甘蔗分步式机收的可行性与经济效益分析.pdf
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1、第 45 卷 第 4 期2023 年 10 月中 国 糖 料Sugar Crops of ChinaVol.45,No.4Oct.2023doi:10.13570/ki.scc.2023.04.009http:/收稿日期:2023-06-26基金项目:农业农村部农业农村经济发展相关监测项目(125D0602-15195001)资助。第一作者:胡朝晖(1970-),男,湖南衡山人,高级工程师,农业农村部种植业糖料专家指导组成员(产业信息领域),从事农业产业信息及信息化技术及应用研究,E-mail:auto_hu 。通信作者:闫青云(1971-),男,广西桂林人,农艺师,广西壮族自治区甘蔗种业发展
2、专家,从事甘蔗全程机械化研发、生产、推广应用,E-mail:13878255395 。甘蔗分步式机收的可行性与经济效益分析胡朝晖1,5,尹以龙2,张天富2,李加群3,韦喜4,闫青云4(1.广东省科学院南繁种业研究所,广州 510316;2.盈江县农业农村局甘蔗技术推广站,云南德宏 679300;3.勐海县农业农村局农业技术推广中心,云南西双版纳 666200;4.广西东糖投资集团有限公司,南宁 530021;5.全国甘蔗糖业信息中心,广州 510316)摘 要:本文对广西和云南共 3 个县区 2022/2023 年榨季推行甘蔗分步式机收的情况进行了分析,当前采取的主要是机器割铺(堆)或人工砍倒
3、 机械集堆装车倒短运输 截断式机械剥叶除杂这一技术路线,在现有设备和技术条件下,甘蔗分步式机收具有地形适应面广、灵活多样的经营模式、对宿根蔗不利影响小、解决蔗叶收集困难与禁止焚烧的矛盾并提升其资源化利用水平等显著优势。同时,甘蔗分步式机收可显著降低蔗农的砍收成本,也给服务商带来较为丰厚的投资回报,经济效益良好。因此,甘蔗分步式机收是可行的,在小型割铺(堆)机和剥叶除杂主机等设备进一步成熟后,将会对提升甘蔗产业竞争力、稳定我国糖料蔗生产起到重要作用。关键词:甘蔗;分步式机收;甘蔗机收;分步式中图分类号:S566.1 文献标识码:A文章编号:1007-2624(2023)04-0070-11胡朝晖
4、,尹以龙,张天富,等.甘蔗分步式机收的可行性与经济效益分析J.中国糖料,2023,45(4):70-80.HU Zhaohui,YIN Yilong,ZHANG Tianfu.et la.Feasibility and economic benefit analysis of step by step machine harvesting of sugarcaneJ.Sugar Crops of China,2023,45(4):70-80.0 引言我国是世界蔗糖生产大国和消费大国,“十三五”期间,我国年均甘蔗种植面积在 140 万 hm2左右1。我国甘蔗生产机械化自上世纪 50 年代末起步,
5、但一直进展缓慢,自 2010 年开始大力推进甘蔗生产全程机械化,甘蔗机耕、机种、机管均取得预期的成效,2015 年及之后的几年,甘蔗机械化收获步入一个快速发展时期2,但近几年又出现了停滞不前甚至倒退的情况,过去 5 年,我国甘蔗机械化收获比例一直徘徊在 4%左右,甚至出现大量甘蔗联合收割机在榨季闲置的情况。事实证明,现阶段使用甘蔗联合收割机存在的适应面窄、损耗大、夹杂多、农机农艺未能融合、生产效率和综合效益均不显著等问题没有得到有效解决或显著改善2,而劳动力紧缺和劳动力成本日益升高3的趋势并未改变,因此,部分地区和企业因地制宜,创新性地提出和尝试推进了甘蔗分步式机收,2022/2023 年榨季
6、,在广西的来宾市、云南的德宏州和西双版纳州等地探索性地实施了分步式机收,既有成功的经验,也有存在的不足,我们将有关的数据进行汇总,分析甘蔗分步式机收的可行性与经济效益,以期为我国甘蔗生产机械化的发展提供参考。第 45 卷,第 4 期胡朝晖,等:甘蔗分步式机收的可行性与经济效益分析1 甘蔗分步式机收的概念与技术路线我国的甘蔗机械化收获发展较晚4,所以,一直以来,我们参考了国外的甘蔗机收经验,研究重点是围绕高效的联合收割5方式开展的,包括如何解决大型联合收割机的“水土不服”、引进或研发适应性更广的中小型联合收割机等,但我国甘蔗种植多分布于山地丘陵6、窄行密植7-8传统习惯难以改变等一系列问题导致了
7、联合收割机的推广和使用存在诸多困难,无法满足当前的生产需求,在此背景下,相对于“联合”机收,行业内提出了“分步式”机收的概念,也就是把联合机收的砍倒、集纳、剥叶等一体化工作按流程进行拆分,分别采用机械化或者半机械化方式分阶段完成砍倒、集堆、剥叶等工作,机械化的工作方式相较于人工砍收,大幅提升了工作效率,同时,分步实施的方式也有效地避开了各种原因导致的联合收割机无法实施的困境或其他存在的问题。分步式机收主要有两条技术路线:一是采用剥叶机9直接田间剥叶,再割铺10(堆)后即可整杆转运入厂;二是机械割铺(堆)或人工砍倒、再使用装载机将砍倒的甘蔗集堆并装上转运车辆,运输至就近的机械剥叶除杂处理点,使用
8、改造的联合收割机或者专用的剥叶除杂机完成甘蔗截断式或整杆剥叶除杂,再运输入厂,从而完成甘蔗的砍收工作。由于按流程采用了分段式的机械化作业,因此,这一工作模式被直观称之为分步式机收。田间剥叶机要求宽行距种植,弯曲倒伏甘蔗破损率较高甚至无法有效作业,因此,技术路线一目前缺乏成熟案例,当前,分步式机收相对成熟且主要被采用的是技术路线二,即采用机械割铺(堆)或人工砍倒、集堆装载与倒短运输、截断式剥叶除杂、运输入厂这一路线,该路线是本文主要研究分析的内容。2 甘蔗分步式机收的可行性分析2022/2023 年榨季,我国糖料蔗主产区广西和云南11多地开启了甘蔗分步式机收的探索之旅,本研究选取具有代表性的广西
9、区来宾市兴宾区、云南省德宏州盈江县、云南省西双版纳州勐海县 3 个县区,对 3 个县区 2022/2023 年榨季推行分步式机收的成效和有关数据进行总结分析。分析结果显示,甘蔗分步式机收部分解决了联合机收存在的不足,较人工砍收提高了效率的同时降低了砍收成本,总体运转良好、取得显著成效,得到制糖企业和蔗农的一致肯定,同时,也发现了一些存在的不足和需要完善的地方,需要各方继续努力予以解决。2.1 地形限制少,适应面广泛为确保作业效率以及设备安全,甘蔗联合机收要求蔗地平坦12、交通便利、相对连片、蔗地大,蔗地里还要求没有石头、树根、电线杆等障碍物,而当前我国甘蔗种植户均规模小、土地细碎化、以旱坡地为
10、主且坡度大2等特征与联合机收的要求相悖,我国适宜大型联合机收的甘蔗种植面积仅占 10%左右13、且有进一步减少的趋势,地形条件和其他多方面的综合因素一起严重制约了甘蔗联合机收的推广,这也是自 2015 年大力推进甘蔗机收并取得阶段性成果后,全国甘蔗机收面积占比一直徘徊在 4%左右而无法取得突破性进展的根本原因。而甘蔗分步式机收采用人工或各种类型的割铺(堆)机砍倒,可以适应各种地块的收割要求,同时,倒短运输和集中机械剥叶除杂处理机动灵活,既打破了地形条件对机械操作的限制,又能发挥机械收获的高效性等优势。2.2 分步式机收经营模式多样,更具灵活性甘蔗分步式机收可根据蔗农自身劳力和运输条件情况进行灵
11、活的工序拆分,既可全流程机械化,亦可部分工序采用人工方式以弥补机械作业的局限性或者给蔗农以自由选择,如蔗农可以自行砍倒甘蔗和倒短运输至集中剥叶除杂处理点,分步式机收服务商采取分段的方式收取相关的费用,为蔗农实现节支增收、实17中国糖料 http:/2023现收益最大化提供了支持。在广西来宾迁江蔗区,蔗农还可选择直接将地头未经剥叶除杂的甘蔗以毛蔗的形式销售给中间商(同时也是分步式机收的服务商),从而从甘蔗收获的砍、运、结算等复杂流程中解脱出来,直接在地头一次性完成甘蔗销售。经营多样性的甘蔗分步式机收既可大幅节省劳力、提高甘蔗砍收的工作效率,又更具有操作灵活性。2.3 减少蔗地机械碾压,延长宿根年
12、限甘蔗每公顷有效茎数量是决定甘蔗单产高低的关键因素14,也是决定甘蔗宿根年限长短的关键因素15,甘蔗每公顷有效茎数的多少直接关系到蔗农收益的高低16。云南省盈江县农业农村局甘蔗技术推广站在辖区 6 个联合机收点对 2 种机型的机械收获点进行次年产量调查,调查数据分析显示:上年机械收获的蔗地次年有效茎条数较未经机械收获的蔗地普遍减少,平均有效茎减少 2 165 条/hm2,单产降低4.78 t/hm2,详细数据见表 1。广西来宾东糖迁江有限公司 2020 年对辖区甘蔗联合收割机收获宿根蔗出苗情况进行跟踪调查,结果显示上年机械收获的蔗地次年甘蔗平均出苗率17仅 111.42%,较人工砍蔗的出苗率低
13、 51.7%,详细数据见表 2。联合机收对蔗地的碾压直接影响了次年甘蔗出苗率,导致了次年甘蔗每公顷有效茎数的下降,同时,易造成地块板结不利于后期田间管护。甘蔗分步式机收通过人工或轻小的割铺(堆)机砍倒后集中转运至处理点进行处理,免去了联合收割机进田对蔗桩的碾压,保证了次年甘蔗的有效茎数量,从而可延长甘蔗的宿根年限。表 1 盈江县机械收获次年产量调查表Table 1 Questionnaire on the second years yield of sugarcane harvested by machine in Yingjiang county地点Location机型或人工Machinem
14、odel ormanual method根次Ratooning times品种Variety平均株高/cmAverage plant height平均茎径/cmAverage stalk diameter有效茎数/(条/hm2)Number of millable stalks单茎重/kgSingle stalk weight产量/(t/hm2)Cane yield练的 2南拱 1南拱 2练旳 3南缓 1洛阳辰汉4GQ-130ck洛阳辰汉4GQ-130ck洛阳辰汉4GQ-130ck洛阳辰汉4GQ-130ck约翰迪尔CH-330ck32223柳城05-136盈育91-59粤糖93-159粤糖93
15、-159粤糖93-159332.92.5674583 1.56 116.28 318.62.6780040 1.62 129.34 264.22.7687412 1.40 122.48 248.72.5591625 1.12 102.34 258.72.7680040 1.37 109.52 268.53.0186043 1.70 146.03 286.72.5475492 1.30 98.19 2702.3361849 1.02 63.29 2503.0478039 1.60 124.62 268.43.0472313 1.73 125.13 27 第 45 卷,第 4 期胡朝晖,等:甘蔗分
16、步式机收的可行性与经济效益分析续表1地点Location机型或人工Machinemodel ormanual method根次Ratooning times品种Variety平均株高/cmAverage plant height平均茎径/cmAverage stalk diameter有效茎数/(条/hm2)Number of millable stalks单茎重/kgSingle stalk weight产量/(t/hm2)Cane yield南缓 2约翰迪尔CH-330ck2粤糖93-159254.32.7782394 1.35 111.37 262.72.8399079 1.46 145
17、.02 机械收获平均274.47 2.74 79660 1.43 113.74 ck 平均272.82 2.74 81825 1.44 118.52 机械化收获较 ck1.65 0.00-2165-0.01-4.78 表 2 联合收割机砍收蔗宿根出苗率调查结果 Table 2 Investigation on the emergence rate of sugarcane ratoons after mechanized harvesting单位:%厂家机型Machine brand and model种植品种Varity桂柳 05/136Guiliu 05/136桂糖 42 号Guitang
18、 No.42福农 41 号Funong No.41平均Average value中联重科 AC6075.22115.4095.31洛阳辰汉 4GQ-130104.49134.58119.54凯斯纽荷兰 A4000-382.16126.24104.20柳工农机 S71896.71156.50126.61机收平均84.70125.46130.41111.42人工砍蔗平均113.52185.45162.12163.12机收较 ck 差值-28.82-59.99-31.71-51.702.4 避免秸秆露天焚烧,减轻环境污染压力,蔗叶资源化利用得到提高为减少环境污染,国家已经明令禁止焚烧秸秆,传统的蔗叶
19、田间焚烧也在禁止之列。当前,国内甘蔗秸秆即蔗梢和蔗叶的主要处理方式是肥料化、饲料化和燃料化三种综合利用方式18,随着养殖规模不断扩大和青储饲料的大量需求,人工砍收甘蔗的蔗稍大多被贩卖给养殖场进行饲料化处理,但蔗叶的回收处理或利用则是亟待解决的现实问题:首先,蔗农对秸秆禁烧和收集利用的认识不足,嫌麻烦,不愿收集,或者自身收集能力有限,而收储公司收运不及时导致蔗农不能按时用地;其次,干枯蔗叶轻、收集用工量大、收集成本高,收购价格低不能冲抵收集成本,而我国占比最多、也是回收最难的是旱坡地甘蔗的秸秆,当前蔗叶回收率最低的就是旱坡地,大多只能简单还田处理或者蔗农偷偷违禁焚烧。据测算,甘蔗秸秆重量占农业产
20、量的 21%左右19,其中蔗叶约占 6%20,按近 5 个榨季全国糖料蔗平均农业总产量 7 600 万 t 计算,每榨季产生的蔗叶及蔗梢总量就可高达约 1 600 万 t,其中 460 万 t 是较为难以收集和处理的干枯蔗叶,如果合理收集37中国糖料 http:/2023和利用,除了可以有效解决秸秆禁止焚烧的难题,也将是产业增收的一个重要方向。2022/2023 年榨季多地开展甘蔗分步式机收,甘蔗砍倒后无需去梢剥叶,整个植株运输至机械剥叶除杂点进行处理,大幅减少留在蔗地上的蔗叶,既避免了蔗叶的露天焚烧,还由于分步式机收蔗叶蔗梢夹带泥沙量小、集中便于装运的优势,畜牧饲养场争相订购,蔗叶的资源化利
21、用得到了提升。2.5 分步式机收损耗小、夹杂少,蔗农和糖企都欢迎经测算,甘蔗分步式机收在机械化截断剥叶除杂时,较人工处理的损耗约高出 3%,但远低于联合机收约 13%甚至更高的损耗水平2,蔗农完全接受。同时,处理后的原料蔗夹杂率为 6%左右,大大低于联合机收的平均水平,且基本不含蔗蔸、泥沙等严重影响糖厂生产设备及工艺的夹杂物,糖厂无需进行技改和设备升级,分步式机收在糖厂的接受度高,为了鼓励推动分步式机收,糖厂一般按 4%的比例扣杂。尝到了分步式机收的甜头,目前部分制糖企业正在积极部署 2023/2024 年榨季分步式机收的推广工作,不过,由于集中剥叶除杂的设备还有需要完善的地方,推广工作尚比较
22、谨慎。2.6 分步式机收能减少病虫危害分步式机收将蔗叶等全部搬离蔗地,避免了蔗叶禁止焚烧却不得不留在蔗地的窘境,能有效降低甘蔗螟虫等虫害的越冬基数,阻断代际传播,也能一定程度降低病菌或病毒孢子等的数量,从而减少病虫危害。3 甘蔗分步式机收的经济效益分析3.1 设备组成及人员配置3.1.1 机械核心部件组成由于分步式机收是基于联合机收的一种创新性应用,也是一种为了适应蔗地生产条件等的变通,在机械核心部件的组成和运作模式上,各地没有统一标准,设备也是多样化的组成。本次研究,三地的方式大同小异,由于甘蔗割铺(堆)机尚未成熟及较少使用,2022/2023 年榨季各地分步式机收依然采取人工方式砍倒,核心
23、组件一般为一台联合收割机改造而来,前后配置进出料输送带各 1 条,广西来宾则使用了电力驱动的专用甘蔗剥叶除杂机,另需配置甘蔗抓机 2 台分别用于蔗地甘蔗装车及处理点喂料,3 辆运输车用于田间至处理点的倒短运输,广西来宾处理点另配置地磅 1 台,以便为加工毛蔗计重和毛蔗收购称量,分步式机收的设备配置和场地要求等详见表 3。表 3 分步式机收设备等配置一览Table 3 Overview of equipment configuration for step-by-step mechanized harvesting样本点Sample location主机配置Core machine config
24、uration主机动力Main engine power装蔗抓机/台Sugarcane loading grab倒运车辆/辆Number of transfer vehicles地磅配置/套Number of weighbridges场地/m2Size of occupied space日处理蔗量/(t/d)Daily sugarcane processing capacity云南盈江柳工 S718 改+输送带柴油23无667133490100广西来宾专用剥叶除杂机电2311334100300云南勐海约翰迪尔 330 改+输送带柴油23无667133410047 第 45 卷,第 4 期胡朝晖
25、,等:甘蔗分步式机收的可行性与经济效益分析3.1.2 人员配置根据主机处理能力和蔗地条件等因素不同,一个分步式机收服务团队需配备砍蔗工 1020 人,甘蔗抓机及运蔗倒短车驾驶员 5 人,处理点固定工作人员 25 人,详细人员配置见表 4。表 4 分步式机收人员配置一览Table 4 Overview of personnel configuration for step-by-step mechanized harvesting样本点Sample location日处理蔗量/(t/d)Daily sugarcane processing capacity砍蔗人数/人Number of pers
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