肖威，陸靜平

(廣西大學(xué)機械工程學(xué)院，南寧市，530004)

0 引言

甘蔗產(chǎn)地位于印度或幾內(nèi)亞[1]，是一種熱帶和亞熱帶多年生草本植物，主要在高溫，高濕度的環(huán)境中生長，是世界重要的經(jīng)濟(jì)作物。其在根部形成側(cè)枝，產(chǎn)生多莖，通常高3～5 m，直徑約2～5 cm[2]。甘蔗可以根據(jù)糖分的不同，將其分為果蔗和糖蔗，其中果蔗又被稱為紅甘蔗，主要生產(chǎn)于熱帶和亞熱帶地區(qū)，它的優(yōu)點是具有高甜度，是制糖的首選原料。甘蔗在生產(chǎn)制糖過程中的蔗渣可以用來制造紙張、飼料、肥料和纖維板等可再利用物品的原料，同樣也是化工和輕工的重要原料，含有較高的糖分，是我國糖料的主要來源之一。其種植區(qū)域主要集中分布于我國南方及西南地區(qū)。據(jù)國家統(tǒng)計局資料顯示， 2018年我國糖料作物種植面積達(dá)到了1 622.94 khm2，2019年達(dá)到了1 620 khm2，其中甘蔗種植面積占到了糖料作物的90%以上。甘蔗在全球的種植面積約為20 000 khm2，其中我國種植面積就達(dá)到了1 400 khm2以上。2016年我國甘蔗產(chǎn)量約為103 215.4 kt，2017年產(chǎn)量約為104 404.3 kt，2018年產(chǎn)量約為108 097.1 kt，可以看出近年來我國甘蔗生產(chǎn)規(guī)模處于穩(wěn)定增長階段。

長期以來，由于受地理因素的影響，我國甘蔗種植面積雖然大，但種植不集中，這就嚴(yán)重阻礙了我國甘蔗機械化收獲技術(shù)的發(fā)展?，F(xiàn)階段，我國甘蔗收割方式還處于傳統(tǒng)的人工收割和不全面的小型機械化收割階段，這種收割方式存在農(nóng)藝過程繁雜，整體收割效率低且對工人的勞動強度大。另外由于種植地塊不集中，國外先進(jìn)的大型切斷式甘蔗收割機并不適合我國現(xiàn)階段的甘蔗收割，并且我國甘蔗的種植面積隨著科學(xué)技術(shù)和生活條件的不斷提高，優(yōu)質(zhì)糖產(chǎn)品逐漸成為現(xiàn)階段發(fā)展的最終目標(biāo)?；诖?，低質(zhì)量，低效率，高含雜的傳統(tǒng)收割已然不能滿足當(dāng)今的國民工業(yè)生產(chǎn)需求。因此，大力推動甘蔗收割機械化技術(shù)以及研究適合我國地理環(huán)境的收割機是對我國甘蔗生產(chǎn)發(fā)展的有力支撐，是推進(jìn)實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要舉措之一。

1 我國甘蔗分布情況及不同區(qū)域機械化收獲程度

我國甘蔗產(chǎn)量在世界上處于第3，雖然我國甘蔗產(chǎn)量大，但甘蔗種植面積卻集中分布于廣西、廣東、云南和海南等地區(qū)，如表1所示。2018年廣西、云南、廣東和海南4地區(qū)的甘蔗產(chǎn)量就達(dá)到了104 780.6 kt，其中廣西、廣東、云南和海南分別達(dá)到72 927.6 kt、14 126.9 kt、16 400.8 kt和1 325.3 kt。在我國眾多甘蔗產(chǎn)區(qū)中，廣西是第一大產(chǎn)區(qū)，其次是云南，廣西產(chǎn)量超出全國的一半以上，在廣西的109個縣(市、區(qū))中，約有95個種植甘蔗，可見甘蔗的經(jīng)濟(jì)收入基本占到了總體收入的大部分。

表1 2018年我國主要省區(qū)甘蔗產(chǎn)量

表2數(shù)據(jù)根據(jù)劉慶庭教授報告整理而來，可以看出，我國甘蔗機械化收獲程度非常低，在2015/2016榨季，全國甘蔗機械化率只有0.8%，機械化率較高的應(yīng)屬于廣西，達(dá)到了1%左右。經(jīng)相關(guān)人員的不斷努力，各級政府的大力支持，我國甘蔗機械化程度從2015/2016榨季的極低率一路呈現(xiàn)增長趨勢，在2019/2020榨季達(dá)到了3.2%左右，其中廣東的機械化水平在后4個榨季出現(xiàn)了較大的增幅，到2019/2020榨季達(dá)到了5%，為我國甘蔗機械化收獲起了示范作用。廣西是我國產(chǎn)區(qū)中最大的甘蔗產(chǎn)區(qū)，其甘蔗產(chǎn)量遠(yuǎn)大于其他地區(qū)，但廣西的地形主要是丘陵山區(qū)，種植地塊不集中，種植土地坡度大，加上廣西經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)薄弱，其甘蔗機械化整體水平較低。由圖1可得，2010—2018年廣西甘蔗產(chǎn)量波動情況較大，從2010年的71 190 kt到2013年呈現(xiàn)增長的趨勢，并在2013年達(dá)到了最大值81 040 kt，在2013年后總體產(chǎn)量呈下降趨勢，最低在2017年達(dá)到了71 320 kt，之后呈現(xiàn)增長趨勢。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，在2018/2019榨季中，廣西共投入600多臺甘蔗收割機，其甘蔗機械化收割產(chǎn)量達(dá)到了819.3 kt，機收量同比增長50.5%[3]。廣西作為全國最大的甘蔗產(chǎn)區(qū)，其使用的甘蔗收割機也是多種多樣，其中進(jìn)口切斷式聯(lián)合收割機是應(yīng)用較為廣泛的一種。近年來廣西甘蔗機械化水平逐漸提高，特別是在“雙高”基地中得到了長足的發(fā)展。根據(jù)圖1統(tǒng)計，其他3省(廣東、云南、海南)甘蔗產(chǎn)量相差不大，呈現(xiàn)出先增加后趨于下緩的趨勢，其中海南甘蔗產(chǎn)量處于最低狀態(tài)。云南甘蔗產(chǎn)量位居全國第2，其機械化率在2015/2016榨季中幾乎趨近于0，在之后的幾個榨季中機械化收獲率增長并不明顯。其甘蔗產(chǎn)量在2018年就達(dá)到了16 400.8 kt，云南甘蔗種植主要以山地蔗田為主，區(qū)域生產(chǎn)條件較差，導(dǎo)致了云南甘蔗機械收割水平較低。后來引進(jìn)了國外大型甘蔗聯(lián)合收割機，這種甘蔗收割機在云南取得了較好的收割成果，在2019/2020榨季達(dá)到了1.38%左右。

表2 近年來我國甘蔗機械化率程度

(a) 2010—2018年間4省區(qū)甘蔗產(chǎn)量

2 甘蔗收割技術(shù)研究現(xiàn)狀

2.1 扶蔗裝置

甘蔗收割機是我國重要的農(nóng)用裝備，相關(guān)學(xué)者對甘蔗收割機的研究從未停止，經(jīng)過對各部件的不斷創(chuàng)新與改進(jìn)，逐步形成能滿足現(xiàn)代生產(chǎn)的基本要求。其中，扶蔗器就是其中的一個關(guān)鍵部件，是收割甘蔗的第一道程序，目前主流的扶蔗裝置主要有兩種，分別為撥指鏈?zhǔn)胶吐菪絒4]，其特點及適用性如表3所示。

表3 不同扶蔗裝置的特點及使用性

2.2 剝?nèi)~及切割裝置

剝?nèi)~工序是甘蔗運往糖廠前所必須進(jìn)行的操作過程，如果甘蔗葉片混入榨糖過程就會導(dǎo)致大量糖分附著在蔗葉上，從而在一定程度上降低甘蔗糖產(chǎn)量。剝?nèi)~裝置有多種類型，按其工作原理有離心力撞擊法和壓縮空氣分離法兩種方式[12]，根據(jù)剝?nèi)~元件的不同可以分為橡膠元件、鋼絲元件、滾筒邊緣摩擦剝?nèi)~和風(fēng)動分離抓取法，根據(jù)收獲方式又可以分為分段式和整桿式兩種，根據(jù)喂入方式的不同可以分為根部喂入和梢部喂入，如圖2所示。目前市場上常見國家的剝?nèi)~技術(shù)如表4所示。

表4 主要國家甘蔗剝?nèi)~技術(shù)比較

(a) 根部喂入型

1) 傳統(tǒng)的人工剝?nèi)~。這是我國傳統(tǒng)的剝?nèi)~形式，其主要的工作流程大致為人工將甘蔗砍到，用刀具沿著蔗莖的反方向?qū)⒏收崛~剔掉，這種剝?nèi)~方式優(yōu)點在于能夠提高甘蔗蔗葉的剝凈率，可以根據(jù)甘蔗蔗葉的分布情況自由調(diào)整刀角和力度，優(yōu)點與缺點并存，由于是人工剝?nèi)~，其工作效率低，對工人的勞動強度大，同時也會受到天氣的影響。

2) 剝?nèi)~元件剝?nèi)~。這種方式是現(xiàn)今大型切斷式甘蔗收割機所采用的剝?nèi)~方式，其主要由輸入滾筒、剝?nèi)~滾筒以及輸出滾筒組成。采用上下對稱的方式布置剝?nèi)~滾筒，在剝?nèi)~滾筒上按一定規(guī)律布有剛性或橡膠剝?nèi)~元件[13]，甘蔗在剝?nèi)~時，喂入滾筒以一定的轉(zhuǎn)速將甘蔗送往剝?nèi)~機內(nèi)部，通過上下對稱布置的高速旋轉(zhuǎn)剝?nèi)~元件與甘蔗蔗葉直接接觸，將蔗葉與蔗莖分離，從而達(dá)到剝?nèi)~的效果。

3) 夾拉式剝?nèi)~。在甘蔗未成熟部分和蔗莖之間存在一個顏色呈現(xiàn)黃色的脆弱部分，一般處于甘蔗生長點往下16 cm左右，在受到外力作用時極易折斷，一般沿著徑向施加大小為20 N左右的力即可將其折斷，因此這種剝?nèi)~原理為將甘蔗由尾部喂入，喂入的甘蔗從上下平行輥之間穿過，從上而下的風(fēng)力將甘蔗葉吹入蔗莖下方的蔗葉抓取裝置，從而將甘蔗尾部，蔗葉與蔗莖進(jìn)行分離，從而到達(dá)剝?nèi)~的效果。

4) 切斷式抽風(fēng)剝?nèi)~。這種剝?nèi)~方式是甘蔗在剝?nèi)~過程中會將甘蔗進(jìn)行切段，呈段的甘蔗被輸送到帶開口的進(jìn)風(fēng)裝置，強勁的抽風(fēng)吸力將甘蔗蔗葉抽走，從而到達(dá)去除蔗葉的效果，其抽風(fēng)機的葉片一般為多片，這種剝?nèi)~方式多數(shù)用在未經(jīng)過焚燒的甘蔗。

5) 剝?nèi)~膠指剝?nèi)~。剝?nèi)~膠指和剝?nèi)~刷剝?nèi)~都是一種較為常見的剝?nèi)~方式，其主要工作部件是剝?nèi)~膠指。在工作過程中，膠指由于離心力的作用被拋撒開并與甘蔗蔗莖接觸，整個剝?nèi)~過程靠膠指與蔗葉的黏著力來將蔗葉撕下，這種剝?nèi)~方式具有較小的破皮率，但由于剝?nèi)~元件與蔗莖是直接接觸的，對剝?nèi)~元件的磨損較大。

甘蔗收割機的切割及剝?nèi)~性能一直是制約我國甘蔗收割機全面化發(fā)展的重要因素，收割機切割和剝?nèi)~性能的好壞將會直接影響到蔗農(nóng)和糖廠對機械收割甘蔗的接受程度，好的切割質(zhì)量能夠大大減少甘蔗宿根的破頭率，減少被切甘蔗的糖分損失，增加來年甘蔗的發(fā)芽率。收割機剝?nèi)~性能的好壞將以收割甘蔗的含雜情況直接呈現(xiàn)出來，目前我國甘蔗剝?nèi)~機機理可以分為斜橫式、離心式、夾拉式和氣流式等，如表5所示。其不同的剝?nèi)~機理對剝?nèi)~性能有較大的影響，剝?nèi)~性能好的收割機能夠很大程度減少甘蔗的含雜率，同時低含雜率的甘蔗也受到糖廠的青睞，基于此我國相關(guān)學(xué)者在這方面做了大量的研究，并獲得了實質(zhì)性的成果。皺展曦等[15]分析了傳統(tǒng)甘蔗收割機的切割系統(tǒng)，認(rèn)為甘蔗收割機入土切割的深度受到工作地形的影響，這樣就造成了甘蔗根茬隨著刀盤入土深度的變化而變化，沒有統(tǒng)一的高度，從而影響到甘蔗宿根的破頭率。針對這些問題，設(shè)計了具有浮動控制系統(tǒng)的切割刀盤，能夠根據(jù)工作地形的起伏變化而自動調(diào)整刀盤高度，保證了切割刀的直線運動軌跡與地面起伏軌跡線相同；賴曉等對傳統(tǒng)整桿式甘蔗剝?nèi)~機的剝?nèi)~原理進(jìn)行了理論分析，認(rèn)為傳統(tǒng)的甘蔗剝?nèi)~機對葉片尾端的處理很不理想，經(jīng)過理論研究與實驗分析設(shè)計出了一種在剝?nèi)~輥前端增加一對耙葉輥，以有效的分離緊密包裹的甘蔗葉，實驗證明這種改進(jìn)的剝?nèi)~裝置的確能夠更好地分離甘蔗葉；孔林等[16]對傳統(tǒng)的甘蔗剝?nèi)~元件進(jìn)行了分析，認(rèn)為傳統(tǒng)的甘蔗剝?nèi)~元件在使用過程中容易破壞，且壽命不長，針對這些剝?nèi)~元件所存在的不足，設(shè)計出了一種新型的高分子環(huán)形剝?nèi)~元件，這種新型剝?nèi)~元件具有傳統(tǒng)原件的剛度和柔度，且增加了剝?nèi)~元件的使用壽命。

表5 不同的甘蔗剝?nèi)~機機理及其特點

2.3 甘蔗收割機喂入系統(tǒng)及物流通道

甘蔗收割機的喂入口在一定程度上影響著甘蔗收割機的工作效率和工作性能，如果收割機的喂入口過于狹小，對于大量進(jìn)入的甘蔗就會導(dǎo)致收割入口堵塞。甘蔗收割機的入口并不包含刀盤所占據(jù)的位置，而僅僅是刀盤螺旋提升裝置以上部分，如圖3所示，ABCD即為收割機實際喂入通道。這個通道口的面積就確定了實際能進(jìn)入收割機的甘蔗量，過大的通道口將會導(dǎo)致材料浪費，在一定程度上增加了收割機外部體積，因此合理設(shè)計匹配喂入口的結(jié)構(gòu)參數(shù)、性能參數(shù)以及甘蔗收割機的前進(jìn)速度才能在最大程度上發(fā)揮好收割機的性能。

(a) 甘蔗收割機的喂入通道簡化圖

為此我國相關(guān)研究人員對這一問題進(jìn)行了一系列的研究分析，廣西大學(xué)賴曉等對甘蔗收割機物流堵塞做了相關(guān)的實驗，對提升裝置的表面材料、喂入輥耙齒形狀和刀盤轉(zhuǎn)速分別做了實驗分析，得出了提升裝置的表面材料、刀盤轉(zhuǎn)速和齒形對甘蔗的通過性都有影響，認(rèn)為梯形耙齒更有利于甘蔗的通過；傅隆正等針對甘蔗在砍斷進(jìn)入輸送裝置時甘蔗的變向問題進(jìn)行了實驗分析與仿真實驗，將收割機輸送裝置的第一組輸送下耙輪設(shè)計成了三棱形，減少了甘蔗在被迫轉(zhuǎn)向時的應(yīng)力集中現(xiàn)象，將第二組下輸送耙輪設(shè)計出了四棱形狀，減少了甘蔗在輸送過程中的滑脫率；李尚平等[18]對切割刀盤上的螺旋提升裝置進(jìn)行實驗分析，通過建立虛擬樣機仿真模型，設(shè)計出了一種新型的平面螺旋提升裝置，將傳統(tǒng)的圓柱形設(shè)計成了平面形機構(gòu)，該裝置與甘蔗形成線接觸，較傳統(tǒng)的點接觸相比，能夠更好地降低甘蔗在通道里的滯留時間；解福祥等[19]針對傳統(tǒng)軸流式甘蔗收割機排雜風(fēng)機所存在排雜效果差的問題，通過對風(fēng)機的理論研究與實驗分析，設(shè)計了一種由貫流葉輪與蝸殼相組合而成的新型排雜風(fēng)機，經(jīng)過實驗對比，新型排雜風(fēng)機能夠較好的排出雜質(zhì)。

2.4 甘蔗切斷技術(shù)

切斷式甘蔗收割機的切斷方式與傳統(tǒng)的切斷方法有所差異，如表6所示。傳統(tǒng)的切斷方式刀軸與甘蔗輸送方向平行，切割刀的旋轉(zhuǎn)平面與蔗莖呈垂直狀態(tài)。收割機在實際作業(yè)過程中，進(jìn)入切斷裝置的甘蔗不是單根，而是呈鋪狀形式進(jìn)入且蔗鋪相對較厚，因此這類切割方式在實際工作過程中就會造成蔗段的破損，糖分流失等問題。

表6 不同類型的切斷裝置對比分析

為此，現(xiàn)階段的切斷式甘蔗收割的切斷方式基本都采用滾切式，裝置由兩對呈上下相互平行的滾筒組成，在滾筒上對稱安裝有切斷刀，滾筒軸與甘蔗呈垂直關(guān)系，通過上下兩滾筒上刀片的會合作用，從而達(dá)到切斷甘蔗的目的。切斷刀尖相對于移動的蔗鋪呈擺線運動(圖4)，設(shè)定移動的蔗鋪是靜止的，那么旋轉(zhuǎn)的切斷刀將沿著甘蔗運動的反方向做平移和轉(zhuǎn)動的運動。當(dāng)甘蔗的喂入速度與切斷刀的轉(zhuǎn)速相匹配時，切斷刀幾乎在蔗鋪上進(jìn)行垂直切斷，使得甘蔗能夠自動喂入且蔗段的破損減少。對于切斷時甘蔗的損失問題，中國農(nóng)機院劉芳建認(rèn)為：在切斷過程中，刀片沿著甘蔗的徑向切入，這種切入方式其本質(zhì)就是對蔗莖組織的破壞過程，在這切斷過程中，刀片越鋒利其所造成的損失就會越小。此外，這種切斷方式會對甘蔗造成擠壓，主要是由于刀片在入莖切割過程中，是由淺至深的切入，這就會使得對已經(jīng)切割的刀刃區(qū)域斷口形成擠壓效應(yīng)(圖5)，容易造成蔗段的破邊和劈裂。同時在切斷過程中，由于蔗段的分離是發(fā)生在切斷刀開始進(jìn)入蔗莖，而達(dá)到完全分離是兩切斷刀在中位面的時候，這中間就會存在蔗段組織被切成碎片被風(fēng)機抽走，造成糖分損失。

(a) 切斷刀尖運動軌跡

圖5 切斷損失過程圖

2.5 甘蔗收獲的農(nóng)業(yè)要求

多數(shù)甘蔗株高一般在3～5 m之間，是一種典型的高稈農(nóng)作物，由于我國甘蔗種植主要分布于南方地區(qū)，受強風(fēng)影響，甘蔗很容易出現(xiàn)不同程度的倒伏情況，嚴(yán)重的倒伏將影響到甘蔗收割機的收割質(zhì)量以及收割效率。在甘蔗收割過程中，應(yīng)對蔗葉進(jìn)行充分的去除，這是由于甘蔗葉自身不含糖分或者含有的糖分較少，如果蔗葉伴隨蔗段進(jìn)入糖廠，不僅增加了糖廠的工作能力，更會加大蔗糖加工過程中的糖分損失，所以進(jìn)入糖廠的甘蔗應(yīng)盡量減少其中雜質(zhì)的含量。另外，機械收割時，由于刀盤的入土切割，整個收割過程中泥土有可能進(jìn)入物流通道，從而被運送至糖廠，泥土對蔗糖的質(zhì)量和榨糖工藝都有著重要的負(fù)面影響，因此，應(yīng)盡量減少這類雜質(zhì)進(jìn)入糖廠?；诖耍覈嚓P(guān)規(guī)定人工收割的甘蔗含雜率應(yīng)低于0.8%，機械收割一般為7%～8%左右。收割的甘蔗隨著存放時間的增長其糖分的轉(zhuǎn)化逐漸增多，這是因為甘蔗中的糖分是活性物質(zhì)，其存放周期較短。通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)可知整桿甘蔗的存放時間一般是6 d左右，在這段時間內(nèi)將甘蔗送往糖廠加工能夠最大限度地減少糖分的損失。切斷式的存放周期較整桿式的要短，因為切斷式甘蔗的切口較多，一般應(yīng)在收割的24 h內(nèi)進(jìn)行處理，從而減少糖分的損失。機械收割除了存放時間的長短會影響到甘蔗的糖分損失外，其田間損失也是一種不可避免的糖分損失，其田間損失主要包括甘蔗收割機作業(yè)時散落在田間的蔗段、風(fēng)機排出的碎段、高出地表的根茬、過多的尾梢以及流失的蔗汁等。

3 甘蔗機械化收獲所面臨的問題及發(fā)展對策

3.1 機械化收割所面臨的問題

甘蔗收割是否實現(xiàn)機械化是衡量一個國家收割水平的一個重要指標(biāo)，目前我國甘蔗收割機械化水平還處于基礎(chǔ)發(fā)展階段，在機械化收割方面還存在著很大的提升空間，通過閱讀相關(guān)文獻(xiàn)[21-40]，得出了其主要制約我國甘蔗收割機械化水平發(fā)展的因素。

1) 我國甘蔗種植面積雖然大，但不是集中種植，大部分都是小規(guī)模的種植面積。據(jù)資料顯示，在2018/2019年度甘蔗種植規(guī)模在3.3 hm2以下的就占到了總種植戶的97.8%，戶均種植面積約只占0.99 hm2，由于種植面積小，這就導(dǎo)致了大型甘蔗收割機無法連續(xù)正常作業(yè)，這種小規(guī)模戶種植是制約甘蔗收割機械化的重要因素之一。

2) 種植土地不集中，多呈塊狀化，種植坡度大，我國最大的甘蔗種植基地和食糖生產(chǎn)中心位于南方地區(qū)的廣西，甘蔗種植面積和食糖產(chǎn)量均超過全國的60%[41]，其中廣西甘蔗種植戶種植面積在3.3 hm2以下地塊數(shù)量就占到了95.14%，大部分種植地塊均集中在0.67～3.33 hm2[42]。我國甘蔗種植土地不平整，多數(shù)在南方丘陵地帶，再加上這種土地碎片化的種植方式，嚴(yán)重影響到甘蔗收割機的收割進(jìn)程，甚至部分地區(qū)甘蔗收割機無法進(jìn)入，無法完成收割作業(yè)，就必須采用傳統(tǒng)的人工收割，這就嚴(yán)重制約了甘蔗收割機機械化的發(fā)展。

3) 我國甘蔗收割機價格偏高，性能不健全[43]，機械收割的綜合經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)勢不明顯，一方面機械收割雖然比人工便宜，但機械收割的含雜率較高，且對宿根破頭率也嚴(yán)格限制在一定的范圍內(nèi)，這就增加了收割機的技術(shù)要求，同時高含雜率也降低了糖廠的回收，另一方面機械收割中的燃油消耗和機械損失問題沒有得到有善的解決，這就是機械實際收割經(jīng)濟(jì)效益卻沒有人工收割高的主要原因，再加上能夠適合大型收割機作業(yè)的土地僅占10%，導(dǎo)致了大型高性能甘蔗收割機不能使用，這也是制約甘蔗收割機械化的原因。

4) 適合于我國地形地貌的甘蔗收割機有待提高，國外早已實現(xiàn)甘蔗收割的全程機械化，進(jìn)口的甘蔗收割機不能很好地適應(yīng)我國的實際情況，這主要是由于甘蔗種植區(qū)的地形條件和收割模式有差異。

5) 我國的甘蔗種植要求沒有統(tǒng)一，大多采用小行密種習(xí)慣，其種植行距多數(shù)在0.7～1.0 m左右，少數(shù)種植在坡度較大或者地形復(fù)雜的地方，這部分甘蔗的種植是根據(jù)地形條件的不同而采取臨時的種植行距，這就導(dǎo)致了機械收割不能連續(xù)進(jìn)行。

6) 糖廠機械加工設(shè)備與甘蔗進(jìn)行機械收割不相匹配，由于糖廠的資源配置不均，大批量的機收甘蔗進(jìn)入糖廠，使得糖廠無法及時完成對成批甘蔗的加工，進(jìn)而影響到甘蔗的含糖量，這就導(dǎo)致了甘蔗機械化收割進(jìn)程無法連續(xù)完成。

7) 具有專業(yè)甘蔗收割的機手?jǐn)?shù)量少，普遍甘蔗收割機操作人員能力弱，沒有較強的責(zé)任心。

3.2 提升甘蔗收割機械化技術(shù)的對策

實現(xiàn)甘蔗全面機械化收割會到來也必將到來，面對經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展過程中，甘蔗收割實現(xiàn)機械化迫在眉睫。中央政府2018年發(fā)表《國務(wù)院關(guān)于加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)機械化和農(nóng)機裝備產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的指導(dǎo)意見》(國發(fā)〔2018〕42號)文件中指出沒有農(nóng)業(yè)機械化，就沒有農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化，對著力推進(jìn)主要農(nóng)作物生產(chǎn)全程機械化，大力發(fā)展甘蔗生產(chǎn)全程機械化作了進(jìn)一步要求?；谖覈收崾崭顧C械化已有的基礎(chǔ)和制約甘蔗收割機械化的主要因素，借鑒國外甘蔗收割機械化的成功經(jīng)驗，綜合分析了我國甘蔗收割現(xiàn)狀，機械化制約因素，得出我國甘蔗收割機械化發(fā)展趨勢及有待進(jìn)行重點研究如下。

1) 改善我國甘蔗收割機性能。甘蔗收割實現(xiàn)機械化并不是一蹴而就的，需要不斷地進(jìn)行深入的研究，是一個螺旋式的上升過程，其中甘蔗收割機的性能是實現(xiàn)機械化收割的重要前提，只有從全方面改善甘蔗收割機作業(yè)含雜率、破頭率、宿根發(fā)芽率和損失率高的問題，才能有效促進(jìn)甘蔗機械化收割的發(fā)展，才能從根本上解決甘蔗收割機械化的問題。

2) 因地制宜，全方位推進(jìn)收割機械化發(fā)展。加快推進(jìn)對種植面積小，土地坡度較大等適合我國地形形貌收割機的研發(fā)，我國地形崎嶇，甘蔗種植面積不集中，這種地形對大型切斷式聯(lián)合收割機的性能限制很大，同時加大對機手的培訓(xùn)力度，提高機手專業(yè)素質(zhì)，加大機手對收割機在不同地貌上的認(rèn)識力度；加快農(nóng)村城鎮(zhèn)土地資源整合，推進(jìn)甘蔗種植土地的規(guī)?；?jīng)營；規(guī)范甘蔗種植要求，加強蔗農(nóng)對甘蔗種植規(guī)范的認(rèn)識，提高機械化收割保障，加大機械化收割宣傳力度，從全方位多體系提高甘蔗收割機械化發(fā)展水平。

3) 優(yōu)化糖廠生產(chǎn)機械化。甘蔗收割實現(xiàn)機械化的另一個條件是優(yōu)化糖廠生產(chǎn)設(shè)備，目前大部分糖廠機械化設(shè)備老舊，只適合于小批量的人工收割甘蔗，對大批量和含雜率較高的甘蔗無法及時完成糖料的加工和提取，從而導(dǎo)致大批量機收甘蔗長期囤積于糖廠，造成糖分的流失，這對切斷口較多的甘蔗影響最大。于此大部分糖廠為了減少經(jīng)濟(jì)損失，多數(shù)愿意接受人工收割和含雜率較低的甘蔗，所以大力推進(jìn)糖廠生產(chǎn)設(shè)備與甘蔗收割機相匹配，優(yōu)化糖廠設(shè)備是實現(xiàn)機械化收割的重要一步。

4) 中小型智能化甘蔗收割機仍然是研究重點。通過對我國甘蔗種植地形及種植面積的分析，中小型智能化甘蔗收割機在目前與將來仍然會起著主導(dǎo)作用，他適合我國大部分甘蔗種植地形，而智能化甘蔗收割機能夠大大提高我國甘蔗收割的收割效率，加快收割日程，使甘蔗能夠更快更高效地進(jìn)入糖廠，縮短甘蔗滯留時間，提高甘蔗的生產(chǎn)質(zhì)量，減少甘蔗收割的含雜率，從而較少收割成本，增加收入。

5) 全面實現(xiàn)我國甘蔗機械化收割就必須要找到立足點，從立足點出發(fā)，加大適應(yīng)我國地形地貌以及甘蔗種植地況等機型的研究，加快中小型整桿式甘蔗收獲機的研究步伐，逐步布局于全國甘蔗種植區(qū)域，全面推進(jìn)我國甘蔗在未來實現(xiàn)全程機械化收獲的總目標(biāo)，最后邁向全球，使我國自足研發(fā)的甘蔗收割機能夠真正地進(jìn)入國際市場。

4 發(fā)展展望

進(jìn)入21世紀(jì)，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，4G信息網(wǎng)絡(luò)的全面覆蓋，5G技術(shù)的不斷完善，“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃的全面跟進(jìn)，使得許多領(lǐng)域的發(fā)展已經(jīng)完全離不開互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持，在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推動下，產(chǎn)生了一大批先進(jìn)技術(shù)與現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)相結(jié)合的信息化產(chǎn)物，諸如像云計算、大數(shù)據(jù)和移動互聯(lián)網(wǎng)。如今互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)滲透到了各行各業(yè)中，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展速度和與現(xiàn)代制造產(chǎn)業(yè)的結(jié)合程度是衡量一個國家以信息化為特征的新生態(tài)發(fā)展戰(zhàn)略水平的重要依據(jù)，互聯(lián)網(wǎng)與農(nóng)機裝備的結(jié)合成為了研究重點，同時也是我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)未來的發(fā)展方向。甘蔗收割機作為農(nóng)機裝備的代表，其必將在如下方面獲得發(fā)展。

1) 智能化與信息化。隨著我國信息電子技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，以及“中國制造2025”“人工智能2.0”和“互聯(lián)網(wǎng)+”的相繼到來，甘蔗收割機的智能化與信息化將得到很大的發(fā)展空間，進(jìn)一步促進(jìn)了甘蔗收割機械化的發(fā)展。發(fā)展智能甘蔗收割機對我國實現(xiàn)全面機械化收割有著重要的意義，智能化與信息化相結(jié)合的甘蔗收割機能夠更好地識別甘蔗種類、甘蔗莖高和甘蔗種植密度等參數(shù)，根據(jù)識別甘蔗相關(guān)參數(shù)自動調(diào)節(jié)收割機自身數(shù)據(jù)以實現(xiàn)最佳的收割方式。智能化與信息化技術(shù)是未來甘蔗收割機的關(guān)鍵技術(shù)，是實現(xiàn)機械化的重要保障，因此，智能化與信息化將成為收割機未來發(fā)展的新方向。

2) 高精度、高效率作業(yè)。隨著新興技術(shù)的發(fā)展，甘蔗收割機械化技術(shù)在一定程度的上得到了更大的提升空間，甘蔗收割機作為實現(xiàn)甘蔗收割機械化的一個重要執(zhí)行工具，同時也是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的一個終端設(shè)備，實現(xiàn)收割機械化的一個重要影響因素是收割機的技術(shù)發(fā)展水平。在未來的發(fā)展過程中，高精度和高效作業(yè)將會是收割機發(fā)展的一個重要方向。一方面，甘蔗收割機的作業(yè)過程與目標(biāo)用戶直接實現(xiàn)用互聯(lián)網(wǎng)相連接，用戶可以隨時掌握收割進(jìn)程，并根據(jù)自己要求對收割機進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)控，以實現(xiàn)最佳的收割效益。另一方面，在龐大互聯(lián)網(wǎng)的覆蓋下，每一臺甘蔗收割機都不是單獨的運行，都是與相關(guān)服務(wù)機構(gòu)相連接，可以實現(xiàn)對收割機進(jìn)行實時的監(jiān)控，利用大數(shù)據(jù)庫，對收割數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，一旦發(fā)現(xiàn)異常，可以及時采取相應(yīng)的措施，以減少作業(yè)過程中的經(jīng)濟(jì)損失，不但如此，每臺收割機在收割過程會將各種收割數(shù)據(jù)上傳到相應(yīng)的服務(wù)器，以便于后期維修人員能夠準(zhǔn)確地檢測出故障，同時，這些數(shù)據(jù)對其他的收割機也有重要的參考價值，這樣就有效地減少了收割作業(yè)時間，確保了整個收割環(huán)節(jié)運行的高效性。

3) 節(jié)能減排。節(jié)能減排將會是未來甘蔗收割機的一個發(fā)展趨勢，現(xiàn)如今為了應(yīng)對現(xiàn)在農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，石油的消耗量在不斷的上升，環(huán)境污染問題也日益加重，節(jié)能減排也必將是發(fā)展目標(biāo)，因而，各類廠商都加大對機外尾氣處理的研發(fā)技術(shù)，調(diào)整發(fā)動機參數(shù)匹配，以求提高收割機的性能，并在最大限度上降低整機排放量；同時，加大新能源技術(shù)的發(fā)展，實現(xiàn)機械作業(yè)時零排放、無污染、高效率和高精度的作業(yè)要求。

5 結(jié)語

通過對我國甘蔗收割機械化現(xiàn)狀、甘蔗收割機械化技術(shù)和甘蔗收割機械化所面臨的問題的綜合分析，闡述了甘蔗收割機械化技術(shù)特點與其在甘蔗收獲發(fā)展過程中的重要作用。深入分析了甘蔗收割機械化發(fā)展在我國的主要問題及其制約因素，提出了甘蔗收割機械化的研究重點及未來發(fā)展方向，因地制宜制定最佳甘蔗機械化收割方式和收割路線，完善甘蔗規(guī)范化種植技術(shù)體系，現(xiàn)階段進(jìn)一步以適合我國大部分甘蔗種植地形的中小型智能化甘蔗收割機為研究重點，明確甘蔗收割機的扶蔗裝置、物流通道、剝?nèi)~和切斷技術(shù)的研究方向與研究重點，同時加大對適合我國地形地貌的新型甘蔗收割機的研究力度，對全面實現(xiàn)我國甘蔗收割機械化具有重要意義。