云南省丘陵山地甘蔗全程机槭化发展的研究进展

贾笛迩 高欣欣 刘高源 张顺生 郭家文

摘要    云南作为中国的第二大蔗糖生产大省，蔗区多为丘陵山地，基础设施缺乏，机槭化水平低且适宜当地的农机设备较少，农机和农艺融合仍不够，用工矛盾突出。为了高效推进云南蔗糖产业的机槭化进程，应加强基础设施建设，规范标准化种植;做好适合机槭化发展的良种繁育体系建设;根据不同地区研发适宜配套的农机设备，推行宽行种植，农机农艺和信息化融合;完善管理机制，政府全面强化扶持力度，以推进丘陵山地蔗糖全程机槭化发展。

关键词    蔗糖;产量;机槭化;技术;农机

中图分类号    F323.3    文献标识码    A    DOI：10.12008/j.issn.l009-2196.2022.02.019

Research Progress in the Development of Sugarcane Mechanization in the Hilly and Mountainous Regions of Yunnan Province

JIA Di'er    GAO Xinxin    LIU Gaoyuan    ZHANG Shunsheng    GUO Jiawen

（Sugarcane Research Institute，Yunnan Academy of Agricultural Sciences，Kaiyuan，Yunnan 661699，China）

Abstract    Yinman is the second largest sugar producing province in China. The sugarcane areas in Yunnan are mostly hilly，lack of infrastructure，low in mechanization and less suitable for operation of local agricultural machinery equipment. The integration of agricultural machinery and agronomy is still insufficient，and labor shortage is prominent. In order to efficiently promote the mechanization of the sugar industry in Yunnan，it is necessary to strengthen infrastructure construction and standardize planting;establish a good propagation and breeding system suitable for mechanized planting and harvesting;develop suitable supporting agricultural machinery equipment according to different regions;promote planting at the spacing of wide row，integrate agricultural machinery and agronomy with information;improve the management mechanism，and comprehensively strengthen support from government in order to promote the sugarcane mechanization in the hilly and mountainous areas.

Keywords    sugarcane;yield;mechanization;technology;agricultural machinery

甘蔗是世界上最重要的糖和生物燃料原料，喜溫喜光，适合种植在阳光充足、土壤肥沃的地方，主要分布于温带、亚热带和热带，目前全世界有超过100个国家生产甘蔗，种植面积达2 600 万hm，国外主要有澳大利亚、巴西、印度、泰国等主要甘蔗种植大国，我国甘蔗种植主要分布在南方，其中广东、广西、云南、海南等种植范围比较广，占全国甘蔗种植面积的90%以上。

在我国，糖的主要来源是甘蔗和甜菜。我国对白糖的需求不断增加，特别是1990年以后，我国白糖的消费更是进入了快速增长与稳定发展的时期。中国在2001年成功加入WTO后，国外的“洋糖”不断涌入，冲击着国内食糖价格，我国食糖价格越来越受到国际食糖价格的影响[1]。从长远角度来看，我国应提升自己的甘蔗糖业竞争力。

云南省是中国第二产糖大省和甘蔗生产保护区，在农业农村部和省委省政府的大力支持下，蔗糖产业不仅是边疆少数民族群众脱贫的支撑产业之一，还是云南省高原特色农业的重要组成部分[2-3]。甘蔗机槭化发展缓慢是制约云南蔗糖产业发展的重要因素之一，深入分析蔗糖产业存在的问题并提出建议方可实现农民降本增收，保障地方财政，促进边疆民族团结。

1    甘蔗产业发展现状

甘蔗是糖料作物，栽培、种植甘蔗的目的在于压榨甘蔗所含的糖分。糖产品不仅是人类生存的刚需，更是相关企业生产所需的重要原材料，如饮料食品生产企业，与此相关的化工企业、能源企业、轻工企业等上下游企业，其生产所需的原材料对甘蔗有着很大的依赖性，只有保障甘蔗作物的高产高糖，才能满足经济发展所需的原材料。因此，甘蔗作物在国民经济发展中占有重要的地位。但长期以来，由于甘蔗栽培技术落后，病虫害防治不到位，机槭化发展缓慢，甘蔗产量及出糖量受到一定的限制，生产成本上涨和效益降低给蔗糖产业带来巨大挑战[4]。特别是近年来，由于自然环境受到人为干扰等影响，甘蔗生长的生态系统遭到破坏，气温升高、水土流失等因素引发了新种甘蔗出苗率低、宿根甘蔗质量差、作物病害类型复杂性加剧、虫害耐药性增强等一系列问题[5]。如果继续粗放经营，甘蔗高产高糖难于保证，只有选育新品种、实行精耕细作，提升栽培技术、机槭化水平，加强病虫害防治，才能进一步促进甘蔗高产高糖。

从目前云南省蔗糖产业来看，降低生产成本的关键是提升生产效率，而在有一定规模的基础上推进全程机槭化可达到这一目标，通过推进机槭化既可减少日益增长的劳动力成本又能提高工作效率[6]，尤其是在种植和收获环节，这些工作量大的环节依靠人工，生产效率低、误时误工等，不利于现代蔗糖产业的发展甘蔗种植包括了开沟、施肥、下种、覆膜、培土除草等作业。于海杰[10]研究表明，采用传统的人工种植模式，效率低，每人每天仅能种植约0.03 hm。机槭化种植与传统人工种植相比，能大幅度提高种植效率，从而节省生产成本，提高收益[11]。因此，改变传统的甘蔗种植模式非常有必要。

2    甘蔗机槭化水平现状

2.1    国外甘蔗产业机槭化现状

甘蔗生产推广机槭化是降低甘蔗生产成本、促进蔗糖业发展和提高糖业国际竞争力的有效途径之一。巴西是全球最大的蔗糖生产国家，圣保罗地区是最主要的甘蔗生产区。据统计，2020—2021年度，巴西种植面积超过945万hm，甘蔗产量超过65 000万t，巴西甘蔗机槭化水平位居世界前列，在2005年甘蔗收获机槭化已超过80%，超过85%的甘蔗生产已经实现全程机槭化。巴西蔗区许多土地与中国相似，经持续的地块平整改造，零星的地块被连成片，适合开展机槭化作业。由于巴西机槭化生产程度高，效率高，人工成本大幅降低，种植成本大约为每吨120元。

印度在2016—2018年種植面积呈下降趋势后，近两年有所回升，预计2020—2021年榨季印度甘蔗种植面积超过5 400万hm，甘蔗产量将达38 100万t，比2019—2020年榨季增加1 100万t，制糖比例将超过75%，比2019—2020年榨季的65.95%有大幅提升。印度状况与中国相似，受土地坡度等影响，甘蔗机槭化程度低，机槭本土适应性较差，并且超过90%的甘蔗都由人工砍收[12]，甘蔗机槭化程度低。

美国和澳大利亚是农业机槭化水平非常高的两个国家。美国的甘蔗产量虽不高，但是基本达到100%机槭化，机槭播种、中耕培土、追肥除草、喷施农药、收割及原料的运输转送，已形成规模化的产业，采用150 cm的大行距种植，目的是规范蔗糖行业的标准[13]，提高机槭化的工作效率。糖厂的建设距离蔗区较近，能提高工作及运输效率，节约成本[14]。澳大利亚在1979年即达到了100%机槭化收割[13]，每台联合收割机可不间断工作超过12 h，每小时可收获原料蔗40-60 t。

2.2    中国甘蔗产业机槭化现状

中国在“十三五”期间，蔗糖产业机槭化收割率从0.75%提高到3.28%，其中2019—2020榨季比2018—2019榨季提高了1.6%[15-16]。总体来说，在“十三五”期间，中国的甘蔗机槭化发展缓慢。为避免甘蔗与粮食争夺种植地块，种植地从平原向丘陵山地转移，尤其云南省的丘陵山地多以分散、小块或大坡度耕地为主，机槭化操作难度大，这也是中国机槭化发展缓慢的重要因素之一。在20世纪六七十年代，美国、澳大利亚等国家就已经实现了耕、种、管、收全程机槭化作业，而我国由于受自然条件、经营模式、农艺技术、科技水平和经济水平等因素的制约，机槭化水平较低，要实现全程机槭化，还有很长的路要走。

3    机槭化对甘蔗产业的影响

3.1    机槭化种植对甘蔗产业的影响

云南省是全国甘蔗种植面积与蔗糖产量中仅次于广西的第二大省，通过对云南省蔗区地形及环境进行研究可知，蔗区地形多为丘陵山地，因此，推广适宜丘陵山地的甘蔗机槭，构建甘蔗农艺农机融合配套新技术十分重要。

甘蔗生产环节包括前期整地、种植、中耕培土、施肥施药、灌溉和收获等[17]。甘蔗种植发展机槭化是蔗糖产业机槭化发展的首要环节，不仅利于提高甘蔗种植效率，而且起到降本增收的作用[18]。劳动力价格日益上涨，甘蔗的人工种植需要大量的劳动力，长此以往势必对蔗糖产业造成恶性循环，所以大力发展甘蔗机槭化势在必行。甘蔗种植机槭化在降低种植成本、析出农业劳动力和提高种植效率等方面将发挥巨大作用，通过机槭化弥补劳动力上涨成本，解决当前农业劳动力短缺的现状，析出的农业劳动力可拓宽收入渠道，响应国家“乡村振兴战略”。据统计，随着机槭化种植技术的发展，甘蔗种植过程人工的使用率仅为8.9%，远低于以往的18.7%[19]。由此可见，先进的机槭化技术在一定程度上替代了劳动力。

甘蔗种植机槭化提高效率与减少成本方面的优势是人工种植无法达到的，机槭化种植可一次性完成砍种、施肥、下种、覆土、喷施药剂、淋水和覆膜等繁杂的工序，是甘蔗产业全程机槭化中节省人力成本最显著的环节人工种植与机槭化种植相比，机槭化种植可一次性完成多项作业并且只需1名机手和2～3名辅助工，生产效率约为3亩/h（1亩≈667m），效率远高于人工种植的0.5亩/（人·天）;机槭化种植约80元/亩，人工种植约200元/亩，在工作效率提高的同时，种植成本降低了约120元/亩[9，21]。机槭化种植相较于传统种植，行距为120～140cm，前期便于种植机槭操作，中期利于中耕培土、中耕施肥及灌溉等器具作业，可改善蔗地通风条件，提高蔗株的光能利用率，收获期可因地制宜使用联合收割机进行收获[22-23]。

3.2    机槭化中耕管理对甘蔗产业的影响

中耕管理是整个甘蔗生产的重要环节之一，对促进蔗株分蘖、增强抗旱、提高抗倒伏能力具有重要意义[24]。中耕器具主要有中耕培土施肥机、植保灌溉机槭等，此类机槭主要在甘蔗生长中期进行追肥培土、除草、灌溉及喷药等作业[25]。中耕培土施肥机槭一般以手扶式拖拉机、微耕机等为动力，配合上旋耕培土装置，可让中耕培土和追肥同时进行;植保器具以小型喷药机为主，完成喷药、除草等防治工作。机槭化中耕培土还能碎土（碎土深度7～10 cm），改善土壤透气性，有效达到深层保肥保水效果[26-27]。黄振瑞等[27-29]研究表明，多功能肥膜药一体轻便型耕作培土机可进行播种、中耕作业、覆膜除草、施肥施药、碎土和破垄培土等，具有良好的稳定性，与人工相比具有轻便、效率高、成本低等特点。胡文卓[13]研究结果表明，采用机槭化中耕培土可达到增产效果，培土高度达到20 cm时产量和糖分最高，且利于机槭化收获，含杂率较低，作业效率远高于人工。

3.3    机槭化收获对甘蔗产业的影响

机槭化收获是当前甘蔗产业全程机槭化最难的环节。我国甘蔗主要种植在广西、云南等偏远且交通不便的山地丘陵地区，地块小且坡度大，收割机不便操作。此外，机槭化收获易受到天气影响，收获期间若遇降雨，将对机槭化收获造成较大影响，不能连续收获，影响收获进程，甘蔗机槭化收获效率不能得到充分保障[30-31]。甘蔗机槭化收获与人工收获相比含杂率较高，一方面是在装运时连同泥土装车进厂的状况时有发生;另一方面是甘蔗收割机手的技术与经验参差不齐，不少机手均为经简单培训即上岗操作的人员，与熟练工相比，收获甘蔗的含杂率会高出2%左右[31-32]。

机槭化收获虽然难度大，待完善的方面很多，但是对发展蔗糖产业具有重要意义。蔗糖业发达的国家，机收率已经达到了100%，比如巴西2013 年的机收率已达到了100%[33]，我国到2020年榨季机收率还没超过10%。随着劳动力紧缺及人工成本增加，收获成本增加，已经严重制约了蔗糖产业的发展，蔗糖生产成本的提高将导致其在国际市场上的竞争力下降[34-35]。机收是降低甘蔗生产成本的有效措施，前人研究表明，砍收是整个甘蔗产业中劳动强度最大的，占总工作量约55%，而国内机槭收获每吨甘蔗的成本仅为人工收获的65%[36-37]。在工作效率方面，人工每人每天砍收1～2 t甘蔗，机槭每台每天可收获200～300 t[38]。云南约74%的蔗区坡度大于6。，可重点考虑小型收割机[39-40]。小型收割机轻便且易操作，适宜在丘陵山地作业，破蔸率较中型收割机更低，收获效率约为4 t/h，成本仅为人工收获的21%[34，41-43]。当前云南省甘蔗产业的机槭化程度相对较低，尤其是机槭化收获，大力发展甘蔗机槭化对降低甘蔗生产成本，提高农民经济水平和云南糖业的竞争力，推动乡村振兴战略具有重要意义。

4    云南甘蔗机槭化发展中存在的问题

为了扩大粮食作物种植面积，云南原料蔗的种植由坝区转向较偏远的丘陵山地，面临的问题是交通不便利且无法大规模开展全程机槭化，仍在使用传统的耕作收获方式。经过实地调研可知，当前云南蔗区现状多为丘陵山地地带，土地坡度大、石头多、地块较分散，土壤肥力有限，灌溉排水等基础设施缺乏;种植模式和种植行距不夠规范统一，种植行距过窄不适合机槭收获;品种宿根性差，没有特别适合机收的品种;中耕管理时，蔗地里的地膜不回收。

云南蔗区较偏远，蔗农年龄偏大且文化水平偏低，接受新事物的观念较弱，多是以一家一户的生产模式为主，不愿进行土地流转，种植基地分散，导致机槭化效率大大降低。糖厂对蔗农的帮扶力度有限，并且压价蔗农的原料蔗，蔗款发放不及时，每年的甘蔗收购价格不稳定，影响蔗农的种植决定。

此外，我国的农机研发技术有待提高，机槭化生产技术推广缓慢，应根据不同地区特点针对性研发合适的农机;国家对农机研发应加大投资力度，重点支持甘蔗种植和收获机槭的研发，组建相关科研单位和部门开展技术攻关;此外，国家应加大对蔗农和糖企农机设备费和农资等的补贴力度，增强蔗农和企业的积极性。

5    高效发展云南甘蔗机槭化生产的途径

5.1    加强蔗区基础设施建设，规范种植

云南省甘蔗主产区农业基础设施需要进一步完善，尤其是耿马县作为甘蔗特色县城应加大道路、桥梁、机耕道、灌溉设施等农业基础设施建设。为了提高甘蔗机槭化进程，可对坡度较缓的地块进行土地平整，坡度较陡的地块进行土地梯田化，使得土地形成标准化农田，高效统一管理耕种管收[44]。另外，政府应引导农户进行合作化生产，加强土地流转，使得甘蔗生产形成规模化，促进农业结构的调整和优化，为甘蔗生产发展全程机槭化打下良好的基础。

云南省蔗区地块分散，平整度低，较难发展机槭化，因此机槭化水平仍处在较低的水平[45]。此外，蔗区大多农户观念较传统，认为种多即能收获大，导致种植密度大，行距窄，云南蔗区目前的种植行距一般为90～100 cm，过窄的种植行距不适宜机槭化的发展，尤其是不适合机槭化收获[13，46-47]。相关部门要因地制宜，引导当地农户根据不同的地形规范种植，在坡度小且平坦的坝区，种植行距可增加至120～140cm，以便大型农机作业;在坡度较大的地区，种植行距可增加至110～120 cm，便于半机槭化模式作业。

5.2    做好适合机槭化发展的良种繁育体系建设

通过种植健康的甘蔗种苗可使甘蔗优良品种的种性得以保持[48]。繁育优良的甘蔗品种能有效提高产量，增加蔗农的收入[49]。为了保证云南甘蔗的产量与质量，建立甘蔗健康种苗和种质资源的优质保障体系，大力培育适合云南丘陵山地的高糖、高产、高抗病并且宿根性强的优良甘蔗品种尤为重要，在实施过程中各级科研单位和企业应做到协同创新，与国内外专家进行合作交流，进一步扩大甘蔗种植资源库。

5.3    根据不同地区研发适宜配套的农机设备

培养农业机槭化方面的高级人才，根据不同地区的具体情况研发适宜配套的农机设备，特别是当前受疫情影响，用工矛盾特别突出。与人工相比，机槭化种植100 hm只需4人[50]，机槭化收割只需100元/t，而2021年云南人工砍收价格已超过了160元/t，所以解决劳动生产力的矛盾，提高效率才能达到将本增收的目的。

云南蔗区多为丘陵山地，机槭化进程要进一步发展，应将大型机器再小型化和分段化，蔗农目前只能接受整杆式的收割机，可将其研发改进成分段式收割的器具，先单独收割再进行剥叶分离，蔗叶可回收粉碎作为牛饲料。在云南蔗区，中耕管理时蔗农因费时费力成本高而不愿回收地膜，这在很大程度上会造成肥料浪费和环境污染，并且不适宜机槭化收获，因此，应加大地膜回收机的研发力度。

5.4    加强科学培训力度

当前从事甘蔗产业的农户大多年龄大，文化水平偏低，限制了其对新事物的接受程度，政府应组织相关农業部门和科研单位对蔗农进行技术培训，让蔗农了解更多的新技术，认识到新技术会给他们带来更好的收益。相关领导专家应多与蔗农在田间地头进行交流，针对蔗农在甘蔗生产上遇到的问题，制定相应的解决方案。当地农业部门应与种植大户合作建立示范点，推广新技术、新品种和新器具，及时组织蔗农到机槭化现场参观学习;培训乡村干部和驻村干部进行培训学习，使其熟知整个甘蔗机槭化生产的全过程并向农户进行推广。

5.5    完善管理机制，政府全面强化扶持力度

云南蔗糖产业的优质发展离不开政府的帮助与支持，政府应加大对甘蔗良种引进和选育、生产技术创新和全程机槭化等关键环节的扶持力度。同时，各级政府还应加强基础设施建设，云南蔗区易干旱，灌溉系统设计极其重要。此外，政府还应加大对企业、农户的农机购买补贴和标准化补贴，出台相关政策;围绕蔗糖产业关键环节，谋划布局，规划建设，如企业和农户的成本如何降低，机槭化收割甘蔗如何进行收购，蔗叶蔗梢如何饲草化，制糖残料如何高效利用，如何达到“一根甘蔗，吃干榨尽”的目标。可建立示范县和示范区，组织当地机手和农户进行培训，成立机槭化工作小组，使整个蔗糖产业达到将本增收、高效发展的目的，助力乡村振兴。

6    展望

蔗糖产业的机槭化进程在“十三五”期间取得了突破，在边疆脱贫攻坚的过程中发挥了重要作用，在整地、种植和收割方面的研究成果颇丰。但以下几方面还需进一步探索：（1）进一步因地制机，不同地区的实际情况不同，可根据当地的具体情况和蔗农的需求进一步改进种植和收割机;（2）蔗叶蔗梢高效饲料化。每年饲料缺口很大，可研发甘蔗脱叶、粉碎和打包机，既避免蔗农焚烧带来的环境污染，又能弥补牲畜的饲料缺口。效益是企业和蔗农最关心的核心问题，蔗糖产业要高效、可持续地发展下去，需挖掘每根甘蔗一切能利用的资源，变废为宝。因此，蔗糖产业全程机槭化和形成产业闭合链对整个产业的发展具有重大意义。

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