我國劍麻田間作業(yè)機(jī)械裝備發(fā)展現(xiàn)狀

毛麗君，郭繼陽，葛 暢，李 明

（1.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部劍麻及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心，廣東湛江 524091；2.廣東農(nóng)墾熱帶農(nóng)業(yè)研究院有限公司劍麻研究所，廣東湛江 524091；3.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所，廣東湛江 504091；4.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部熱帶作物農(nóng)業(yè)裝備重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東湛江 504091；5.湛江市凱翔科技有限公司，廣東湛江 504091）

0 引言

劍麻（Agave sisalana Perrine）是龍舌蘭科龍舌蘭屬的多年生硬質(zhì)葉纖維作物，原產(chǎn)于墨西哥干旱的半荒漠地區(qū)，現(xiàn)主要在非洲、拉丁美洲、亞洲等地種植，是熱帶地區(qū)重要的經(jīng)濟(jì)作物[1]。劍麻的纖維具有一定拉力、耐磨、耐酸堿等特征，因此成為我國工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中重要的原材料[2]。隨著人們生態(tài)環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，劍麻纖維優(yōu)點(diǎn)也更加突出。近年來加工技術(shù)在不斷進(jìn)步，劍麻纖維的應(yīng)用市場也在不斷拓展，從傳統(tǒng)的麻繩、紗線發(fā)展到高級紙張、光纜芯、電子絕緣層、建筑填充材料以及特殊用布等，市場對劍麻纖維制品的需求量日益增加[3]。

我國開展的劍麻相關(guān)研究不多，所涉及的研究領(lǐng)域主要集中在育種、栽培和植保、加工等方面，但劍麻機(jī)械化作業(yè)技術(shù)裝備研發(fā)少之又少。本文總結(jié)我國在劍麻田間作業(yè)機(jī)械的研究現(xiàn)狀及存在問題，以期為我國劍麻田間作業(yè)機(jī)械裝備研發(fā)提供參考。

1 劍麻田間作業(yè)機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 劍麻起畦機(jī)械

廣東農(nóng)墾東方紅農(nóng)場有限公司農(nóng)科所先后研發(fā)了多種劍麻起畦機(jī)械，包括劍麻種植起畦機(jī)械（圖1）、劍麻育苗（全作）起畦機(jī)械（圖2）、新種劍麻行間套種麻苗（或全作）起畦機(jī)（圖3）[4]。

圖1 劍麻種植起畦機(jī)械

圖2 劍麻育苗（全作）起畦機(jī)械

圖3 新種劍麻行間套種麻苗（或全作）起畦機(jī)

劍麻種植起畦機(jī)械作業(yè)幅寬大，作業(yè)時(shí)犁架應(yīng)保持平衡。新種劍麻行間套種麻苗起畦機(jī)械也可應(yīng)用于苗圃全作地、開荒地及劍麻淘汰田育苗等起畦作業(yè)。

1.2 劍麻田管施肥溝覆土機(jī)械

該機(jī)由掛架、機(jī)架、覆土板、刮刀組成（見圖4）[5]。該機(jī)械也適合麻園壓青施肥的覆土。

圖4 劍麻田管施肥溝覆土機(jī)械

1.3 2H-1.8T型石灰撒施機(jī)

為解決麻田高低不平、拖拉機(jī)行走困難的問題，改良土壤，根據(jù)劍麻需撒施石灰量1 500 kg/hm2左右（撒施大行，寬4 000 mm），科研人員于1997年設(shè)計(jì)了2H-1.8T型石灰撒施機(jī)。該機(jī)由拖車（機(jī)架）、石灰箱、變（減）速箱、圓錐齒輪箱（增速）、攪龍、傳動(dòng)軸、聯(lián)軸器、牽引接頭、轉(zhuǎn)盤等部件構(gòu)成（圖5）[6]。

圖5 2H-1.8T型石灰撒施機(jī)

1.4 麻園雜草粉碎還田機(jī)械

麻園雜草粉碎還田機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖6所示[7]。該機(jī)可用于麻園、全作空地及果園、橡膠園地大行等雜草粉碎還田作業(yè)。

圖6 麻園雜草粉碎還田機(jī)械

1.5 麻園大行深松機(jī)械

麻園大行深松機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖7所示[7]，其深松深度400 mm。深松作業(yè)能疏松麻園土壤，打破犁底層，改善耕層結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)土壤蓄水保墑和抗旱排澇能力，有利于劍麻生長。

圖7 麻園大行深松機(jī)械

1.6 麻園施肥機(jī)械

黃標(biāo)等人[7]研發(fā)了麻園大行雙排（溝）施肥機(jī)械（見圖8）和麻園大行單溝施肥（兼施肥起畦育苗）機(jī)械（見圖9），機(jī)具可根據(jù)所需的施肥量多少進(jìn)行調(diào)整。

圖8 雙排施肥機(jī)

圖9 單溝施肥機(jī)

彭欣怡等人設(shè)計(jì)了一種劍麻施肥裝置，包括運(yùn)輸車輛，運(yùn)輸車輛上面固定設(shè)置有挖掘裝置、肥料倉、控制機(jī)構(gòu)以及肥料引導(dǎo)槽。該裝置很好地解決了山區(qū)里無法運(yùn)行大型機(jī)械化設(shè)備、只能通過人工背著肥料拿著鋤頭穿梭在帶有尖刺的劍麻葉片下挖坑、施肥非常辛苦且效率低下的問題。

1.7 劍麻噴藥機(jī)械

陳長林等人[8]研發(fā)了懸掛式可升降劍麻施藥噴霧機(jī)，配套37.5 kW以上輪式拖拉機(jī)，通過拖拉機(jī)液壓提升的上下拉桿與機(jī)具三點(diǎn)懸掛。結(jié)構(gòu)如圖11所示。

圖10 劍麻施肥裝置

圖11 懸掛式可升降劍麻施藥噴霧機(jī)

陳濤等人[9]設(shè)計(jì)了一種劍麻農(nóng)藥噴灑裝置（圖12），解決了現(xiàn)有技術(shù)如無人機(jī)或者定點(diǎn)噴灑的方式，無法完全覆蓋整個(gè)葉片。另外，由于劍麻葉帶有針刺，人工噴灑容易出現(xiàn)事故還很疲勞的問題。

圖12 劍麻農(nóng)藥噴灑裝置

2 劍麻田間作業(yè)機(jī)械裝備存在的問題

劍麻大田種植的犁地、撒石灰、施肥、起畦、挖苗、種植等作業(yè)環(huán)節(jié)中犁地、撒石灰、施肥、起畦已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，但機(jī)具還需進(jìn)一步改進(jìn)以提高作業(yè)質(zhì)量，而挖苗、種植等工序還是完全依靠人工[10]，這嚴(yán)重制約了我國劍麻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，迫切需要解決田間作業(yè)機(jī)械、農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝融合等問題。

2.1 劍麻產(chǎn)業(yè)規(guī)模較小，從事相關(guān)技術(shù)研究的人員不足

我國適宜劍麻種植區(qū)域主要分布在廣東雷州半島、海南、廣西南部和附件西北部等地區(qū)，逐漸發(fā)展形成了廣東和廣西量大優(yōu)勢種植區(qū)，2省（區(qū)）種植面積和產(chǎn)量均占全國95%以上[11-12]。相比于水稻、玉米、小麥等作物，我國研究劍麻產(chǎn)業(yè)的科研機(jī)構(gòu)具有很強(qiáng)的地域性，大多集中在南方，而從事劍麻田間作業(yè)機(jī)械的科研機(jī)構(gòu)主要有廣東農(nóng)墾、廣西農(nóng)墾、中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院及農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所等，研究人員不足，項(xiàng)目資助少，難以滿足技術(shù)攻關(guān)需求。

2.2 劍麻作物本身特殊、機(jī)械攻關(guān)技術(shù)難度較大

劍麻種苗要選擇麻頭比較大、葉片厚實(shí)粗壯、不存在病癥的劍麻幼苗，一般來說，劍麻苗齡為1年之內(nèi)、重量在5 kg左右最為適宜。種苗植株大、葉片長、易纏繞等因素是劍麻田間作業(yè)機(jī)械研究需要攻克的難點(diǎn)。

2.3 農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝不融合

由于長期以來育種人員、栽培技術(shù)人員及劍麻機(jī)械研發(fā)人員各自為政，新品種選育、栽培技術(shù)與劍麻機(jī)械研究之間缺乏有機(jī)的結(jié)合，沒有考慮適合機(jī)械化的種苗培育和栽培技術(shù)研發(fā)，造成機(jī)械設(shè)備與實(shí)際需求不配套；麻園無機(jī)耕道或者行距窄，機(jī)具作業(yè)困難，刮傷葉片甚至壓斷麻頭等問題。

3 劍麻田間作業(yè)機(jī)械裝備發(fā)展建議

3.1 產(chǎn)、學(xué)、研聯(lián)合攻關(guān)，提高自主創(chuàng)新能力

隨著勞動(dòng)力成本越來越高，發(fā)展農(nóng)業(yè)機(jī)械化、降低勞動(dòng)力成本勢在必行。加強(qiáng)劍麻機(jī)械化科技創(chuàng)新能力，首先要加快劍麻機(jī)械化新技術(shù)、新機(jī)具的研究和開發(fā)，圍繞劍麻田間作業(yè)的關(guān)鍵工序與環(huán)節(jié)，解決農(nóng)業(yè)機(jī)械科技創(chuàng)新滯后、技術(shù)供給不足等問題[13]。加強(qiáng)與科研院所和高校合作，引導(dǎo)農(nóng)機(jī)企業(yè)加大關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)力度，探索劍麻生產(chǎn)中各個(gè)環(huán)節(jié)機(jī)械化作業(yè)技術(shù)，研制適合麻園作業(yè)的小型農(nóng)機(jī)具，探索無人機(jī)與大數(shù)據(jù)防病、施肥技術(shù)。

3.2 農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝技術(shù)的緊密融合，向智能化、自動(dòng)化方向發(fā)展

在育種、栽培時(shí)，將農(nóng)機(jī)裝備考慮進(jìn)去，互相適應(yīng)，互相促進(jìn)，是劍麻田間作業(yè)機(jī)械化發(fā)展的重要一步。做好規(guī)劃，合理安排，盡量使麻園集中連片，以便機(jī)械化生產(chǎn)作業(yè)[14]。研發(fā)智能化、自動(dòng)化的劍麻田間作業(yè)機(jī)械裝備，解決劍麻生產(chǎn)勞動(dòng)強(qiáng)度大、成本高、勞動(dòng)力缺乏等問題。