江西省薯类栽培机械化调查与对策分析

周 坚，温 翔，蒋雷鸣 ，邵 勤 ，黄政淳，严思堃，胡彬生*

(1.江西省农业机械研究所，330044，南昌；2.宜春学院，336000，江西，宜春)

0 引言

江西省以丘陵山地为主，盆地、谷地广布，红壤土质，具有亚热带温暖湿润季风气候。北部较为平坦，东西南部三面环山，中部丘陵起伏，全省成为一个整体向鄱阳湖倾斜而往北开口的巨大盆地[1]。薯类(甘薯、马铃薯、芋、山药)是粮、菜、药及饲料、工业加工原料乃至新型生物能源兼用的多用途特色作物。随着居民生活水平的提高，薯类产品的消费逐渐呈现多元化。近几年，江西省农业农村厅十分重视薯类产业的发展，薯类作物在江西省的种植规模、新品种的引进与培育、产后加工等方面取得一定的成绩，正逐步向一个新的朝阳产业方向发展。据国家统计局统计2011-2017年江西省甘薯种植面积及产量情况[2-3]。如图1～图4所示。

图1 2011-2018年薯类种植面积变化

图2 2011-2018年薯类单位面积产量变化

图3 2011-2018年薯类产量变化

图4 2011-2018年薯类种植面变化

1 薯类种植作业类型及特点

江西省薯类产品种植主要作业劳动量比例如图5所示，其生产作业主要分为土地耕整、苗种栽种、田间管理、产后收获等四大环节。其中，土地耕整包括深耕、开沟施肥、起垄、培土等环节；苗种栽种包括育种育苗、种苗移栽等环节；田间管理包括施肥、节水灌溉、除草、病虫害防治等环节；产后收获包括产品收获、分级、保鲜、初级加工等环节。

图5 江西省薯类产品种植各环节劳动量比例

江西南北区域在薯类栽培技术上存在较大差异。以甘薯为例，赣南地区多采用开沟埋藤和平畦栽插，赣中部、北部地区采用头苗栽插和起垄栽插，缺乏统一的生产技术规程，因此对机械化的推广产生不利影响。国内外剪苗、耕整起垄、移栽机械等应用于规模化种植区域的技术比较成熟，但能适合江西等丘陵山区的较少。江西的育苗规模偏小，市场对排种、剪苗等机具需求也不强烈，其研发尚处于起步阶段；在耕整起垄环节，平原和丘陵山区机械化作业程度差别较大，据平原地区机械作业程度已超过80%，而丘陵山区由于气候地域特点、产业发展、扶植政策等原因动力机械应用程度较高外其他机械作业应用程度低[4]。

甘薯移栽多为裸苗移栽、沿用人工栽插方式，裸苗的种植独特性给移栽机械开发带来难度，简易移栽器、半自动移栽机的研发已经取得初步研发成果，一台设备至少需要2～3个劳动力、在丘陵地区应用还存在较大困难。田间管理环节，耕除草机、高效折叠喷杆喷雾机、植保无人机等机械在水稻等作物中有大量应用研究成果，但在丘陵山地种植应用存在不适应等问题。薯类收获机械经历了挖掘犁—简易挖掘铲—小型挖掘机—分段收获机—联合收获机的发展阶段。丘陵地区薯类作物的收获主要依靠人工或半机械化作业，目前适用薯类(马铃薯、甘薯)收获机型，基本都是小型挖掘机具，联合收获机还没有相关机型，而山药、芋头作物收获缺少实用机具的现象尤为突出，基本靠人工作业。

2 薯类产品种植特点及机械化水平

丘陵地区薯类种植模式与水平差异较大，种植作业过程中人工成本多。薯类的种植技术与机械化作业、产后的深加工技术和设备应用不匹配；给薯类种植农业机械化研究、推广、应用带来极大影响，严重制约了薯类产业的发展。综合机械化水平现状如图6所示。

图6 江西省薯类种植生产作业环节

2.1 甘薯种植机械化

2.1.1 甘薯主要种植模式 甘薯种植分布广，全省各市县均有种植。产量在粮油、经济作物占比列第3位，种植面积占比列第5位[1-2]。各地自然生态条件、生产习惯、种植结构各不相同，种植模式存在较大差异。在自繁自育传统地方品种基础上，近年来繁育、引进和推广的主要栽培品种有赣薯1-3号、天目山小香薯、普薯32、紫罗兰、商薯19、济薯25、烟薯25、广薯87等众多优质品种。种苗检疫是当前薯类产业发展值得注意的环节。种植模式上赣南地区多采取套种的形式，以秋薯为主，与水稻、花生、烟草等作物轮作，7-8月份栽种甘薯，生育期为4～5个月；赣中、赣西地区种植以春薯、夏薯为主，与油菜、西瓜等作物轮作，3-5月份栽种甘薯，生育期为4～6个月；赣北、赣东等地区种植类型有春薯、夏薯、秋薯，5-6月份栽种，生育期为3～6个月不等，与油菜、西瓜等作物轮作[4-5]。

2.1.2 甘薯生产机械化现状 由于以丘陵山地为主农田建设、种植技术、种植模式差异明显，大面积地种植区域少，给机械化种植带来较大困难，甘薯种植机械化水平偏低。耕地整地方面，种植户大户采用拖拉机翻耕、旋耕、起垄，小面积种植户较多应用微耕机耕地、整地；距甘薯高效栽种要求的深耕细耙还有差距。起垄栽培方面，赣南地区采用挖沟栽种或平畦栽种，赣中、赣北采用头苗栽种和起垄栽种，有起双行大垄，有小垄密植[6]。目前种植规范不完善，自制、改进起垄机具较多，旋耕、起垄设备技术含量有待提高。田间管理的水平低，有机肥等施肥机具缺乏，病虫害防御设施中背负式打药机(手动、电动)、担架式打药机、移动式打药机应用普遍，物理防治、绿色防控设施极少应用。节水灌溉、水肥一体化系统应用不多。收获机械较多使用犁式、劳动强度大。技术推广体系、种植标准匮乏、农艺与农机融合不匹配、规模化加工企业发展缺失。

2.2 芋种植机械化

2.2.1 芋主要种植模式 各市县均有芋种植，上饶铅山、广丰、吉安新干、抚州东乡、赣州上犹等地种植规模相对较大；但全省芋产业发展规模较小。品种主要有地方品种如红芽芋、槟榔芋等。连作会导致土壤养分缺失、病虫害加重。大部分地区轮作或混作。芋种植在2月下旬至3月下旬播种，10-11月份采收，多采用穴栽或开沟覆土栽种，部分使用起垄栽种方式，单垄或起双垄错位种植，整地前施肥，生长期适时追肥，除草、防病虫害，生长前期保持土壤湿度，中后期则需加大水量保持土壤湿润，采收前15-20 d排水使土壤干爽。

2.2.2 芋生产机械化现状 种植大户使用旋耕机、开沟、起垄机等机具进行整地作业，因各种植模式不同，所以没有统一的种植规范。有种植户利用地膜进行保温、保湿，防草处理，出芽时需大量劳力及时破膜出苗。除草、施肥、灌溉等工作靠人工实现。病虫害防御采用背负式打药机(手动、电动)，收获时由于采收机具破损率高，种植户采收、子母芋的分离靠人工操作，劳动强度大，生产率低，造成了种植成本升高，经济效益较低，从而影响种植户生产积极性及产业规模发展。

2.3 山药种植机械化

2.3.1 山药主要种植模式 江西山药种植历史悠久、品种繁多、品质优良，在国内外享有盛誉。特色地方品种有瑞昌山药、泰和竹蒿薯、永丰山药、南城药薯、乐安山药、宜春万载脚板薯等[7]。 山药种植在3-4月种植，8-10月份采收。各地栽种模式各异，在搭架引蔓栽培模式下有打洞、开沟做畦或起垄栽培等，株距20～30 cm不等，行距30～80不等，翻耕或播种时施基肥，适时追肥。

2.3.2 山药生产机械化现状 江西省的山药种植主要在丘陵山地，地块小而分散，多为人工栽培管理收获,种植机械化水平普遍较低[8-11]。翻耕普遍采用挖掘机，仅有部分种植采用旋耕起垄机械开沟种植或高垄栽种，但起垄高度达不到山药种植农艺需要，影响山药收获机械应用。挖沟栽种山药机械采收存在较多问题，且破损率较高。许多种植户利用特制挖掘铲采收。田间除草、施肥、灌溉、病虫害防御等管理工作借助简易工具、背负式打药机(手动、电动)实现。近年来泰和竹蒿薯浅生槽种植模式已取得成功，为山药种植机械化、设施化应用开拓了新途径；但标准化、规范化、机械化研究应用有待进一步推进。

2.4 马铃薯种植机械化

2.4.1 马铃薯主要种植模式 江西省马铃薯栽培特色明显，气候条件适宜，土地资源丰富，区位优势明显，品质优良，超其他土壤。为调整优化农业的产品生产种植结构，取得较高收益，具有较好的示范作用，辐射面积广。各地种植习惯和地理条件、种植模式不同，有春播马铃薯为主，秋播马铃薯为辅。“双微一免”等技术，“马铃薯—西瓜等经济作物”、“水稻-马铃薯”水旱轮作等多种种植模式[12-15]。集中、统一经营的规模化生产缺乏。先进栽培技术及配套机械和关键措施无法应用与推广，影响了马铃薯产业化经营和产业链的有效延伸和联动。冬种马铃薯苗期冻害、生长后期晚疫病、土传病害、连作障碍等难题，严重制约了江西省马铃薯种植面积和稳产高产。

2.4.2 马铃薯生产机械化现状 江西省规模化马铃薯种植整地，种植和收获阶段的机械化程度均不超过30%[16-17]。且马铃薯作业机械引进为主，没形成系列化，收获、分级机应用率低。低端产品小型机具较多，适应江西地域特点的开沟、播种、施肥、起垄、覆土、填压、覆膜等多项作业的种植机械应用不足。农艺与农机融合高产、高效配套技术及相关措施难以到田到户，机械化种植水平直接影响马铃薯产业发展。

3 江西现有农机应用及存在问题

3.1 薯类整地与栽种设备

3.1.1 主要设备类型 薯类中马铃薯、芋头、甘薯整地主要有耕地机(旋耕机、履带自走式旋耕机)、起垄机、微耕机。山药种植采用挖掘机、开沟机、打洞机。实现灭茬、旋耕、松土、起垄等作业，能灭除部分杂草、减少病虫害、恢复土壤耕层结构、提高土壤营养和透气性等作用。旋耕机有河南豪丰1GKN200-230，江苏沃得1GKN200、1GL72-230，中联重机1GKN-200，南昌赣翔、中天、春旋、四方1GKN-200、1GKN-230、1GLZ-230A，湖南龙舟1GZ-205，耕作幅度200～250之间。微耕机有重庆战之狼、创天，安徽春风，江西赣发八马、1WG系列，动力2.2～6.0 kW之间。起垄机有河南豪丰1QG-2、1-QL型起垄机、1-GQL-2型起垄机、1GQL-2型红薯两行旋耕起垄机。甘薯以苗栽，芋、马铃薯和山药为种栽方式。栽种普遍借助简易自制及改良工具人工栽植，机械种植根据牵引动力大小，马铃薯种植有山东青岛泰盟单垄单行、青岛洪珠单垄双行、甘薯种植有富来威2ZL-2红薯移栽机，实现开沟、施肥、播种、起垄覆土等操作。植保机具有背负式打药机(手动、电动)，担架打药机，大疆、极飞等无人植保机。

3.1.2 存在的主要问题 1)薯类种植多为丘陵山地、水田轮做，土质较黏、地块落差较大、季节性强、深耕困难，薯类种植农艺不统一、模式多样，目前江西省甘薯、芋、山药种植无种植机械可用，种植机械难以满足现行的栽培农艺要求。

2)起垄垄距、耕宽、形状不规范、统一缺少种植规范机械，难以保证薯类农艺需求，不能提供薯类块根形成于膨大疏松环境[18-20]。机械播种漏种率偏高，施肥装置施肥孔易堵塞，影响深施肥。

3)机具故障率较高，机体、刀具材质强度不高，生产过程中机体、刀具与土壤、石块、杂草等不断摩擦撞击损坏率高，可靠性较差，对作业条件要求较高。农膜的回收率低，污染严重。缺乏薯类种植机械引进、研究、推广、生产与农艺配合应用体系。

4)薯类种植中节水灌溉、水肥一体化技术普遍没有应有，仅仅在泰和竹篙薯种植有零星种植户使用。受种植规模影响植保机械相对落后，甘薯种植植保无人机应用适应性不理想。

3.2 薯类产后收获处理设备

3.2.1 主要设备类型 薯类中马铃薯、甘薯收获机械有河南豪丰4JW系列、青岛洪珠4U系列、富来威4UG系列、青岛泰盟等，三点后悬挂，作业幅宽80～180，饶阳薯乐等及种植户委托生产的挖掘犁。切蔓机(杀秧机)有河南豪丰、富来威4JSM系列、青岛洪珠4U系列、青岛泰盟、饶阳薯乐等单双轴产品，三点后悬挂，作业幅宽65～170。山药、芋采收采用特制挖掘锹机具、开沟机等。薯类加工以农户小规模淀粉与粉丝加工为主，机具有安徽中天、湖南娄底农机所破碎机、淀粉、粉条机加工机组；规模化有江西大创、南昌天豫淀粉生产设备，江西江天全粉生产设备。

3.2.2 存在的主要问题 1)薯类种植模式多样。甘薯、马铃薯收获机具存在挖掘性能欠缺、缠绕杂草、工作稳定以及雍堵现象。芋、山药种植收获机械缺乏。2)各类薯类收获机具引进后适应性差，科研推广与种植生产融合程度低。3)薯类加工机械还在功能单一初级加工阶段，装备性能、质量不高，自动化、智能化、规规模化精深加工设备应用不够。

4 江西薯类产业农机应用对策及建议

薯类种植地处丘陵山区、区域分散，气候与土壤墒情，种植规模与技术、生产劳动力短缺等制约作业机械、收获与产后加工机械的推广，薯类产业发展。薯类种植机械应用具有节能高效、生产成本低，生产效率高优势。目前江西省薯类种植农机研究、引进、推广、服务体系比较匮乏。薯类种植优化生产环节，适宜机械化栽培模式，提高机械化使用效率，推进薯类产业高质量发展[21-23]。

4.1 强化薯类机械化的重要地位

政府管理部门主导，组织科研、生产、推广、服务、种植参与，开展丘陵地区薯类特色品种种植和采收等机具研究与推广，突破薯类种植、收获装备技术瓶颈，研制出适应于当地生产需求的、可操行强、价格低廉的农机具，实现“增机、减人、增效”。按照标准化和产业化发展要求，形成具有当地特色的区域化产业，实现甘薯、芋、山药和马铃薯的全程机械化发展。

4.2 推进薯类机械化的种植规程建设

根据薯类种植发展要求，研究制定规范化、标准化的薯类机械化种植技术规程，提高所研发的农机具与农艺的适配性。推进生产标准化、规模化发展。整合科研推广与农机生产企业创新，种植与农机服务资源优势，充分认识、增强意识，加大宣传力度，推广机械化、标准化作业。开展种植主要环节生产机具使用、维护的农机与农艺技术培训。引导发展农机专业户和合作社模式，减少购机成本，提高农机的使用效率，消除农户小规模生产与机械化成本的矛盾。以点带面形成大规模机械化作业生产。

4.3 加强薯类作业机械的应用

根据薯类种植模式、土壤条件与地形特点等因素进行智能化、节水型、适宜机械化作业的高标准农田建设。根据不同的种植模式中研究选择与其相适应的机具，降低成本、提高动力利用率，形成机械化的经营模式。建立完善各级农机服务体系，健全科技服务机制,使科研成果转化为生产力。

4.4 加大薯类适用机械研发投入

促进各级政府农业相关部门对薯类产业发展高度重视。制定发展规划和相关扶持政策。明确薯类机械化应用在现代农业产业中的重要作用。对具有特色薯类种植与农机生产企业进行资金投入，从而更好地提高企业的研发与应用能力。推进薯类机械化种植示范基地建设，对全程机械化生产中符合种植需求的机具按粮油产业政策加大项目、农机补贴比率资金支持。

综上，在薯类作物机械化新技术发展过程中，应该结合不同地区的种植品种特点及农机具发展优势，构建一个规模适宜、重点突出的机械化发挥新格局，最终促进机械化协调、健康和可持续发展。在未来的薯类栽培机械化新技术和新机具的研发过程中，应该致力于设计和研发一些生产效率高、节能效果好、薯类产品损坏小的机械装备，不仅能够适应市场需求，而且符合国家的政策方针。同时，要提高江西省薯类机械化水平，就必须借力于农业机械新技术的发展与应用，结合高效的推广模式，保证农业机具能够进入田头、服务薯类生产，提高薯类作业效率，促进薯类生产可持续发展。