苔麸机械化装备发展现状及国际合作建议

王 博， 尚小龙， 马 腾

（1. 中工国际工程股份有限公司，北京 100080； 2. 中国农业机械化科学研究院集团有限公司，北京 100083）

0 引言

苔麸（Teff）是一种生长在高原地带的禾本科作物。作为埃塞俄比亚6 大主粮（大麦、小麦、谷子、高粱、玉米、苔麸）之一，苔麸在埃塞俄比亚广泛种植，其种植面积达300 万hm2，有近5 000 万人以苔麸为重要食物来源[1-2]。目前，苔麸生产仍然延续传统农耕模式，劳动强度大、生产效率低，机械化生产迫在眉睫。

1 苔麸种植条件及发展需求

苔麸又被称为“埃塞俄比亚画眉草”，据史料记载，早在公元前1 000 年前埃塞俄比亚北部已有广泛种植，19 世纪初传至其他国家。苔麸籽粒长0.9～1.7 mm，宽0.7～1.0 mm，千粒质量约0.3 g，150 颗籽粒体积与1 粒小麦相当。目前，作为主要粮食作物，苔麸除在埃塞俄比亚、厄立特里亚广泛种植外，在美国、澳大利亚、印度、肯尼亚、南非等国也有种植。

研究表明，苔麸营养成分均衡，含8 种必需氨基酸及膳食纤维和多种矿物质，其钙含量是小麦的6 倍，铁含量约为小麦的2 倍，近年来受到了食品研究领域的广泛关注[1]。除籽粒外，苔麸秸秆茸柔绵软，蛋白质含量高，营养均衡，适口性好，是优良动物饲草来源。

从生长条件看，苔麸主要生长在海拔1 500～2 300 m的高原地区，年降水量750～850 mm、生育期降水量450～550 mm、温度10～27 ℃的条件即可满足生长需求，一般在7−8 月播种，10−12 月收获，传统耕作平均产量为890 kg/hm2[2]。苔麸特性与杂草类似，耐瘠薄、涝渍和干旱，抗逆性强、适应性广，大部分地区一年一熟。现有种植方式以撒播为主，种植密度大、株行距小、易倒伏，人工除草困难。

2 苔麸机械化发展现状

数据显示，非洲农业机械化尚处于初级阶段。受限于非洲地区种植条件和技术水平，目前苔麸生产过程仍然以人工和畜力作业为主，机械化水平是限制苔麸规模化生产的主要障碍[3-4]。

近些年，为了增加苔麸产量、减少倒伏现象，埃塞俄比亚农业部门经过不断研究，提出了苔麸条播种植方式，并开展了相关装备的研制工作。从播种机研究情况看，埃塞俄比亚国内设备以人畜力为主，设备本身存在地轮粘土、无排种器或排种器精度较低等问题，排种均匀性差、缺苗断垄现象严重；进口设备存在地轮粘土、排种器性能不稳定、机型较大等问题，在黏性土壤条件下无法推广使用[5]。

为帮助非洲提高苔麸生产机械化水平，2015 年盖茨基金会、中国科技部、中国农业机械化科学研究院（以下简称中国农机院）共同出资，启动了“埃塞俄比亚苔麸小型机械发展项目”，该项目致力于埃塞俄比亚苔麸种植的土壤条件和农艺特点，从耕整地、播种到收割脱粒等方面，提出苔麸机械化种植技术方案。2017 年12 月，由中国农机院研制的苔麸施肥播种机、苔麸联合收割机、苔麸脱粒清选机正式亮相埃塞俄比亚亚的斯亚贝巴，代表了苔麸生产全程机械化最高技术与装备水平。

2.1 苔麸施肥播种机

充分利用种肥兼施技术，实现了不同土壤条件下种肥合理配比，对预防中后期倒伏、提高产量起到了关键作用。苔麸施肥播种机采用牵引式结构，主要由排种器、开沟器和PLC 控制器等关键部件组成。播种机工作时，首先通过悬挂架与拖拉机悬挂装置连接，在人机交互界面中设定播种量、拖拉机地轮直径和转速传感器检测点数；PLC 控制器根据安装转速传感器的拖拉机地轮直径和转速传感器检测点数处理得到拖拉机前进速度，并通过速度信号和人机界面中设定的播种量分析得到排种轴转速，将转速信号传输到驱动器控制伺服电动机转动，通过排种轴带动排种轮将种子精少量排出；采用单圆盘开沟器完成开沟破土，种子和肥料分别落在种沟内，实现苔麸精少量施肥播种。田间试验株距分布统计结果表明，苗株数约1 700 万株/hm2，田间播种均匀性变异系数20.4%，能够满足苔麸在黑黏土、壤土和砂壤土种植环境下的农艺要求[5]。

2.2 苔麸联合收割机

苔麸联合收割机采用履带自走式结构，整体设计包括行走底盘和割台装置、第1 输禾装置及脱粒装置，行走底盘上设有清选装置，用于分离脱粒后的籽粒颖壳。割台装置包括割台、拨禾轮和第2 输禾装置。第2 输禾装置位于割台中，且喂入口与第1 输禾装置连接。拨禾轮包括拨禾轮架和偏心回转架，拨禾轮架通过一升降装置设置在割台的上部，偏心回转架设置在拨禾轮架的两端内侧。偏心回转架的中部设有偏心旋转轴，偏心回转架上设有多个沿其圆周分布的拨禾轴，拨禾轴上间隔设置有若干个角度可调的拨禾弹齿[6]。该设备的双输禾装置设计极大地增强倒伏苔麸收获能力，能够一次性完成收割与脱粒、清选的联合作业，极大提高了生产效率。苔麸联合收割机如图1 所示。

图1 苔麸联合收割机Fig. 1 Teff combine harvester

2.3 清选设备

由于苔麸籽粒细小，单次脱粒清选得到的苔麸含杂率高，一般很难达到洁净率要求，因此在普遍采用的振动筛式清选机设计上，采用二次清选，设计上采用电机驱动，振动筛的振动频率和倾斜角度可根据清选需求调节。苔麸清选机如图2 所示。

图2 苔麸清选机Fig. 2 Teff cleaning machine

3 存在的问题

机械化是提高苔麸生产效率，促进农业增效、农民增收的重要手段之一，但由于缺乏有效工具，绝大部分地区的苔麸生产依然停留在牛耕、人撒、镰割、脚踩、驴运的落后生产阶段，机械化生产推广普及仍然面临较大基础障碍。

3.1 当地工业基础薄弱，无法支撑相关本土转化

非洲只有少数国家具备生产和装配农机的能力，大部分农机都依靠国外进口[7-9]。总体来看，现有工业基础无法支撑农业装备技术的消化吸收和生产制造，严重制约农业机械化与现代化进程，农业机械短缺成为制约苔麸种植业发展的一个主要原因。

3.2 分散经营模式阻碍了生产与技术之间的有效联系

农业是埃塞俄比亚国民经济的支柱，但农业生产以小农耕种为主，耕作方式落后，灌溉面积小，抵御自然灾害能力较差[7]。目前，埃塞俄比亚部分农户的小规模、分散化经营在一定程度上导致农户与市场、生产与技术、政府与农民之间缺乏有效联系，制约了农业专业化、规模化、产业化的发展[8]。

非洲农业组织分布广、规模小、粗放程度高，严重降低生产效率，加上地块不平整、机耕道路不完善、缺乏电力等诸多因素，使农机的推广使用受到极大限制[9]。与此同时，由于缺乏基础的农业机械使用、维修专业人员，苔麸生产装备的普及应用同样面临极大挑战。

4 苔麸机械化国际化发展建议

苔麸食物属性独特、营养物质均衡，已经成为全球备受关注的功能性食品和动物饲草料来源，其机械化生产水平的高低，不仅事关埃塞俄比亚和厄立特里亚两国的粮食安全，更影响其作为良好食物来源的全球性推广，推进苔麸机械化事业发展意义重大。

4.1 积极推动“机艺”融合

单户种植规模小、农机人才匮乏、设备购买力弱是世界苔麸主产区的最主要特征，当地农民思想传统保守，粮食耕作与生产技术落后，普遍仍采取刀耕火种、靠天吃饭的耕种方式。

中国农机企业要充分考虑当地农耕系统、农场规模、市场、环境和可持续发展等问题，根据非洲农机产品市场“中小功率、操作简单且性价比高”的需求特点，仔细分析当地土壤条件、种植模式、拖拉机动力/电力/畜力匹配情况，结合苔麸条播农艺要求，以牧草、芝麻等国内成熟农牧业装备技术为基础，率先研发推广苔麸条播机、清选机、喷雾机、联合收割机等小型农机具产品，以适应当地现实农业生产需要[9]。产品设计上，要摒弃小型农机等同于低次品的传统观念，严格控制产品成本，切实提高设备的可靠性、耐用性、便捷性，以更好应对当地农机人员缺乏的现实情况，初步建立良好品牌形象。

4.2 发挥援非示范农场案例作用

中国对埃塞俄比亚农业援助的类型较发达国家和地区丰富，包括无偿援助（无偿资金援助、无偿物资设备援助及无偿项目援助等）、无息贷款等无偿性援助，优惠贷款等有偿性援助，还包括农业基础设施及示范农场、农业技术示范中心、技术合作项目，专家技术援助、农业职业教育项目、能力建设等开发性援助等[10]。农机产品一直以来都是中国对非农业援助和投资的主要物资，也是推动非洲农业机械化和现代化的重要因素。苔麸设备企业应积极跟踪并充分利用对非援助项目，通过参与国家设备无偿援助、农业示范中心建设、农技职业教育等积极开展示范应用，同时积极培养精通农机技术和多国语言文化的专门人才，解决交流沟通过程中的语言障碍，强化农机技术推广与服务能力，加快苔麸机械化装备普及应用。

4.3 探索本地化合作建厂和良种引进试验项目

一方面，从埃塞俄比亚当前农机工业基础来看，当地现有的技术资源难以较快承接苔麸生产技术装备的吸收转化，为此，相关企业应该通过中国政府援助、与当地企业合资建厂等模式，努力实现技术本土化进程。

另一方面，由于苔麸籽料良好的食物特性和秸秆饲料特性，相关企业可以深入研究种源引进培育的可能性，在我国西部高原地区开展规模种植，丰富粮食及饲料品类。以此，实现苔麸生产装备的本土化研发、试验及应用。

2018 年10 月，联合国粮食及农业组织与非盟共同发布了《可持续农业机械化：非洲框架》，该框架指出，成功的国家机械化战略有助于解决关键的可持续问题。近些年，非盟和一些非洲国家相继出台了一些推动农业机械化的顶层设计和政策举措，为加快实施农业机械化提供了支持，在很多非洲国家加大了机械化生产步伐，更适应非洲当地生产条件的中国农机扮演了重要角色。根据国际经验，很多国家政府在多样化补贴政策支持下，农业机械化得到较快发展[11]。但整体上，缺乏财政支持（政府拨款/补贴/社会资本贷款）是阻碍非洲农业机械化进程的一个重要因素，相关企业应深入研究苔麸主产区的农机补贴政策，积极推介中国农机补贴政策的成功经验，帮助非洲完善农机市场发展环境，提高农机产业投资吸引力，进而推进苔麸生产机械化进程。

5 结束语

苔麸作为一种世界稀有的禾本科作物，其作物属性独特、营养物质均衡，具备良好的籽粒食物和秸秆饲料特性，是埃塞俄比亚、厄立特里亚两国主要粮食作物之一，与此同时，广受美国、澳大利亚、印度等国关注，但受限于非洲主产区农业机械化发展水平，苔麸生产装备研发、推广尚处于初级阶段。

在中国科技部、盖茨基金会的支持下，中国农机院研发的苔麸施肥播种机、联合收割机、清选机处于领先水平。为进一步推进相关科技项目落地，建议国内相关企业，积极践行《中非合作2035 年愿景》和“一带一路”倡议，以“机艺”融合为重点，充分利用对非农业和农村发展援助机制，在充分尊重产区农耕文化、理解产区技术基础、了解产区技术能力基础上，针对当地农业现代化发展阶段，通过设备援助、试验示范、职业教育和合资建厂等方式，推动相关技术本土化落地，同时积极推荐中国农机补贴政策发展经验，为苔麸产区提供全程机械化解决方案，有效帮助受援国改善民生，增强农业自主发展能力。与此同时，探索苔麸种源引进培育方式，丰富我国粮食及饲料品类。