湛江市菠蘿田間生產(chǎn)機械化需求分析與展望

陳敏忠，鄭 爽，鄧干然，崔振德，李 玲，覃雙眉

（1.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部熱帶作物農(nóng)業(yè)裝備重點實驗室，廣東 湛江 524091；2.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機械研究所，廣東 湛江 524091；3.湛江市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，廣東 湛江 524000）

1 湛江市菠蘿生產(chǎn)概況

菠蘿是世界第三大、我國第四大熱帶水果，是我國熱帶、亞熱帶地區(qū)最具特色和優(yōu)勢的熱帶水果品種之一，它富含多種對人體有益的微量元素，因清甜、舒爽的口感深受人們喜愛[1]。我國是十大菠蘿主產(chǎn)國之一，主要種植地區(qū)有廣東、海南、廣西、云南、福建等省區(qū)，其中廣東地區(qū)種植面積最大、產(chǎn)量最多[2-4]。據(jù)統(tǒng)計，全國65%以上的菠蘿產(chǎn)于廣東，而廣東菠蘿九成產(chǎn)于湛江。廣東省湛江市徐聞縣被譽為“中國菠蘿之鄉(xiāng)”，是中國最大的菠蘿生產(chǎn)基地，種植面積約35 萬畝（1 畝=0.067 hm2），年產(chǎn)量90多萬t。

湛江市徐聞縣已形成菠蘿規(guī)?；a(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)缴a(chǎn)，為當(dāng)?shù)剞r(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展、促進農(nóng)民增收和擴大城鄉(xiāng)居民就業(yè)做出了重要貢獻[5]。但菠蘿田間機械化生產(chǎn)、管理技術(shù)仍比較落后，田間生產(chǎn)管理過程主要依賴人工。隨著經(jīng)濟發(fā)展、社會進步，農(nóng)村勞動力大量流失，用工成本逐年增加，用工難、效益低已成為菠蘿產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)發(fā)展的絆腳石。研發(fā)設(shè)計菠蘿生產(chǎn)管理機械化技術(shù)與裝備，實現(xiàn)菠蘿生產(chǎn)全程機械化，是建立現(xiàn)代化菠蘿產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)性工作。

2 菠蘿生產(chǎn)農(nóng)藝模式與生產(chǎn)機械化技術(shù)需求分析

菠蘿屬鳳梨科鳳梨屬，目前約有60～70 個栽培品種，一般分為皇后、卡因、西班牙和雜交種4 類[6]。菠蘿需要合理密植，因品種不同，種植農(nóng)藝各有不同，不同品種3 000～5 000 株/畝不等，種植方式通常采用雙行品字形定植[7,8]。菠蘿的田間生產(chǎn)過程主要包括整地、種植、中期管理、收獲與莖葉處理5大環(huán)節(jié)。種植農(nóng)藝多樣化，使機械化生產(chǎn)管理難以實施。當(dāng)前除耕整地與莖葉處理已基本實現(xiàn)機械化外，菠蘿的種植、中期管理（施肥、催花、護果等）、收獲等環(huán)節(jié)基本依靠人工完成。

2.1 整地

菠蘿種植前需提前2～3 個月完成整地，并清除雜草。犁地深松與兩次旋耕耙平，每次間隔時間15 d以上，深度為30～35 cm[9]。若新園建設(shè)，需提前清除樹根、石頭、蔗頭等可能影響機械化作業(yè)的雜物。整地后土壤細(xì)碎、疏松、平整，利于根系生長，促進土壤有機質(zhì)分解[10]。坡地種植通常采用平種的方式，直接在平整土地上開淺溝或挖穴種植；易積水地塊必須起壟種植，先起壟，在壟上開淺溝或挖穴種植，實際作業(yè)過程中，在壟寬、壟高等具體參數(shù)方面比較隨意，不同品種之間差異大，無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 種植

菠蘿是無性繁殖作物，通常采用苗芽進行培育[11]。菠蘿植株從上到下有冠芽、裔芽、吸芽、地芽等可以用于移栽，使用較多的是吸芽[12]。種植前選擇健康種苗，按大小分級種植，這樣種后生長整齊一致便于后期管理。種植時要淺種定植，種得太淺容易被風(fēng)吹倒，也不易長根成活；種得太深影響發(fā)根抽葉，甚至幾年都難結(jié)果。因此吸芽種植深度為5～6 cm，苗的生長點露在地面[13]。菠蘿的種植作業(yè)過程中，從選苗、開溝（挖穴）到下苗、覆土等環(huán)節(jié)完全依靠人工，需要消耗大量的勞動力。在當(dāng)前勞動力日益匱乏的農(nóng)村，研究專用的菠蘿種植機械，有利于在生產(chǎn)中提高工作效率、降低人工成本和勞動強度，促進菠蘿產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

2.3 中期管理

菠蘿生長期管理工序繁多，包含除草、松土、施肥、催花、病蟲害防治等。管理方式比較精細(xì)，且基本依靠人工完成，占全部生產(chǎn)勞動成本的50%。除草、施肥是勞動強度較高的工作，當(dāng)前農(nóng)村勞動力普遍不足，若管理不到位則易導(dǎo)致菠蘿產(chǎn)量下降、品質(zhì)降低，嚴(yán)重影響其經(jīng)濟效益，研制開發(fā)相應(yīng)的菠蘿田間管理機械以降低田間管理成本是菠蘿產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程待解決的關(guān)鍵問題之一。

2.4 收獲

菠蘿種植后1～2 年內(nèi)即可成熟，其葉細(xì)長，形似利劍，葉邊緣有鋸齒，成熟菠蘿植株葉片長度可達1 m，采收時植株間葉片互相交錯，工人難以進入完成采收。菠蘿大批量上市時間為6～7 月份，此時正炎熱夏季，工人需要加穿護具，穿過茂密的葉片，進入菠蘿地進行采收，并且人工搬運果實到地邊進行分揀。勞動強度大，作業(yè)環(huán)境惡劣，作業(yè)效率低，人工采收菠蘿人均僅0.5 畝/天，人工采收成本約800 元/畝。因菠蘿采收期極短，過早采摘品質(zhì)不佳，稍晚則果實易腐爛，因此采收需要大量勞動力。隨著農(nóng)村勞動力的日漸缺乏，難以雇到足量合適的勞工，收獲成本亦持續(xù)攀升。

菠蘿采收是整個菠蘿生產(chǎn)過程中用工最多、勞動強度最大，作業(yè)環(huán)境最惡劣的環(huán)節(jié)，約占整個生產(chǎn)過程勞動成本的40%[14]。當(dāng)前菠蘿收獲過程中勞動力短缺、人工成本高、效率低已嚴(yán)重影響菠蘿產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，菠蘿收獲機械化技術(shù)與裝備的研發(fā)與設(shè)計是當(dāng)前菠蘿產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最迫切需求。

2.5 植株處理

菠蘿收獲后植株需要繼續(xù)保留，用以培養(yǎng)種苗，種苗采收后再進行植株清理。淘汰植株含水量多，生物質(zhì)量大，且含有大量植物纖維，處理難度高。傳統(tǒng)的處理方式是人工清除植株，集中堆放地頭晾曬后焚燒。焚燒會產(chǎn)生大量有害氣體，對環(huán)境造成污染，并且有可能造成其它人為災(zāi)害。我國近年來多次嚴(yán)令禁止秸稈焚燒，響應(yīng)國家政策，中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機械研究所等單位在菠蘿莖葉處理方面開展了大量工作，包括菠蘿莖葉粉碎還田、菠蘿葉提取纖維、菠蘿葉殘渣發(fā)酵飼料等，取得一系列研究成果，為菠蘿莖葉綜合利用提供了生產(chǎn)適用的方法、技術(shù)和裝備。

3 菠蘿生產(chǎn)機械化技術(shù)發(fā)展思路

3.1 農(nóng)機農(nóng)藝結(jié)合的菠蘿種植模式考慮

發(fā)展農(nóng)業(yè)機械離不開農(nóng)藝，農(nóng)機和農(nóng)藝結(jié)合是發(fā)展的根本，兩者只有高度融合才能充分發(fā)揮農(nóng)業(yè)機械和種植技術(shù)的潛力，推動農(nóng)村農(nóng)業(yè)發(fā)展[15]。當(dāng)前菠蘿品種繁多，種植模式多樣化無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，致使菠蘿機械化田間管理和采收難度較大，特別是種植行距不規(guī)范，造成菠蘿田間管理過程和收獲過程中，機械無法進入田間作業(yè)。鑒于這些問題，菠蘿實現(xiàn)生產(chǎn)機械化的基本考慮是實現(xiàn)菠蘿生產(chǎn)的種植農(nóng)藝標(biāo)準(zhǔn)化。

根據(jù)上述分析，當(dāng)前菠蘿生產(chǎn)推行的多種農(nóng)藝并行的模式，顯然不適宜使用機械化作業(yè)，要實現(xiàn)菠蘿生產(chǎn)機械化，必須根據(jù)農(nóng)機農(nóng)藝結(jié)合的基本原理，充分考慮菠蘿生產(chǎn)綜合經(jīng)濟效益的前提，另行研究制定新型菠蘿栽培模式。從有利于機械化生產(chǎn)管理的角度考慮，特定的寬窄行菠蘿種植模式更利于實現(xiàn)菠蘿生產(chǎn)全程機械化，以下主要從寬窄行種植農(nóng)藝模式考慮菠蘿種植、管理、收獲等環(huán)節(jié)的機械化技術(shù)思路。

3.2 菠蘿種植機械化

菠蘿種植可起壟種植亦可平種。起壟種植包括施肥、起壟、覆膜和種植等環(huán)節(jié)，覆膜的主要作用是保溫、保水與防止雜草生長，可根據(jù)實際需要增減。起壟種植可采用種植前起壟，或者起壟種植一體機。當(dāng)前施肥起壟覆膜一體機技術(shù)比較成熟，考慮到湛江市徐聞地區(qū)土壤和氣候特點，建議采用旋耕起壟結(jié)合轉(zhuǎn)盤施肥的方式，結(jié)合適宜菠蘿生產(chǎn)機械化的農(nóng)藝模式，充分考慮后續(xù)菠蘿的種植、管理、收獲機械化配套問題，設(shè)計相應(yīng)的壟型。菠蘿的種植包含開溝（挖穴）、下種、覆土等環(huán)節(jié)，要求淺種定植，當(dāng)前主要采用鏈夾式移栽與穴播式移栽兩種方式。鏈夾式移栽不可用于膜上種植。菠蘿種苗形狀復(fù)雜，葉片交錯，自動下種難度較大，設(shè)計人工輔助放種的半自動菠蘿種植機具較高的可行性。

3.3 菠蘿田間管理機械化

菠蘿中期管理工序較多，綜合考慮需要兩大主要功能，即水劑噴施與固體肥條施。水劑噴施可采用技術(shù)成熟的噴藥設(shè)備，根據(jù)菠蘿標(biāo)準(zhǔn)種植農(nóng)藝進行改進。追施固體肥，根據(jù)菠蘿生長形態(tài)，追施肥要求靠近菠蘿根系淺施肥，且不可傷根?？蓞⒖几收嶂懈┓蕶C工作原理，研發(fā)淺施肥技術(shù)，特制開溝犁頭，結(jié)合轉(zhuǎn)盤式施肥機構(gòu)，研制菠蘿開溝施肥機。若種植園條件允許，追施固體肥可更換成易溶于水的水溶肥，在鋪設(shè)滴灌設(shè)施的前提下，采用水肥一體化技術(shù)灌溉、施肥，既省肥節(jié)水、省工省力，又減輕病害、增產(chǎn)增收。

3.4 菠蘿采收機械化

現(xiàn)階段，因農(nóng)村勞動力減少，老齡化嚴(yán)重，機械化技術(shù)在菠蘿采收中的應(yīng)用已不可或缺。我國從21 世紀(jì)初開始菠蘿采摘機械的研究，以各大高校研究為主，各種自動采摘技術(shù)層出不窮[16,17]。然而，這些技術(shù)大多停留在基礎(chǔ)研究或試驗階段，高精尖的集成技術(shù)與裝備仍是空中樓臺，全自動菠蘿采摘技術(shù)與裝備從研發(fā)到推廣應(yīng)用還需漫長的過程。為盡快解決當(dāng)前菠蘿采收面臨的困境，應(yīng)從盡量減少勞動力，降低勞動強度出發(fā)，以減少投入成本、提高經(jīng)濟效益為目的進行設(shè)備研發(fā)。

菠蘿采收包括采摘與田間轉(zhuǎn)運兩部分。其中田間轉(zhuǎn)運勞動強度大，需壯勞力才可完成，占采收成本的70%。針對采收環(huán)節(jié)的田間轉(zhuǎn)運部分，以機械替代人工完全可行，且容易實現(xiàn)，對降低勞動強度，減少采收成本，提高采收效率有很好的促進作用。菠蘿采收時果實生長高度在80 cm 左右，在保證不傷果的情況下，傳統(tǒng)的農(nóng)用車與拖拉機因底盤高度不夠無法使用，因此研制一種高地隙田間轉(zhuǎn)運設(shè)備尤為重要。

4 菠蘿生產(chǎn)機械化技術(shù)展望

菠蘿是廣東省湛江市徐聞縣的傳統(tǒng)特色產(chǎn)業(yè)，也是湛江市重要的農(nóng)業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)之一?，F(xiàn)代化農(nóng)村農(nóng)業(yè)離不開農(nóng)業(yè)機械化。近年土地流轉(zhuǎn)政策的推行，使大面積、規(guī)模化土地生產(chǎn)管理得以實現(xiàn)，為機械化技術(shù)推廣提供了先行條件。當(dāng)前多樣化的菠蘿種植農(nóng)藝模式，嚴(yán)重制約了農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)管理，影響菠蘿產(chǎn)業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展；因此，建立適宜生產(chǎn)機械化的菠蘿種植農(nóng)藝，設(shè)計研發(fā)適合菠蘿生產(chǎn)管理的機械技術(shù)與設(shè)備，在農(nóng)機農(nóng)藝有效結(jié)合的前提下，發(fā)展菠蘿生產(chǎn)管理機械，是推動菠蘿生產(chǎn)現(xiàn)代化進程的重要措施。