（農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所   胡良龍）

引言

甘薯(sweet potato)屬旋花科甘薯屬，一年生或多年生蔓生草本，又名山芋、紅芋、番薯、紅薯、白薯、白芋、地瓜、紅苕等，因地區(qū)不同而稱謂各異。 甘薯起源于南美洲，現(xiàn)已在100多個(gè)國家廣有種植，16世紀(jì)末從南洋傳入中國福建、廣東，而后向長江、黃河流域及臺(tái)灣省等地傳播[1,2]。

世界甘薯主要產(chǎn)區(qū)分布在北緯40度以南。栽培面積以亞洲最多，非洲次之，美洲居第三。FAO 2009年數(shù)據(jù)顯示，世界甘薯栽培面積為8.53Mhm2，總產(chǎn)量為108Mt。

甘薯是重要的糧食、飼料、工業(yè)原料及新型能源用原料， 是世界糧食生產(chǎn)的底線作物和極具競爭力的優(yōu)質(zhì)能源作物，亦是優(yōu)質(zhì)的抗癌保健食品（日本《朝日新聞》稱甘薯是“準(zhǔn)完全食品”）[3,4]，是欠發(fā)達(dá)地區(qū)主要經(jīng)濟(jì)收入之一，因此研究和推廣甘薯生產(chǎn)機(jī)械具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1.我國甘薯生產(chǎn)概況

我國是全球最大的甘薯生產(chǎn)國， 常年種植面積約為4666.67~5333.33khm2， 約占世界的60%， 年生產(chǎn)量為85Mt，約占世界的79%。 甘薯在我國糧食作物生產(chǎn)總量中僅次于水稻、小麥、玉米。

甘薯在我國分布較廣，以淮海平原、長江流域和東南沿海各省最多，種植面積較大的省份有四川、河南、山東、重慶、廣東、安徽等。 根據(jù)我國氣候條件、甘薯生態(tài)型、行政區(qū)劃、栽培習(xí)慣等，現(xiàn)在一般將甘薯種植區(qū)劃為三大區(qū)：北方春夏薯區(qū)（占45％）、長江中下游流域夏薯區(qū)（占35％）、南方薯區(qū)（占20％）。

根據(jù)作業(yè)環(huán)節(jié)劃分， 甘薯田間生產(chǎn)機(jī)械主要包括育苗、耕整、起壟、施肥、排種、剪苗、移栽、田間管理（灌溉、植保機(jī)械等）、收獲（切蔓、挖掘、撿拾、收集）等作業(yè)機(jī)具，其中耕整、起壟、施肥、田間管理等機(jī)具為通用型農(nóng)業(yè)機(jī)械， 而其它環(huán)節(jié)則需針對甘薯特點(diǎn)采用專用機(jī)型。上述環(huán)節(jié)中，收獲、種植是最重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，而收獲又是重中之重，其用工量占生產(chǎn)全過程42％左右，作業(yè)成本占生產(chǎn)總成本50%左右。

集起壟、旋耕、種植于一體的富來威甘薯復(fù)式作業(yè)移栽機(jī)

美、日、加拿大等發(fā)達(dá)國家對甘薯生產(chǎn)機(jī)械化技術(shù)及裝備研發(fā)起步早、投入大、發(fā)展快，已形成排種機(jī)、剪苗機(jī)、起壟機(jī)、移栽機(jī)、切蔓機(jī)、收獲機(jī)（分段收獲、聯(lián)合收獲）等系列產(chǎn)品,甘薯生產(chǎn)機(jī)械早已實(shí)現(xiàn)專用化、標(biāo)準(zhǔn)化,其作業(yè)工效是傳統(tǒng)人工的數(shù)十倍。

我國雖是甘薯生產(chǎn)大國， 但其機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)卻十分落后，作業(yè)機(jī)具的專用化、高效化、系列化程度還較低， 其耕種收綜合機(jī)械化水平距離國家平均水平（52%）尚有較大距離，并且區(qū)域發(fā)展不平衡，國內(nèi)平原（砂壤土）地區(qū)明顯高于丘陵山區(qū) 。 尤其是用工量和勞動(dòng)強(qiáng)度最大的收獲環(huán)節(jié)，目前國內(nèi)仍以人工為主，部分平原地區(qū)采用簡易挖掘犁，少數(shù)地區(qū)采用小型切蔓機(jī)、挖掘犁、收獲機(jī)，且其作業(yè)性能尚需進(jìn)一步改進(jìn)提升，而高性能機(jī)械化聯(lián)合收獲裝備還為空白。 采用人工收獲存在著勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低、損失大、作業(yè)成本高（雇工收高達(dá)2700元/hm2）、綜合效益低下等問題 ，已成為制約甘薯生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展的主要技術(shù)瓶頸。

隨著我國農(nóng)村勞動(dòng)力結(jié)構(gòu)短缺矛盾的加劇， 農(nóng)民熱切盼望甘薯能早日像小麥、 玉米和水稻一樣實(shí)現(xiàn)機(jī)械化收獲，降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率，市場對發(fā)展甘薯收獲機(jī)械化的呼聲越來越高，需求十分迫切。

富來威雙壟切蔓挖掘復(fù)式作業(yè)機(jī)

2.甘薯收獲技術(shù)制因研析

旺盛的市場需求與實(shí)際生產(chǎn)的相對落后， 形成甘薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一對矛盾，因此積極探索制約甘薯收獲技術(shù)發(fā)展的因素，尋求新的解決方法，具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

2.1.長期歷史欠賬造成甘薯作業(yè)機(jī)具研發(fā)生產(chǎn)嚴(yán)重滯后

長期以來， 各級政府及農(nóng)機(jī)科研機(jī)構(gòu)關(guān)注的重點(diǎn)是稻麥、玉米、油菜等主要糧油作物的生產(chǎn)問題，政策制定、立項(xiàng)支持和平臺(tái)建設(shè)都給予了傾斜，且“先平原、后山區(qū)”，致使在丘陵薄地占有較大種植比例的甘薯行業(yè)缺少專業(yè)的機(jī)械研發(fā)隊(duì)伍、研究平臺(tái)、生產(chǎn)企業(yè)和資金支持，造成生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展長期滯后。 近年，隨著主要糧油作物生產(chǎn)機(jī)械化的逐步解決， 甘薯等土下果實(shí)生產(chǎn)機(jī)械化， 尤其是收獲機(jī)械化已逐步成為政府部門和農(nóng)機(jī)化研究領(lǐng)域關(guān)注的難點(diǎn)和熱點(diǎn)問題， 國內(nèi)甘薯生產(chǎn)機(jī)械化的研發(fā)生產(chǎn)也開始起步。

2.2.甘薯自身生理性狀決定其機(jī)械化收獲的難度

1） 甘薯體形大、分量重、生長深、結(jié)薯范圍寬。 甘薯因品種、土壤和栽培條件不同而分為紡錘形、圓筒形、球形和塊形等， 單個(gè)平均重量超過250g， 生長深度約20～28cm，結(jié)薯范圍達(dá)25～35cm。 機(jī)械化挖掘收獲時(shí)土、薯分離量很大，據(jù)Hechelmann研究：馬鈴薯（與甘薯壟塌后的生長情形類似）挖深從12cm增14cm時(shí)，過篩分離的土壤將從975t/hm2增至1245t/hm2[5]。 因分離的土壤多，故作業(yè)時(shí)易造成土壤埋薯，機(jī)具作業(yè)的明薯率相對較低；機(jī)具的前行挖掘、分離負(fù)荷過大，易造成鏈桿、齒輪、軸承等運(yùn)動(dòng)件磨損嚴(yán)重，且機(jī)具配套動(dòng)力要求大、零部件材質(zhì)要求高，造成機(jī)具相對其他作物同類產(chǎn)品的價(jià)格要高。

2） 甘薯皮薄易蹭傷 ，對鮮薯 、種薯的貯藏和鮮薯出口不利，故而對機(jī)具輸送、分離等工作部件的振頻、振幅、速度等參數(shù)研究和材質(zhì)選擇提出了更高要求。

3） 甘薯藤蔓生長茂盛，且匍匐纏繞嚴(yán)重 。 甘薯藤蔓通常長到1.5～2.5m，每畝莖蔓產(chǎn)量多達(dá)2000kg[6]，且相互纏繞，不宜分離。 機(jī)械切割粉碎量較大，尤其是壟溝起伏不定、形狀復(fù)雜，難以切除干凈，纏繞的依然不少，壟溝碎秧鋪放堆積多，易阻擋或懸掛在收獲機(jī)前端兩側(cè)輻板上，大大增加了機(jī)具的前行阻力。

4） 甘薯壟易塌陷、壟行不規(guī)則，給仿形切蔓 、挖掘帶來難度。 甘薯有壟作和平作兩種方式， 但以壟作為主， 如黃淮地區(qū)， 一般小壟寬在60～85cm， 壟高為30cm。 由于風(fēng)吹日曬雨淋，薯壟在后期塌陷較嚴(yán)重，且塌陷的程度不一致，后期一般的壟高僅為15～20cm，且有一定起伏， 致使仿形過程中切蔓割刀的高度不宜控制，要不秧蔓留得過長，要不切得短、割刀易入土，造成振動(dòng)大、易傷薯、易傷刀，甚至損傷機(jī)具。

2.3.甘薯種植分布區(qū)域土壤千差萬別 ，機(jī)具的適應(yīng)性難解決

甘薯在平原、丘陵、山地皆有種植，其種植土壤主要為砂土、砂壤土、砂石土、壤土、粘土，一種機(jī)具難以適應(yīng)多種不同土壤的作業(yè)；此外，甘薯種植田塊大小不一，尤其是丘陵山區(qū)道路崎嶇、田塊細(xì)碎，中大型機(jī)具難以適應(yīng)多地區(qū)作業(yè)。因此，只有依據(jù)不同地區(qū)土壤類型、田塊大小等特點(diǎn)開發(fā)相應(yīng)的機(jī)具（材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、動(dòng)力皆有區(qū)別），造成機(jī)具規(guī)格繁、型號多、批量小、服務(wù)半徑大、售后成本高、制造成本高，嚴(yán)重制約機(jī)具的推廣應(yīng)用，并制約生產(chǎn)企業(yè)積極性提高和生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大。

此外，土壤墑情對挖掘收獲的影響也至關(guān)重要。對于壤土、粘土而言，濕度過大會(huì)引起堵塞篩面、薯土分離不開、機(jī)具負(fù)荷增大等問題，濕度過小則挖掘阻力增大、薯土分離不開、篩面負(fù)荷增大，進(jìn)一步制約了機(jī)具作業(yè)的適應(yīng)性，故而應(yīng)選擇合適的墑情收獲。

2.4.種植農(nóng)藝不規(guī)范制約收獲機(jī)具發(fā)展

甘薯壟作、平作皆有，以壟作為例，種植規(guī)格就有大壟單行、小壟單行、大壟雙行等，壟寬在60～100cm（以75～85cm的壟寬居多），壟高為25～33cm[7]。 各種植區(qū)的壟形、壟寬差距較大，與國內(nèi)現(xiàn)有的拖拉機(jī)型譜難以匹配，致使配套機(jī)具與動(dòng)力難以選擇。作業(yè)幅寬大的機(jī)具，需配套動(dòng)力大，而動(dòng)力大的拖拉機(jī)輪距大，易壓鄰行傷薯；動(dòng)力小的拖拉機(jī)，抗超載荷能力弱，在土質(zhì)偏粘或挖掘深度較深的情況下，難以拖動(dòng)，影響作業(yè)順暢性和拖拉機(jī)壽命。 以現(xiàn)行種植形式較多的小壟單行為例，其壟寬以60～85cm的居多，較適合配套的拖拉機(jī)應(yīng)為254型、280型、300型、304型， 但上述機(jī)型的前輪輪距一般在107cm左右， 后輪輪距一般在108cm左右，極易壓臨行而傷薯。

此外，各地選育的種植品種較多，不少粉用甘薯個(gè)頭大、生長深，大大增加了挖掘收獲負(fù)荷，并使破損率上升，與之相適應(yīng)的配套動(dòng)力就更難選擇了。

2.5.缺少專業(yè)的生產(chǎn)企業(yè)，且企業(yè)母體偏小

我國薯類、 花生等土下果實(shí)生產(chǎn)機(jī)具的制造企業(yè)多為中小型企業(yè)，甘薯亦不例外，其機(jī)具生產(chǎn)企業(yè)母體偏小， 特別缺少上規(guī)模的大中型企業(yè)， 大多原為馬鈴薯、花生的設(shè)備生產(chǎn)廠，多為小型的，缺少必要的創(chuàng)新能力、制造手段、生產(chǎn)資金、輻射能力和社會(huì)影響力。

2.6現(xiàn)有機(jī)具可靠性差，適宜推廣的產(chǎn)品十分稀缺

目前，國內(nèi)甘薯收獲機(jī)具生產(chǎn)企業(yè)雖有幾十家，產(chǎn)品型號也多達(dá)數(shù)十種，但由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝、選材用材等因素，造成機(jī)具作業(yè)可靠性存在較大問題，適宜較大范圍推廣的機(jī)具少之有少。

3.相關(guān)建議針對上述制因， 對甘薯收獲機(jī)械化發(fā)展提出若干淺見：

1） 加強(qiáng)宣傳和溝通 ，增強(qiáng)各級管理部門對甘薯生產(chǎn)意義的認(rèn)知，爭取政策扶持和立項(xiàng)支持，并在國內(nèi)組建專業(yè)的甘薯機(jī)械化研發(fā)隊(duì)伍和技術(shù)平臺(tái)。

2） 對細(xì)碎不平整 、缺少機(jī)耕道等種植區(qū)進(jìn)行農(nóng)地重劃；對粘重土壤種植區(qū)進(jìn)行土壤改良，使之適宜機(jī)械化作業(yè)。

3） 農(nóng)機(jī)農(nóng)藝相融合。 將有利于機(jī)械化作業(yè)作為甘薯育種、栽培研究的重要指標(biāo)之一來考慮[8]，如：選育薯形較小、生長集中、長度適中、生長深度淺、不易破皮的品種；在栽培種植上可做到：種植密度適宜、壟距適中，應(yīng)適宜拖拉機(jī)行走；壟體不易塌陷等；并實(shí)行區(qū)域化統(tǒng)一種植規(guī)格， 為研制和推廣甘薯生產(chǎn)機(jī)具創(chuàng)造有利的先決條件。

4） 消化借鑒與自主創(chuàng)新并舉。 目前，日、美等國甘薯生產(chǎn)機(jī)械化技術(shù)較為先進(jìn)，其切蔓形式、挖掘撿拾一體化等技術(shù)對國內(nèi)具有較強(qiáng)的借鑒意義， 但必須結(jié)合我國的土壤類型、種植模式、收獲茬口、消費(fèi)需求等特點(diǎn)，仔細(xì)研析甘薯生產(chǎn)機(jī)械化的制約因素，自主創(chuàng)新，優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，從結(jié)構(gòu)、工藝、材質(zhì)、操作、農(nóng)藝等多方面進(jìn)行系統(tǒng)研發(fā)，開發(fā)適合國情的中小型、輕簡型生產(chǎn)作業(yè)機(jī)具，避免急于求成。

5） 扶持、培育和壯大有潛力的專業(yè)性甘薯機(jī)具生產(chǎn)企業(yè)，使創(chuàng)新能力、加工能力、售后服務(wù)能滿足甘薯機(jī)械化生產(chǎn)要求。

6） 隨著農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)政策的推進(jìn) ，甘薯種植大戶不斷涌現(xiàn)， 其對甘薯發(fā)展生產(chǎn)機(jī)械化的需求和愿望更為迫切。研發(fā)生產(chǎn)單位應(yīng)加強(qiáng)與之合作，理論與實(shí)踐充分結(jié)合，研發(fā)生產(chǎn)與示范應(yīng)用有效結(jié)合，加快新技術(shù)、新機(jī)型的研發(fā)熟化推廣進(jìn)程。

參 考 文 獻(xiàn)（略）

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