湛江市高良姜田间生产机械化需求分析与展望

李 玲，邓干然※，徐红梅，黄亮舞，张 岩，王成龙，郑 爽，李国杰，崔振德

（1.中国热带农业科学院农业机械研究所，湛江 524091；2.华中农业大学工学院，武汉 430070；3.广东丰硒良姜有限公司，湛江 524100；4.农业部热带作物农业装备重点实验室，湛江 524091）

0 高良姜生产概况

高良姜（Alpinia officinarum Hance），别名高凉姜、良姜等，为姜科山姜属常绿多年生草本植物。高良姜喜温暖湿润气候环境，耐干旱、怕涝浸、不耐霜寒，原产于我国华南地区的热带、亚热带区域，现主要分布于我国的广东、海南、广西、云南等地区，其中广东省湛江市徐闻县为高良姜主产区，种植量约0.4万hm2（6万亩），最高种植量达到0.67万hm2（10万亩），产量占全国90%以上，主要集中于徐闻县龙塘、前山、曲界、南山、城北、下洋、锦和、海安等乡镇，其中徐闻县龙塘镇有“高良姜之乡”的美称[1，2]。

高良姜作为药食两用的热带植物，其化学成分主要包括挥发油类、黄酮类、二芳基庚烷类、苯丙素类、糖苷类等，具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤、抗氧化、抗胃肠道出血、抗溃疡和胃黏膜保护等作用[3，4]。可用于制作各种美食，如高良姜粥、汤等，亦可用于保健食品、调味料、医药、饲料等产品的生产与开发，具有广泛的开发和应用价值，可带来较好的市场效益和经济效益,应用前景广阔。

目前，国内外在高良姜化学成分分析、活性成分提取、加工利用等方面展开了相关试验研究，并取得了较多成果，开发了高良姜茶、驱风油、香水、调料，以及与其它药材配合使用制成各种医药制剂[5-9]。但在高良姜田间机械化生产、管理方面，尚未见相关报道，其田间生产管理主要依赖人工作业。因此，建立现代化的高良姜产业，研发设计高良姜生产管理机械化技术与装备，实现高良姜生产全程机械化是一项重要的基础性工作。

1 高良姜生产农艺模式与生产机械化技术需求分析

湛江市地处北回归线以南的低纬地区，属热带和亚热带季风气候，终年受海洋气候调节，雨水阳光充足，是我国高良姜主产区，其产量达到全国总产量的90%。高良姜为多年生草本植物，大田种植，主要采用幼嫩根茎繁殖，一般种植3～6年可收获。当前高良姜的生产农艺模式主要采用挖穴或开浅沟种植，一般株距约35～50 cm，行距约70～80 cm，生产过程主要包括耕整地、种植、田间管理、收获等环节[9-12]。当前除耕整地外，高良姜的种植、田间管理（除草、施肥等）、收获等环节基本依靠人工。高良姜在种植农艺方面亦有较大差别，主要有平种和起垄种植2种模式。

1.1 耕整地

高良姜种植前先犁地深松，翻晒土地 20～30 d，之后用3%辛硫磷颗粒剂掺入土中进行施肥，再耙平，使得土壤疏松、土地平整[10]。如采用平种农艺模式，则直接在平整土地上开浅沟或人工挖穴；采用垄种植农艺模式，则先起垄，之后在垄上开浅沟或人工挖穴种植。不管采用何种模式，各作业环节均依靠人工，在实际作业过程中，垄宽、垄高等具体参数没有统一标准。

1.2 种植

高良姜的繁殖可采用种子繁殖亦可采用根茎繁殖，大田栽培多采用根茎繁殖。选择芽头密集、无病虫害的幼嫩根茎做种，放置浅沟或种穴中，并同时覆土压实，覆土厚度约5～6 cm，株距约35～50 cm，行距约70～80 cm。

在高良姜的种植作业过程中，从选种、开沟或挖穴到下种、覆土等环节基本依靠人工完成，需要消耗大量的劳动力。为提高工作效率，降低人工成本和劳动强度，应根据种植农艺设计专用的高良姜种植机械化技术与装备，解决种植机械化问题。

1.3 田间管理

高良姜较粗生易种，但在种植初期，杂草较多，影响姜苗生长，需进行除草、施肥，后期在植株封行后，多采用粗放型管理，根据生长情况施农家肥或复合肥等。

高良姜的田间生长周期约3～6年，管理方式较为粗放，作业亦全部依靠人工，且除草、施肥是劳动强度较高的工作。过于粗放的田间管理是导致高良姜产量下降、经济效益降低的主要因素之一，因此，研制开发相应的高良姜田间管理机械以降低田间管理成本，是高良姜产业发展过程亟待解决的关键问题之一。

1.4 收获

高良姜种植3～6年后收获，因此植株形态较大、姜苗茂盛而密实，采用现在的农艺模式种植，采收时已无行无垄，地下高良姜连接成片、根须多，收获难度较大。当前收获高良姜基本依靠人工采挖，先是采用镰刀砍除地上茎秆，堆积到田间地头，然后采用锄头或耙逐株挖掘，再人工清理泥土和根须，人均收获仅200 kg/d，效率很低，人工挖姜成本约0.7元/kg，按照产量60 000～90 000 kg/hm²计算，收获人工成本达到4.2万～6.3万元/hm²。这种高强度的人工劳动，随着农村劳动力的日渐缺乏，将越来越难雇到合适的劳工，收获成本亦持续攀升。

高良姜采收环节在高良姜整个生产过程中用工最多、劳动强度最大，成本支出最高。当前高良姜收获过程中劳动力短缺、人工成本高、效率低，是影响高良姜产业效益的最关键问题。

2 高良姜生产机械化的技术思路

发展机械化，农机和农艺融合统一是基础，两者只有高度结合才能充分发挥农业机械和种植技术的潜力[13]。当前高良姜生产的各个环节主要依靠人工作业，种植模式无统一标准，再加上高良姜本身生长形态的复杂性，给高良姜机械化田间管理和采收造成较大困难，特别是种植行距不规范，造成田间管理和收获过程中，拖拉机无法进入田间作业。鉴于这些问题，要实现高良姜生产机械化，首先要考虑高良姜生产的农机与农艺结合。在高良姜种植农艺上，要充分考虑后续作业过程中的机械化问题，为农机具进出田间留出作业空间，避免姜苗、高良姜在作业过程中受到损伤。

按照上述分析，当前生产中推行的农艺模式，显然不适宜使用机械化作业，要另行研究制定新型的高良姜栽培模式。从有利于机械化采收的角度考虑，相比之下，起垄式高良姜种植模式更利于实现高良姜生产的全程机械化，因此以下主要从起垄种植农艺模式考虑高良姜的种植、管理、收获等环节的机械化技术思路。

2.1 高良姜种植机械化

高良姜种植主要包括施肥起垄和种植等环节，主要设备包括施肥起垄机和种植机。其中施肥起垄机技术比较成熟，考虑到广东地区土壤和气候特点，建议采用旋耕起垄和圆盘式施肥的方式，结合适宜高良姜生产机械化的农艺模式，充分考虑后续高良姜的种植、管理、收获机械化配套问题，设计相应的起垄高度与垄型。

高良姜种植包括开沟、下种、覆土等工序，因高良姜姜种不规则，形状复杂，自动下种难度较大，所以设计的人工辅助排种的半自动高良姜种植机应具有较高的可行性。

2.2 高良姜田间管理机械化

高良姜种植初期杂草较多，对垄沟进行机械化培土、除草作业能有效减轻杂草繁殖。对于小面积的高良姜种植地块，可以考虑使用微耕机进行中耕管理。微耕机可进行沟内杂草粉碎、培土等作业，市场上成熟产品较多。对于大面积的高良姜种植地块，可使用中型拖拉机为动力进行田间中耕管理，配套除草、施肥、培土等作业机具，工作效率较微耕机要显著提高。

2.3 高良姜收获机械化

高良姜收获包括两个方面，一是地上姜秆的处理，二是地下高良姜的挖掘收获。其中姜秆处理又可分为粉碎还田、粉碎收集，对应的机具为高良姜秸秆粉碎还田机和高良姜秸秆粉碎收集机。随着姜秆综合利用技术研究的深入，姜秆的粉碎收集将是主要趋势。在高良姜的挖掘收获方面，要实现高良姜的机械化收获，应以实现农机农艺结合为基础，在高良姜起垄种植模式和有效的田间管理下，高良姜机械化挖掘收获难度将显著降低。结合高良姜地下生长形态设计挖掘机具，以实现高良姜的低损挖掘和姜土分离，是高良姜生产机械化过程中最首要的任务。

2.4 高良姜初加工机械化

高良姜初加工是高良姜生产的重要环节。其中太阳晾晒干燥能耗低，但受天气影响较大，晾晒时间长且需要硫磺熏蒸；热风干燥能耗相对较高，但干燥速度快，生产能力较大且操作方便。如何优化装载量和设备结构、设备规模，是当前高良姜初加工机械化需要解决的问题之一。

3 高良姜生产机械化技术展望

高良姜在我国有着悠久的种植历史，同时也是徐闻县龙塘镇等地的特色支柱产业，随着对高良姜食用、药用研究的深入，高良姜的食用、药用价值得到广泛认可，作为药食两用的作物，高良姜在国内外存在巨大的潜在消费市场。种植不规范、田间管理粗放、产量低等一系列问题制约了高良姜产业的持续健康发展，现代化的高良姜产业必须依靠生产管理的机械化，因此加强高良姜生产机械化技术与装备的研发设计是当务之急。但当前高良姜种植农艺模式，农机具作业难度大，农业机械化难以实现。因此，应建立适宜生产机械化的种植农艺，研发设计合适的高良姜生产机械技术与设备，形成经济、高效的新模式，从而提高高良姜生产机械化水平。