我国甘蔗机械化收获技术的发展现状与思考

收割机1931年在弗罗里达的南部糖业公司收割了状态极差的甘蔗3个榨季共收割了20万t之后，因经济大萧条，大量失业工人从事人工砍蔗而导致这些收割机被弃之不用第二次世纪大战使澳大利亚在20世纪40~50年代遭遇严重的劳动力短缺危机，再加上越来多的男人不愿再从事辛苦的砍蔗工作，过度依靠人工砍蔗的澳大利亚糖业面临垮掉的危险，这刺激了更多人投入机械化收获技术的研发1960年，机械砍蔗

2.7%机械装车

45.2%;1964年，机械砍蔗

23.8%,机械装车

64.3%1964年，昆士兰有347台切段式收割机和120台整秆式收割机机械装车已经普遍接受，有2877台前置装车机和190台抓取式装车机机械收获的转折点是1965年，这一年甘蔗收获机数量翻了一倍至此，机械化收获开始从试验性应用向总体应用轨道转变由于各种原因，小块田人工砍蔗一直持续到1979年这段时期，仍有大约8000名砍蔗工维持了10年同时，从事机械化收获的工人从1961年的200人上升到1964年的1600人1964年，还有1200名农场主采用人工砍蔗，3年后减少了600名机械化极大降低了对砍蔗工人的需求，但没有立即完全取代他们

1.3澳大利亚甘蔗生产机械化收获技术的选择I960年是澳大利亚甘蔗收割机实现大田顺利收割作业的第一年收割机不再是每日作业量很少又难用的样机，机械故障发生的频率很少，并且可以被日常修复整秆式与切段式收割机每天的收割表演使得人们对收割机的信心在所有地区迅速提升在连续2年的机械化收获生产中，2种机器都取得了巨大成功，并实现了高可靠、高生产率作业每种机器都有其支持者但是，20世纪60年代早期，澳大利亚甘蔗种植者和糖厂面临着2种收获技术（整秆式与切段式）的选择许多种植业主并不确定他们是否应该采用机械化收获，如果采用机械收获，应该采用哪种机器澳大利亚甘蔗机械化收获委员会拒绝对任何一种机型做出特别的推荐当时可以确定的是，如果选择立即全部实行机械化收获，只有一种装置可以担负起这个任务不考虑其自身局限性，只有Massey Ferguson切段式收割机能够处理所有的甘蔗，并且能够在短时间内生产、分配足够多的机器切段式收割机能够同时完成砍切和装车，再加上其对甘蔗生长条件适应范围更广，这足以使其平衡整秆式收割机的含杂率低和在甘蔗倒伏不严重的情况下作业速度快的优点澳大利亚的糖厂曾抱怨切段式收割机的含杂率高，特别是潮湿天气收获的甘蔗但是，切段式收割机因为其适合小组作业和其对倒伏甘蔗与软品种甘蔗的适应性，首先在北昆士兰地区被接受其时，在澳大利亚采用切段式收获方式最大的障碍是其需要新的运输系统1966年，A.Jackowski设计并制造的整秆式甘蔗收割机能够依次完成根切、切梢和装车操作几百名种植者观看了该机器在田间的表演到1965年，在澳大利亚，切段式收割机将取代早期整秆式收割机的趋势显示出来

1.4切段式采收,导致传统生产模式被破坏进入20世纪70年代，随着Austoft

7000、Austoft7700Class1400等大型切段式甘蔗收割机的成熟和对市场的占领，澳大利亚进入切段式甘蔗收割机时代整秆式收割机只是在一些小型家庭农场用来收获蔗种影响甘蔗收割机作业效率的一个主要因素是运输系统，经常发生收割机因等待运输车而停机的现象澳大利亚的甘蔗运输系统也逐步发达起来，铁路也铺到了甘蔗田田间运输车将甘蔗集中在列车车厢后由铁路运输至糖厂，降低了运输成本1979年是澳大利亚实现甘蔗100%机械化收获的第1年2甘蔗种植土地我国甘蔗生产大多以家庭农户生产为主20世纪70年代末、80年代初以来，土地家庭承包责任制造成了土地条块分割，以家庭为单位的土地经营规模很小，我国户均甘蔗种植面积约

0.4hm我国甘蔗多种植在旱坡地上，灌溉条件差，产量低广西蔗区有效灌溉面积4万hm广西大部分蔗区春季干旱严重，影响广西甘蔗生产的春季干旱灾害主要集中在3~4月，雨季偏迟的年份旱情则可持续到5月中旬3我国全甘蔗和分段收获两种甘蔗栽培技术路线及其发展

3.1全茎和分段收获技术路线甘蔗机械化收获技术有整秆式与切段式2大类相应的甘蔗收割机为整秆式收割机和切段式收割机

3.

1.1分段式收获作业整秆式收获是甘蔗经过砍割、剥叶等工序后呈整条蔗茎状态整秆式甘蔗收割机，有分段式和联合式2种分段式收获装备主要由割铺机和剥叶机组成，割铺机完成甘蔗的切割和有序铺放，剥叶机则完成蔗叶的去除作业分段式收获存在效率低、辅助工多、劳动强度较大等问题联合式收获作业由一台整秆联合收割机完成甘蔗的切割、喂入输送、剥叶、蔗叶分离、集堆等作业流程，和分段式相比，其劳动强度低，但仍存在适应性较差、易堵塞、蔗叶分离不理想、集堆凌乱、辅助工较多等问题与分段式收获技术中普遍采用的将甘蔗扶起与夹持输送不同，联合收获技术普遍采用将甘蔗推倒后进行根部切割，然后由喂入辐筒拖入输送通道进行剥叶这有利于收获倒伏严重的甘蔗

3.

1.2分段收获技术切段式收获是将收获后的甘蔗砍切成段状，长度一般为200~300mm

3.2全秆和分段收获技术的发展过程

3.

2.1低潮期甘蔗收获技术研究我国于1959年开始研究整秆式甘蔗收获机械技术早期的机型只能收获直立的甘蔗，20世纪80年代以来开始考虑倒伏甘蔗的收获;进入21世纪以后，在倒伏甘蔗扶起装置方面进行了大量研究，开发的机型已能收获倒伏不严重的甘蔗农村实行家庭联产承包责任制后，我国的甘蔗收获机械研究进入低潮期进入21世纪后，特别是2005年以来，国内对甘蔗收割机的研制逐渐进入新的高潮，一些私营企业纷纷加入，整秆式联合收割机技术得到进一步发展

3.

2.1,年一1分段收获的收割机与剥叶机1981年，福建农学院和福建仙游县农业机械厂联合研制了东风-12小型甘蔗收割机2001年6月，广西科技厅下达4GZ-9型甘蔗割铺机研究任务，广西农机研究院与南宁手扶拖拉机厂一起，从日本引进甘蔗割铺机进行试验，消化吸收其先进技术，并在4GZT5型甘蔗割铺机基础上研制出4GZ-9型甘蔗割铺机（如图1所示），配套动力为

1114.7k W手扶拖拉〜机1998年，广西大学研制的4ZB-6A型手推式小型甘蔗剥叶机2000年，广西农机研究院和南宁手扶拖拉机厂合作研制的6BZ-5型单工位手推车式甘蔗剥叶机华南农业大学1999年在执行948项目中，引进了日本冲绳库耳岛生产的小型甘蔗剥叶机，在对其进行消化吸收基础上研制的4ZBQ-9型剥叶机2006年通过了广东省科技成果鉴定（图5）该剥叶机采用尼龙丝剥叶刷为剥叶元件，配套拖拉机动力三8k W,喂入量

20.5kg/s,蔗茎破损率W18%,喂入口宽度490nlm,纯工作小时生产率

21.5t/h,含杂率W3%南宁手扶拖拉机厂研制生产的6BZ-9型双工位甘蔗剥叶机2006年，广西来宾市农机推广站研制的6BZ-1型甘蔗剥叶机柳州市星鸣农机科技有限公司开发生产的6BZ-4型甘蔗剥叶机（图6）于2011年进入广西区农机补贴目录该机采用直径为3mm的弹簧钢丝作为剥叶元件，剥叶效果良好

3.

2.

1.整秆式表达及其机械制造技术的进步广西农机研究所（现为广西农机研究院）1959年开始整秆式甘蔗联合收割机研究进入21世纪以来，更多的企业与科研单位加入整秆联合收获机的研究行列研发单位主要有华南农业大学、广西农机研究院、广西云马泰缘（云马汉升）、浙江三佳、河南坤达、浙江温岭宏顺、广西柳州翔越等整秆联合收获中的剥叶、断尾与排杂等技术难题逐步被攻克，整秆联合收割机技术也取得很大进步广西农机研究院2002年研制出国内首台全液压驱动的自走整秆式甘蔗联合收割机中国农机院2009年研制的整秆式4GZ-1000型甘蔗收获机广西云马泰缘机械制造股份有限公司是由柳州汉森机械制造有限公司（

2000.0D、云马汉升（

2009.04^2011）发展过来的该公司于2000~2010年致力于整秆式甘蔗联合收割机研制，先后研制出HSM1000型（4ZL-1型）、HS1800型（4GZ-180型）、HS260型（4GZ-260型）和4GZ-350型整秆式甘蔗联合收割机,收割机配套动力分别为

42.

2、

130、194和261k W浙江三佳农业机械设备有限公司研制的整秆式甘蔗联合收割机2006年投入广西进行试验，2008年4月，SJ-1400型收割机在广西进行性能测试河南坤达农业机械设备有限公司于2009年研制出4GD-36型、4GD-75型整秆式甘蔗联合收割机

4.

2.2生产机械化技术切段式甘蔗收割机研发单位主要有华南农业大学、广西农机研究院和中国农机院等单位生产企业主要有广西云马泰缘和广东科利亚，CASE公司2013年在广东设厂开始生产CASE4000型切段式收割机我国近几年也陆续引进了一些大、中型切段式甘蔗收割机进行试验示范，主要有CASE

8000、CASE

7000.CASE4000和HC50-NN等机型广西农机研究所（现广西农机研究院）从1979年开始对切段式甘蔗收获技术进行研究华南农业大学1996年协助美国AGPR0公司与香港英之杰工程设备公司在广前糖业发展有限公司进行甘蔗生产机械化试验2008年与广东科利亚联合开发出采用网袋集蔗的4GZ-56型切段式甘蔗收割机，2010年将该型收割机的网袋集蔗方式改为输送臂输送至卡车集蔗方式（图19）,2011/12年榨季进行收割试验，作业效率比原机型有较大提高2012年研制出4GDL-91型履带式甘蔗联合收割机（图20）,在根切器技术和喂入输送技术方面取得一些突破，2013年3月进行定型试验广州科里亚农业机械有限公司2008年与华南农业大学联合研制出4GZ-56型切段式甘蔗联合收割机广西云马泰缘机械制造股份有限公司（原云马汉升）2010年之后将产品研发重点转向切段式甘蔗收割机，2011年开发出4GQ-260型切段式甘蔗收割机4采用全茎和分段甘蔗收割机两种类型

5.1联合无排杂器收获技术采用整秆方式收获倒伏、弯曲、纠缠在一起的甘蔗是不容易的2007年之前，我国在整秆式甘蔗收割机技术的研究中，联合收获路线和分段收获路线并举，其中分段收获方式中割铺机一般采用扶起-夹持式收获技术2007年之后以研究推倒-联合收获技术为主和扶起-夹持收获方式相比，推倒收获方式更适合倒伏甘蔗的收割但是，倒伏、弯曲的甘蔗在联合收割机内容易折断并堵塞通道尽管近年来我国在整秆式联合收割机的通道技术、剥叶技术和排杂技术方面取得明显的进步，但由于其对倒伏甘蔗适应性较差、可靠性不够高以及辅助工较多等问题，收割机的收获作业量均不大2011/12年榨季在广西试用的27台整秆式甘蔗联合收割机，单台机器一个榨季的作业量最大的只有

16.2hm总体上讲，我国整秆式甘蔗收割机技术还不成熟，仍处于试验性阶段，政府应加大科研投入力度，仅靠企业的热情和投入难以为继广西云马泰缘自2010年开始转向以生产切段式甘蔗收割机为主，河南坤达近2年内未能再销售甘蔗收割机，浙江三佳农业机械设备有限公司已宣告破产

4.2采用进口多带回收式的生产设备我国糖厂习惯于收购人工砍收的整秆甘蔗，对切段式收割机收获的具有较高含杂率（5%以上）的原料蔗总是不太愿意接受在业界及各级政府的共同努力下，现在已开始逐步接受切段式收获方式但是，机械化收获进展仍然缓慢，总体上表现为生产效率低、作业面积有限、经济效益低目前在用的切段式甘蔗收割机以进口机型为主，已引进的有8台CASE7000型、4台CASE8000型、7台CASE4000型和1台HC50-NN型切段式联合收割机进口的CASE机型在收割作业中，由于受地形、地块面积、行距、收获系统配套等方面的限制，作业效率比较低例如，湛江农垦2010/11年榨季使用引进的6台CASE收割机（4台7000,1台4000和1台8000机型）收获作业面积仅有

502.6hm广东科利亚公司2010年11月在扶绥县成立了广西科利亚农机服务公司，使用其生产的4GZ-56型、4GZ-91型甘蔗收割机及其配套系统进行甘蔗收获服务根据广西农机管理局的跟踪调查，该公司的甘蔗收获服务队5台收割机一天共收获约100t甘蔗，平均每台机每天大约仅收获20t原料蔗收获系统处于低效率、低效益状态运行华南农业大学研制的4GDL-91型、广西农机研究院研制的4GZQ-260型和广西云马泰缘研制的4GQ-260型切段式甘蔗联合收割机在试验中均有良好表现，有望迅速成为适合我国的实用机型5中国全甘蔗收获的两种方法的发展前景战略分析

5.1测试结果及推广情况2010年1月5日，时任广西自治区党委副书记陈际瓦在全区甘蔗收获机械化演示现场会上作出关于“南宁市推广分段式甘蔗收获机械化”的重要指示2010年1月1014日，南宁市〜农机局组织市农机系统领导和专家、技术人员组成测试小组对2个分段式甘蔗收获机械作业组合进行测试和模拟作业下发了南农机管

[2010]6号文《关于分段式甘蔗收获机械化组合作业测试结果及推广意见的报告》，南宁市开始主推分段式整秆甘蔗收割机整秆式甘蔗收割机由于其对严重倒伏甘蔗适应性差、辅助工较多以及国产整秆式收割机可靠性差，“十二五”开局以来陷入举步维艰、前景不明朗困境切段式甘蔗收割机由于其对倒伏甘蔗的良好适应性，以及我国引进的甘蔗收割机（均为国际主流切段式）的高可靠性，“十二五”开局以来在我国得到了广泛认可2011年6月21日，广西农机局在南宁召开加快推进甘蔗种植及切段式联合收获机械化工作会议，印发桂农机科

[2011]12号文《加快推进甘蔗种植及切段式联合收获机械化工作方案》该文件反映出占我国甘蔗种植面积67%的广西从2010年之前主推整秆式收获机械化技术转向现在主推切段式联合收获机械化技术该文件可能成为切段式与整秆式2种收获技术发展前景各异的标志

5.2全茎和分段收获技术的方法分析

5.

2.1整秆式收获技术与硬件开发的展望我国整秆式甘蔗收获技术经过50多年的发展，取得了一些技术突破，研制出一些样机但是，进入“十二五”以来，整秆式收获技术前景不佳分析其原因应该在以下几个方面:

5.

2.

1.

1.甘蔗生产本身的复杂性生产一种能够适应所有地区和甘蔗种植条件的收割机不是件容易的事，倒伏、完全纠缠在一起的甘蔗使得收割机的研发更加困难

5.

2.

1.含杂率的要求机械化发展初期，糖厂习惯于人工砍蔗的低含杂率，糖厂坚持进厂蔗含杂率应小于3虬以这样的标准来制定整秆式甘蔗联合收割机设计的技术路线时，对甘蔗收割机的功能和结构要求也比较高在甘蔗输送通道中放入剥叶组件，收获倒伏、弯曲的甘蔗时容易造成甘蔗折断和堵塞

5.

2.

1.整秆式无排液生产技术路线分析整秆式甘蔗收割机中，甘蔗根部切割与剥叶的生产效率是不匹配的以华南农业大学研制的4ZZX-48型侧悬挂整秆式甘蔗收割机和4ZBQ-9型剥叶机的生产率为例，1台4ZZX-48型割铺机1个小时可以收割

0.2hm根据以上分析，有必要重新考虑整秆式收割机发展的技术路线，降低对其含杂率的要求，发挥其所收获的甘蔗可以较长时间堆放的优势

6.

2.2甘蔗农户经营面积小、种植适用过小进口大型切段式甘蔗收割机在我国使用中表现出的低效率，主要是与我国甘蔗生产经营模式、地块面积、种植行距等有关糖厂对切段式收获的抵触，影响切段式收割机的作业生产安排我国甘蔗农户单户经营面积很小、种植行距较小，也是影响大型机器发挥效力的主要因素大型收割机要求甘蔗行距大于L4m,而我国农民习惯于

0.7~1m的种植行距近年来，在国营农场逐步推广的是L2m的行距，

1.4in行距还未被接受发展中型切段式甘蔗收割机将有利于这个矛盾的解决

5.3中小型切段式正常收缩的甘蔗生产模式我国有10%的蔗田适合大型机械化系统作业，40%的蔗田适合中型机械化系统作业加快研究大型切段式甘蔗收获系统，提高以我国引进及国产的大型切段式甘蔗收割机为核心的收获系统的作业效率，有利于尽快提高我国甘蔗的机收水平加快研制适合我国甘蔗种植模式的中型切段式甘蔗收割机，打破国外切段式收割机的垄断局面，将有利于降低切段式收割机的销售价格，有力促进我国甘蔗收获机械化迅速发展我国的甘蔗立地条件使整秆式与切段式收割机有长期共存的必要性和必然性例如，2011/12年和2012/13年连续2个榨季，广西受阴雨天气影响，适合机收的时间不足1/3由于切段式收割后的甘蔗需要在24h内送往糖厂压榨，如果全部采用切段式甘蔗收割机作业的话，糖厂将因无法在短期内完成整个榨季的压榨量而使甘蔗产业受到严重影响整秆式收获的甘蔗可以在糖厂存放1周左右，有利于糖厂均衡安排生产所以，重新审视我国整秆式收割机发展的技术路线，重点攻关适应我国甘蔗生产的整秆式甘蔗收割机关键技术，将有利于保障我国甘蔗产业的战略安全6对我国整秆式甘蔗整理工艺的科研投入⑴我国整秆式与切段式收获方式有长期共存的必要性和必然性，应从国家层面加大对重点攻关适应我国甘蔗生产的整秆式甘蔗收割机关键技术的科研投入⑵我国适合中型机械化系统的甘蔗种植面积约占40%,应从国家层面加大对重点攻关适合我国甘蔗立地条件的中型切段式甘蔗收割机关键技术的科研投入和技术熟化的支持力度7整秆式甘蔗整理生产设备及工艺特点⑴我国整杆式甘蔗收获技术已取得一些突破，但目前生产企业处于困境之中⑵我国的甘蔗立地条件使整秆式与切段式收割机有长期共存的必要性和必然性⑶国产切段式收割机已取得一些突破，有望研发出适合我国甘蔗立地条件的机型华南农业大学1999年在执行引进国际先进农业科学技术项目

（948）“小型甘蔗收获和剥叶鞘机具研究”中，引进了澳大利亚PH（Bonel）公司生产的B80-130型廿蔗整秆收割机在对其进行消化吸收基础上研制的4ZZX-48型侧悬挂整秆式甘蔗收割机于2006年通过了广东省科技成果鉴定，该机型配套动力48k W（图2）华南农业大学与广西农机研究院在联合执行国家“十五”科技攻关项目“甘蔗收获技术体系及装备的研究与开发”过程中联合研制出4GZX-45型前置悬挂整杆式甘蔗收割机，配套动力为

44.1kW的四轮拖拉机（图3）这2款收割机均配置有螺旋扶起装置和柔性夹持输送装置，收获的甘蔗铺放在收割方向的右侧2款收割机能实现倒伏不严重甘蔗的顺利收获，作业效率达到

0.2hm目前，我国的甘蔗剥叶机技术已趋向成熟，其主要作业性能与可靠性均能满足收获作业要求，但是作业效率普遍偏低华南农业大学研制的4Gzz-97型整秆式甘蔗联合收割机在通道技术、剥叶技术与集堆技术方面有新的思路，样机正在试制中这个时期出现的整秆甘蔗联合收割机还有浙江温岭市宏顺机械有限公司的SG1300型整秆式甘蔗联合收割机。