""""""""""""""""""DOI:" 10.13855/j.cnki.lygs.2024.05.011
摘" 要:介紹了賀蘭山東麓釀酒葡萄全程機(jī)械化作業(yè)適配機(jī)械的技術(shù)性能,對(duì)釀酒葡萄全生育期中清土展藤、除草、植保打藥、施有機(jī)肥、枝條粉碎及埋藤等環(huán)節(jié)所用機(jī)械進(jìn)行了作業(yè)效率、作業(yè)投入分析,并與人工作業(yè)進(jìn)行釀酒成本、投入產(chǎn)出比較,結(jié)果表明,在釀酒葡萄全生育期作業(yè)機(jī)械優(yōu)化配置下,勞動(dòng)效率顯著提高,每公頃投入成本可降低11 265 元,投入產(chǎn)出率提高1.36倍,土地產(chǎn)出率增幅達(dá)10.6倍。
關(guān)鍵詞:釀酒葡萄;機(jī)械配置;投入產(chǎn)出;土地產(chǎn)出率
中圖分類號(hào):" S663.1" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:" A""" 文章編號(hào):" 1002-2910(2024)05-0051-05
收稿日期:2024-02-26
基金項(xiàng)目:寧夏回族自治區(qū)重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)資助項(xiàng)目(2022BBF02013)。
*通信作者:馬文禮(1974-),男,寧夏平羅人,研究員,從事作物栽培生理研究與推廣工作。E-mail:mwl7544@163.com
作者簡(jiǎn)介:王昊(1989-),男,寧夏永寧人,農(nóng)藝師,從事園藝作物栽培生理研究。E-mail:nxnkwh@163.com
Research on the mechanical selection and input-output of the whole reproductive period management of wine grape
WANG Hao,HA Rong,JIN Wei,YANG Bo, CEHNG Yongwei, MA Wenli*
(Agricultural Technology Extension and Service Center of Ningxia Agricultural Reclamation Management Bureau, Yinchuan, Ningxia 750001, China)
Abstract:In order to form a fully mechanized configuration of wine grapes in the eastern foothills of Helan Mountain wine production area, the efficiency and input-output of mechanical operations were analyzed. By adapting the latest machinery in the entire growth period of wine grapes, such as soil clearing and spreading vines, weeding, plant protection and pesticide application, organic fertilizer application, branch crushing, and vine burying, the cost of mechanical and manual operations for the entire growth period of wine grapes was investigated and analyzed. The results showed that under the optimized allocation of machinery throughout the entire growth period of wine grapes, labor efficiency was significantly improved, the input costs could be reduced by 11 265 yuan/hm2, the input-output rate increased by 1.36 times compared to manual labor, and the land output rate increased by 10.6 times.
Key words:wine grapes; mechanical configuration; input-output; land output rate
寧夏賀蘭山東麓葡萄酒產(chǎn)區(qū)是可以媲美法國(guó)波爾多產(chǎn)區(qū)的新興黃金產(chǎn)區(qū),截至2021年,寧夏種植釀酒葡萄面積超過(guò)3.5萬(wàn)hm2,年產(chǎn)葡萄酒超過(guò)1.3億瓶,產(chǎn)值達(dá)300余億元,面積及產(chǎn)量均占全國(guó)的1/3[1,2]。在新形勢(shì)和政策支持下,寧夏賀蘭山東麓葡萄酒產(chǎn)業(yè)更是迎來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇。但目前制約葡萄酒產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的因素仍然很多,尤其是在種植端,勞動(dòng)人員年齡老化、勞動(dòng)力短缺,種植成本居高不下,對(duì)高品質(zhì)葡萄原料及可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)了挑戰(zhàn)[3-5]。管理實(shí)行全程機(jī)械化作業(yè)成為必由之路。根據(jù)研究顯示,西北地區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械配置效率不到45.0%,較東部省份及發(fā)達(dá)國(guó)家存在較大差距[6],制約著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。機(jī)械作業(yè)可以大幅提高釀酒葡萄生產(chǎn)管理的效率,當(dāng)前的葡萄園管理技術(shù)必須由繁至簡(jiǎn),貫徹省工、省力化(輕簡(jiǎn)化)技術(shù)[7]。
寧夏賀蘭山東麓葡萄酒產(chǎn)區(qū)的釀酒葡萄種植可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)的主要有清土展藤、除草、植保打藥、施有機(jī)肥、埋藤及枝條粉碎等環(huán)節(jié),灌溉及追肥基本實(shí)現(xiàn)了水肥一體化全覆蓋,在整形修剪及采收環(huán)節(jié)尚未研發(fā)出較適宜的機(jī)械,仍采用人工作業(yè)。筆者針對(duì)寧夏賀蘭山東麓葡萄酒產(chǎn)區(qū)特點(diǎn),通過(guò)選配包括清土展藤、中耕除草、植保打藥、施肥、埋藤及枝條無(wú)害化處理的釀酒葡萄全生育管理機(jī)械,并測(cè)算機(jī)械配置的作業(yè)效率及投入產(chǎn)出等指標(biāo),制定出寧夏賀蘭山東麓釀酒葡萄機(jī)械化配置方案提供參考。
1" 釀酒葡萄全生育期機(jī)械配置方案
1.1" 清土展藤機(jī)械
作業(yè)要求。清理越冬埋土的葡萄植株,清土采用半機(jī)械化方式完成,先由機(jī)械沿埋土溝兩側(cè)分別清土,再由人工將埋土溝頂部土去除。4月中旬第1次清土,距樹體 20 cm左右,用機(jī)械從溝兩側(cè)將過(guò)厚的土層刮除一部分,只留5~10 cm,以枝蔓似露非露為宜;4月中下旬完全清土,人工從溝部(上年定植后溝面)和側(cè)面進(jìn)行,將枝蔓出土,再將植株兩側(cè)50 cm范圍內(nèi)的土清理至原地面[8]。
機(jī)械選配。選用刮旋刷一體式葡萄藤清土機(jī),型號(hào)為3QT/GXS型(圖1)。工作原理為利用刮銑刷三組裝置依次進(jìn)行清土作業(yè),設(shè)置避讓裝置,當(dāng)機(jī)械通過(guò)水泥樁時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)避讓。先用前置大刮板將葡萄藤側(cè)面的覆土刮去,再由高速旋轉(zhuǎn)的銑刀伸入葡萄藤底部將土旋出,當(dāng)?shù)撞康耐撂涂諘r(shí)上部土?xí)捎谥亓ψ饔米匀凰溆诘撞?,最后由刷子將落下的土刷出,能完?5%以上的清土作業(yè),傷藤率≤3%。工作效率為0.27~0.53 hm2/h。
1.2中耕除草機(jī)械
作業(yè)要求。在對(duì)葡萄溝內(nèi)進(jìn)行中耕除草,保持表層土壤疏松。在多雨季節(jié)中耕深度要淺,一般在5 cm左右,以消滅雜草為主;雨季過(guò)后,中耕深度要適當(dāng)進(jìn)行加深,一般在10~15 cm。注意避免傷及植株根系。碎土率>60%,旋耕后地表植被殘留量<200 g/m2。
機(jī)械選配。葡萄株間仿地形除草機(jī),型號(hào)為3CZD(圖2),其工作原理為針對(duì)葡萄埋藤起藤形成的“魚脊梁”地理狀況,造成機(jī)械作業(yè)不穩(wěn)定,除草作業(yè)易傷藤的問(wèn)題,研發(fā)的一種仿地形行走結(jié)構(gòu),通過(guò)液壓與機(jī)械機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng),使行走輪能夠根據(jù)地形自動(dòng)左右擺動(dòng),機(jī)身上下滑動(dòng),一定程度適應(yīng)不平整地面,保持機(jī)身穩(wěn)定,使除草刀比較穩(wěn)定地保持工作深度,較好地解決了因?yàn)榈孛娌黄秸驅(qū)е碌膫麡鋯?wèn)題。工作效率0.67 hm2/h。
1.3植保機(jī)械
作業(yè)要求。植保作業(yè)機(jī)械應(yīng)能將藥液均勻施在作物對(duì)象所要求的部位上,具有良好的通過(guò)性,施液量的誤差率在10%以內(nèi),藥液的附著率≥33%(內(nèi)吸劑除外),采用低容量噴霧時(shí),噴灑在作物葉面上的霧粒數(shù)應(yīng)>25粒/cm2方可認(rèn)為是有效霧滴沉積密度[9]。
機(jī)械選配。門式葡萄植保機(jī)3WJF-500型(圖3)。配套動(dòng)力50馬力,伸展幅寬6 m,起升高度2.6 m,藥罐容積1 000 L??勺詣?dòng)識(shí)別株冠疏密程度,并適時(shí)調(diào)節(jié)噴藥量,實(shí)現(xiàn)有樹噴藥、無(wú)樹停藥的智能精量可控。高壓風(fēng)送式設(shè)計(jì),風(fēng)吹動(dòng)株冠葉片上下翻動(dòng),使藥液直達(dá)株冠核心部位(包括株桿和葉片背面)。門型可伸縮折疊噴桿設(shè)計(jì),可一次噴施2行葡萄,上、左、右共計(jì)16個(gè)噴頭,實(shí)現(xiàn)全方位噴藥、自動(dòng)調(diào)節(jié)幅寬和高效率作業(yè)。工作效率1.67~2 hm2/h。
1.4埋藤機(jī)械
作業(yè)要求。根據(jù)埋藤機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)[10],作業(yè)要求適宜葡萄種植的最佳行距為3~4 m,葡藤條綁后高度要低于2.5 cm,適用于土壤絕對(duì)含水率為 15 %~30 %的各種土壤,機(jī)具作業(yè)轉(zhuǎn)彎的地頭長(zhǎng)度要大于4 m。機(jī)械的拋土距離≥80 cm,取溝距葡萄藤根部40~50 cm,取土溝寬度38 cm,溝深15 cm,堆土高度要>40 cm,覆土寬度>110 cm。
機(jī)械選配。旋耕式葡萄埋藤機(jī),型號(hào)為3PXMT(圖4)。其工作原理為設(shè)計(jì)錐形旋耕刀組合,在作業(yè)時(shí),旋耕裝置通過(guò)快速轉(zhuǎn)動(dòng),將地表土打碎并旋起拋向上方,通過(guò)導(dǎo)向板將拋起的土均勻地灑落地葡萄藤條上。工作效率為0.53 hm2/h。
雙邊葡萄埋藤機(jī),型號(hào)為3MTC(圖5)。其工作原理為從葡萄行間均勻取土,通過(guò)輸送帶運(yùn)輸至送土裝置,土通過(guò)多級(jí)輸送運(yùn)動(dòng)達(dá)到一定的破碎效果,后被均勻分置兩側(cè)輸送帶對(duì)葡萄藤條進(jìn)行有效填埋。工作效率為0.67 hm2/h。
1.5施肥機(jī)械
作業(yè)要求。秋施和深施基肥,以有機(jī)肥為主,一般在9月下旬至10月下旬,并混合增施磷肥和鉀肥。要求機(jī)組順著葡萄行間方向,從地塊一側(cè)開始采用梭形方式作業(yè)。機(jī)組沿葡萄溝兩側(cè)輪流進(jìn)行逐年向外延伸。施肥機(jī)在正常作業(yè)速度下排肥,排肥量穩(wěn)定性變異系數(shù)應(yīng)<10%。施肥機(jī)按正常作業(yè)速度前進(jìn)施肥,其施肥量均勻度變異系數(shù)≤40%,施肥深度為40~50 cm,施肥深度合格率≥80%,斷條率<2%。
機(jī)械選配。葡萄開溝施肥一體機(jī)(圖6)。機(jī)械由開溝、施肥及機(jī)架3個(gè)部分構(gòu)成,利用液壓和傳統(tǒng)裝置使3個(gè)部件形成聯(lián)動(dòng),其中施肥部件由肥料儲(chǔ)藏箱體及內(nèi)含的排肥系統(tǒng)構(gòu)成,實(shí)現(xiàn)開溝后,溝內(nèi)施肥,最后再覆土的過(guò)程。為避免損傷葡萄枝干,機(jī)械采用偏置式設(shè)計(jì),使用縱撐裝置將施肥裝置抬起,在整機(jī)的左側(cè)設(shè)置開溝器,在機(jī)架的左側(cè)尾部懸掛覆土裝置,機(jī)架是葡萄有機(jī)肥施肥機(jī)的基礎(chǔ)部分。作業(yè)效率為0.6~0.8 hm2/h。
1.6" 枝條粉碎機(jī)械
作業(yè)要求。葡萄枝條粉碎時(shí)間為每年的6~8月及11月上旬,夏季主要將風(fēng)干后的副梢及葉片進(jìn)行粉碎,冬季主要將冬剪后的枝條及葉片進(jìn)行粉碎。枝條還田機(jī)、粉碎機(jī)以葡萄行為作業(yè)行,機(jī)械粉碎枝條長(zhǎng)度要<5 cm,當(dāng)長(zhǎng)度>5 cm的枝條數(shù)量超過(guò)5%時(shí),應(yīng)再次粉碎。
機(jī)械選配。葡萄枝條粉碎機(jī)型為4JS(圖7)。其工作原理為設(shè)計(jì)撿拾機(jī)構(gòu)、粉碎機(jī)構(gòu)和震壓機(jī)構(gòu)等關(guān)鍵部位,通過(guò)手指仿形撿拾機(jī)構(gòu)將田間修剪下來(lái)雜亂散落的枝條進(jìn)行自動(dòng)撿拾并輸送到粉碎機(jī)構(gòu),利用碎枝輥上的凹形齒碎枝錘與粉碎箱頂板上的凸齒不斷進(jìn)行切合運(yùn)動(dòng),將枝條切成5 cm以下的碎枝,儲(chǔ)料箱的側(cè)壁開設(shè)進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口、抽風(fēng)機(jī),將粉碎后的碎枝條吸入儲(chǔ)料箱內(nèi),或直接落地,通過(guò)震壓輥再將其壓入土壤,以便盡快腐化成有機(jī)肥。減少環(huán)境污染,進(jìn)行廢物利用,實(shí)現(xiàn)變廢為寶。其工作效率為0.67 hm2/h。
2釀酒葡萄全生育期機(jī)械作業(yè)效率比較
根據(jù)2022—2023年寧夏農(nóng)墾玉泉營(yíng)農(nóng)場(chǎng)釀酒葡萄全生育期生產(chǎn)管理過(guò)程調(diào)查數(shù)據(jù)及測(cè)產(chǎn)銷售結(jié)果為基礎(chǔ),采用要素生產(chǎn)率方法[11]對(duì)釀酒葡萄全程機(jī)械化與人工作業(yè)效率進(jìn)行比較評(píng)價(jià),選擇的測(cè)算指標(biāo),其公式分別為:
勞動(dòng)生產(chǎn)效率Up=Ar/Tp
式中:Ar表示單位作業(yè)面積,Tp表示單位勞動(dòng)力所需作業(yè)時(shí)間。
投入產(chǎn)出率Ui=Ot/Ct
式中:Ot表示單位面積總產(chǎn)出,Ct表示單位面積總投入成本。
單位面積釀酒葡萄總產(chǎn)值Pt=Ot-Ct
Uo土地產(chǎn)出率U0=Pt/Ar。
以1 hm2面積為樣方,監(jiān)測(cè)機(jī)械作業(yè)時(shí)長(zhǎng),并采用上述公式計(jì)算機(jī)械作業(yè)效率Upm,人工作業(yè)效率Upl。
2.1釀酒葡萄機(jī)械和人工作業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率比較分析
由表1可看出,采用機(jī)械作業(yè),清土展藤的作業(yè)效率為6.02 hm2/人·d-1,是人工作業(yè)效率0.13 hm2/人·d-1的46.30倍,除草、植保打藥、施有機(jī)肥、枝條粉碎及埋藤作業(yè)也分別是人工的40.00倍、12.50倍、123.17倍、59.15倍及61.50倍。說(shuō)明在釀酒葡萄管理過(guò)程中,工作繁重的環(huán)節(jié)使用機(jī)械代替人工,會(huì)大幅提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率。
2.2釀酒葡萄機(jī)械和人工作業(yè)投入成本分析
機(jī)械作業(yè)可以顯著降低釀酒葡萄生產(chǎn)管理的成本。由表2可以看出,在灌溉施肥、整形修剪及采收環(huán)節(jié),機(jī)械作業(yè)與人工作業(yè)的成本金額一致,而在清土展藤、除草、植保打藥、施有機(jī)肥、粉碎枝條及埋藤等環(huán)節(jié),機(jī)械作業(yè)較人工作業(yè)成本均有降低。葡萄全生育期作業(yè)成本,機(jī)械作業(yè)成本31 410元/hm2,較人工作業(yè)成本42 675 元/hm2,節(jié)約成本11 265 元/hm2生產(chǎn)管理成本26.40%。
2.3釀酒葡萄機(jī)械和人工作業(yè)投入產(chǎn)出分析
釀酒葡萄使用機(jī)械作業(yè)的投入產(chǎn)出及土地產(chǎn)出率較人工作業(yè)大幅提升。通過(guò)表3可以看出,以2022—2023年試驗(yàn)基地赤霞珠葡萄測(cè)產(chǎn)的平均產(chǎn)量12 180.00 kg/hm2,收購(gòu)價(jià)3.60 元/kg,計(jì)算釀酒葡萄產(chǎn)值為43 848.00元,并以表2的統(tǒng)計(jì)成本為基礎(chǔ),計(jì)算得出機(jī)械作業(yè)的投入產(chǎn)出率為1.40,是人工作業(yè)1.03的1.36倍;機(jī)械作業(yè)的土地產(chǎn)出為12 438.00元/hm2,是人工作業(yè)1 173 元/hm2的10.60倍。說(shuō)明,針對(duì)釀酒葡萄全生育期使用機(jī)械作業(yè),其投入產(chǎn)出率及土地產(chǎn)出率會(huì)因?yàn)槌杀镜慕档惋@著提升。
3小結(jié)與討論
美國(guó)、法國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家由于葡萄種植面積較大,在葡萄機(jī)械化研究處于世界領(lǐng)先地位,在開溝、施肥、中耕、采摘等關(guān)鍵環(huán)節(jié)均實(shí)現(xiàn)了全機(jī)械化及自動(dòng)化[11],而國(guó)內(nèi)葡萄種植的機(jī)械作業(yè)環(huán)節(jié),主要以植保、中耕除草、施肥、田間轉(zhuǎn)運(yùn)以及清土、埋藤等機(jī)械為主[12,13],在采收、修剪等環(huán)節(jié)盡管已有機(jī)械研發(fā),但尚未進(jìn)行大規(guī)模應(yīng)用,而且現(xiàn)有的栽培模式限制了部分機(jī)械的研發(fā)[14],目前僅能就清土展藤、除草、植保打藥、灌溉施肥、施有機(jī)肥、枝條粉碎及埋藤進(jìn)行機(jī)械配置,但高效的配置能進(jìn)一步提高釀酒葡萄的作用效率。
開展釀酒葡萄全程機(jī)械化是提升勞動(dòng)效率和土地產(chǎn)出率的有效手段。目前,關(guān)于釀酒葡萄機(jī)械效率的研究主要集中在開發(fā)研制的新型作業(yè)機(jī)械驗(yàn)證環(huán)節(jié),尚未針對(duì)釀酒葡萄全程機(jī)械化的作業(yè)效率研究進(jìn)行報(bào)道。例如,王乾等[15]在研發(fā)清土機(jī)時(shí),重點(diǎn)關(guān)注了機(jī)械的作業(yè)質(zhì)量和機(jī)械性能,并未對(duì)機(jī)械作業(yè)的效率和產(chǎn)出進(jìn)行研究,而張靜等[16]在研究葡萄生產(chǎn)投入產(chǎn)出時(shí),僅以人工作業(yè)作為研究?jī)?nèi)容,未涉及機(jī)械作業(yè)投入產(chǎn)出。已有的關(guān)于釀酒葡萄生產(chǎn)效率方面的研究中,張義勝等[17]研發(fā)的智能植保機(jī)器人作業(yè)效率為6~30 hm2/d,與本研究的25 hm2/d較為接近。海麗齊古麗在吐魯番葡萄埋藤進(jìn)行了調(diào)查,結(jié)果顯示機(jī)械埋藤效率是人工埋藤效率的40 倍[18],本研究采用新型埋藤機(jī)械,效率較人工可提高至61.5倍,進(jìn)一步降低葡萄管理成本,提高土地產(chǎn)出率。這為全面提升葡萄酒產(chǎn)業(yè)的綜合效益,促進(jìn)寧夏賀蘭山東麓葡萄酒產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了重要依據(jù)[19]。
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