丘陵煙區(qū)不同生態(tài)環(huán)境下煙葉生產(chǎn)全程機(jī)械化路徑分析

吳長兵 李再軍 袁 奎 王丹林 張富貴 戴洪鋒 林葉春

（1中國煙草總公司貴州省公司，貴州貴陽 550004；2貴州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，貴州貴陽 550025；3貴州省煙草公司黔南州公司，貴州都勻 558000；4貴州省煙草科學(xué)研究院，貴州貴陽 550001）

農(nóng)業(yè)機(jī)械是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)支撐，其對提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率、增加農(nóng)副產(chǎn)品供給和推動農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展起到非常重要的作用[1]。煙葉生產(chǎn)作為我國傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，與農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展緊密相連，對我國區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展至關(guān)重要[2]。貴州作為全國重要的烤煙種植大省，在煙葉生產(chǎn)中除了打頂、采收、編煙和分級環(huán)節(jié)外，其余各環(huán)節(jié)均在不同程度上實現(xiàn)了機(jī)械化作業(yè)[3]。但是，貴州省煙耕地主要位于丘陵山區(qū)，存在著地形地貌復(fù)雜、地表高低起伏不定和坡陡彎多等一系列特點。同時，在煙葉生產(chǎn)過程中，農(nóng)機(jī)具使用率不高、煙農(nóng)接受程度低等問題比較突出，嚴(yán)重制約著煙葉生產(chǎn)機(jī)械化的發(fā)展[4-8]。主要原因是在煙葉生產(chǎn)機(jī)械化過程中，農(nóng)機(jī)農(nóng)藝的結(jié)合程度低，缺乏科學(xué)合理的作業(yè)性能評價指標(biāo)，不同生態(tài)環(huán)境下煙用農(nóng)機(jī)選擇缺乏明確的配置標(biāo)準(zhǔn)[9-13]。為加快推進(jìn)丘陵煙區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化推廣和應(yīng)用，需要探索出不同生態(tài)環(huán)境下煙葉生產(chǎn)各環(huán)節(jié)機(jī)械化作業(yè)評價參數(shù)和全程機(jī)械化配置選擇標(biāo)準(zhǔn)。本文在全面綜述山區(qū)煙葉生產(chǎn)主要環(huán)節(jié)機(jī)械化作業(yè)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，針對貴州省最具代表性煙葉生產(chǎn)基地單元（遵義縣鴨溪、普安縣青山和黔西市林泉）的生產(chǎn)實際開展全程機(jī)械化測試，以期為丘陵煙區(qū)不同生態(tài)環(huán)境下煙葉生產(chǎn)全程機(jī)械化作業(yè)水平評價、配置選型、效益分析及全面推廣打下堅實基礎(chǔ)。

1 丘陵煙區(qū)煙葉生產(chǎn)主要環(huán)節(jié)機(jī)械化現(xiàn)狀

丘陵煙區(qū)受地形地貌復(fù)雜、地塊小、坡度大、土壤耕層較淺、基礎(chǔ)設(shè)施不便、機(jī)具適應(yīng)性差、農(nóng)機(jī)具選型困難、煙農(nóng)文化水平低和經(jīng)濟(jì)尚不發(fā)達(dá)等因素限制，農(nóng)機(jī)具推廣和應(yīng)用難度較大。加之煙葉生產(chǎn)機(jī)械種類少，導(dǎo)致機(jī)械化程度不高，煙葉生產(chǎn)效率普遍較低[4]。機(jī)械化作業(yè)是現(xiàn)代煙葉生產(chǎn)的基本特征，其實質(zhì)是將一部分煙農(nóng)（或機(jī)手）從小生產(chǎn)者轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代煙葉生產(chǎn)鏈中的非農(nóng)業(yè)工人[14]。長期以來，丘陵煙區(qū)農(nóng)機(jī)化投入資金不足，農(nóng)機(jī)化基礎(chǔ)設(shè)施較為薄弱，不能滿足現(xiàn)代煙葉生產(chǎn)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求[15-17]。

現(xiàn)代煙葉生產(chǎn)工序繁多，主要包括育苗播種、耕整地、起壟、覆膜、施肥、移栽、中耕培土、采收、編煙、烘烤、分級及拔稈等環(huán)節(jié)[18-19]。因此，目前煙草生產(chǎn)機(jī)械化水平整體不高，特別是丘陵煙區(qū)地形地貌特殊，機(jī)械化水平更低[5]。與其他農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相比，特別是與大宗糧食作物相比，煙草農(nóng)機(jī)整體推廣和應(yīng)用率不高。從農(nóng)機(jī)具和機(jī)械化作業(yè)環(huán)節(jié)來看，丘陵煙區(qū)煙葉生產(chǎn)應(yīng)用的農(nóng)機(jī)具基本可以實現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)的環(huán)節(jié)主要有育苗、耕整地、起壟、移栽和植保等[3]。

根據(jù)丘陵煙區(qū)煙葉生產(chǎn)實際的測試數(shù)據(jù)，在動力方面，由于丘陵煙區(qū)土壤黏性比較大，汽油機(jī)型的油耗均普遍大于同類柴油機(jī)型，并且作業(yè)速度低于同類型柴油機(jī)型；在煙葉育苗環(huán)節(jié)，貴州省各煙葉生產(chǎn)基地單元近年來大力推廣簡易播種器或電動播種機(jī)，其中簡易播種器減工降本效果顯著；在耕整地環(huán)節(jié)，煙農(nóng)普遍配置的小型微（旋）耕機(jī)基本滿足耕整作業(yè)需求，總體上鏵式犁翻耕效果優(yōu)于小型微（旋）耕機(jī)；在覆膜環(huán)節(jié)，因為土壤細(xì)碎程度和含水率對覆膜作業(yè)質(zhì)量影響較大，現(xiàn)有地膜對丘陵煙區(qū)適應(yīng)性較差，覆膜機(jī)器多采用多功能復(fù)合作業(yè)機(jī)型；在施肥環(huán)節(jié)，目前施肥機(jī)機(jī)型較少，專用施肥機(jī)（條施）的施肥效果不如移栽機(jī)附帶的施肥器作業(yè)效果；在中耕培土環(huán)節(jié)，現(xiàn)有的寬窄行栽培技術(shù)對中耕培土作業(yè)有一定的影響，主要是因為不同行距培土質(zhì)量有差異；在煙草移栽環(huán)節(jié)，廣泛推廣使用的井窯式移栽打孔機(jī)機(jī)型眾多，但是結(jié)構(gòu)有待完善，目前絕大部分丘陵煙區(qū)應(yīng)用自走式移栽機(jī)，大型移栽機(jī)需求不大；在煙葉拔稈環(huán)節(jié)，丘陵煙區(qū)地域情況復(fù)雜，而現(xiàn)有的煙草拔稈機(jī)絕大多數(shù)體積和質(zhì)量較大、適應(yīng)性不強(qiáng)，導(dǎo)致大多數(shù)機(jī)型未得到很好的推廣和應(yīng)用；在煙葉分級環(huán)節(jié)，雖然已出臺有具體的煙葉分級標(biāo)準(zhǔn)，但煙葉等級質(zhì)量受諸多自然條件（如氣溫、土壤肥力和降水等）和栽培條件（如煙葉品種、栽培過程和農(nóng)藝措施等）的影響，不同地區(qū)煙葉品質(zhì)存在較大差別，導(dǎo)致煙葉機(jī)械化分級存在較大困難，目前尚未實現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)，主要依靠人工進(jìn)行分級；在煙葉打頂、采收和編煙等環(huán)節(jié)，因為丘陵煙區(qū)煙葉種植規(guī)模較小、煙草植株長勢一致性較差等原因無法滿足機(jī)械化作業(yè)要求，因而尚未實現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)。上述簡易適用的微小型煙草農(nóng)機(jī)在丘陵煙區(qū)煙葉生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用，但是大型和自動化程度較高的農(nóng)機(jī)具推廣和應(yīng)用率不高。

2 丘陵煙區(qū)煙葉生產(chǎn)機(jī)械化主要環(huán)節(jié)農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合參數(shù)分析

丘陵煙區(qū)煙葉生產(chǎn)全程機(jī)械化是現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢。隨著丘陵煙區(qū)煙草農(nóng)機(jī)化工作的深入開展，其裝備量將在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上得到很大提升。隨著煙草農(nóng)機(jī)大量配置到各煙葉生產(chǎn)基地單元，逐步實現(xiàn)了配置的全程化。但是，在實際機(jī)械化作業(yè)過程并未實現(xiàn)全程化，煙草農(nóng)機(jī)的作業(yè)性能和效率等需要一套科學(xué)、合理的評價參數(shù)指標(biāo)，以評價現(xiàn)有的煙葉生產(chǎn)機(jī)械化水平[20]。因此，制定出適合丘陵煙區(qū)煙葉種植主要環(huán)節(jié)的作業(yè)評價參數(shù)對提高丘陵煙區(qū)煙葉生產(chǎn)綜合能力、增加煙農(nóng)收入、促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及實現(xiàn)丘陵煙區(qū)煙草農(nóng)機(jī)科學(xué)化配置選型具有重要的指導(dǎo)意義。

為了更加科學(xué)、合理和系統(tǒng)地了解丘陵煙區(qū)煙草農(nóng)機(jī)的作業(yè)質(zhì)量，本文針對所選定的煙葉生產(chǎn)基地單元（遵義縣鴨溪、普安縣青山和黔西市林泉）的生產(chǎn)實際開展機(jī)械化測試，測試范圍覆蓋煙葉生產(chǎn)中的耕整地、起壟、施肥、覆膜、移栽、中耕培土、植保和拔稈等主要作業(yè)環(huán)節(jié)。在測試結(jié)果的基礎(chǔ)上，綜合考慮各個煙草農(nóng)機(jī)具的機(jī)械化作業(yè)特點和煙葉生長環(huán)境所需條件，結(jié)合丘陵煙區(qū)地形地貌的特點和各煙葉生產(chǎn)基地單元實際情況，通過實地考察和專家咨詢，制定適合丘陵煙區(qū)各主要環(huán)節(jié)機(jī)械化作業(yè)的評價參數(shù)，具體評價項目和評價參數(shù)見表1所示。

表1 丘陵煙區(qū)煙葉生產(chǎn)機(jī)械化主要環(huán)節(jié)農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合參數(shù)

3 丘陵煙區(qū)不同生態(tài)環(huán)境下煙葉生產(chǎn)各環(huán)節(jié)機(jī)型選擇

3.1 丘陵煙區(qū)煙葉生產(chǎn)機(jī)械化作業(yè)機(jī)型選擇的背景

受傳統(tǒng)煙葉種植模式、地形地貌、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)機(jī)技能水平等影響，丘陵煙區(qū)煙葉生產(chǎn)機(jī)械化作業(yè)機(jī)型選擇面臨諸多制約因素[13-15]，嚴(yán)重影響機(jī)械化作業(yè)水平的提高。

3.1.1 傳統(tǒng)煙葉種植模式。丘陵煙區(qū)煙葉種植模式絕大多數(shù)為傳統(tǒng)單家獨戶種植方式，該種植模式主要有以下弊端：多數(shù)以家庭為單位開展種植，社會分工協(xié)作基本沒有體現(xiàn)；缺乏穩(wěn)定的服務(wù)市場，盈利能力嚴(yán)重不足；規(guī)?；N植水平不高，主要依靠較為簡易的農(nóng)機(jī)具實現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)。種植模式的落后，嚴(yán)重制約了煙葉生產(chǎn)機(jī)械化作業(yè)機(jī)型選擇。

3.1.2 地形地貌條件。一方面，丘陵煙區(qū)地形地貌復(fù)雜、地塊小、坡度大且土壤耕層較淺；另一方面，丘陵煙區(qū)機(jī)械化作業(yè)普遍存在機(jī)械轉(zhuǎn)向操作不靈、勞動強(qiáng)度大、安全性和適應(yīng)性較差的問題。因此，丘陵煙區(qū)可用農(nóng)機(jī)具主要是以小型、微型農(nóng)機(jī)具為主，不宜采用大功率和大型農(nóng)機(jī)具作業(yè)。在現(xiàn)有的農(nóng)機(jī)具中，能滿足丘陵煙區(qū)煙葉生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的可用機(jī)型和種類較少，對機(jī)型選擇有較大影響。

3.1.3 社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展。丘陵煙區(qū)社會經(jīng)濟(jì)狀況普遍較差，煙葉種植易受自然災(zāi)害影響，煙農(nóng)收入不穩(wěn)定，煙草農(nóng)機(jī)購買力不強(qiáng)，對農(nóng)機(jī)機(jī)型選擇的制約性較大。

3.1.4 農(nóng)機(jī)技能水平。受地形地貌和社會經(jīng)濟(jì)的影響，丘陵煙區(qū)煙農(nóng)勞動技能水平普遍較低，維護(hù)農(nóng)機(jī)具的能力和水平相對有限，當(dāng)?shù)責(zé)煵蒉r(nóng)機(jī)的使用率和使用壽命均低于全國平均水平，導(dǎo)致已購和配套的農(nóng)機(jī)具閑置和浪費，對農(nóng)機(jī)具選擇也造成了較大影響。

3.2 丘陵煙區(qū)不同生態(tài)環(huán)境下各環(huán)節(jié)機(jī)型的選擇

3.2.1 煙葉生產(chǎn)機(jī)械化各環(huán)節(jié)機(jī)型選擇原則。結(jié)合選定煙葉生產(chǎn)基地單元的實際情況，確定丘陵煙區(qū)煙葉種植主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的農(nóng)機(jī)配置（規(guī)模約66.7 hm2）選擇原則：技術(shù)成熟機(jī)具統(tǒng)一配置、一步到位，技術(shù)不成熟機(jī)具選擇先引進(jìn)后試點配置；在保證機(jī)械化作業(yè)質(zhì)量的前提下，盡量選用一機(jī)多用的多功能農(nóng)機(jī)具；考慮到丘陵煙區(qū)土壤的黏性，機(jī)械化作業(yè)阻力較大，因而農(nóng)機(jī)具的功率按照宜大則大的原則進(jìn)行選擇。

3.2.2 煙葉生產(chǎn)機(jī)械化各環(huán)節(jié)機(jī)型作業(yè)時限。結(jié)合選定煙葉生產(chǎn)基地單元的實際情況，丘陵煙區(qū)煙葉生產(chǎn)各環(huán)節(jié)機(jī)械化作業(yè)時限設(shè)置如下：翻耕、整地、起壟、覆膜、施肥環(huán)節(jié)各15 d；播種、移栽、植保、剪葉環(huán)節(jié)各7 d；中耕培土環(huán)節(jié)10 d；拔稈環(huán)節(jié)30 d。每日作業(yè)時間按8 h計算。

3.2.3 煙葉生產(chǎn)機(jī)械化各環(huán)節(jié)儲備系數(shù)?？紤]到煙葉生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)作業(yè)時限較短、季節(jié)性較強(qiáng)，如果農(nóng)機(jī)具損壞得不到及時的維修，將會影響正常的煙葉生產(chǎn)機(jī)械化作業(yè)。因此，為了不影響煙葉生產(chǎn)季節(jié)的作業(yè)，在遵循上述選擇原則和作業(yè)時限的基礎(chǔ)上，需要額外配置一定數(shù)量的備用農(nóng)機(jī)具，該額外配置比例即儲備系數(shù)。本文將室內(nèi)機(jī)、室外機(jī)的儲備系數(shù)分別設(shè)置為1.2和1.3；育苗環(huán)節(jié)農(nóng)機(jī)具儲備系數(shù)設(shè)置為1；拖拉機(jī)配套機(jī)具的儲備系數(shù)按照理論儲備系數(shù)加1，目的是正常維修時不影響田間作業(yè)。

3.2.4 煙葉生產(chǎn)機(jī)械化各環(huán)節(jié)農(nóng)機(jī)配置方法。丘陵煙區(qū)煙葉生產(chǎn)機(jī)械化各環(huán)節(jié)農(nóng)機(jī)實際配置量（TS）計算公式如下：

其中，TL為理論配置量；TC為可用存量；SJ為機(jī)械化作業(yè)面積；XL為作業(yè)效率，主要依據(jù)為農(nóng)機(jī)具說明書；R為日均工作時間，每個機(jī)具均按8 h計；SX為作業(yè)時限；CB為儲備系數(shù)。

3.2.5 煙葉生產(chǎn)機(jī)械化各環(huán)節(jié)機(jī)型選擇?；谏鲜鲞x擇原則和丘陵煙區(qū)不同生態(tài)環(huán)境特點，結(jié)合各環(huán)節(jié)作業(yè)時限及儲備系數(shù)2個指標(biāo)，根據(jù)煙葉生產(chǎn)機(jī)械化各環(huán)節(jié)農(nóng)機(jī)配置方法，制定出適合丘陵煙區(qū)壩區(qū)和山區(qū)煙葉種植主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的農(nóng)機(jī)配置（規(guī)模約66.7 hm2）選擇標(biāo)準(zhǔn)，如表2和表3所示。

表2 山區(qū)煙葉生產(chǎn)主要作業(yè)環(huán)節(jié)農(nóng)機(jī)配置選擇標(biāo)準(zhǔn)

表3 壩區(qū)煙葉生產(chǎn)主要作業(yè)環(huán)節(jié)農(nóng)機(jī)配置選擇標(biāo)準(zhǔn)

4 結(jié)語

為了推進(jìn)丘陵煙區(qū)煙葉生產(chǎn)全程機(jī)械化，探索出科學(xué)、合理的丘陵煙區(qū)不同生態(tài)環(huán)境下煙葉生產(chǎn)機(jī)械化路徑，本文在全面綜述丘陵煙區(qū)煙葉生產(chǎn)主要環(huán)節(jié)機(jī)械化作業(yè)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，針對貴州省最具代表性煙葉生產(chǎn)基地單元（遵義縣鴨溪、普安縣青山和黔西市林泉）的生產(chǎn)實際開展全程機(jī)械化測試。針對煙草農(nóng)機(jī)的作業(yè)性能和效率等尚欠缺合理的評價參數(shù)指標(biāo)、不能科學(xué)評價現(xiàn)有煙葉生產(chǎn)機(jī)械化水平的現(xiàn)狀，通過專家咨詢和實地考察，明確了丘陵煙區(qū)煙葉生產(chǎn)機(jī)械化主要環(huán)節(jié)農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合參數(shù)；基于煙草農(nóng)機(jī)全程機(jī)械化測試結(jié)果，確定了丘陵煙區(qū)煙葉生產(chǎn)主要環(huán)節(jié)機(jī)型選擇原則、作業(yè)時限、儲備系數(shù)和農(nóng)機(jī)配置方法；制定出適合壩區(qū)和山區(qū)煙葉主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的農(nóng)機(jī)配置（規(guī)模約66.7 hm2）選擇標(biāo)準(zhǔn)，得到不同生態(tài)環(huán)境下丘陵煙區(qū)煙葉生產(chǎn)全程機(jī)械化所需的農(nóng)機(jī)具數(shù)量和類型。綜上所述，當(dāng)?shù)乜梢约涌燹r(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合，優(yōu)化農(nóng)機(jī)配置選型，為丘陵煙區(qū)不同生態(tài)環(huán)境下煙葉生產(chǎn)全程機(jī)械化推廣打下堅實的基礎(chǔ)。