甘蔗機(jī)械收獲作業(yè)條件和農(nóng)藝配合方案

王麗婷

（約翰迪爾［中國(guó)］投資有限公司）

眾所周知，目前全世界大部分甘蔗還是由人工砍收，但伴隨著機(jī)械化進(jìn)程的空前發(fā)展和人工成本的急劇飛漲，主要甘蔗生產(chǎn)大國(guó)都已完成全程機(jī)械化生產(chǎn)或在加快提高其機(jī)械收割程度。而中國(guó)作為全球第三的產(chǎn)糖大國(guó)，機(jī)械化收割水平僅為0.5%。機(jī)械化是中國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的唯一出路。要真正擺脫甘蔗全程機(jī)械化過程中人工種植和砍收的困擾，中國(guó)需要徹底改變目前家庭傳統(tǒng)的小地塊、小行距耕種模式，吸收國(guó)外甘蔗生產(chǎn)機(jī)械化的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，以政府政策扶持為平臺(tái)，大農(nóng)戶/農(nóng)場(chǎng)/合作社與糖廠和設(shè)備廠家緊密合作，開創(chuàng)出適合當(dāng)?shù)馗收岱N植及收獲全程機(jī)械化的標(biāo)準(zhǔn)模式。

1 約翰迪爾收獲機(jī)的特點(diǎn)

美國(guó)約翰迪爾公司是著名的國(guó)際農(nóng)業(yè)機(jī)械公司，專門針對(duì)中國(guó)和亞洲市場(chǎng)的實(shí)際情況研發(fā)出適合小地塊小行距蔗田使用的中型甘蔗收割機(jī)。有以下技術(shù)特點(diǎn)：

第一，適應(yīng)1.1～1.5米行距的地塊，可收割5～12噸/畝的高產(chǎn)田和嚴(yán)重倒伏甘蔗。1.2～1.4米行距收割效率最佳。

第二，大馬力高效的發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓系統(tǒng)，動(dòng)力足、效率高。

第三，鉸接式車身專利設(shè)計(jì)，地頭轉(zhuǎn)彎半徑只需3米，小地塊可操作性強(qiáng)、作業(yè)效率高。

第四，全球唯一的四輪驅(qū)動(dòng)、獨(dú)立懸掛的甘蔗收割機(jī)，防滑防傾翻，安全性、穩(wěn)定性強(qiáng)。

第五，優(yōu)化的清選系統(tǒng)，風(fēng)力足，含雜率低。

第六，輕便堅(jiān)固的鋁合金升運(yùn)器，穩(wěn)定性強(qiáng)，不易傾翻。

第七，配備寬大的進(jìn)料口和可調(diào)式高位切梢器、分禾器、加寬多角度底盤切割器，割茬整齊、適應(yīng)性強(qiáng)、田間甘蔗損失少，次年出苗率高。

第八，傾斜式駕駛室，視野清晰，安靜舒適，便于設(shè)備維護(hù)和機(jī)手操控。

第九，智能觸屏控制中心和可視數(shù)字觸摸屏顯示器，操作簡(jiǎn)捷、準(zhǔn)確。

2 土地規(guī)劃方案

用戶在考慮全程機(jī)械化收割作業(yè)時(shí)，首先要具備機(jī)械化作業(yè)所需要的基礎(chǔ)條件，包括整地、甘蔗品種、種植、地塊、地頭、行長(zhǎng)、壟高設(shè)計(jì)以及后續(xù)的配套運(yùn)輸和糖廠喂入等關(guān)鍵因素，充分考慮滿足機(jī)械化作業(yè)的各種要求，以達(dá)到最好的經(jīng)濟(jì)效益。

2.1 地塊行長(zhǎng)

以300～400米最為理想。針對(duì)目前地塊小、坡度大、土地面積有限的情況，整地時(shí)可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡匦畏蛛A段、分步驟進(jìn)行。

第一步，打破田間現(xiàn)有的田埂，小塊并大塊，清除水溝和障礙物，一犁二耙三開行或十字深松重耙兩遍法進(jìn)行深耕深松，保證行長(zhǎng)為150～200米，保證壟直且壟高高于15厘米，留出4米的地頭，有助于收割機(jī)和運(yùn)輸農(nóng)用車輛掉頭轉(zhuǎn)彎。

圖1 平整土地

圖2 連片大面積地塊

第二步，待條件成熟后，再規(guī)劃300～400米的行長(zhǎng)。如果超過400米，則需要預(yù)留田間運(yùn)輸?shù)牡缆?，以便網(wǎng)車或農(nóng)用運(yùn)輸車能夠順利通過，從而降低運(yùn)輸車輛對(duì)甘蔗宿根的破壞、減少油耗，提高收割運(yùn)輸效率。

最后，盡可能保證相鄰蔗田地塊的甘蔗行向相互對(duì)齊（相當(dāng)于延長(zhǎng)甘蔗行長(zhǎng)或壟長(zhǎng)），可以提高收割效率（圖3）。

圖3 地塊條件

2.2 蔗田地頭設(shè)計(jì)

預(yù)留出3～6米適宜的地頭，為甘蔗收割機(jī)和田間運(yùn)輸車輛轉(zhuǎn)頭提供便利。小型甘蔗收割機(jī)轉(zhuǎn)彎半徑為3.0米。

2.3 清除障礙

清除或移動(dòng)地頭溝渠、電線桿、墳堆、噴灌柱子或其他障礙，保證收割機(jī)地頭轉(zhuǎn)彎路面平整。

經(jīng)常維護(hù)田間道路，從而提高運(yùn)輸效率。

3 田間甘蔗轉(zhuǎn)運(yùn)站

如果蔗地距離糖廠超過30公里，應(yīng)該在田間地頭設(shè)置甘蔗轉(zhuǎn)運(yùn)站，如圖4所示。轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)最好設(shè)在離收割機(jī)（組）作業(yè)點(diǎn)1公里范圍之內(nèi)（盡可能均勻分散），太遠(yuǎn)的田間運(yùn)輸轉(zhuǎn)運(yùn)站，會(huì)降低收割機(jī)的使用效率從而增加收割機(jī)和田間拖拉機(jī)/網(wǎng)車的配套成本；反之，太密集的轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)會(huì)降低土地的利用率。

圖4 甘蔗轉(zhuǎn)運(yùn)站

甘蔗轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)要求：一是平整、路面硬化處理（根據(jù)需求）；二是空間足夠大，保證運(yùn)輸卡車兩側(cè)均留有足夠的空間允許網(wǎng)車可左右兩側(cè)?？坎㈨樌b蔗。

在運(yùn)輸條件不成熟的情況下，翻蔸的宿根蔗可以使用8～10噸的農(nóng)用翻斗車進(jìn)行甘蔗運(yùn)輸直接進(jìn)廠入榨。既保持甘蔗的新鮮度和減少糖份損失，又彌補(bǔ)由機(jī)收對(duì)糖廠的生產(chǎn)工藝損失。

但對(duì)于新植蔗，需要使用田間網(wǎng)箱車進(jìn)行田間甘蔗轉(zhuǎn)運(yùn)，然后轉(zhuǎn)由大型運(yùn)輸車輛將甘蔗運(yùn)進(jìn)糖廠入蔗。這樣可避免農(nóng)用運(yùn)輸車輛輪距不符對(duì)宿根蔗造成的一定損傷及機(jī)收含雜率的增加，從而提高農(nóng)民和糖廠的經(jīng)濟(jì)效益。

圖5 機(jī)具操作尺寸

圖6 兩刀盤的中心距尺寸

4 行距

在不影響產(chǎn)量的情況下，最理想行距要求1.2～1.4米（行與行之間距離），如圖7所示。行與行之間的距離和行長(zhǎng)、種植方向，應(yīng)該盡量保持一致性（可使用精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)衛(wèi)星定位系統(tǒng)），行直行長(zhǎng)，地頭適宜，使收割機(jī)的生產(chǎn)效率達(dá)到最佳。

如果地塊小，可采用雙行（寬窄行/大小行）種植，建議中間的大行行距為1.4米，兩邊小行中心間距不超過0.4米，能夠最大限度地減少收獲時(shí)對(duì)宿根損傷及蔗地甘蔗損失，保證有效莖數(shù)量和提高單產(chǎn)。

圖7 行距規(guī)格

壟高：15cm（10～20cm）為宜，不能超過30cm。起壟形狀要求如圖8所示。為了達(dá)到最佳收割效果（切割刀切面干凈，不破壞宿根），要求甘蔗有一定的壟高，壟面要平整或凸起，壟高盡量保持一致性。凹面對(duì)收割不利，易造成甘蔗損失、損壞宿根，也增加含雜率如泥土等雜物，影響糖廠的抽出率。每年4～5月進(jìn)行大培土至甘蔗根部，提高甘蔗的收割效率，最大限度減少蔗地甘蔗損失。

圖8 起壟形狀的要求

5 滴灌規(guī)劃設(shè)計(jì)

灌溉系統(tǒng)可以節(jié)省人工，節(jié)約能耗，提高甘蔗對(duì)肥料及水分吸收率，提高甘蔗單產(chǎn)，改良土壤結(jié)構(gòu)，在機(jī)械作業(yè)過后保證土質(zhì)松軟，提高甘蔗在機(jī)械化收割后的宿根性，所以水肥一體化系統(tǒng)是甘蔗全程機(jī)械化的重要組成部分。典型的滴灌系統(tǒng)如圖9所示。

水肥一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案：

第一，對(duì)地塊進(jìn)行丈量并根據(jù)地塊實(shí)際情況，為整體布局及水肥一體化系統(tǒng)提供可靠的設(shè)計(jì)依據(jù)。設(shè)計(jì)好輪灌分區(qū)，根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件及土地條件制定灌溉制度、施肥周期及系統(tǒng)維護(hù)周期。

第二，水肥一體化系統(tǒng)由首部、主供水管、干路支路供水管和田間滴灌管路組成。

第三，首部由水泵、主管止回閥、過濾器、主管閥門、施肥系統(tǒng)構(gòu)成。首部修建的地點(diǎn)依據(jù)水源情況而定。在條件允許的情況下，修建于整個(gè)甘蔗種植區(qū)域的中央，可節(jié)省大量管材。根據(jù)用水情況選擇水泵大小。根據(jù)水質(zhì)選擇過濾形式（如河水建議介質(zhì)過濾器搭配碟片過濾器，地下水建議砂分離器搭配網(wǎng)式過濾器等）。施肥系統(tǒng)可選擇文丘里管、施肥泵或自動(dòng)施肥機(jī)。

圖9 滴灌系統(tǒng)典型圖

第四，主、干、支路供水管根據(jù)設(shè)計(jì)布局進(jìn)行埋點(diǎn)安裝。埋管深度建議達(dá)到地下1.5米，這樣可以避免機(jī)械作業(yè)時(shí)壓壞管路。

第五，田間滴灌管路的選擇。如地勢(shì)平坦，可選擇采用非壓力補(bǔ)償?shù)喂鄮ё鳛榈喂喙苈?。如地?shì)起伏較大，為了保證灌溉均勻度，建議采用低成本的壓力補(bǔ)償?shù)喂鄮?。安裝形式可選擇地表鋪設(shè)，或地埋安裝。地表鋪設(shè)將滴灌帶鋪設(shè)在地表甘蔗種植行向上，如是寬窄行種植，建議鋪設(shè)于窄行中間。安裝及維護(hù)簡(jiǎn)單，但需要在甘蔗培土及收割前回收滴灌帶并整理清洗，待作業(yè)完成后重新鋪設(shè)。地埋安裝可以與甘蔗種植同時(shí)進(jìn)行，在種植機(jī)上加裝鋪設(shè)裝置即可，埋管深度為種植深度下方10cm左右。減少因田間農(nóng)事而損壞管路的概率，不需要在甘蔗收割前回收滴灌帶，降低運(yùn)行成本，但維護(hù)較為復(fù)雜。

第六，水肥一體化系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)全程自動(dòng)化控制，提升系統(tǒng)可靠性，降低人工成本，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)要求。

6 甘蔗種植方向的選擇

6.1 種植方向與運(yùn)輸主干道方向的選擇

種植方向應(yīng)與運(yùn)輸主干道平行，從而避免收割機(jī)及其他運(yùn)輸設(shè)備地頭轉(zhuǎn)彎時(shí)駛上主干道（或地頭道路）時(shí)可能出現(xiàn)的事故。甘蔗種植方向與收獲方向如圖10所示。

圖10 蔗地中心甘蔗種植方向與收獲方向

6.2 風(fēng)向的影響與甘蔗種植方向選擇

種植方向要盡可能考慮甘蔗生長(zhǎng)后期主導(dǎo)風(fēng)向因素。種植方向應(yīng)與主導(dǎo)風(fēng)向呈90度角（垂直方向）保證收割機(jī)收割方向始終保持與甘蔗倒伏方向有一定的角度，從而保證收割機(jī)收割效率，如圖11所示。

圖11 主導(dǎo)風(fēng)向與種植方向

如果甘蔗倒伏方向與收割機(jī)作業(yè)方向一致，收割機(jī)就只能從反方向一個(gè)方向進(jìn)行收割，因此會(huì)降低收割效率。甘蔗倒伏方向和收割機(jī)行駛方向如圖12所示。

圖12 甘蔗倒伏方向與收割機(jī)行駛方向

圖13 正確的種植方向（考慮風(fēng)向因素較大而導(dǎo)致甘蔗倒伏的情況）

7 其它要求

7.1 整地時(shí)要移動(dòng)或完全清理地里的電線桿、樹、石頭、水泥柱或其它障礙物，以免對(duì)機(jī)器和切割刀片造成損傷。

7.2 選擇適合機(jī)器收割的甘蔗品種或進(jìn)行適當(dāng)?shù)母牧肌?/p>

一是高糖高產(chǎn)；二是根系發(fā)達(dá)，從而避免或減輕機(jī)器收割時(shí)甘蔗被連根拔起或松動(dòng)的影響；三是選擇不易斷裂的品種，從而保證機(jī)收過程中甘蔗斷裂而影響收割效果。

8 甘蔗收割機(jī)配套運(yùn)輸設(shè)備

選擇合適的田間運(yùn)輸設(shè)備是提高收割效率重要因素之一，它直接影響到甘蔗收割效益。翻蔸地可使用農(nóng)用車，但新植蔗必須使用田間轉(zhuǎn)運(yùn)車將甘蔗轉(zhuǎn)送到運(yùn)輸車并入廠，提高效率，降低成本。分析如表1所示：運(yùn)輸車輛的效率僅收割機(jī)等待裝甘蔗的時(shí)間一項(xiàng)對(duì)收割成本的影響最大，在30%以上。

一是要有足夠的運(yùn)輸車輛配套收割機(jī)作業(yè)。

二是高質(zhì)量運(yùn)輸設(shè)備保證高效運(yùn)輸，節(jié)約時(shí)間，提高收割機(jī)的利用率。

表1 各種因素對(duì)甘蔗收獲的影響程度

圖14 各種營(yíng)銷因素對(duì)甘蔗收獲成本的影響

三是參考以下收割機(jī)收獲量分析如圖14，通過改變相應(yīng)條件變量值獲得相應(yīng)結(jié)果，從而可分析各種因素對(duì)噸甘蔗生產(chǎn)成本的影響。

9 建議農(nóng)具及動(dòng)力配套解決方案

針對(duì)不同時(shí)期甘蔗種植及管護(hù)，建議使用以下動(dòng)力配套解決方案及相關(guān)農(nóng)具。

9.1 翻兜新植蔗

第一，重耙滅茬、粗整地：圓盤耙直徑90cm以上，動(dòng)力200ph以上（拖拉機(jī)）

第二，深耕深松：深度達(dá)40～50cm，動(dòng)力120ph以上（拖拉機(jī)）

第三，中型耙、精整地：（視實(shí)際情況而選擇），動(dòng)力165ph以上

第四，開溝播種：切段或整桿甘蔗種植機(jī)，120ph以上

第五，除草、培土、施肥：中耕培土機(jī)：55～90ph以上

第六，植保：噴藥機(jī)除蟲、防病，600～800l自走式或背負(fù)式噴藥機(jī)

第七，收獲、裝運(yùn)：收割機(jī)CH330（小地塊）或3520（大地塊）+田間轉(zhuǎn)運(yùn)車

9.2 第二年宿根蔗

第一，深松、培土、施肥：55～90ph以上

第二，植保：小型背負(fù)式噴藥機(jī)（小地塊）或自走式噴藥機(jī)（大地塊）

第三，甘蔗收割：CH330或3520甘蔗收割機(jī)

備注：當(dāng)年宿根 翻兜地進(jìn)行 1～7道工序，第二年只須進(jìn)行8～10共三道工序。

不同地塊面積及地形、土壤類型、水源情況，設(shè)備配套方案會(huì)有所變動(dòng)。