甘蔗分步式机收的可行性与经济效益分析

胡朝晖,尹以龙,张天富,李加群,韦喜,闫青云

(1.广东省科学院南繁种业研究所,广州 510316;2. 盈江县农业农村局甘蔗技术推广站,云南德宏 679300;3.勐海县农业农村局农业技术推广中心,云南西双版纳 666200;4. 广西东糖投资集团有限公司,南宁 530021;5.全国甘蔗糖业信息中心,广州 510316)

0 引言

我国是世界蔗糖生产大国和消费大国,“十三五”期间,我国年均甘蔗种植面积在140万hm2左右[1]。我国甘蔗生产机械化自上世纪50年代末起步,但一直进展缓慢,自2010年开始大力推进甘蔗生产全程机械化,甘蔗机耕、机种、机管均取得预期的成效,2015年及之后的几年,甘蔗机械化收获步入一个快速发展时期[2],但近几年又出现了停滞不前甚至倒退的情况,过去5年,我国甘蔗机械化收获比例一直徘徊在4%左右,甚至出现大量甘蔗联合收割机在榨季闲置的情况。事实证明,现阶段使用甘蔗联合收割机存在的适应面窄、损耗大、夹杂多、农机农艺未能融合、生产效率和综合效益均不显著等问题没有得到有效解决或显著改善[2],而劳动力紧缺和劳动力成本日益升高[3]的趋势并未改变,因此,部分地区和企业因地制宜,创新性地提出和尝试推进了甘蔗分步式机收,2022/2023年榨季,在广西的来宾市、云南的德宏州和西双版纳州等地探索性地实施了分步式机收,既有成功的经验,也有存在的不足,我们将有关的数据进行汇总,分析甘蔗分步式机收的可行性与经济效益,以期为我国甘蔗生产机械化的发展提供参考。

1 甘蔗分步式机收的概念与技术路线

我国的甘蔗机械化收获发展较晚[4],所以,一直以来,我们参考了国外的甘蔗机收经验,研究重点是围绕高效的联合收割[5]方式开展的,包括如何解决大型联合收割机的“水土不服”、引进或研发适应性更广的中小型联合收割机等,但我国甘蔗种植多分布于山地丘陵[6]、窄行密植[7-8]传统习惯难以改变等一系列问题导致了联合收割机的推广和使用存在诸多困难,无法满足当前的生产需求,在此背景下,相对于“联合”机收,行业内提出了“分步式”机收的概念,也就是把联合机收的砍倒、集纳、剥叶等一体化工作按流程进行拆分,分别采用机械化或者半机械化方式分阶段完成砍倒、集堆、剥叶等工作,机械化的工作方式相较于人工砍收,大幅提升了工作效率,同时,分步实施的方式也有效地避开了各种原因导致的联合收割机无法实施的困境或其他存在的问题。

分步式机收主要有两条技术路线:一是采用剥叶机[9]直接田间剥叶,再割铺[10](堆)后即可整杆转运入厂;二是机械割铺(堆)或人工砍倒、再使用装载机将砍倒的甘蔗集堆并装上转运车辆,运输至就近的机械剥叶除杂处理点,使用改造的联合收割机或者专用的剥叶除杂机完成甘蔗截断式或整杆剥叶除杂,再运输入厂,从而完成甘蔗的砍收工作。由于按流程采用了分段式的机械化作业,因此,这一工作模式被直观称之为分步式机收。田间剥叶机要求宽行距种植,弯曲倒伏甘蔗破损率较高甚至无法有效作业,因此,技术路线一目前缺乏成熟案例,当前,分步式机收相对成熟且主要被采用的是技术路线二,即采用机械割铺(堆)或人工砍倒、集堆装载与倒短运输、截断式剥叶除杂、运输入厂这一路线,该路线是本文主要研究分析的内容。

2 甘蔗分步式机收的可行性分析

2022/2023年榨季,我国糖料蔗主产区广西和云南[11]多地开启了甘蔗分步式机收的探索之旅,本研究选取具有代表性的广西区来宾市兴宾区、云南省德宏州盈江县、云南省西双版纳州勐海县3个县区,对3个县区2022/2023年榨季推行分步式机收的成效和有关数据进行总结分析。分析结果显示,甘蔗分步式机收部分解决了联合机收存在的不足,较人工砍收提高了效率的同时降低了砍收成本,总体运转良好、取得显著成效,得到制糖企业和蔗农的一致肯定,同时,也发现了一些存在的不足和需要完善的地方,需要各方继续努力予以解决。

2.1 地形限制少,适应面广泛

为确保作业效率以及设备安全,甘蔗联合机收要求蔗地平坦[12]、交通便利、相对连片、蔗地大,蔗地里还要求没有石头、树根、电线杆等障碍物,而当前我国甘蔗种植户均规模小、土地细碎化、以旱坡地为主且坡度大[2]等特征与联合机收的要求相悖,我国适宜大型联合机收的甘蔗种植面积仅占10%左右[13]、且有进一步减少的趋势,地形条件和其他多方面的综合因素一起严重制约了甘蔗联合机收的推广,这也是自2015年大力推进甘蔗机收并取得阶段性成果后,全国甘蔗机收面积占比一直徘徊在4%左右而无法取得突破性进展的根本原因。而甘蔗分步式机收采用人工或各种类型的割铺(堆)机砍倒,可以适应各种地块的收割要求,同时,倒短运输和集中机械剥叶除杂处理机动灵活,既打破了地形条件对机械操作的限制,又能发挥机械收获的高效性等优势。

2.2 分步式机收经营模式多样,更具灵活性

甘蔗分步式机收可根据蔗农自身劳力和运输条件情况进行灵活的工序拆分,既可全流程机械化,亦可部分工序采用人工方式以弥补机械作业的局限性或者给蔗农以自由选择,如蔗农可以自行砍倒甘蔗和倒短运输至集中剥叶除杂处理点,分步式机收服务商采取分段的方式收取相关的费用,为蔗农实现节支增收、实现收益最大化提供了支持。在广西来宾迁江蔗区,蔗农还可选择直接将地头未经剥叶除杂的甘蔗以毛蔗的形式销售给中间商(同时也是分步式机收的服务商),从而从甘蔗收获的砍、运、结算等复杂流程中解脱出来,直接在地头一次性完成甘蔗销售。经营多样性的甘蔗分步式机收既可大幅节省劳力、提高甘蔗砍收的工作效率,又更具有操作灵活性。

2.3 减少蔗地机械碾压,延长宿根年限

甘蔗每公顷有效茎数量是决定甘蔗单产高低的关键因素[14],也是决定甘蔗宿根年限长短的关键因素[15],甘蔗每公顷有效茎数的多少直接关系到蔗农收益的高低[16]。云南省盈江县农业农村局甘蔗技术推广站在辖区6个联合机收点对2种机型的机械收获点进行次年产量调查,调查数据分析显示:上年机械收获的蔗地次年有效茎条数较未经机械收获的蔗地普遍减少,平均有效茎减少2 165条/hm2,单产降低4.78 t/hm2,详细数据见表1。广西来宾东糖迁江有限公司2020年对辖区甘蔗联合收割机收获宿根蔗出苗情况进行跟踪调查,结果显示上年机械收获的蔗地次年甘蔗平均出苗率[17]仅111.42%,较人工砍蔗的出苗率低51.7%,详细数据见表2。联合机收对蔗地的碾压直接影响了次年甘蔗出苗率,导致了次年甘蔗每公顷有效茎数的下降,同时,易造成地块板结不利于后期田间管护。甘蔗分步式机收通过人工或轻小的割铺(堆)机砍倒后集中转运至处理点进行处理,免去了联合收割机进田对蔗桩的碾压,保证了次年甘蔗的有效茎数量,从而可延长甘蔗的宿根年限。

表1 盈江县机械收获次年产量调查表Table 1 Questionnaire on the second year's yield of sugarcane harvested by machine in Yingjiang county

表2 联合收割机砍收蔗宿根出苗率调查结果Table 2 Investigation on the emergence rate of sugarcane ratoons after mechanized harvesting 单位:%

2.4 避免秸秆露天焚烧,减轻环境污染压力,蔗叶资源化利用得到提高

为减少环境污染,国家已经明令禁止焚烧秸秆,传统的蔗叶田间焚烧也在禁止之列。当前,国内甘蔗秸秆即蔗梢和蔗叶的主要处理方式是肥料化、饲料化和燃料化三种综合利用方式[18],随着养殖规模不断扩大和青储饲料的大量需求,人工砍收甘蔗的蔗稍大多被贩卖给养殖场进行饲料化处理,但蔗叶的回收处理或利用则是亟待解决的现实问题:首先,蔗农对秸秆禁烧和收集利用的认识不足,嫌麻烦,不愿收集,或者自身收集能力有限,而收储公司收运不及时导致蔗农不能按时用地;其次,干枯蔗叶轻、收集用工量大、收集成本高,收购价格低不能冲抵收集成本,而我国占比最多、也是回收最难的是旱坡地甘蔗的秸秆,当前蔗叶回收率最低的就是旱坡地,大多只能简单还田处理或者蔗农偷偷违禁焚烧。据测算,甘蔗秸秆重量占农业产量的21%左右[19],其中蔗叶约占6%[20],按近5个榨季全国糖料蔗平均农业总产量7 600万t计算,每榨季产生的蔗叶及蔗梢总量就可高达约1 600万t,其中460万t是较为难以收集和处理的干枯蔗叶,如果合理收集和利用,除了可以有效解决秸秆禁止焚烧的难题,也将是产业增收的一个重要方向。2022/2023年榨季多地开展甘蔗分步式机收,甘蔗砍倒后无需去梢剥叶,整个植株运输至机械剥叶除杂点进行处理,大幅减少留在蔗地上的蔗叶,既避免了蔗叶的露天焚烧,还由于分步式机收蔗叶蔗梢夹带泥沙量小、集中便于装运的优势,畜牧饲养场争相订购,蔗叶的资源化利用得到了提升。

2.5 分步式机收损耗小、夹杂少,蔗农和糖企都欢迎

经测算,甘蔗分步式机收在机械化截断剥叶除杂时,较人工处理的损耗约高出3%,但远低于联合机收约13%甚至更高的损耗水平[2],蔗农完全接受。同时,处理后的原料蔗夹杂率为6%左右,大大低于联合机收的平均水平,且基本不含蔗蔸、泥沙等严重影响糖厂生产设备及工艺的夹杂物,糖厂无需进行技改和设备升级,分步式机收在糖厂的接受度高,为了鼓励推动分步式机收,糖厂一般按4%的比例扣杂。尝到了分步式机收的甜头,目前部分制糖企业正在积极部署2023/2024年榨季分步式机收的推广工作,不过,由于集中剥叶除杂的设备还有需要完善的地方,推广工作尚比较谨慎。

2.6 分步式机收能减少病虫危害

分步式机收将蔗叶等全部搬离蔗地,避免了蔗叶禁止焚烧却不得不留在蔗地的窘境,能有效降低甘蔗螟虫等虫害的越冬基数,阻断代际传播,也能一定程度降低病菌或病毒孢子等的数量,从而减少病虫危害。

3 甘蔗分步式机收的经济效益分析

3.1 设备组成及人员配置

3.1.1 机械核心部件组成

由于分步式机收是基于联合机收的一种创新性应用,也是一种为了适应蔗地生产条件等的变通,在机械核心部件的组成和运作模式上,各地没有统一标准,设备也是多样化的组成。本次研究,三地的方式大同小异,由于甘蔗割铺(堆)机尚未成熟及较少使用,2022/2023年榨季各地分步式机收依然采取人工方式砍倒,核心组件一般为一台联合收割机改造而来,前后配置进出料输送带各1条,广西来宾则使用了电力驱动的专用甘蔗剥叶除杂机,另需配置甘蔗抓机2台分别用于蔗地甘蔗装车及处理点喂料,3辆运输车用于田间至处理点的倒短运输,广西来宾处理点另配置地磅1台,以便为加工毛蔗计重和毛蔗收购称量,分步式机收的设备配置和场地要求等详见表3。

表3 分步式机收设备等配置一览Table 3 Overview of equipment configuration for step-by-step mechanized harvesting

3.1.2 人员配置

根据主机处理能力和蔗地条件等因素不同,一个分步式机收服务团队需配备砍蔗工10～20人,甘蔗抓机及运蔗倒短车驾驶员5人,处理点固定工作人员2～5人,详细人员配置见表4。

表4 分步式机收人员配置一览Table 4 Overview of personnel configuration for step-by-step mechanized harvesting

3.2 运行模式及成本效益

3.2.1 运行模式及蔗农砍收成本

甘蔗分步式机收当前运行的模式分为代砍收加工模式和服务商收购农户毛蔗模式。

代砍收加工模式是服务商(个人组建服务团队或者合作社形式)为蔗农提供砍倒、集堆、倒短运输、集中剥叶除杂处理的一条龙砍收服务,而各工序又进行了单独的定价,以便于蔗农根据自身劳动力等条件选择服务项目,蔗农可选择全部砍收服务、自己砍倒、自己砍倒并倒短运输至处理点三种方式,接受服务商全程砍收服务是当前的主要运行模式。对三个样本点2022/2023年榨季分步式机收和人工砍收成本及效益对比分析,云南盈江分步式机收的蔗农在扣除机收补贴后实付砍蔗费用为115元/t,而人工砍收分二台坡或水田、旱坡地两种类型,砍蔗费用分别为150元/t和180元/t,分步式机收可为蔗农每吨节约砍收成本35元或65元,以平均单产5 t计算,可以为蔗农每公顷砍收节支2 625～4 875元,扣除机械剥叶除杂较人工剥叶高出3%的损耗,可以为蔗农每公顷实现增收1 650～3 900元;广西来宾甘蔗分步式机收蔗农每吨支付128元砍蔗费用(毛蔗100元/t),较人工砍收平均下降22元/t,按单产5 t折算每公顷节支约1650元,扣除机械剥叶除杂高出的3%损耗,每公顷可实现增收约480元;云南勐海采用分步式机收的蔗农按固定的145元/t价格支付砍收费用,与人工砍收的平均费用基本持平,在砍工较为高的地块和时间段,则略微降低了砍收成本。各地分步式机收各工序费用、损耗等与人工对比等数据详见表5。

表5 分步式机收各工序费用、损耗等与人工砍收对比Table 5 Comparison of the costs, losses, and other factors of the step-by-step mechanized sugarcane harvesting process with manual harvesting 单位:元/t

服务商收购农户毛蔗模式主要在广西来宾试行,服务商在集中剥叶除杂加工点设置地磅,直接以一定价格收购蔗农地头砍收集运回来未剥叶除杂的毛蔗过磅,加工处理后服务商再转卖给制糖企业,蔗农不需要担心除杂的损失以及糖厂扣杂高低等问题,两种模式的收费及收购价格详见表6。

表6 不同类型毛蔗收购模式收购价格一览Table 6 Purchase models and prices of different types of sugarcane without leaf peeling and impurity removal treatment 单位:元/t

以蔗农完全不参与砍运的类型、工业单产公顷产75 t计算,蔗农销售毛蔗方式每公顷可获得毛收入30 750元,人工砍收方式蔗农剔除砍蔗费用后,每公顷毛收入为(520-150)×75=27 750元,因此,采用分步式机收的毛蔗收购模式可以为蔗农实现每公顷增收约3 000元。1.28∶1的毛蔗重与净重比为测算数据,与甘蔗单产、品种、加工质量、扣杂水平等多种因素有关,因此,上述测算数据与每一车甘蔗的实际结果会存在一定差异。

综上,无论采取哪种分步式机收模式或收购方式,分步式机收都可以降低甘蔗的砍收成本,为蔗农每公顷节支增收480～3 900元不等,各地服务商均表示,在未来理顺生产管理各环节并进一步优化后,向蔗农收取的服务费将有进一步下调的空间,蔗农的直接经济效益将更为显著。

3.2.2 服务商经济效益分析

对三地的甘蔗分步式机收服务商经营状况及经济效益调查分析,2022/2023年榨季,广西来宾和云南盈江都实现了较好的盈利,而云南勐海则出现了一定亏损,详细分析如下:

广西来宾的服务商提供了代加工和直接收购毛蔗两种服务,按入厂净重计算,两种类型服务商纯利润分别为32.6元/t和43元/t,详细分项数据见表7,两种类型并行,按日均处理150 t甘蔗计算,每天纯利润达4 890元至6 450元,以榨季累计加工10 000 t甘蔗计算,服务商榨季总收益为32.6万元至43万元,设备总投入85万元,3年可以收回投资并盈利。

表7 广西来宾甘蔗分步式机收服务商经济效益分析表Table 7 Analysis of economic benefit analysis for step-by-step mechanized harvesting service providers in Laibin, Guangxi 单位:元/t

云南盈江只提供砍收服务,收取服务费为145元/t,服务商的人工、运输、机械磨损、燃油等综合成本为120元/t,每吨纯收益25元,每天处理甘蔗90 t～100 t,按90 t/d计算,每天利润约2 250元。盈江县2022/2023榨季历时131天,整个榨季理论收益为29.47万元,设备总投入为70万元,3年可收回投资并盈利。

云南勐海在2022/2023年榨季中后期才开始启动分步式机收,断断续续试运行了21天,设备由农机合作社租赁给砍收服务商运维,由于大部分旱坡地未完成坡改梯、设备改造后运行不稳定等原因,导致人工砍倒效率低、装车和转运等环节辅助人工多、整体运转作业效率低等问题,服务商综合成本达190元/t,详见表5,财政补贴30元/t、蔗农固定支付145元/t,服务商实际亏损约15元/t,由于本榨季属于试运行,分步式机收总量仅285t,亏损不大,但取得了宝贵的经验。当前已明确下榨季补贴提高到65元/t,且已完成部分蔗地的坡改梯工作,预计下榨季蔗地条件改善和优化管理后,服务商将确保盈利。

4 总结

根据上述分析可见,甘蔗分步式机械收获在实际运行中具有很强的适应性和可操作性,可在多种模式下解决当下我国糖料蔗砍收面临的困难,既借助机械化提升了砍收效率、降低了生产成本,又避免了大型联合收割机适应蔗地少、高损耗、碾压蔗地影响宿根年限等诸多问题,还可以一次性解决蔗叶禁止焚烧并实现蔗叶资源化利用的问题。同时,分步式机收可以有效降低蔗农砍收甘蔗的成本,实现蔗农的节支增收,服务商也有较为可观的投资收益。经过一个榨季的试运行,充分证明甘蔗分步式机收是可行的,并具有良好的经济效益和广阔前景,是提升甘蔗产业竞争力的有效模式。