国内养蚕机械化设施研究现状、问题及建议

赵帮泰 叶江红 郭曦 梅林森 得丹初 周彦君

(四川省农机研究院，四川 成都 610000)

我国蚕业有着悠久的发展历史，是传统的优势产业。很早以前我国就是世界蚕丝的主要生产国和出口国。在社会经济快速发展和经济全球化的大背景下，农业产业结构的调整不断深入，蚕桑生产与其他经济作物的竞争愈显激烈。同时，工业经济以及第三产业的发展促使农村劳动力大量输出到城市，劳动密集型的蚕业发展总体呈现下滑之势。当前，我国蚕桑产业正面临着巨大的挑战，如何提高蚕桑生产的经济效益，关系着蚕桑产业的可持续发展。

随着我国城镇化进程的不断加快，农村劳动力转移就业导致人力成本不断攀升，传统蚕业急需向现代化蚕业发展。上世纪五十年代以来，基于当时的生产力水平，通过国内蚕桑机具研究人员的不懈努力，相继研发出系列蚕桑机械设备设施,主要有桑园管理机、切桑机、喷粉器、喷雾器、稚蚕饲育联合作业机等。但总体来说，蚕桑机械化水平发展相对滞后，无法满足现代蚕桑业对新机具和新设备的迫切需求。加快蚕桑生产的机械化发展是现代蚕业技术体系建设的一个重要组成部分，随着社会经济的飞速发展,特别是近年中央提出的“农业供给侧结构改革”和“乡村振兴战略”，对农业及农业产业发展提出了新的方向与要求。作为我省的特色产业之一的蚕桑,养蚕机械化水平低已成为制约我国蚕业向现代化、规模化、标准化发展的重要因素。机械化、自动化、智能化的栽桑养蚕设施设备的研发与应用迫在眉睫。提升蚕桑生产机械化水平，减轻养蚕劳动强度，提高生产效率，已经成为振兴我国蚕业的当务之急。

1 我国蚕桑机械化研发回顾

蚕是低等动物，生长发育易受环境影响，机械设备和养蚕工艺很难融合,因此我国的养蚕机械在蚕业技术体系中一直是一个薄弱环节。新中国成立后，经过我国蚕业工作者不懈努力,研发了一系列桑园管理、养蚕、制种及蚕茧干燥的机械设备，蚕桑机械化取得一定的进展，对蚕桑生产的发展起到了重要的推动作用。如江苏省蚕桑学会1991年出版《现代蚕桑改革机具》,集中介绍了我国研制的伐条机、采叶器、切桑机、稚蚕饲育联合作业机、手压蚕室喷雾器等149种蚕桑机具设备。

归类我国的蚕桑机具主要有切桑机械、给桑机械、消毒机械、除沙机械、上蔟机械、饲育联合作业机械。

1.1 切桑机械

小蚕躯体小，口器较为娇弱，移动距离和对桑叶的感知距离均较小，按标准切桑叶是每日饲育小蚕的一个重要环节。随着小蚕共育场(室) 、中小型养蚕合作社、大型养蚕公司等规模化、现代化的养蚕经营主体的出现，人们逐渐用更加高效方便的切桑机替代手工切桑，以期实现更高的经济效益。

早在上世纪70年代初中国农业科学院蚕业研究所就成功研制了70-2型电动切桑机，随后我国各省市的蚕业工作者也相继研制出了适应各自蚕区实际情况的切桑机，如浙江海宁农机研究所和海宁红江农机厂共同研制了简易切桑机、江苏南通吉尔瑞工贸有限公司旗下的通海机械设备制造厂研制生产了TH-A、B、C系列切桑机、江西的乐安广信茧丝有限公司研制生产了LG 型系列切桑机、安徽岳西县金山农机厂研制生产了YC12型切桑机、四川省南充蚕具研究有限公司研制生产了“创艺”牌QSJ -40型和QSJ-80型切桑机、四川省南充上智农业机械设备有限公司研制生产了QSJ90型自动切桑机、SzQSJ-500A多功能切桑机，四川省万马机械制造有限公司研制生产了93QS系列切桑机。

总体讲，当前市面上的切桑机按其动力方式主分为三类，分别是纯手动切桑机、电动兼手动切桑机、纯电动切桑机。同一台电动切桑机通过安装不同类型的刀片可切各个龄期所需的不同大小的桑叶，方便高效。按其切割主件的材质与构造方式又可将切桑机划分为以下3 类: 一是早期研制生产的橡皮滚轮+活动式圆刀片，二是金属材质型螺旋滚刀式，三是全金属材质的单刃圆刀组+固定在刀辊上的齿形刀排组合。就目前而言，第一种切桑机市面上相对较少，主要是后两种切桑机较为常见。

切桑机的切叶效果因生产厂家、切桑机刀片的厚薄、间隙、形状和相对运动速度的不同而表现出一定的差异。但现有的切桑机也存在一定的问题，如切桑机容易卡叶、叶片切口不太规则、对叶片损伤大、仍存在安全隐患等。

1.2 给桑机械

目前国内研究的给桑单机较少，给桑机械化主要体现在稚蚕饲育联合作业机上。浙江省海宁县农机所与海宁红江农机厂在1982共同研制了简易给桑机，适用于3龄及以下的小蚕，该机由给桑机头和送匾台两部分组成 ，给桑机头由料斗、备用料斗、振动斜板、毛刷轮、抓齿轮、机架及调节机构组成，送匾台由输送链、机架和传动装置组成，采用振动斜板和毛刷轮配合进行出料。该给桑机在实际养蚕活动中存在一定问题，因此并未在大范围内推广开。

在调研过程中发现，宁南县蚕农自行研发了一款给桑车辅助给桑，给桑车结构较为简单，能在一定程度上方便人工操作，但提高的给桑效率十分有限。如图一。

图1 简易给桑车

1.3 消毒机械

消毒是防治蚕病的重要措施，在养蚕的各个阶段根据消毒范围、消毒对象和剂型的不同，可分为喷雾消毒、浸渍消毒、熏烟消毒和撒粉消毒,对应有不同的机具辅助蚕农消毒。其中，喷雾消毒的机具最为常见，蚕农常采用背负式小型手动或电动喷雾器对桑叶和蚕房环境进行消毒。浸渍和熏烟消毒一般无机具设备介入，而撒粉消毒也以手工抛撒( 包括纱布袋、竹筛抖撒)为主。近年来，各地蚕业机械研究人员也陆续研制了一些喷粉消毒机。

2012年，中国农业科学院蚕业研究所和江苏科技大学共同研制了一种便携式的蚕座消毒喷粉机。四川省农业科学院蚕业研究所与南充市桃园生物化学研究开发有限公司在2015年共同研制了CYS-PFJ01型便携式蚕用电动喷粉消毒机。这两款喷粉消毒机均采用的是电机驱动离心风机，气力喷粉原理。四川省农业科学院蚕业研究所及国家蚕桑体系机械与设施功能研究室研制开发了CYJX-SFJ型自走式撒粉消毒机。通过传动系统带动滑轮沿轨道前进，同时带动撒粉滚筒转动，石灰粉从梳齿状空隙处匀速落下，从而完成撒粉作业。

手持式喷粉消毒机具有操作灵活方便，能适应各种蚕房环境的优点，但长时间使用会耗费人较多的体力，较强的电机振动也会对使用者的健康产生一定危害。自走式喷粉消毒机容量大，操作简单轻松，只适宜于规模化大蚕蚕台育和地蚕育的撒粉消毒，对蚕房、蚕台有一定要求。

1.4 除沙机械

除沙可以将蚕座上的蚕粪、残桑、褪下的皮等杂物除掉，以便保持蚕座的清洁和干燥，为蚕儿提供一个健康的环境，减少蚕病的发生。各地除沙的时间和次数不尽相同，一般来说，每一眠期至少需要除一次，实际生产中基本都会采用蚕网除沙法。蚕网法并不能百分百的将蚕与蚕沙分离，会有部分的蚕留在蚕网下，需要人工进行干涉，再加上蚕沙的构成较为复杂，这都增加了开发除沙机械的难度。目前，基本都是人工利用蚕网进行除沙工作，少有机械设备的辅助。

1.5 上蔟机械

过去,蚕上蔟基本上使用草笼/竹签等简易蔟具，无专门的机械化设备。现在大力推行纸板方格蔟，常用人工拾取法、自动上蔟法、振落上蔟法等三种上蔟方法。我省近年主要推广使用的是纸板方格蔟自动上蔟法，在自动上蔟环节，目前应用较广泛的主要有承架式和悬架式两种装置，悬架式比承架式更加方便灵活，具有更大的技术拓展空间和多用途功能,将是未来的发展方向。一般的悬架式蚕自动上蔟装置由横梁、钢丝绳索、蔟架等组成，目前主要有手动螺旋式方格蔟自动上蔟、电动平吊式方格蔟自动上蔟、葫芦吊上蔟等，这些装置结构相对简单，在生产上比较实用，能不同程度地提高上蔟工效，但自动化程度不高，仍需要人工辅助操作。

1.6 饲育联合作业机械

饲育联合作业机械能更大限度的减少劳动力投入，真正实现养蚕的自动化。中国蚕业研究所在1986年研制的PY80型稚蚕饲育联合作业机是我国自行设计的第一台机械化蚕台，在电器控制上对送叶、切桑、给桑等既能分项作业又能联合自动作业。

由湖北省武汉市江夏区莲花龟鳖蛇研究所在2007年研制的多功能蚕具,集蚕蔟、蚕匾、蚕网、蚕架功能于一体,并能自动除沙、自动上蔟、快速采茧,实现省力化、高密度、立体养蚕。2013年由国家蚕桑产业技术体系设施与机械研究室、南充蚕具研究有限公司、四川蚕业研究所合作研制了智能型自动化稚蚕饲育机，整机采用封闭式双螺旋结构，设置有消毒撒粉机、自动给桑机和除沙平台，智能化调节温度、湿度，使蚕能在适宜的环境下生长。2015年柳州市自动化科学研究所研发了小蚕共育自动喂蚕机，该机由进料机构、解叠机构、喂叶机构、堆叠机构和出料机构组成。从进料、解叠、喂叶、堆叠到出料整个过程实现了机械化、自动化、省力化。

饲育联合作业机械在实际运用中还存在造价成本较高、设备与养蚕工艺融合不理想等问题，因此在养蚕生产中尚没有进行大规模的推广。

2 蚕桑机械化研究与推广面临的问题

2.1 养蚕机械的研究缺少专门的机构与经费支持

由于栽桑养蚕产业链条长，过去基本上是千家万户养蚕，规模化、组织化程度低，养蚕方式上以人工自然为主，总体效益不高，养蚕机械的研究长期处于滞后状态，虽然有专业的蚕桑科研机构，但它们的工作侧重点不在养蚕机械上，专业人才基本没有。同时，养蚕机械的研究需要大量的资金支持，由于多种原因，养蚕机械的研究经费基本上没有保障，即使有研究、有样机，但单机成本太高，大大影响了该项工作的推进。

2.2 多环节工艺的特殊性影响综合型养蚕机械的研发

目前，贮桑这一环节国内机械化的设施设备还是空白，贮存方法还处于较为原始的状态，该环节的机械化有很大的发展空间。同时养蚕涉及消毒、切桑、给桑、除沙、上蔟、采茧等，每个环节对机械的要求不一样，大小蚕也不在一个养蚕房内，对研发综合型的养蚕机械提出了较高的要求。

2.3 从业者结构与素质影响养蚕机械的推广应用

养蚕不仅工序多、时间长、操作复杂，还对从业人员的技术和经验要求高，近年来，我国人口老龄化的问题日益凸显，青壮劳动力呈现逐渐减少的态势。随着我国城市化的进程，农村劳动力不断往城镇转移，许多新生代农民工进城后一般都不再愿意返乡务农，进一步加重了农村人口老龄化程度，目前在农村养蚕的基本上都是50岁以上的中老年人群，如果使用省力化、自动化的养蚕机械，能更好地降低劳动强度，提高养蚕工效，但另一方面，中老年人文化程度不高，接受新鲜事物的能力弱，对操作现代化的机械机具有难度，限制了养蚕机械的推广应用。

3 建议与展望

3.1 建议

传统的栽桑养蚕一直都是劳动密集型产业，在人力资源缩减的大形势下，农村人力成本增高，导致蚕农和蚕桑企业增产不增效，用机械化设备设施替代生产环节中的手工操作，为蚕桑产业实现大规模可持续发展找到出口。

3.1.1 养蚕机械和养蚕工艺相互融合。一方面，只有养蚕设施设备与养蚕工艺融合发展，研发出来的成果在实际生产活动中才具有实用意义，才有更广阔的应用平台。另一方面，蚕桑生产环节多且复杂，在实际研发过程中，若能保证养蚕效果的，经权衡后可不用照搬传统的工艺，对养蚕工艺进行适当的改良，促进养蚕机械和养蚕工艺相互融合，加快养蚕机械化的发展。

3.1.2 改变现有研发与推广模式。尽管在国内蚕业科技人员的努力下，有许多养蚕机具、设备设施涌现，但几乎都难以在大范围推广。究其原因，大部分都是因为这些设备设施的成本太高。目前我国主要的养蚕模式还是以家庭联产承包责任制的小规模养蚕模式，经济实力的限制使他们即便是有购机补贴的情况下也很难有能力购置这些设备。可以采用政府出资修建或大力度补贴标准化养蚕工厂、相关配套的养蚕设备设施，由蚕农来经营，这样的模式能大大促进养蚕机械化的推广和落地。政府可鼓励个人、合作社和企业发展适度规模和大规模工厂化养蚕，集中人力和物力，合理调配，使得资源优化配置，才能实现更高的经济效益。

3.1.3 防范风险，建立保障机制。养蚕过程中存在的多种风险打击了蚕桑从业人员的积极性，利用养蚕机械实现更大规模的养殖，养蚕风险问题也随之突显。减小风险，建立基本的养蚕保障制度，对于促进蚕业的健康可持续发展有着巨大的作用。借助相关系统设备对蚕进行实时监控、突发情况预警，帮助蚕农尽早地发现问题，以便降低养蚕风险。同时也可联合保险公司，探索养蚕保险，以每期蚕的一个饲养周期为保险期限，当蚕因为蚕病、农药、煤气、火灾、爆炸等造成的死亡，保险公司进行赔付，以便保障蚕农的基本利益，保护其养蚕的积极性。

3.2 展望

随着科技的进步，养蚕机械设施设备结合大数据和移动物联网达到智慧养蚕，可实现事前产量预测、事中生产控制、事后统计分析总结。实时采集并反馈蚕房、蚕儿数据，智能控制蚕房环境，可以缩短养蚕周期、提高桑叶利用率和减少蚕病发生的概率等。新型的蚕农通过手机APP就可以随时了解到蚕房、蚕儿、储存桑叶的情况，平时蚕房内的养蚕设备设施自动运转，实现自动切桑、给桑、消毒、除沙、上蔟等。养蚕设备上的传感器一旦监测到异常情况，可通过APP发出警报，蚕农可通过手机远程控制蚕房内的机械设备设施及时进行处理。一般情况下养蚕系统可智能化运行，遇到紧急或者不懂的情况，可以在APP内查询资料或直接咨询在线的养蚕专家。智慧养蚕系统降低了养蚕人员的技术门槛，节约了新型蚕农的养蚕成本，有利于更多年轻劳动力转入蚕桑业。也可以通过APP对蚕农进行直播或录播的网络培训，让他们学习智慧养蚕系统的操作、养蚕应急处理方法等各方面的知识。未来的智慧养蚕系统，有利于打破当前限制蚕桑产业发展的桎梏。尽管近几十年来，养蚕机械化取得了一定的进步，但是离真正实现蚕桑业的现代化、集约化、智能化还有很长的一段距离，要实现上述描绘的智慧养蚕蓝图，还需要蚕桑科技从业人员持续的攻坚发力，潜心研究。