衢州甘薯機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)試驗

張水根， 鄭利*， 吳列洪， 蔡仁祥， 張富仙

(1.衢州現(xiàn)代寶島生物科技有限公司，浙江 衢州 324019； 2.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 作物與核技術(shù)利用研究所，浙江 杭州 310021；3.浙江省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，浙江 杭州 310020； 4.衢州市農(nóng)業(yè)林業(yè)科學(xué)研究院，浙江 衢州 324000)

甘薯是我國重要的糧食、飼料、淀粉工業(yè)原料及新型能源原料，是世界糧食生產(chǎn)的底線作物和極具競爭力的能源作物，亦是優(yōu)質(zhì)的抗癌保健食品，是欠發(fā)達(dá)地區(qū)主要經(jīng)濟(jì)收入之一，生產(chǎn)意義重大[1-2]。甘薯是收獲地下部的作物，其田間生產(chǎn)環(huán)節(jié)主要包括：排種育苗、剪苗、耕整地、施肥、起壟、扦插、田間管理 (清溝培土、除草、追肥、病蟲害防治等)、收獲 (切蔓、挖掘、撿拾、搬運) 等，其中起壟、扦插、收獲是勞動強度大、用工量多的環(huán)節(jié)，尤其是收獲環(huán)節(jié)，其用工量占生產(chǎn)全程的42%左右[3]。

發(fā)展甘薯生產(chǎn)機(jī)械化是甘薯生產(chǎn)的迫切需要和必然方向。浙西地區(qū)常年甘薯種植面積1.33萬 hm2，占浙江省甘薯種植總面積的1/3。甘薯生產(chǎn)機(jī)械化水平嚴(yán)重落后于水稻、油菜等作物，甘薯生產(chǎn)起壟、收獲等主要環(huán)節(jié)勞動強度大。隨著農(nóng)村精壯勞動力不斷減少，勞動效率日趨低下，甘薯種植效益相對降低，影響了農(nóng)民種植積極性，種植面積呈逐年下降趨勢，嚴(yán)重制約了甘薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。甘薯種植區(qū)域以丘陵山地為主，其種植土壤類型多樣(有砂壤土、壤土、黏土等)，地形復(fù)雜，農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合難度大。針對上述問題，引進(jìn)基于小四輪拖拉機(jī)的適合丘陵山地的甘薯起壟機(jī)、收獲機(jī)，開展甘薯生產(chǎn)起壟與收獲等相關(guān)環(huán)節(jié)的農(nóng)機(jī)農(nóng)藝配套的試驗研究。根據(jù)本地傳統(tǒng)壟作習(xí)慣以及有關(guān)試驗研究，對于長生育期的春薯機(jī)械起壟以單壟方式比較合適[4]，由此提出甘薯大壟單行機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)路線，以期為實現(xiàn)本地區(qū)甘薯全程機(jī)械化提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗在衢州盛世蓮花休閑農(nóng)業(yè)觀光園的衢州現(xiàn)代寶島生物科技有限公司基地進(jìn)行，基地有耕地32 hm2，絕大部分為旱地，土壤為壤土，肥力中上，土地相對平整，成方連片，適合甘薯連片種植。每塊地長75 m左右、寬25 m左右。2015—2020年每年輪作甘薯6.7 hm2左右，是甘薯農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合配套試驗與示范基地。另外，園區(qū)內(nèi)勞動力較緊張，寶島公司建有小型甘薯脯加工廠，具有較大的倉庫和包裝場所，有利于開展甘薯機(jī)械化試驗與示范。

1.2 甘薯品種

選擇適宜機(jī)收的品種。試驗用適宜鮮食與加工、大小薯兼用型品種浙薯13。該品種結(jié)薯集中，薯塊紡錘形、薯型規(guī)整，生長不過深、過長、過大，薯塊抗損傷特性好，表皮不易破損，即便破損也能立即用于薯脯加工。

1.3 農(nóng)機(jī)具

大四輪拖拉機(jī)704、904，用于深翻耕 、細(xì)旋耕。小四輪拖拉機(jī)東風(fēng)404、東風(fēng)484，用于牽引作壟機(jī)、收獲機(jī)。甘薯起壟機(jī)選用滕州金薯王農(nóng)業(yè)機(jī)械研制有限公司生產(chǎn)的1L-800A1，可由東風(fēng)404或484牽引。甘薯莖蔓切碎還田機(jī)選用鄭州山河機(jī)械制造有限公司生產(chǎn)的4UJH-850，可由東風(fēng)404牽引。甘薯薯塊挖掘機(jī)選用滕州金薯王農(nóng)業(yè)機(jī)械研制有限公司生產(chǎn)的4U-1B850，可由東風(fēng)484牽引。

1.4 方法

浙薯13作大薯栽培，在以人工為主的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式上，重點在大田起壟、收獲2個環(huán)節(jié)開展機(jī)械化試驗。另外，在扦插前壟面用芽前封殺法化學(xué)除草、生長中期病蟲害防治2個環(huán)節(jié)實行無人機(jī)飛防，在清溝培土環(huán)節(jié)采用開溝機(jī)半機(jī)械化作業(yè)。

根據(jù)選定的小四輪拖拉機(jī)的輪距與起壟機(jī)的性能設(shè)計壟距，以期拖拉機(jī)輪距與種植壟距相匹配；種植壟距與莖蔓切碎還田機(jī)、薯塊挖掘機(jī)的作業(yè)幅寬相一致。

東風(fēng)拖拉機(jī)參數(shù)：型號404，外輪距134 cm，內(nèi)輪距86 cm，后輪寬24 cm，離地間隙40.5 cm；型號484，外輪距162 cm，內(nèi)輪距98 cm，后輪寬32 cm，離地間隙37.0 cm。

所購置的起壟機(jī)作壟參數(shù)。壟距75～100 cm，溝寬30～40 cm，壟底寬45～65 cm，壟頂面寬20～25 cm，壟高25～35 cm。

收獲時拖拉機(jī)要求的壟參數(shù)：切蔓作業(yè)，壟距85～100 cm，溝寬 30～40 cm，壟高25～30 cm，適合東風(fēng)404型號；挖掘作業(yè)，壟距90～100 cm，溝寬 30～40 cm，壟高25～30 cm，適合東風(fēng)484型號。收獲時，在拖拉機(jī)下地之前，在地塊兩頭各5 m處先行人工割蔓、人工挖薯，以便于機(jī)具在地頭轉(zhuǎn)彎調(diào)頭時不會碾壓損壞甘薯。在挖掘的前3 d左右先行切蔓作業(yè)，有利于降低田間濕度，以提高田間收獲質(zhì)量。

1.5 調(diào)查與測試項目

田間機(jī)械作業(yè)的適宜土壤墑度測試。在適宜的農(nóng)時，土壤墑度是決定機(jī)械田間作業(yè)質(zhì)量的關(guān)鍵。為此，根據(jù)機(jī)械在田間起壟、收獲作業(yè)不同狀況選取不同土樣，進(jìn)行土壤含水量測定。

機(jī)械化模式與傳統(tǒng)模式收獲效率與勞動力投入測試與調(diào)查。在起壟、收獲2個環(huán)節(jié)，以1個工時即8 h為測試單位，開展2種模式的勞動力功效測試。拖拉機(jī)手為固定的2位，工人為同一班人員。

機(jī)械化模式與傳統(tǒng)模式收獲質(zhì)量測試與調(diào)查。選取人工挖掘與機(jī)械挖掘的地塊，分別隨機(jī)調(diào)查3個點，每點1壟、壟長5 m，分別統(tǒng)計破損與漏收薯塊的個數(shù)與質(zhì)量，以667 m2產(chǎn)量1 800 kg計算，折算破損率與收凈率。

2 結(jié)果與分析

2.1 甘薯機(jī)械化生產(chǎn)模式

經(jīng)過2015—2020年的試驗，總結(jié)出甘薯機(jī)械化生產(chǎn)模式，見圖1。

圖1 甘薯機(jī)械化生產(chǎn)模式

2.2 機(jī)械田間作業(yè)

機(jī)具配套適宜。試驗結(jié)果表明，小四輪拖拉機(jī)如東風(fēng)404、東風(fēng)484可用于甘薯生產(chǎn)的作壟、收獲作業(yè)。1L-800A1可由東風(fēng)404或484牽引，用作甘薯起壟機(jī)。4UJH-850可由東風(fēng)404牽引，用作甘薯莖蔓切碎還田機(jī)。4U-1B850可由東風(fēng)484牽引，用作甘薯薯塊挖掘機(jī)。

輪壟匹配理想。本模式適宜壟距為 85～90 cm，輪壟匹配理想。壟距小于85 cm，牽引挖掘機(jī)的拖拉機(jī)東風(fēng)484外輪距太大，會發(fā)生軋壓壟面現(xiàn)象；大于90 cm，切蔓機(jī)4UJH-850的作業(yè)幅寬太小，造成壟溝薯藤切碎不徹底，會嚴(yán)重影響挖掘機(jī)作業(yè)。

機(jī)械田間作業(yè)的土壤含水量適宜值。根據(jù)所取土樣的測定結(jié)果，機(jī)械田間作業(yè)的土壤含水量適宜值為：壤土小于19%、砂壤土小于23%，土色深淺適中，輕握半成團(tuán)或不成團(tuán)、松手可散，手上無明顯的水跡。如必須勉強作業(yè)，適耕含水量上限為壤土24%、砂壤土26%。如果是挖掘機(jī)收獲，則要求薯藤切碎作業(yè)必須細(xì)致到位，否則極易拖堆而造成埋薯及卡機(jī)。

2.3 勞動力投入

甘薯生產(chǎn)機(jī)械化模式與傳統(tǒng)模式相比，在起壟與收獲2個環(huán)節(jié)每667 m2省5.6工、節(jié)本739.6元(表1)。

表1 甘薯機(jī)械化模式與傳統(tǒng)模式667 m2勞動力投入

2.4 收獲質(zhì)量

試驗結(jié)果(表2)表明，甘薯生產(chǎn)機(jī)械化模式與傳統(tǒng)模式相比，薯塊破損率增加1.48百分點、收凈率降低0.82百分點。

表2 甘薯機(jī)械化模式與傳統(tǒng)模式的收獲質(zhì)量

3 小結(jié)與討論

試驗結(jié)果表明，甘薯生產(chǎn)機(jī)械化模式與傳統(tǒng)模式相比省工省本，在起壟與收獲2個環(huán)節(jié)每667 m2省工5.6工、節(jié)本739.6元。推廣應(yīng)用甘薯生產(chǎn)機(jī)械化技術(shù)，一是能夠大大降低勞動強度，緩解農(nóng)村勞動力緊張的問題。二是能夠大幅度提高勞動效率，機(jī)械化作業(yè)比人工作業(yè)，起壟提高效率10.2倍、收獲提高效率2.8倍，為搶抓農(nóng)時提供有力的保障。三是甘薯藤切碎還田后，可增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，提高地力，從而減少化肥用量，有利于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

在試驗中發(fā)現(xiàn)，甘薯莖蔓切碎還田機(jī)的刀片長短配置不理想，經(jīng)常發(fā)生在壟頂切破薯塊，壟溝莖蔓切碎不徹底，且后部的橫軸太低，極易刮傷壟面薯塊。由于浙西地區(qū)雨水多，降雨量大(年平均降水量1 691.6 mm，其中3—6 月降水量占全年的60%左右)，壟型易被雨水淋得變形。因此，期望配置多種規(guī)格的長短刀片，以備收獲時根據(jù)實際壟型調(diào)整刀片組合，進(jìn)一步提高切蔓機(jī)作業(yè)質(zhì)量?，F(xiàn)有的甘薯薯塊挖掘機(jī)對莖蔓切碎程度、土壤干濕度均要求極高，稍有不符則極易發(fā)生拖堆而造成埋薯及卡機(jī)，直至無法作業(yè)。迫切期望有適宜浙西地區(qū)土壤濕度大的改良型甘薯收獲機(jī)械，以進(jìn)一步提高甘薯機(jī)械化收獲水平。

另外，使用無人機(jī)飛防進(jìn)行化學(xué)除草、病蟲害防治，雖然可大大降低勞動強度、提高勞動效率，但防效不如人工噴施，在飛防高度、噴施藥量上還有待于專門試驗研究。