甘肅油橄欖生產(chǎn)機(jī)械化技術(shù)研究與試驗(yàn)示范*

何成秀，石林雄，張中鋒，劉鵬霞，鄧煜

(1. 甘肅省農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)推廣總站，蘭州市，730046； 2. 隴南市經(jīng)濟(jì)林研究院油橄欖研究所，甘肅隴南，746000)

0 引言

甘肅是我國(guó)油橄欖主產(chǎn)區(qū)之一，隴南市武都區(qū)地處甘肅省東南部，山大溝深，全年平均氣溫14.9 ℃[1-2]，氣候與土壤條件和世界油橄欖主產(chǎn)區(qū)地中海國(guó)家相似，是甘肅省油橄欖最佳適生區(qū)[3-4]。橄欖油除了作為健康的食用油，也是醫(yī)藥、化工、釀酒等行業(yè)的主要原料[5-6]，因此甘肅省將油橄欖產(chǎn)業(yè)納入優(yōu)勢(shì)特色產(chǎn)業(yè)發(fā)展統(tǒng)籌考慮、通盤謀劃，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大。目前隴南市油橄欖種植面積達(dá)42.666 khm2，年產(chǎn)鮮果38 kt，年產(chǎn)橄欖油5.7 kt，油橄欖種植面積、鮮果產(chǎn)量、橄欖油產(chǎn)量均位居全國(guó)第一，是我國(guó)最大的油橄欖產(chǎn)業(yè)基地[7-8]。

目前甘肅省隴南市油橄欖產(chǎn)業(yè)涉及武都區(qū)、宕昌、文縣、康縣、西和、禮縣6個(gè)縣區(qū)44個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，343個(gè)行政村，41萬人口，已成為隴南貧困群眾脫貧致富的支柱產(chǎn)業(yè)。近年來，甘肅省在油橄欖品種選育、栽培技術(shù)、加工榨油等環(huán)節(jié)突破了一些技術(shù)難題，但隴南市武都區(qū)90%的油橄欖種植在海拔1 300 m以下的丘陵半山區(qū)[9-10]，機(jī)械化運(yùn)輸采摘的“瓶頸”一直沒有破解。油橄欖機(jī)械化生產(chǎn)水平很低，無法筑路通車的陡峭山坡油橄欖運(yùn)輸主要靠“人扛馬馱”，油橄欖靠傳統(tǒng)的純?nèi)斯げ烧?，運(yùn)輸、采摘等關(guān)鍵環(huán)節(jié)“無機(jī)可用、無好機(jī)用”，制約了當(dāng)?shù)赜烷蠙飚a(chǎn)業(yè)的規(guī)模化快速發(fā)展。

針對(duì)甘肅省隴南市油橄欖特色產(chǎn)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)現(xiàn)狀，本文根據(jù)《甘肅省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳關(guān)于印發(fā)2020年地方性特色產(chǎn)品包抓實(shí)施方案的通知》，研究甘肅省油橄欖機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)體系和配套機(jī)具。提出以山地單軌運(yùn)輸車、田園管理機(jī)、機(jī)械輔助采摘平臺(tái)為配套機(jī)具的油橄欖機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)模式，通過試驗(yàn)示范和推廣應(yīng)用，解決甘肅省隴南山區(qū)油橄欖運(yùn)輸、田間管理和采摘等關(guān)鍵環(huán)節(jié)機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)難題。

1 油橄欖生產(chǎn)機(jī)械化技術(shù)配套體系

甘肅省隴南市引種油橄欖40多年來[11-12]，由于特殊的地理?xiàng)l件，大部分油橄欖種植在半山干旱地區(qū)，山高坡陡，修建道路成本高、難度大，大多園地不通車路，油橄欖果實(shí)運(yùn)輸主要依靠肩挑背扛[13-14]。大規(guī)模種植的油橄欖采摘一直靠傳統(tǒng)的純?nèi)斯げ烧?，效率低、成本高、勞?dòng)強(qiáng)度大，集中采摘期用工荒問題突出，油橄欖運(yùn)輸采摘環(huán)節(jié)“無機(jī)可用”。40%分散種植的油橄欖田園管理“無好機(jī)用”。針對(duì)這一現(xiàn)狀，本文開展油橄欖生產(chǎn)機(jī)械化技術(shù)研究攻關(guān)，積極調(diào)研國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)和模式，聯(lián)合省內(nèi)企業(yè)研制及引進(jìn)相關(guān)機(jī)具，在分析油橄欖主產(chǎn)區(qū)種植特點(diǎn)和果園地形條件的基礎(chǔ)上，研究提出油橄欖生產(chǎn)機(jī)械化配套技術(shù)體系，如圖1所示。

圖1 油橄欖生產(chǎn)機(jī)械化配套技術(shù)體系

2 油橄欖生產(chǎn)機(jī)械化試驗(yàn)示范

2.1 山地單軌運(yùn)輸車試驗(yàn)示范

隴南市武都區(qū)油橄欖種植面積占9個(gè)縣區(qū)油橄欖種植面積的92.22%[15]，大部分油橄欖種植在無法筑路通車的陡峭山坡。根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，從2020年初開始，項(xiàng)目組深入武都區(qū)多個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，進(jìn)行實(shí)地考察，選取武都區(qū)外納鎮(zhèn)興源農(nóng)民專業(yè)合作社和武都區(qū)油橄欖開發(fā)中心油橄欖種植示范基地兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，首次在甘肅省油橄欖主產(chǎn)區(qū)研制安裝山地單軌運(yùn)輸車2臺(tái)(套)。單軌運(yùn)輸車由機(jī)頭發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、驅(qū)動(dòng)裝置、制動(dòng)裝置、軌道、車廂等組成。驅(qū)動(dòng)形式為齒輪齒條式，軌道長(zhǎng)度均為1 500 m，寬度為50 mm，厚度為72 mm。運(yùn)輸車最大載重量為200 kg，最大運(yùn)行坡度分別為40°和36°。2020年10月，在兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)分別進(jìn)行兩臺(tái)山地單軌運(yùn)輸車作業(yè)性能試驗(yàn)，測(cè)試單軌運(yùn)輸車滿載下坡時(shí)間、空載上坡時(shí)間、單位小時(shí)運(yùn)輸量和運(yùn)行安全可靠性。試驗(yàn)結(jié)果如表1所示，運(yùn)輸作業(yè)如圖2所示。

表1 單軌運(yùn)輸車試驗(yàn)結(jié)果Tab.1 Results of monorail transport vehicle experiment

圖2 單軌運(yùn)輸車運(yùn)輸作業(yè)

由表1可知，山地單軌運(yùn)輸車每小時(shí)平均運(yùn)輸552.7 kg，人工每小時(shí)往返一趟搬運(yùn)50 kg，單軌運(yùn)輸車運(yùn)輸量相當(dāng)于11個(gè)勞動(dòng)力的搬運(yùn)量，作業(yè)效率高，減少成本50%，同時(shí)極大地減輕了農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度。單軌運(yùn)輸車占地空間小，可在0.8 m狹窄的空間穿行，齒輪與軌道的齒條緊密配合，在坡地運(yùn)行時(shí)不會(huì)下滑，終點(diǎn)設(shè)置自動(dòng)停車裝置，運(yùn)行安全平穩(wěn)。解決了道路條件差的田間果園中果實(shí)、農(nóng)作物、農(nóng)藥、肥料、勞動(dòng)工具等物料的上下坡運(yùn)輸問題，實(shí)現(xiàn)油橄欖自動(dòng)化運(yùn)輸作業(yè)，解決了武都山區(qū)油橄欖機(jī)械化運(yùn)輸難題。

2.2 田園管理機(jī)試驗(yàn)示范

隴南市武都區(qū)90%以上油橄欖種植在半山干旱地區(qū)，集中連片規(guī)?；N植的油橄欖基地只占50%左右[16-17]，分散種植的油橄欖由于地塊小、山坡地形的局限性，田間整地除草、開溝施肥等機(jī)械化水平很低，2021年6月，項(xiàng)目組在武都區(qū)外納鎮(zhèn)選擇6個(gè)示范小區(qū)開展油橄欖果園機(jī)械化整地除草、開溝施肥試驗(yàn)示范，示范區(qū)基本情況如表2所示。

表2 示范區(qū)基本情況Tab. 2 Fundamental statistics of demonstration area

試驗(yàn)選擇3TGQ-4R型、3TG-4.05L型、3TGQ-4A 型三種不同結(jié)構(gòu)型式、不同除草和開溝裝置型式的田園管理機(jī)，分別在坡度不同的示范小區(qū)進(jìn)行作業(yè)試驗(yàn)。作業(yè)效果如表3所示，通過試驗(yàn)示范，為油橄欖種植戶選購(gòu)適合不同土壤質(zhì)地和坡度要求的田園管理機(jī)提供參考。

表3 田園管理機(jī)作業(yè)情況Tab. 3 Operations of the pastoral management machine

由表3可知，3TG-4.05L單軸履帶式和3TGQ-4A雙軸防滑齒形鐵輪田園管理機(jī)在坡度較大的地塊作業(yè)效果較好，在地勢(shì)平坦的種植區(qū)三種結(jié)構(gòu)的機(jī)具作業(yè)效果良好；除草輪和甩刀式除草裝置漏除率低，鏟式除草裝置適合植被根系較深的地塊，但漏除率較高；開溝刀片開溝深度較淺，如果土壤堅(jiān)實(shí)度大，施肥深度較深時(shí)選擇犁鏵式開溝裝置。

2.3 機(jī)械輔助采摘平臺(tái)試驗(yàn)示范

西班牙、意大利、希臘、以色列等油橄欖主產(chǎn)國(guó)，根據(jù)不同的地形和油橄欖種植的農(nóng)藝要求，有不同的采摘方式和機(jī)械。早期分散種植的油橄欖由于種植的株行距沒有規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)化，主要通過人工采摘。標(biāo)準(zhǔn)化、集約化種植的油橄欖主要靠機(jī)械采收，大大提高了采收效率，保證油橄欖果在最佳采收季按時(shí)采收[18-21]。甘肅省油橄欖采收基本靠傳統(tǒng)的純?nèi)斯げ烧杀靖?，勞?dòng)強(qiáng)度大，集中采摘期用工荒問題突出。為解決油橄欖果人工采摘費(fèi)時(shí)、費(fèi)工，采收期過長(zhǎng)影響油橄欖果品質(zhì)等難題，項(xiàng)目組2021年11月在隴南佛堂溝油橄欖種植基地選取4個(gè)示范小區(qū)進(jìn)行油橄欖機(jī)械化采摘平臺(tái)試驗(yàn)示范。示范小區(qū)基本情況如表4所示。

表4 示范小區(qū)基本情況Tab. 4 Basic situation of the demonstration unit area

根據(jù)示范小區(qū)油橄欖種植株行距、樹高、冠幅，試驗(yàn)示范的3GPY-500型履帶式液壓升降油橄欖采摘平臺(tái)，配套動(dòng)力36.8 kW，最大提升高度3 m，最大液壓伸展寬度2.8 m，載重500 kg，最高行駛速度13 km/h，可四工位同時(shí)作業(yè)。每個(gè)示范小區(qū)，各選4個(gè)勞動(dòng)力為一組，先機(jī)械采收1 h，在同一示范小區(qū)，同一組人，人工采收1 h，進(jìn)行機(jī)械輔助采摘和人工采摘比對(duì)試驗(yàn)，采摘試驗(yàn)對(duì)比結(jié)果如表5所示。

表5 機(jī)械輔助采摘與純?nèi)斯げ烧Y(jié)果對(duì)比Tab. 5 Comparison of results between mechanically assisted picking and pure manual picking

純?nèi)斯げ烧烷蠙烊菀讓⒂烷蠙鞓渲瓟啵罉洳烧粌H費(fèi)力，還危險(xiǎn)，每個(gè)人每小時(shí)只能采摘約20 kg。機(jī)械輔助采摘平臺(tái)可自由調(diào)節(jié)高度，安全省力，采摘效率是純?nèi)斯げ烧?.1～3.5倍，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，緩解了采收季用工難問題。

3 試驗(yàn)示范推廣效果分析

3.1 經(jīng)濟(jì)效益分析

根據(jù)油橄欖運(yùn)輸、田間管理、采摘三個(gè)環(huán)節(jié)機(jī)械化生產(chǎn)前后影響作業(yè)成本的相關(guān)因素，結(jié)合農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)投入產(chǎn)出評(píng)價(jià)方法，建立油橄欖機(jī)械化生產(chǎn)節(jié)本增收計(jì)算公式。即

(1)

(2)

Yi=TmiCi

(3)

式中：E——機(jī)械化生產(chǎn)每公頃節(jié)本增收值，元；

i——運(yùn)輸、田間管理、采摘三個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，i=1，2，3；

Xi——人工作業(yè)每公頃生產(chǎn)成本，元；

Yi——機(jī)械化作業(yè)每公頃生產(chǎn)成本，元；

Kri——人工作業(yè)生產(chǎn)成本校正系數(shù)；

Kmi——機(jī)械化作業(yè)生產(chǎn)成本校正系數(shù)；

Tri——人工作業(yè)時(shí)間，h/hm2；

Tmi——機(jī)械化作業(yè)時(shí)間，h/hm2；

Si——單個(gè)勞動(dòng)力日工資，元；

Ci——機(jī)械化作業(yè)平均每小時(shí)作業(yè)成本，元。

其中Kr1=0.80，Kr2=0.90，Kr3=0.85；Km1=1.10，Km2=1.35，Km3=1.20；Si=200。

按表1、表4、表5測(cè)量的油橄欖每公頃平均產(chǎn)量、人工和機(jī)械化作業(yè)效率數(shù)據(jù)，由式(1)～式(3)計(jì)算油橄欖機(jī)械化生產(chǎn)每公頃節(jié)本增收3 150元。

3.2 示范推廣帶動(dòng)效應(yīng)

山地單軌運(yùn)輸車因地制宜解決了隴南油橄欖種植40多年來，因山路陡峭、無法修路，油橄欖運(yùn)輸依靠“人背馬馱”的問題。自2020年以來，示范推廣28 hm2，目前隴南市武都區(qū)在兩水大灣溝橄欖園、外納鎮(zhèn)興源農(nóng)民專業(yè)合作社、峪河茶園共建有4條油橄欖運(yùn)輸軌道，可覆蓋作業(yè)面積270 hm2。單軌運(yùn)輸車現(xiàn)已納入武都區(qū)農(nóng)機(jī)新產(chǎn)品購(gòu)置補(bǔ)貼范圍。2022年隴南市武都區(qū)下達(dá)第一批財(cái)政銜接推進(jìn)鄉(xiāng)村振興補(bǔ)助資金，用于軌道運(yùn)輸設(shè)施建設(shè)。計(jì)劃于2022年10月前，新建山地單軌運(yùn)輸機(jī)軌道54條共31 250 m，可解決17個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)34個(gè)村996.9 hm2的油橄欖等特色產(chǎn)業(yè)運(yùn)輸難題。

油橄欖機(jī)械輔助采摘平臺(tái)，在大面積多點(diǎn)示范推廣過程中，有效發(fā)揮油橄欖種植大戶的示范引領(lǐng)和帶動(dòng)作用。2022年隴南市武都區(qū)財(cái)政銜接推進(jìn)鄉(xiāng)村振興補(bǔ)助資金用于油橄欖基地建設(shè)，3.3 hm2以上的橄欖園210處，將逐步由機(jī)械輔助采摘平臺(tái)實(shí)現(xiàn)采摘。

為減輕農(nóng)戶的購(gòu)機(jī)成本，提高田園管理機(jī)使用效率，2022年隴南市武都區(qū)積極推廣“龍頭企業(yè)+合作社+種植戶”模式，為油橄欖種植戶提供機(jī)械化托管服務(wù)，進(jìn)而有效帶動(dòng)小農(nóng)戶共同發(fā)展油橄欖特色產(chǎn)業(yè)，鼓勵(lì)貧困戶通過依法流轉(zhuǎn)土地使用權(quán)、林權(quán)等方式參與項(xiàng)目開發(fā)，通過土地流轉(zhuǎn)得租金、務(wù)工投勞得薪金、認(rèn)領(lǐng)管護(hù)得酬金、入股分紅得股金，促進(jìn)農(nóng)民就業(yè)增收。

4 結(jié)論

1) 油橄欖生產(chǎn)機(jī)械化技術(shù)和配套機(jī)具的試驗(yàn)示范和推廣應(yīng)用，改變了長(zhǎng)期以來甘肅省隴南丘陵山區(qū)油橄欖運(yùn)輸、田間管理、采摘等關(guān)鍵環(huán)節(jié)“無機(jī)可用、無好機(jī)用”的現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)赜烷蠙熳詣?dòng)化運(yùn)輸和機(jī)械化輔助采摘，油橄欖生產(chǎn)逐步由勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)向機(jī)械化生產(chǎn)發(fā)展。

2) 山地單軌運(yùn)輸車的成功研制應(yīng)用，每小時(shí)平均運(yùn)輸552.7 kg，相當(dāng)于11個(gè)勞動(dòng)力的搬運(yùn)量，作業(yè)效率高，運(yùn)輸成本減少50%；機(jī)械輔助采摘平臺(tái)安全省力，采摘效率比純?nèi)斯げ烧岣?3%，極大地減輕了農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度，緩解了采收季用工難問題，提高了產(chǎn)業(yè)效益，實(shí)現(xiàn)油橄欖每公頃節(jié)本增收3 150元。

3) 建議農(nóng)機(jī)推廣部門加強(qiáng)與科研單位、高校和企業(yè)的協(xié)同攻關(guān)，組建專家技術(shù)團(tuán)隊(duì)，加強(qiáng)與油橄欖主產(chǎn)國(guó)的學(xué)習(xí)交流，借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和模式，加快油橄欖機(jī)械化采摘機(jī)具的研發(fā)推廣，推動(dòng)甘肅省油橄欖特色產(chǎn)業(yè)持續(xù)高效發(fā)展。