桂糖品种新植蔗机械收获质量调查报告

李毅杰，刘晓燕，王维赞，庞 天，罗亚伟，梁 阗，梁 强，李杨瑞

（广西农业科学院甘蔗研究所/中国农业科学院甘蔗研究中心/农业部广西甘蔗生物技术与遗传改良重点实验室/广西甘蔗遗传改良重点实验室，广西 南宁 530007）

广西是全国最大的蔗糖产区，蔗糖是广西一个横跨工农、惠及城乡的优势特色支柱产业［1］，但目前广西蔗糖产业发展存在着蔗糖生产成本高、国际竞争力乏力等突出问题。广西甘蔗生产机械化水平较低，甘蔗收获主要靠人工砍收，2017/2018年榨季耕、种、管、收综合机械化率为46%，其中机收率仅4%左右，生产成本较高。劳动力数量的下降和劳动强度的剧增导致劳动力成本占甘蔗生产成本的比重不断提高，平均超过40%，蔗农效益降低［2-3］。虽然机械收获可极大降低甘蔗生产的劳动力成本［1］，但机械化收获后甘蔗宿根效果差已成为推广机械化收获作业的一大障碍之一，是我国甘蔗产业发展的瓶颈［4］。近年来，广西蔗区频繁遭受台风侵袭，部分地区甘蔗倒伏率达30%～40%，严重影响收获机性能的发挥和作业质量；甘蔗品种脱叶性差导致机收后含杂率较高，也影响机械化收获作业的推广［5］。根据自治区糖办的统计数据，2019年桂糖系列甘蔗品种种植面积为446.25万亩，占全区种植面积的38.56%；其中桂糖42号全区种植面积最大，达到329.67万亩。因此，研究机械收获对桂糖系列甘蔗品种收获质量的影响，对广西甘蔗机械化生产和发展具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验点概况

试验在南宁市隆安县丁当镇广西农业科学院甘蔗研究所科研基地进行。隆安县位于广西西南部、右江下游两岸，地处东经107°21′～108°6′，北纬22°51′～23°21′，属南亚热带季风气候，年平均温度21.7℃，年均无霜期361天，年均降水量1227～1691 mm，雨量多集中在6～8月，土壤类型以沙页岩赤红壤为主。

1.2 试验材料

参试甘蔗品种为桂糖42号（GT42）、桂糖44号（GT44）、桂糖46号（GT46）、桂糖47号（GT47）和桂糖49号（GT49），其中以广西种植面积最大的GT42为对照。甘蔗收获采用凯斯4000型切段式收割机，配套装载柯力公司CWS-D系列车载称重系统的自卸车。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计

新植蔗于2018年4月8日使用甘蔗种植机进行机械播种，2019年3月21日进行机械收获。试验采用区组顺序排列设计，每个品种种植5行区，行长20.0 m，行距1.2 m，小区面积120.0 m2，重复3次。采用常规田间管理，各品种的管理水平相同。

1.3.2 机械收获质量调查项目及方法

1.3.2.1 破碎蔗茎损失率及蔗汁损失率

机械收获前，每个品种每个小区随机采样10条有效茎。在水泥地面铺塑料布，甘蔗切段式收割机停在塑料布上原地不动，开机后保持刀片旋转切割状态，在收割机吹风口套上尼龙网袋收集细碎叶片及破碎蔗茎，如图1所示。人工手动喂入采样的带叶甘蔗，每次喂入10条，每个品种共计30条。用精确至1.0 g的电子天平称量喂入前甘蔗重量和喂入后的切段式收割蔗茎重量，用精确至0.01 g的电子天平称量破碎蔗茎及碎叶的重量。按照以下公式计算破碎蔗茎损失率及蔗汁损失率。

破碎蔗茎损失率=（尼龙网袋中吹出的破碎蔗茎重量+塑料布上的破碎蔗茎重量）/喂入前甘蔗重量×100%。

蔗汁损失率=（喂入前甘蔗重量-喂入后切段式收割蔗茎重量-尼龙网袋和塑料布上的细碎蔗叶重量-尼龙网袋和塑料布上的破碎蔗茎重量）/喂入前甘蔗重量×100%。

图1 模拟机械收获测定甘蔗破碎蔗茎损失率及蔗汁损失率

1.3.2.2 机械收获含杂率及总损失率

田间机械收获的含杂率、总损失率均参照JB/T 6275—2007［6］进行调查。

1.4 统计分析

试验数据采用Excel 2003和DPS v18.10进行统计分析，以Duncan’s新复极差法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同桂糖品种的破碎蔗茎损失率及蔗汁损失率

在模拟机械收获的条件下人工喂入甘蔗进行切段式收割，从图2A可知，5个桂糖品种的破碎蔗茎损失率为1.76%～3.78%，从高到低依次为GT42＞GT47＞GT44＞GT49＞GT46。对照GT42的破碎蔗茎损失率显著高于其他参试品种，说明对照GT42相比其他参试品种进入收割机被刀片切割后蔗茎更容易破碎。GT46的破碎蔗茎损失率最低，GT44、GT49与GT46相比，差异不显著。

从图2B可知，5个桂糖品种的蔗汁损失率为0.85%～1.86%，从高到低依次为GT46＞GT42＞GT49＞GT44＞GT47。GT46和GT49的蔗汁损失率与对照GT 42相比，差异不显著。GT44和GT47的蔗汁损失率则显著低于对照GT42，且GT44和GT47之间差异不显著，说明GT44和GT47经过收获机械切段式收割后，相比其他参试品种蔗汁不易外渗，流失较少。

图2 模拟机械收获条件下不同桂糖品种的破碎蔗茎损失率和蔗汁损失率

2.2 不同桂糖品种的机收含杂率及总损失率

从图3A可知，5个桂糖品种的机收含杂率为7.89%～15.96%，从高到低依次为GT46＞GT42＞GT49＞GT47＞GT44。GT46的机收含杂率最高，且显著高于对照和其他参试品种。GT47和GT49的机收含杂率均低于对照GT42，但是与对照相比，差异都不显著。GT44的机收含杂率最低，仅为7.89%，比对照GT42低2.72%（绝对值），显著低于对照和其他参试品种。

图3 不同桂糖品种的机收含杂率和总损失率

机收总损失是指机械收获后的落地损失、蔗稍损失和留茬损失的总和。从图3B可知，5个桂糖品种的机收总损失率为1.53%～4.66%，从高到低依次为GT49＞GT42＞GT46＞GT47＞GT44。GT49的机收总损失率最高，但是与对照GT42相比差异不显著。GT44、GT46和GT47的机收总损失率均显著低于对照GT42。GT44机收总损失率最低，仅为1.53%，比对照GT42低2.85%（绝对值）。

3 讨论与结论

影响甘蔗机械收获质量的因素除了本试验测定的破碎蔗茎损失率、蔗汁损失率、机收含杂率、机收总损失率4个指标外，还有宿根破头率、留茬高度等指标。由于本次试验采用的凯斯4000型收割机的刀片已老旧，机收后调查发现各品种宿根破头率均在95%以上，因此机械收获过程中应注意及时更换刀片，以免导致宿根破头率太高。本次试验机械收获时，刀片都是入土或平地面收割，因此留茬非常少，留茬高度基本为零。生产中有部分糖厂及种植户表示机收甘蔗蔗汁损失率达到5%以上，本次试验测定的5个桂糖品种蔗汁损失率均低于2%，对于切段式收获机来说是完全可以接受的范围。蔗糖破碎蔗茎损失率和蔗汁损失率可能与品种的表皮硬度及纤维分含量有关，这有待下一步的试验研究。

国内糖厂对原料蔗质量要求严格，不太愿意接受含杂率较高的原料蔗，是影响甘蔗机械化收获推广应用的重要因素之一。含杂率是反映甘蔗品种适宜机械收获特性的一个重要指标，夹杂物主要为甘蔗嫩梢及原料蔗中夹带的碎叶、叶鞘、腐败茎段、根须和蔗蔸等。机械收获后的含杂率与品种特性如成熟度、脱叶性和抗倒伏性密切相关，也与机手操作水平如行驶速度和切尾器高度的调节有关［7］。梁阗等［8］研究认为，甘蔗的抗倒伏能力和生长整齐度均会影响机械作业的质量和效率，甘蔗倒伏后机械收获困难，造成收获损失率高，而生长参差不齐和弯曲的甘蔗，由于收获机械切梢装置难以调整到合理高度，会增加原料蔗的梢头量或切割损失。

本次试验结果表明：GT46虽然脱叶性非常好，但其机收含杂率最高，且显著高于对照，其新植蔗并不适合进行机械收获；GT49的机收总损失率最高，但是与对照相比差异不显著，这可能与该品种的抗倒伏性有关，且在机收前出现了大量倒伏的情况；GT47虽然较难脱叶，但其机收含杂率和总损失率均显著低于对照；GT44脱叶性中等，收获前有效茎数多，整齐度高，机收后含杂率和总损失率均最低，这两个指标均显著低于对照。综合考虑，桂糖44号新植蔗的机械收获质量最佳，桂糖47号次之，这两个桂糖品种比较适宜机械收获。