非洲甘蔗機械收獲可行性分析
——以馬里新糖聯(lián)糖廠為例

趙圓方

（中輕國際經(jīng)濟合作有限公司，北京 100102）

0 引言

甘蔗是亞熱帶地區(qū)禾本科多年生植物，是世界重要的經(jīng)濟作物，是糖廠的主要生產(chǎn)原料[1]。隨著中國“走出去”戰(zhàn)略的實施，越來越多中資企業(yè)在非洲投資糖廠并擁有配套甘蔗種植園，企業(yè)不僅獲得投資收益，還為保障當?shù)孛裆痛龠M當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展作出了貢獻。中資企業(yè)在非洲投資的糖廠，收益比較可觀，主要得益于當?shù)貏趧恿倲?shù)龐大且成本較低，因此可節(jié)約大量人工成本。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，甘蔗收獲是甘蔗生產(chǎn)過程中勞動強度最大，勞動量最多的環(huán)節(jié)，但隨著近年來非洲經(jīng)濟的發(fā)展、城鎮(zhèn)化程度逐步加強，越來越多的當?shù)貑T工不愿從事農(nóng)場重體力勞動，糖廠的甘蔗收獲作業(yè)勞動力日益缺乏，因此實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械化迫在眉睫。放眼世界，澳大利亞、美國等甘蔗生產(chǎn)大國甘蔗收獲機械化水平已相當高[2]。

現(xiàn)階段，非洲甘蔗收割方式還處于傳統(tǒng)的火燒甘蔗、人工收割和不全面的小型機械化收割階段。這種收割方式存在糖分損失大、整體收割效率低、對工廠設(shè)備影響較大等劣勢，因此低質(zhì)量、低效率的傳統(tǒng)人工收割已不能滿足當今的工業(yè)生產(chǎn)需求。大力推動甘蔗收割機械化技術(shù)發(fā)展以及選擇適合非洲地理環(huán)境的收割機已迫在眉睫，同時也是進一步實現(xiàn)農(nóng)業(yè)智慧化、現(xiàn)代化的重要舉措之一。

1 機械收獲技術(shù)可行性分析

本文以非洲馬里新糖聯(lián)公司農(nóng)場為研究對象，馬里新糖聯(lián)糖廠廠址位于馬里塞古大區(qū)杜加布谷市，地理位置位于北緯13°49′，西經(jīng)6°8′，該地區(qū)屬熱帶草原氣候，光資源非常豐富，溫度適當，日照長，適應(yīng)甘蔗生長。該糖廠主要包括一條生產(chǎn)能力為日榨6 000 t 甘蔗的白糖生產(chǎn)線和配套的24.5 MW熱電聯(lián)產(chǎn)電站以及一條日產(chǎn)60 000 L 的酒精生產(chǎn)線，并配有有效種植面積為8 420 hm2的甘蔗原料種植基地。新糖聯(lián)公司農(nóng)場的甘蔗收獲工作一直采用火燒甘蔗、人工砍收、抓蔗機裝車的方式，此方式近年來產(chǎn)生了諸多不利因素，而機械收獲方式在技術(shù)上可改善一系列問題。

1.1 改善勞動力不足問題

隨著馬里經(jīng)濟的發(fā)展，勞動力成本上升，當?shù)厝巳狈掣收徇@類重體力勞動的意愿，砍甘蔗人數(shù)逐年下滑，目前運蔗量已不能滿足工廠日榨4 500 t~6 000 t 的需求，再加上當?shù)貑T工節(jié)日放假、參加社會活動等因素導(dǎo)致運蔗量不穩(wěn)定，受人工因素限制較大，運蔗量不足導(dǎo)致工人經(jīng)常斷槽、榨季時間人為延長，給公司造成較大經(jīng)濟損失。另外，傳統(tǒng)人工砍蔗占用勞動力較多，一般每天需1 000 人以上，占用甘蔗種植及田間管理工作勞動力，影響其他種植、施肥、除草等田間管理工作進度。人工砍蔗后，還需要抓蔗機械裝車，因此運輸成本較高。

非洲馬里甘蔗種植面積大且集中，地形為平原，十分適合甘蔗機械化收獲技術(shù)的發(fā)展。采用機械收獲方式，可大幅降低人工依賴程度，降低人力成本，可以有計劃地實現(xiàn)高糖高榨，進而提高工廠生產(chǎn)的穩(wěn)定性，縮短榨季時長。按目前主流機型，每天平均有效工作10 h，每臺收割機每小時平均可收獲15 t[3]，投入40 臺收割機共同作業(yè)，可達到每日收蔗6 000 t 的目標，而每臺收割機只需機手和轉(zhuǎn)運、協(xié)調(diào)人員共約5 人，40 臺只需200 人左右，與人工收獲相比，減少約80%的勞動力。

1.2 改善糖分損失問題

根據(jù)廣西大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院彭娜等[4]的研究，甘蔗收獲后因不能及時入榨，堆積儲存過程中甘蔗劣變會造成蔗糖含量下降，研究顯示，將甘蔗粉碎成約5 mm 碎塊后，儲存前12 h 內(nèi)蔗糖損失率高達30.87%，儲存時長是影響劣變程度最核心的因素，且劣變程度與莖段切口和傷口數(shù)量相關(guān)，較高的環(huán)境溫度能加快劣變發(fā)生。糖廠應(yīng)盡可能將采收安排在環(huán)境溫度較低的時候，并于12 h 內(nèi)完成壓榨。

經(jīng)試驗，馬里新糖聯(lián)糖廠甘蔗過火后，整體甘蔗重量降低約1%，糖分相應(yīng)存在損失。人工收蔗裝車后還需要一次、二次、三次撿蔗，甘蔗至少2 天后才能入廠，甘蔗在非洲高溫氣候下，根據(jù)試驗，2 天平均約損失10%糖分，甘蔗新鮮度嚴重下降。采用機械收獲后，機收開始和停止時間隨時可控，一次性裝車，田間遺漏減少，路上短蔗運輸車廂幾乎不掉落甘蔗。采用機械收獲不存在火燒蔗燒完后甘蔗不能及時加工造成的損失。由于省去撿蔗環(huán)節(jié)，機收蔗可以達到在24 h 內(nèi)運送入廠的要求，隨時吊榨，不用存蔗，減少甘蔗存貯時間，大大提高甘蔗新鮮度，同時不用二次抓吊甘蔗，進一步減少糖分損失。

為此，馬里新糖聯(lián)糖廠連續(xù)3 天選取火燒甘蔗與機收甘蔗進行分析對比，結(jié)果如表1所示。

通過實驗發(fā)現(xiàn)，機收甘蔗還原糖少，破碎度高，蔗汁質(zhì)量高，降低了制煉工段處理難度，減少了化輔料使用量，可提高白糖品質(zhì)，工廠預(yù)計產(chǎn)糖率可提高0.5 個百分點，這也與廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院陳超君等[5]的研究結(jié)果相一致。

1.3 改善對工廠設(shè)備的影響

糖廠采用抓蔗機運輸甘蔗，設(shè)備抓運過程中容易將泥沙一起帶入運蔗車廂；同時由于采用火燒甘蔗收割方式，入榨甘蔗含渣含塵大，在甘蔗壓榨過程中導(dǎo)致壓榨車間榨輥等設(shè)備磨損。由于泥沙同樣滯留在蔗渣中，不僅在燃燒過程中影響鍋爐熱效率，同時增加鍋爐除砂除塵壓力，對引風(fēng)機等設(shè)備產(chǎn)生磨損，過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器壽命縮短，鍋爐燃燒工況差，有時不能滿足額定供汽量。采用機械收割，機收蔗含砂率低，鍋爐燃燒工況轉(zhuǎn)好，引風(fēng)機風(fēng)葉磨損減輕，可減少停爐檢修次數(shù)，從而保障榨季生產(chǎn)。

據(jù)統(tǒng)計，人工收獲造成的撕解機刀片磨損約3套，而采用機械收割則不需在榨季期間更換此刀片。人工收獲造成榨季期間榨輥磨損約15 個，而采用機械收割可減少至約6 個。人工收獲造成蔗渣鍋爐引風(fēng)機葉片面磨損約4 個，而采用機械收割則基本不存在磨損情況。據(jù)統(tǒng)計，人工收獲情況下鍋爐過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器壽命為3 年左右，而采用機械收割，以上設(shè)備壽命可增至6 年。由于機收蔗新鮮度提高，壓榨車間電力負荷小，撕解機零部件磨損量下降，榨量穩(wěn)定，減少斷槽次數(shù)，減少停機洗機次數(shù)，預(yù)計可縮短榨季時長約30天。

1.4 對宿根蔗蔸和出苗率的影響

以傳統(tǒng)的人工收獲方法為對照，統(tǒng)計研究了近3年機械收獲對宿根蔗蔸質(zhì)量的影響。對比人工收獲和機械收獲對留茬高度和蔗蔸破頭率的影響，如表2所示。

由表2 可知，人工收獲的留茬高度明顯高于機械收獲，采用機械砍收茬口高度雖也有不合格現(xiàn)象，但比人工砍收可控，不存在人工砍收二次補刀問題。

機械收獲與人工收獲相比，人工收獲對蔗蔸破頭率的影響較大，農(nóng)場由于甘蔗品種分蘗多，甘蔗株數(shù)很多，農(nóng)場面積大，采取的人工收獲方式為由人工砍倒機械裝車的方式。拖拉機進入甘蔗地，抓蔗機抓取人工砍倒堆成排的甘蔗裝車，其中拖拉機和抓蔗機來回反復(fù)碾壓蔗蔸，抓蔗機抓取時有時連蔸拔除，對宿根蔗的出苗產(chǎn)生一定影響。另外，長期碾壓可破壞土壤結(jié)構(gòu)，使土壤耕作層的透水性、保水性、透氣性變差，影響宿根蔗產(chǎn)量。

表1 火燒甘蔗與機收甘蔗各項指標平均值分析

表2 人工收獲和機械收獲對留茬高度和蔗蔸破頭率的影響

而采用切斷式機械收割，機械進地基本是直線行進，只存在配套有連帶裝載甘蔗在內(nèi)的轉(zhuǎn)運車在蔗田多次轉(zhuǎn)彎調(diào)頭的現(xiàn)象，反復(fù)來回碾壓的情況大為減少，可大大降低蔗蔸破頭率。

采用機械收割后，可以選擇將蔗葉切碎撒拋回地面，不僅解決了就地焚燒造成的環(huán)境污染和火災(zāi)隱患，還解決了因蔗葉不利于田間管理的難題[6]。蔗葉還田還有以下好處：培育肥力，可節(jié)約20%的肥料，可以增加土壤有機質(zhì)和微量元素，是培育肥力的有效措施[7]。

2 機械收獲經(jīng)濟可行性分析

對人工收獲和機械收獲直接費進行對比，結(jié)果如表3所示。

表3 兩種收獲方式直接費對比

由表3 可知，從直接費上看，機械收獲費用要比人工收獲高出21.6%。由于機械收獲的技術(shù)優(yōu)勢明顯，因此不能單純只通過直接成本來評價，若考慮間接成本和機會成本[8]，則機械收獲將比人工收獲凸顯較大優(yōu)勢。

例如，考慮人工收獲火燒蔗損耗、遺漏蔗損失、砍收茬口高度損失、宿根蔗破頭率損失、產(chǎn)糖率損失等，預(yù)計每噸蔗將損失約6 000 元。另外考慮人工收獲造成對工廠的影響，如撕解機刀磨損、榨輥磨損、鍋爐引風(fēng)機風(fēng)葉更換，鍋爐過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器壽命減少以及榨季天數(shù)增加，預(yù)計每噸蔗將損失約3 800元。

因此，綜合考慮，采用機械收獲在經(jīng)濟上優(yōu)勢更大。非洲大面積蔗田條件下，采用機械收獲迫在眉睫，首先應(yīng)改善適合機械收割的農(nóng)藝條件，如實行機械化作業(yè)，要求行距符合機械要求（一般要求1.2 m、1.5 m、1.8 m行距）[9]，甘蔗栽培時，應(yīng)注意開溝深度，防止蔗蔸位置淺造成機械作業(yè)時對宿根的破壞。另外，需在非洲著力培養(yǎng)熟練機手，加大當?shù)貙俚鼗瘑T工培養(yǎng)力度，成立一支成熟的甘蔗機械收割隊伍[10]。

3 小結(jié)

通過對非洲甘蔗機械收獲進行技術(shù)和經(jīng)濟上的分析，文章論證了甘蔗機械收獲在當前非洲經(jīng)濟、人力、氣候條件下的明顯優(yōu)勢，闡述了甘蔗收割機在農(nóng)業(yè)智慧化發(fā)展過程中的重要作用，對非洲糖廠全面實現(xiàn)甘蔗收獲機械化具有重要意義。