提升轮的作用下输送到剥叶装置进行蔗叶分别,分别后的茎秆由输送轮送入集蔗箱,装满后把箱内的甘蔗卸到地上.
特点:相较于切段式联合收割机,其收获效率有所下降,收获的甘蔗需要配套的装载机和运输设备.
但其收获的甘蔗保持完整,可保存时间较长,,国内机架刚性设计得不够,收获故障率高,无法连续高强度作业;对于倒伏的甘蔗,-1结构示意图如图3所示.

分段式收获机模拟人工收获方式,先是接受割铺机实现人工砍蔗环节,将甘蔗割倒和铺放;然后通过剥叶机将蔗叶分别实现剥叶环节;再由人工将甘蔗堆集,装载车进行装车,、灵敏便利,,但是收获的每个环节均需配套机器和人工,生产效率低,,.
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表5中的甘蔗收割机都是对行收获,,CASE-7000切段式联合收割机是凯斯公司生产、投入使用时间较长的机型,也是甘蔗机收进展较好的国家主要选用的机型[22].CASE-4000切段式联合收割机是为了适应我国蔗区的地形及条件需要设计研发的,迪尔公司和国内相关企业争论单位也相继开展甘蔗收割机的研制工作,国内争论甘蔗收割机也已经有几十年的历程[23].由于国内甘蔗种植模式及管理等与国外差距较大,机器的使用和收获模式的选用推广仍需要不断试验示范.
3甘蔗收获机械化影响因素分析
通过对甘蔗生产过程中各环节进行综合分析,找出制约甘蔗机械化收获的关键性因素,并对各因素进行归类总结,得出以农艺、机械、蔗糖加工、环境和社会5个方面的影响因素,如图4所示.

,我国主要接受人工种植方式,种植的行距很难满足机械收获要求行距110cm以上的要求,传统的种植行距极大程度上制约了机械收获;栽培时间的不统一和栽培技术的参之不齐,长势和熟期不一,,种植的甘蔗品种杂乱,甘蔗的品种特性有待提高,应针对不同地形地貌(缓坡地、丘陵地和坡耕地)培育出适应性品种;田间管理、中耕培土环节极大影响甘蔗的产量及长势;浇灌技术的选用不仅影响到是否节约能源,还与后期的机械收获有亲热关系,对于甘蔗不同阶段实行合理水分把握,,假如水分多大,导致甘蔗生长旺盛青叶多,必将造成含杂率增加,土壤湿度过大,机械收获过程中更易被压实,从而破坏土壤的理化特性,影响来年宿根蔗的生长.
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目前,分段式收获机械适应性强,但需要关心人工多,剥叶效率低,农夫接受程度不高;切段式甘蔗收获机械含杂率高,且切段的甘蔗需在24h内完成开榨,割台和切梢装置可调性差,对长势不齐的甘蔗难以实现有效切梢,收获的甘蔗含杂率高,配套的田间装载和运输机械较少;整秆式甘蔗收获机械各部件牢靠性不足,对倒伏和长势弯曲甘蔗收获适应性不强.

目前国内大部分制糖企业前处理设备只适应整条甘蔗的输送和喂入,,对于高效率完成榨糖功能不能满足,(一般不超过1%)[24],依据对上面对我国目前主要使用的甘蔗收获机械相关参数分析,目前甘蔗收获机械难以达到要求.