關(guān)鍵詞:中藥材;農(nóng)機農(nóng)藝融合;山西??;全程機械化
0 引言
山西省位于黃土高原,屬溫帶大陸性季風氣候區(qū)。地形地貌復雜,山區(qū)較多,晝夜溫差大。獨特地理環(huán)境和氣候潤育著數(shù)量較多的各類中藥材資源。山西省道地中藥材資源豐富、產(chǎn)量大、種類多及品質(zhì)好,現(xiàn)已形成多個道地中藥材產(chǎn)區(qū),在全國處于前列[1-2]。根據(jù)中國第4次中藥資源普查報告,2020年,山西省有1788種中藥材,其中道地藥材有30多種,大宗道地中藥材連翹、黃芪、柴胡和黨參等年產(chǎn)量分別占該品種全國總產(chǎn)量的50%、30%、25%和20%;山西省中藥材總面積近1800萬hm2,其中種植面積1040萬hm2、野生撫育面積740萬hm2,占全國中藥材種植面積的12.6%,總產(chǎn)量43.6萬t,產(chǎn)值57.3億元。大部分中藥材產(chǎn)區(qū)海拔高、污染少、病蟲害發(fā)生少,中藥材品質(zhì)好、藥用成分含量高,大部分都遠遠超出藥典規(guī)定指標,具備發(fā)展功能農(nóng)業(yè)的優(yōu)異稟賦。
從機械化角度看,山西省中藥材生產(chǎn)受條件所限,機械化技術(shù)程度不高,除耕整環(huán)節(jié)機械化水平較高外,播種與收獲環(huán)節(jié)機械化水平都較低。一些地區(qū)中藥材種植戶的許多農(nóng)機具都是自制的,針對不同品種的藥材相匹配的農(nóng)機具很少,適應(yīng)中藥材專用機械不多。同時,平原區(qū)域的中藥材收獲機不適宜丘陵山區(qū)作業(yè),丘陵山區(qū)中藥材機械多數(shù)是空白,作業(yè)方式以傳統(tǒng)人工作業(yè)為主,生產(chǎn)綜合機械化水平不足20%,農(nóng)機化發(fā)展極不平衡。建立中藥材規(guī)?;?、標準化、機械化生產(chǎn)模式,能極大地解放勞動力、提高生產(chǎn)效率,補齊山西省農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展短板,引領(lǐng)推動中藥材特色產(chǎn)業(yè)規(guī)?;a(chǎn),對促進農(nóng)機化全面均衡發(fā)展,做大做強山西省優(yōu)勢特色產(chǎn)業(yè),振興中藥材產(chǎn)業(yè)具有十分重要的意義[3-4]。
1 發(fā)展現(xiàn)狀
山西省盛產(chǎn)藥材有連翹、丹參、柴胡、黃芪、黃芩、板藍根、黨參和遠志等,其他品種的中藥材種植面積較小。中藥材種植種類繁多,面積分布不均,經(jīng)營分散,作業(yè)方式以傳統(tǒng)人工作業(yè)為主。中藥材生產(chǎn)綜合機械化水平還不足20%。
中藥材大部分地區(qū)采取平作種植模式,少部分地區(qū)嘗試起壟種植模式。平作種植模式主要有耕整地、播種、灌溉、植保和收獲等環(huán)節(jié)。起壟種植模式在耕整地環(huán)節(jié)后增加起壟環(huán)節(jié),一般采用起壟機起底120cm、頂110cm、壟溝10cm的壟,后用小籽粒播種機播種,一般采用適當行距的條播技術(shù)。本研究以平作種植模式介紹山西省中藥材生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)采用的設(shè)備和技術(shù)參數(shù),技術(shù)路線如圖1所示。
(1)農(nóng)藝流程。
深耕整地(深松30cm以上,旋耕土地平整)→小籽粒播種機播種(播幅120~150cm、行距20cm、深度≤1cm,根據(jù)不同中藥材品種調(diào)整)→機械中耕田間管理(灌溉、噴藥、中耕除草、追肥)→秧苗殺青→籽粒收獲→根莖收獲。
(2)耕整地環(huán)節(jié)。耕整地環(huán)節(jié)采用拖拉機懸掛深松機進行作業(yè)(可間隔1年深耕),不進行深耕作業(yè)的年份多采用液壓翻轉(zhuǎn)犁進行深翻作業(yè)。使用旋耕機進行土地平整和土壤粉碎,同時在旋耕前施撒底肥,底肥使用復合肥料。以運城市萬榮縣為例,深翻作業(yè)使用1204型拖拉機牽引1LF-440型液壓翻轉(zhuǎn)犁,耕深≥30cm;深松及耕整地使用1204型拖拉機牽引1GZN-200H5型深松旋耕聯(lián)合整地機,耕深≥45cm。
(3)播種環(huán)節(jié)。大多中藥材種子籽粒較小,一般采用中藥材小籽粒播種機播種(播幅120~150cm、行距20cm、深度≤1cm,根據(jù)不同中藥材品種調(diào)整)。小籽粒播種機有河東雄風2BG-7型小籽粒播種機、萬榮益民機械廠改制的2BFM-7/14型小籽粒播種機,以及根據(jù)合作社或農(nóng)戶要求改造的其他小籽粒播種機。由于中藥材品種繁多、地區(qū)差異大、種植習慣差異,播種環(huán)節(jié)沒有形成統(tǒng)一、合理的農(nóng)藝模式。以萬榮縣為例,黃芩播種使用東方紅504型拖拉機牽引河東雄風2BG-7型小顆粒播種機,播種作業(yè)如圖2所示,播種速度保持在9.6km/h,行距30cm、播深2cm,播種量15.0~22.5kg/hm2。圖3為萬榮益民機械廠根據(jù)用戶需求進行改進的小籽粒播種機,在侯馬市高村鄉(xiāng)西賀村進行遠志播種作業(yè)。圖4為4行手扶式小籽粒播種機在晉城市陵川縣六泉鄉(xiāng)石家坡村進行黃芩播種作業(yè)。該機適用于地塊分散、面積較小的丘陵山區(qū),操作簡單,轉(zhuǎn)向靈活,無須動力機械掛載,在山西省丘陵山區(qū)使用較普遍。圖5為山東華龍2行牽引式移栽機進行萬壽菊移栽作業(yè)。
(4)田間管理環(huán)節(jié)。田間管理環(huán)節(jié)主要有灌溉、噴藥、中耕除草和追肥等作業(yè),中藥材灌溉一般采用大水漫灌,部分合作社采用滴灌和微噴灌技術(shù),圖6為清徐縣經(jīng)濟作物種植專業(yè)合作社采用的微噴灌設(shè)施。在農(nóng)藥噴灑作業(yè)中大部分個體種植戶采用人工農(nóng)藥噴灑,部分合作社使用久保田高地隙噴藥機進行農(nóng)藥噴施,也有部分合作社使用無人機進行農(nóng)藥噴灑作業(yè)。圖7為久保田KBA600型噴藥機在萬榮縣西村進行黃芩噴藥作業(yè),圖8為萬榮縣中藥材生產(chǎn)機械化試驗示范區(qū)使用無人機噴藥作業(yè)。由于中藥材種植行距較小,少有中耕除草設(shè)備,大部分使用半機械化割草機進行割草作業(yè),圖9為長治市孚斯特引進的單行手扶式除草機在六泉鄉(xiāng)石家坡村進行除草作業(yè)。以萬榮縣為例,黃芩生產(chǎn)過程中根據(jù)病蟲害發(fā)生情況進行2~3次植保防治。播種至收獲期間,共需除草3次。第1次為防止出苗期間雜草生長,播種后噴施專用除草劑進行封閉,施用量50mL/hm2。第2次在出齊苗后使用除草劑除草1次;第3次在苗高8cm時,使用電動割草機除草1次。
(5)收獲環(huán)節(jié)。中藥材收獲主要包含籽粒、根莖、葉和花等。山西省中藥材主要收獲籽粒和根莖。萬榮合作社使用孚斯特4YWL-1800型中藥材挖掘機進行根莖采挖。圖10為萬榮縣西村改英中藥材種植專業(yè)合作社使用久保田PRO988Q型收獲機收獲黃芩種子。以萬榮縣為例,7月收獲黃芩種子,采用籽粒收獲機收獲,留茬20cm;11月后用裝箱型4UD-200型薯類收獲機在萬榮縣西村進行中藥材收獲環(huán)節(jié)作業(yè),如圖11所示。
2 存在問題
2.1 未形成適合當?shù)貤l件的中藥材種植加工規(guī)范
一是山西省中藥材種植品種多樣,地塊分散,地形多變,不同地區(qū)基本沿襲當?shù)貍鹘y(tǒng)的生產(chǎn)種植方法,差異化的種植方式很難適應(yīng)機械化生產(chǎn)作業(yè)。山西省中藥材規(guī)范化、標準化生產(chǎn)起步晚,沒有形成合理的種植方案和規(guī)范,并且缺少合適的播種、移栽等機械設(shè)備,差異化的種植方式導致其收獲時情況復雜多樣,對收獲環(huán)節(jié)機械的適應(yīng)性和可靠性提出更高的要求。
二是道地藥材品種缺乏系統(tǒng)的資源學、野生撫育與種植規(guī)范研究。山西省通過GAP認證的中藥材生產(chǎn)基地僅有黃芪、黨參、苦參和丹參4個品種的4個基地。被工信部確定為中藥材生產(chǎn)扶持基地的僅有苦參、黃芪、黨參、連翹和遠志5個基地。在種質(zhì)資源系統(tǒng)整理、良種選育、種植推廣等方面存在不規(guī)范等關(guān)鍵問題,嚴重影響中藥材生產(chǎn)的標準化,以及道地藥材資源優(yōu)勢的發(fā)揮。
三是中藥材加工不夠規(guī)范。中藥飲片加工炮制技術(shù)尚不規(guī)范,炮制設(shè)備現(xiàn)代化程度低,中藥材精深加工產(chǎn)品嚴重不足,缺少優(yōu)勢品種的深度開發(fā)與研究。對道地藥材的有效成分提取物缺乏系統(tǒng)研究,有效成分或有效部位分離、純化的工藝技術(shù)及其裝備創(chuàng)新不足,工業(yè)集成制造技術(shù)亟待創(chuàng)新。新產(chǎn)品研發(fā)投入低,缺乏有市場競爭力的拳頭產(chǎn)品和大品種帶動。
四是綜合利用率較低。山西省從事中藥保健品、藥食同源產(chǎn)品、功能食品、中藥洗護用品、中藥農(nóng)藥及中藥獸藥等產(chǎn)品生產(chǎn)的企業(yè)數(shù)量較少,產(chǎn)品品種少,缺少技術(shù)含量,產(chǎn)品附加值低,市場占有率不高,未形成對藥材資源的拉動效應(yīng)[1-2]。
2.2 中藥材生產(chǎn)部分環(huán)節(jié)機械化率有待提高
山西省中藥材種植種類繁多,面積分布不均,經(jīng)營分散,作業(yè)方式以傳統(tǒng)人工作業(yè)為主,綜合機械化水平還不足20%。山西省中藥材種植分為田間栽培類和林間種植類兩類。
田間栽培類藥材機械化生產(chǎn)主要環(huán)節(jié)有耕整地、育苗、種植、田間管理、收獲和田間轉(zhuǎn)運5個環(huán)節(jié)。除耕整地環(huán)節(jié)可實現(xiàn)機械化作業(yè)外,其余環(huán)節(jié)機械化均處于試驗或嘗試階段。如黃芩、黨參、遠志行距較小,使用市場現(xiàn)有機械進行除草作業(yè),容易傷根,因此除草作業(yè)環(huán)節(jié)基本無機可用。據(jù)山西省統(tǒng)計年鑒,2019年,黃芩在山西省種植面積達9140hm2,現(xiàn)有適用黃芩機械化生產(chǎn)的各種機械化生產(chǎn)設(shè)備1231臺,其中育苗設(shè)備僅有1臺、種植設(shè)備677臺、收獲設(shè)備310臺及田間轉(zhuǎn)運設(shè)備243臺。黃芪在山西省種植面積達2793.35hm2,現(xiàn)有各種機械化生產(chǎn)設(shè)備207臺,其中育苗設(shè)備僅2臺、種植設(shè)備46臺、收獲設(shè)備110臺及田間轉(zhuǎn)運設(shè)備49臺[3]。田間栽培類中藥材生產(chǎn)的育苗和移栽環(huán)節(jié),基本沒有實現(xiàn)機械化。如受黨參籽粒小、播種深度淺、覆土薄及不易生根發(fā)芽等因素影響,機械直播難以成活,目前黨參的育苗方式仍為人工撒播。黨參苗移栽為橫躺或斜插,目前尚沒有理想配套作業(yè)機具。
林間種植類藥材機械化生產(chǎn)主要環(huán)節(jié)有施肥、中耕、修剪、植保、收獲和田間轉(zhuǎn)運6個環(huán)節(jié)。據(jù)山西省統(tǒng)計年鑒,2019年,連翹在山西省種植面積達10666.72hm2,現(xiàn)有各種機械化生產(chǎn)設(shè)備322臺,其中中耕設(shè)備195臺、修剪設(shè)備6臺、植保設(shè)備70臺、收獲設(shè)備僅1臺及田間轉(zhuǎn)運設(shè)備50臺;柴胡在山西省種植面積達13333.4hm2,現(xiàn)有各種機械化生產(chǎn)設(shè)備1342臺,其中施肥設(shè)備32臺、中耕設(shè)備176臺、修剪設(shè)備64臺、植保設(shè)備52臺、收獲設(shè)備85臺及田間轉(zhuǎn)運設(shè)備933臺[2-3]。可見林間種植類中藥材機械化生產(chǎn)中,修剪、收獲環(huán)節(jié)可用機械設(shè)備較少,大部分仍為人工作業(yè)。
2.3 中藥材種植地塊分散制約機械化作業(yè)
中藥材種植地塊多數(shù)為小地塊,適合使用小型機械化裝備,不利于機械化生產(chǎn)作業(yè)。由于農(nóng)戶種植分散,與企業(yè)溝通渠道不暢,適合小地塊使用的小型機械裝備寥寥無幾,嚴重制約中藥材規(guī)?;?jīng)營與發(fā)展。一方面農(nóng)民從思想上認為中藥材生產(chǎn)是一種勞動密集型產(chǎn)業(yè),更愿意進行手工作業(yè),對收獲機械的重視程度不夠;另一方面,果實類中藥材具有地域特色,制造企業(yè)缺乏對中藥材相關(guān)信息的了解,導致對中藥材收獲機械的研究較少。
2.4 可供選擇機械少,嚴重制約機械化發(fā)展水平
中藥材生產(chǎn)以人工作業(yè)為主,機械化水平整體偏低,在播種、移栽、除草、收獲和烘干環(huán)節(jié)急需加快機械化。一是中藥材機械化生產(chǎn)企業(yè)較少,并且產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)模小、種類少。山西省中藥材機械生產(chǎn)企業(yè)有5家,主要生產(chǎn)小籽粒播種機、收獲機,而育苗機、移栽機、修剪機、割草機、植保機、起壟機和收獲機等設(shè)備生產(chǎn)較少,市場基本處于空白。二是企業(yè)投入研發(fā)的資金不足、研發(fā)積極性不高?,F(xiàn)有的機械設(shè)備不能滿足中藥材機械化生產(chǎn)的差異化需求,需要企業(yè)投入研發(fā)資金,研發(fā)適合中藥材機械化生產(chǎn)的特種設(shè)備,但山西省中藥材機械生產(chǎn)企業(yè)大部分為小型企業(yè),加之對產(chǎn)品市場的信心不足,企業(yè)不愿意或無法承擔較大的研發(fā)投入,導致可供中藥材生產(chǎn)的機械不滿足市場需求,嚴重制約中藥材機械化發(fā)展水平的提高[5-6]。
3 措施對策
3.1 發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢,打造中藥材機械化示范基地
發(fā)揮技術(shù)裝備優(yōu)勢,集中資金和技術(shù)力量,積極參與地方政府高標準中藥材基地建設(shè),以農(nóng)機農(nóng)藝深度融合的方式,打造高標準中藥材機械化示范基地。重點開展黃芪、黃芩、柴胡和黨參等多種道地中藥材機械化、標準化生產(chǎn)示范,實現(xiàn)耕整、播種(移栽)、施肥、植保、中耕、灌溉、收獲和初加工等生產(chǎn)環(huán)節(jié)全程機械化。遵循中藥材的道地性,強化質(zhì)量優(yōu)先意識,完善中藥材標準體系,構(gòu)建黃芪、連翹、黨參、遠志、柴胡、山藥和地黃等道地品種,主要中藥材飲片品種、中成藥大品種全產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品標準體系,建立質(zhì)量可追溯體系,確保中藥材質(zhì)量,提高產(chǎn)品市場競爭力。推進中藥材規(guī)范化種植,打造優(yōu)質(zhì)中藥材基地。按照全過程質(zhì)量管理的思路,圍繞關(guān)鍵環(huán)節(jié)及共性問題,開展中藥材生產(chǎn)規(guī)范及標準制定工作。制定中藥材優(yōu)良品種標準,建立無公害種植過程中田間管理、投入品施用(農(nóng)藥、肥料、生長調(diào)節(jié)劑)等操作環(huán)節(jié)的技術(shù)要求和控制標準;制定人工種植/養(yǎng)殖及野生中藥材的采收、產(chǎn)地加工生產(chǎn)規(guī)范及標準,制定中藥材等級標準,制定藥材包裝及倉儲規(guī)范等[7-8]。
3.2 加強技術(shù)攻關(guān),研發(fā)中藥材系列專用裝備
一是結(jié)合山西省區(qū)域特點,針對不同中藥材品種,引進國內(nèi)外先進技術(shù)裝備,引導山西省中藥材裝備生產(chǎn)企業(yè)加快消化吸收,研發(fā)生產(chǎn)出適合山西省的中藥材生產(chǎn)系列專用裝備。如擴大行距,農(nóng)民擔心減產(chǎn),需農(nóng)機農(nóng)藝融合,改變栽培模式,加以解決。二是借鑒其他中藥材成功實現(xiàn)直播的經(jīng)驗,開展黨參直播試驗攻關(guān),通過種子催芽和機械播種技術(shù)融合應(yīng)用,盡快突破黨參直播技術(shù)瓶頸,去掉移栽環(huán)節(jié),讓機械化輕裝前行。三是加大中藥材機具研發(fā)力度,加強技術(shù)培訓和人才培養(yǎng),鼓勵有能力的企業(yè)自主構(gòu)建機具研發(fā)平臺,引進具有創(chuàng)新性的理論知識,加快研制新型實用的中藥材機械[9]。
3.3 深化機藝融合,構(gòu)建中藥材機械化生產(chǎn)技術(shù)體系
組織技術(shù)力量,針對不同中藥材品種,加強機藝融合,盡快形成全程機械化裝備配套解決方案,覆蓋耕整、直播、移栽、灌溉、施肥、中耕、植保、收獲和加工等所有環(huán)節(jié),構(gòu)建中藥材高產(chǎn)高效全程機械化技術(shù)體系。一是選育適宜機械化作業(yè)收獲的優(yōu)良品種(株高一致、幾何尺寸一致、分叉一致等),推動中藥材收獲機械高質(zhì)高效發(fā)展。二是制定適宜機械化收獲作業(yè)的種植方案,根據(jù)品種的物理特性和幾何特征,以及種植地域的地形地勢和交通狀況等,制定相應(yīng)的適機種植方案;根據(jù)中藥材的物理特性設(shè)計研究滿足其需求的收獲機械。三是加強農(nóng)機農(nóng)藝融合,引導農(nóng)民統(tǒng)一種植模式,進行規(guī)范科學種植,農(nóng)機部門有針對性地引進、推廣適宜主要品種的中藥材機械化生產(chǎn)機具。四是建立以政府相關(guān)部門牽頭,高等院校、科研機構(gòu)、生產(chǎn)企業(yè)共同參與的產(chǎn)學研合作的研究工作模式,遴選山西省道地重點中藥材品種和特色機械裝備,借鑒吸收國內(nèi)外先進裝備技術(shù),研究生產(chǎn)適用山西省中藥材機械化生產(chǎn)的專用裝備,持續(xù)推進中藥材機械化發(fā)展[10]。
3.4 開展作業(yè)補貼試點,強化項目帶動
中藥材最費工的環(huán)節(jié)為移栽、除草、收獲,建議農(nóng)機部門開展機械化作業(yè)補貼試點工作,鼓勵農(nóng)民使用機械化作業(yè),這樣既減輕農(nóng)民負擔,也有利于推動中藥材機械化、規(guī)模化發(fā)展。同時,強化項目帶動,突破關(guān)鍵環(huán)節(jié)。發(fā)揮項目建設(shè)帶動作用,加強項目儲備,狠抓項目建設(shè),加大招商引資力度,建設(shè)道地品種基地,突破中藥材加工瓶頸,補齊產(chǎn)業(yè)短板。充分利用中藥材新資源食品功能,推進中藥材新資源食品與功能食品融合發(fā)展,快速做大做強功能食品[11]。
3.5 培育專業(yè)服務(wù)組織,做好示范推廣工作
中藥材種植應(yīng)走機械化、標準化的道路,一家一戶生產(chǎn)管理方式相對落后,農(nóng)民收益不高。建議培育中藥材生產(chǎn)專業(yè)服務(wù)組織,用機械化、標準化技術(shù)模式替代傳統(tǒng)人工生產(chǎn)方式,讓合作組織為種植戶提供生產(chǎn)作業(yè)一條龍托管服務(wù),從而帶動中藥材產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。同時,做好示范推廣工作,通過樹立示范典型,建立中藥材生產(chǎn)機械化試驗示范基地,引進、推廣先進適用新技術(shù)、新機具進行試驗、示范[12]。
3.6 堅持創(chuàng)新驅(qū)動,推動特色發(fā)展
以黃芪、連翹、黨參、遠志、柴胡、山藥和地黃等大宗道地品種為基礎(chǔ),依靠科技創(chuàng)新,重點突破道地中藥產(chǎn)品及其衍生產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)、質(zhì)量控制等關(guān)鍵技術(shù),穩(wěn)步發(fā)展中藥材精深加工,大力發(fā)展保健品、藥食同源和功能食品等非醫(yī)藥類產(chǎn)品,推動中藥材產(chǎn)業(yè)特色發(fā)展。
4 結(jié)束語
山西省作為全國中藥材資源大省,具有發(fā)展中藥材產(chǎn)業(yè)的資源及市場品質(zhì)競爭優(yōu)勢,但目前無論是中藥材種植,還是中藥材加工均比較落后。在種植方面,仍然缺少配套機械裝備及可規(guī)模化生產(chǎn)的農(nóng)藝模式;在中藥材加工環(huán)節(jié),仍停留在粗加工階段,沒有完全挖掘出中藥材產(chǎn)業(yè)的附加值,產(chǎn)業(yè)收益較低。
近年來,圍繞貫徹落實鄉(xiāng)村振興和山西省農(nóng)業(yè)“特”“優(yōu)”戰(zhàn)略,按照補短板、強弱項、促協(xié)調(diào)的農(nóng)機化發(fā)展總要求,山西省農(nóng)業(yè)機械發(fā)展中心高度重視中藥材機械化發(fā)展工作,在加強技術(shù)積累與研究、增加購機補貼、裝備創(chuàng)新研發(fā)、推動機藝融合、推介典型案例、推動中藥材機械化生產(chǎn)作業(yè)規(guī)范與技術(shù)標準建設(shè)及大力開展新技術(shù)試驗示范與推廣等方面,做了很多工作。下一步將瞄準山西省中藥材生產(chǎn)全產(chǎn)業(yè)鏈機械化技術(shù),集成多方要素,打造高標準試驗區(qū)、示范區(qū),形成可復制、可推廣的經(jīng)驗?zāi)J?,推動?gòu)建“農(nóng)機中心+科研院所+制造企業(yè)+基地+合作社+農(nóng)戶”的中藥材機械化生產(chǎn)“六聯(lián)”發(fā)展模式。以農(nóng)民增收為核心,以市場需求為導向,著力在規(guī)模擴張、加工增值、品種多元和質(zhì)量提升4個方面加大中藥材生產(chǎn)機械化技術(shù)推廣與裝備扶持力度,努力實現(xiàn)區(qū)域化布局、規(guī)?;_發(fā)、規(guī)范化種植、標準化生產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營,有效促進山西省農(nóng)機化事業(yè)全程、全面、高質(zhì)和高效發(fā)展。