周 堅，溫 翔，蔣雷鳴 ，邵 勤 ，黃政淳，嚴(yán)思堃，胡彬生*

(1.江西省農(nóng)業(yè)機械研究所，330044，南昌；2.宜春學(xué)院，336000，江西，宜春)

0 引言

江西省以丘陵山地為主，盆地、谷地廣布，紅壤土質(zhì)，具有亞熱帶溫暖濕潤季風(fēng)氣候。北部較為平坦，東西南部三面環(huán)山，中部丘陵起伏，全省成為一個整體向鄱陽湖傾斜而往北開口的巨大盆地[1]。薯類(甘薯、馬鈴薯、芋、山藥)是糧、菜、藥及飼料、工業(yè)加工原料乃至新型生物能源兼用的多用途特色作物。隨著居民生活水平的提高，薯類產(chǎn)品的消費逐漸呈現(xiàn)多元化。近幾年，江西省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳十分重視薯類產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，薯類作物在江西省的種植規(guī)模、新品種的引進(jìn)與培育、產(chǎn)后加工等方面取得一定的成績，正逐步向一個新的朝陽產(chǎn)業(yè)方向發(fā)展。據(jù)國家統(tǒng)計局統(tǒng)計2011-2017年江西省甘薯種植面積及產(chǎn)量情況[2-3]。如圖1～圖4所示。

圖1 2011-2018年薯類種植面積變化

圖2 2011-2018年薯類單位面積產(chǎn)量變化

圖3 2011-2018年薯類產(chǎn)量變化

圖4 2011-2018年薯類種植面變化

1 薯類種植作業(yè)類型及特點

江西省薯類產(chǎn)品種植主要作業(yè)勞動量比例如圖5所示，其生產(chǎn)作業(yè)主要分為土地耕整、苗種栽種、田間管理、產(chǎn)后收獲等四大環(huán)節(jié)。其中，土地耕整包括深耕、開溝施肥、起壟、培土等環(huán)節(jié)；苗種栽種包括育種育苗、種苗移栽等環(huán)節(jié)；田間管理包括施肥、節(jié)水灌溉、除草、病蟲害防治等環(huán)節(jié)；產(chǎn)后收獲包括產(chǎn)品收獲、分級、保鮮、初級加工等環(huán)節(jié)。

圖5 江西省薯類產(chǎn)品種植各環(huán)節(jié)勞動量比例

江西南北區(qū)域在薯類栽培技術(shù)上存在較大差異。以甘薯為例，贛南地區(qū)多采用開溝埋藤和平畦栽插，贛中部、北部地區(qū)采用頭苗栽插和起壟栽插，缺乏統(tǒng)一的生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程，因此對機械化的推廣產(chǎn)生不利影響。國內(nèi)外剪苗、耕整起壟、移栽機械等應(yīng)用于規(guī)?；N植區(qū)域的技術(shù)比較成熟，但能適合江西等丘陵山區(qū)的較少。江西的育苗規(guī)模偏小，市場對排種、剪苗等機具需求也不強烈，其研發(fā)尚處于起步階段；在耕整起壟環(huán)節(jié)，平原和丘陵山區(qū)機械化作業(yè)程度差別較大，據(jù)平原地區(qū)機械作業(yè)程度已超過80%，而丘陵山區(qū)由于氣候地域特點、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、扶植政策等原因動力機械應(yīng)用程度較高外其他機械作業(yè)應(yīng)用程度低[4]。

甘薯移栽多為裸苗移栽、沿用人工栽插方式，裸苗的種植獨特性給移栽機械開發(fā)帶來難度，簡易移栽器、半自動移栽機的研發(fā)已經(jīng)取得初步研發(fā)成果，一臺設(shè)備至少需要2～3個勞動力、在丘陵地區(qū)應(yīng)用還存在較大困難。田間管理環(huán)節(jié)，耕除草機、高效折疊噴桿噴霧機、植保無人機等機械在水稻等作物中有大量應(yīng)用研究成果，但在丘陵山地種植應(yīng)用存在不適應(yīng)等問題。薯類收獲機械經(jīng)歷了挖掘犁—簡易挖掘鏟—小型挖掘機—分段收獲機—聯(lián)合收獲機的發(fā)展階段。丘陵地區(qū)薯類作物的收獲主要依靠人工或半機械化作業(yè)，目前適用薯類(馬鈴薯、甘薯)收獲機型，基本都是小型挖掘機具，聯(lián)合收獲機還沒有相關(guān)機型，而山藥、芋頭作物收獲缺少實用機具的現(xiàn)象尤為突出，基本靠人工作業(yè)。

2 薯類產(chǎn)品種植特點及機械化水平

丘陵地區(qū)薯類種植模式與水平差異較大，種植作業(yè)過程中人工成本多。薯類的種植技術(shù)與機械化作業(yè)、產(chǎn)后的深加工技術(shù)和設(shè)備應(yīng)用不匹配；給薯類種植農(nóng)業(yè)機械化研究、推廣、應(yīng)用帶來極大影響，嚴(yán)重制約了薯類產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。綜合機械化水平現(xiàn)狀如圖6所示。

圖6 江西省薯類種植生產(chǎn)作業(yè)環(huán)節(jié)

2.1 甘薯種植機械化

2.1.1 甘薯主要種植模式 甘薯種植分布廣，全省各市縣均有種植。產(chǎn)量在糧油、經(jīng)濟作物占比列第3位，種植面積占比列第5位[1-2]。各地自然生態(tài)條件、生產(chǎn)習(xí)慣、種植結(jié)構(gòu)各不相同，種植模式存在較大差異。在自繁自育傳統(tǒng)地方品種基礎(chǔ)上，近年來繁育、引進(jìn)和推廣的主要栽培品種有贛薯1-3號、天目山小香薯、普薯32、紫羅蘭、商薯19、濟薯25、煙薯25、廣薯87等眾多優(yōu)質(zhì)品種。種苗檢疫是當(dāng)前薯類產(chǎn)業(yè)發(fā)展值得注意的環(huán)節(jié)。種植模式上贛南地區(qū)多采取套種的形式，以秋薯為主，與水稻、花生、煙草等作物輪作，7-8月份栽種甘薯，生育期為4～5個月；贛中、贛西地區(qū)種植以春薯、夏薯為主，與油菜、西瓜等作物輪作，3-5月份栽種甘薯，生育期為4～6個月；贛北、贛東等地區(qū)種植類型有春薯、夏薯、秋薯，5-6月份栽種，生育期為3～6個月不等，與油菜、西瓜等作物輪作[4-5]。

2.1.2 甘薯生產(chǎn)機械化現(xiàn)狀 由于以丘陵山地為主農(nóng)田建設(shè)、種植技術(shù)、種植模式差異明顯，大面積地種植區(qū)域少，給機械化種植帶來較大困難，甘薯種植機械化水平偏低。耕地整地方面，種植戶大戶采用拖拉機翻耕、旋耕、起壟，小面積種植戶較多應(yīng)用微耕機耕地、整地；距甘薯高效栽種要求的深耕細(xì)耙還有差距。起壟栽培方面，贛南地區(qū)采用挖溝栽種或平畦栽種，贛中、贛北采用頭苗栽種和起壟栽種，有起雙行大壟，有小壟密植[6]。目前種植規(guī)范不完善，自制、改進(jìn)起壟機具較多，旋耕、起壟設(shè)備技術(shù)含量有待提高。田間管理的水平低，有機肥等施肥機具缺乏，病蟲害防御設(shè)施中背負(fù)式打藥機(手動、電動)、擔(dān)架式打藥機、移動式打藥機應(yīng)用普遍，物理防治、綠色防控設(shè)施極少應(yīng)用。節(jié)水灌溉、水肥一體化系統(tǒng)應(yīng)用不多。收獲機械較多使用犁式、勞動強度大。技術(shù)推廣體系、種植標(biāo)準(zhǔn)匱乏、農(nóng)藝與農(nóng)機融合不匹配、規(guī)?；庸て髽I(yè)發(fā)展缺失。

2.2 芋種植機械化

2.2.1 芋主要種植模式 各市縣均有芋種植，上饒鉛山、廣豐、吉安新干、撫州東鄉(xiāng)、贛州上猶等地種植規(guī)模相對較大；但全省芋產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)模較小。品種主要有地方品種如紅芽芋、檳榔芋等。連作會導(dǎo)致土壤養(yǎng)分缺失、病蟲害加重。大部分地區(qū)輪作或混作。芋種植在2月下旬至3月下旬播種，10-11月份采收，多采用穴栽或開溝覆土栽種，部分使用起壟栽種方式，單壟或起雙壟錯位種植，整地前施肥，生長期適時追肥，除草、防病蟲害，生長前期保持土壤濕度，中后期則需加大水量保持土壤濕潤，采收前15-20 d排水使土壤干爽。

2.2.2 芋生產(chǎn)機械化現(xiàn)狀 種植大戶使用旋耕機、開溝、起壟機等機具進(jìn)行整地作業(yè)，因各種植模式不同，所以沒有統(tǒng)一的種植規(guī)范。有種植戶利用地膜進(jìn)行保溫、保濕，防草處理，出芽時需大量勞力及時破膜出苗。除草、施肥、灌溉等工作靠人工實現(xiàn)。病蟲害防御采用背負(fù)式打藥機(手動、電動)，收獲時由于采收機具破損率高，種植戶采收、子母芋的分離靠人工操作，勞動強度大，生產(chǎn)率低，造成了種植成本升高，經(jīng)濟效益較低，從而影響種植戶生產(chǎn)積極性及產(chǎn)業(yè)規(guī)模發(fā)展。

2.3 山藥種植機械化

2.3.1 山藥主要種植模式 江西山藥種植歷史悠久、品種繁多、品質(zhì)優(yōu)良，在國內(nèi)外享有盛譽。特色地方品種有瑞昌山藥、泰和竹蒿薯、永豐山藥、南城藥薯、樂安山藥、宜春萬載腳板薯等[7]。 山藥種植在3-4月種植，8-10月份采收。各地栽種模式各異，在搭架引蔓栽培模式下有打洞、開溝做畦或起壟栽培等，株距20～30 cm不等，行距30～80不等，翻耕或播種時施基肥，適時追肥。

2.3.2 山藥生產(chǎn)機械化現(xiàn)狀 江西省的山藥種植主要在丘陵山地，地塊小而分散，多為人工栽培管理收獲,種植機械化水平普遍較低[8-11]。翻耕普遍采用挖掘機，僅有部分種植采用旋耕起壟機械開溝種植或高壟栽種，但起壟高度達(dá)不到山藥種植農(nóng)藝需要，影響山藥收獲機械應(yīng)用。挖溝栽種山藥機械采收存在較多問題，且破損率較高。許多種植戶利用特制挖掘鏟采收。田間除草、施肥、灌溉、病蟲害防御等管理工作借助簡易工具、背負(fù)式打藥機(手動、電動)實現(xiàn)。近年來泰和竹蒿薯淺生槽種植模式已取得成功，為山藥種植機械化、設(shè)施化應(yīng)用開拓了新途徑；但標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、機械化研究應(yīng)用有待進(jìn)一步推進(jìn)。

2.4 馬鈴薯種植機械化

2.4.1 馬鈴薯主要種植模式 江西省馬鈴薯栽培特色明顯，氣候條件適宜，土地資源豐富，區(qū)位優(yōu)勢明顯，品質(zhì)優(yōu)良，超其他土壤。為調(diào)整優(yōu)化農(nóng)業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)種植結(jié)構(gòu)，取得較高收益，具有較好的示范作用，輻射面積廣。各地種植習(xí)慣和地理條件、種植模式不同，有春播馬鈴薯為主，秋播馬鈴薯為輔?！半p微一免”等技術(shù)，“馬鈴薯—西瓜等經(jīng)濟作物”、“水稻-馬鈴薯”水旱輪作等多種種植模式[12-15]。集中、統(tǒng)一經(jīng)營的規(guī)?；a(chǎn)缺乏。先進(jìn)栽培技術(shù)及配套機械和關(guān)鍵措施無法應(yīng)用與推廣，影響了馬鈴薯產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營和產(chǎn)業(yè)鏈的有效延伸和聯(lián)動。冬種馬鈴薯苗期凍害、生長后期晚疫病、土傳病害、連作障礙等難題，嚴(yán)重制約了江西省馬鈴薯種植面積和穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。

2.4.2 馬鈴薯生產(chǎn)機械化現(xiàn)狀 江西省規(guī)?；R鈴薯種植整地，種植和收獲階段的機械化程度均不超過30%[16-17]。且馬鈴薯作業(yè)機械引進(jìn)為主，沒形成系列化，收獲、分級機應(yīng)用率低。低端產(chǎn)品小型機具較多，適應(yīng)江西地域特點的開溝、播種、施肥、起壟、覆土、填壓、覆膜等多項作業(yè)的種植機械應(yīng)用不足。農(nóng)藝與農(nóng)機融合高產(chǎn)、高效配套技術(shù)及相關(guān)措施難以到田到戶，機械化種植水平直接影響馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

3 江西現(xiàn)有農(nóng)機應(yīng)用及存在問題

3.1 薯類整地與栽種設(shè)備

3.1.1 主要設(shè)備類型 薯類中馬鈴薯、芋頭、甘薯整地主要有耕地機(旋耕機、履帶自走式旋耕機)、起壟機、微耕機。山藥種植采用挖掘機、開溝機、打洞機。實現(xiàn)滅茬、旋耕、松土、起壟等作業(yè)，能滅除部分雜草、減少病蟲害、恢復(fù)土壤耕層結(jié)構(gòu)、提高土壤營養(yǎng)和透氣性等作用。旋耕機有河南豪豐1GKN200-230，江蘇沃得1GKN200、1GL72-230，中聯(lián)重機1GKN-200，南昌贛翔、中天、春旋、四方1GKN-200、1GKN-230、1GLZ-230A，湖南龍舟1GZ-205，耕作幅度200～250之間。微耕機有重慶戰(zhàn)之狼、創(chuàng)天，安徽春風(fēng)，江西贛發(fā)八馬、1WG系列，動力2.2～6.0 kW之間。起壟機有河南豪豐1QG-2、1-QL型起壟機、1-GQL-2型起壟機、1GQL-2型紅薯兩行旋耕起壟機。甘薯以苗栽，芋、馬鈴薯和山藥為種栽方式。栽種普遍借助簡易自制及改良工具人工栽植，機械種植根據(jù)牽引動力大小，馬鈴薯種植有山東青島泰盟單壟單行、青島洪珠單壟雙行、甘薯種植有富來威2ZL-2紅薯移栽機，實現(xiàn)開溝、施肥、播種、起壟覆土等操作。植保機具有背負(fù)式打藥機(手動、電動)，擔(dān)架打藥機，大疆、極飛等無人植保機。

3.1.2 存在的主要問題 1)薯類種植多為丘陵山地、水田輪做，土質(zhì)較黏、地塊落差較大、季節(jié)性強、深耕困難，薯類種植農(nóng)藝不統(tǒng)一、模式多樣，目前江西省甘薯、芋、山藥種植無種植機械可用，種植機械難以滿足現(xiàn)行的栽培農(nóng)藝要求。

2)起壟壟距、耕寬、形狀不規(guī)范、統(tǒng)一缺少種植規(guī)范機械，難以保證薯類農(nóng)藝需求，不能提供薯類塊根形成于膨大疏松環(huán)境[18-20]。機械播種漏種率偏高，施肥裝置施肥孔易堵塞，影響深施肥。

3)機具故障率較高，機體、刀具材質(zhì)強度不高，生產(chǎn)過程中機體、刀具與土壤、石塊、雜草等不斷摩擦撞擊損壞率高，可靠性較差，對作業(yè)條件要求較高。農(nóng)膜的回收率低，污染嚴(yán)重。缺乏薯類種植機械引進(jìn)、研究、推廣、生產(chǎn)與農(nóng)藝配合應(yīng)用體系。

4)薯類種植中節(jié)水灌溉、水肥一體化技術(shù)普遍沒有應(yīng)有，僅僅在泰和竹篙薯種植有零星種植戶使用。受種植規(guī)模影響植保機械相對落后，甘薯種植植保無人機應(yīng)用適應(yīng)性不理想。

3.2 薯類產(chǎn)后收獲處理設(shè)備

3.2.1 主要設(shè)備類型 薯類中馬鈴薯、甘薯收獲機械有河南豪豐4JW系列、青島洪珠4U系列、富來威4UG系列、青島泰盟等，三點后懸掛，作業(yè)幅寬80～180，饒陽薯樂等及種植戶委托生產(chǎn)的挖掘犁。切蔓機(殺秧機)有河南豪豐、富來威4JSM系列、青島洪珠4U系列、青島泰盟、饒陽薯樂等單雙軸產(chǎn)品，三點后懸掛，作業(yè)幅寬65～170。山藥、芋采收采用特制挖掘鍬機具、開溝機等。薯類加工以農(nóng)戶小規(guī)模淀粉與粉絲加工為主，機具有安徽中天、湖南婁底農(nóng)機所破碎機、淀粉、粉條機加工機組；規(guī)?；薪鞔髣?chuàng)、南昌天豫淀粉生產(chǎn)設(shè)備，江西江天全粉生產(chǎn)設(shè)備。

3.2.2 存在的主要問題 1)薯類種植模式多樣。甘薯、馬鈴薯收獲機具存在挖掘性能欠缺、纏繞雜草、工作穩(wěn)定以及雍堵現(xiàn)象。芋、山藥種植收獲機械缺乏。2)各類薯類收獲機具引進(jìn)后適應(yīng)性差，科研推廣與種植生產(chǎn)融合程度低。3)薯類加工機械還在功能單一初級加工階段，裝備性能、質(zhì)量不高，自動化、智能化、規(guī)規(guī)?；罴庸ぴO(shè)備應(yīng)用不夠。

4 江西薯類產(chǎn)業(yè)農(nóng)機應(yīng)用對策及建議

薯類種植地處丘陵山區(qū)、區(qū)域分散，氣候與土壤墑情，種植規(guī)模與技術(shù)、生產(chǎn)勞動力短缺等制約作業(yè)機械、收獲與產(chǎn)后加工機械的推廣，薯類產(chǎn)業(yè)發(fā)展。薯類種植機械應(yīng)用具有節(jié)能高效、生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)效率高優(yōu)勢。目前江西省薯類種植農(nóng)機研究、引進(jìn)、推廣、服務(wù)體系比較匱乏。薯類種植優(yōu)化生產(chǎn)環(huán)節(jié)，適宜機械化栽培模式，提高機械化使用效率，推進(jìn)薯類產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展[21-23]。

4.1 強化薯類機械化的重要地位

政府管理部門主導(dǎo)，組織科研、生產(chǎn)、推廣、服務(wù)、種植參與，開展丘陵地區(qū)薯類特色品種種植和采收等機具研究與推廣，突破薯類種植、收獲裝備技術(shù)瓶頸，研制出適應(yīng)于當(dāng)?shù)厣a(chǎn)需求的、可操行強、價格低廉的農(nóng)機具，實現(xiàn)“增機、減人、增效”。按照標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展要求，形成具有當(dāng)?shù)靥厣膮^(qū)域化產(chǎn)業(yè)，實現(xiàn)甘薯、芋、山藥和馬鈴薯的全程機械化發(fā)展。

4.2 推進(jìn)薯類機械化的種植規(guī)程建設(shè)

根據(jù)薯類種植發(fā)展要求，研究制定規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的薯類機械化種植技術(shù)規(guī)程，提高所研發(fā)的農(nóng)機具與農(nóng)藝的適配性。推進(jìn)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模化發(fā)展。整合科研推廣與農(nóng)機生產(chǎn)企業(yè)創(chuàng)新，種植與農(nóng)機服務(wù)資源優(yōu)勢，充分認(rèn)識、增強意識，加大宣傳力度，推廣機械化、標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)。開展種植主要環(huán)節(jié)生產(chǎn)機具使用、維護(hù)的農(nóng)機與農(nóng)藝技術(shù)培訓(xùn)。引導(dǎo)發(fā)展農(nóng)機專業(yè)戶和合作社模式，減少購機成本，提高農(nóng)機的使用效率，消除農(nóng)戶小規(guī)模生產(chǎn)與機械化成本的矛盾。以點帶面形成大規(guī)模機械化作業(yè)生產(chǎn)。

4.3 加強薯類作業(yè)機械的應(yīng)用

根據(jù)薯類種植模式、土壤條件與地形特點等因素進(jìn)行智能化、節(jié)水型、適宜機械化作業(yè)的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)。根據(jù)不同的種植模式中研究選擇與其相適應(yīng)的機具，降低成本、提高動力利用率，形成機械化的經(jīng)營模式。建立完善各級農(nóng)機服務(wù)體系，健全科技服務(wù)機制,使科研成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。

4.4 加大薯類適用機械研發(fā)投入

促進(jìn)各級政府農(nóng)業(yè)相關(guān)部門對薯類產(chǎn)業(yè)發(fā)展高度重視。制定發(fā)展規(guī)劃和相關(guān)扶持政策。明確薯類機械化應(yīng)用在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)中的重要作用。對具有特色薯類種植與農(nóng)機生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行資金投入，從而更好地提高企業(yè)的研發(fā)與應(yīng)用能力。推進(jìn)薯類機械化種植示范基地建設(shè)，對全程機械化生產(chǎn)中符合種植需求的機具按糧油產(chǎn)業(yè)政策加大項目、農(nóng)機補貼比率資金支持。

綜上，在薯類作物機械化新技術(shù)發(fā)展過程中，應(yīng)該結(jié)合不同地區(qū)的種植品種特點及農(nóng)機具發(fā)展優(yōu)勢，構(gòu)建一個規(guī)模適宜、重點突出的機械化發(fā)揮新格局，最終促進(jìn)機械化協(xié)調(diào)、健康和可持續(xù)發(fā)展。在未來的薯類栽培機械化新技術(shù)和新機具的研發(fā)過程中，應(yīng)該致力于設(shè)計和研發(fā)一些生產(chǎn)效率高、節(jié)能效果好、薯類產(chǎn)品損壞小的機械裝備，不僅能夠適應(yīng)市場需求，而且符合國家的政策方針。同時，要提高江西省薯類機械化水平，就必須借力于農(nóng)業(yè)機械新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，結(jié)合高效的推廣模式，保證農(nóng)業(yè)機具能夠進(jìn)入田頭、服務(wù)薯類生產(chǎn)，提高薯類作業(yè)效率，促進(jìn)薯類生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展。