高清海，袁興茂，陳敬者，范國昌，王進朝，陳思剛

（河北省農業(yè)機械化研究所有限公司，河北 石家莊 050051）

甘薯既是重要的糧食、飼料作物，也是工業(yè)原料；是現代社會優(yōu)質的抗癌保健食品之一，因此，被稱為21世紀最理想的食物之一[1~3]。我國甘薯常年種植面積為466.7萬～533.3萬hm2，年均總產量8 500萬t，分別占世界總量的60%和80%[4，5]。而我國甘薯生產綜合機械化水平＜30%，遠低于我國其他大宗糧食作物綜合機械水平（52%）。目前作業(yè)機具的專用化、高效化、系列化程度較低[1]，均成為制約甘薯產業(yè)發(fā)展的重要因素[6]。

1 河北省甘薯產業(yè)概況

河北省甘薯常年種植面積為20.0萬～26.7萬hm2，居全國第9位，是甘薯主產省份之一[7，8]。該省的甘薯產業(yè)發(fā)展以健康種薯種苗規(guī)?；庇?、鮮食甘薯生產、淀粉及其制品加工為優(yōu)勢特色，基本實現了全產業(yè)鏈發(fā)展。近70%的甘薯作為鮮食型商品薯進行銷售，30%用于淀粉加工。目前，河北省甘薯主產區(qū)主要分2種類型：一類是分布于長城以南的華北平原北部，品種以鮮食商品薯為主，種植方式以土地流轉后規(guī)?；N植為主，平均產量為4.5萬kg/hm2，以“早熟＋貯藏”方式周年供應市場；另一類分布于太行山和燕山丘陵山區(qū)及部分干旱缺乏灌溉條件的平原沙薄地，以鮮食商品薯和淀粉加工薯為主，種植方式以小規(guī)模大群體為主，機械化程度較低，產品就地銷售，一般產量為2.25萬～3.00萬kg/hm2。甘薯種植效益穩(wěn)定，尤其近年來大宗農產品價格持續(xù)走低，甘薯種植比較效益凸顯，使其成為主產區(qū)農民主要的收入來源。

2 種植模式

甘薯抗旱耐瘠薄、喜光喜溫、適應性強、易恢復生長，適合在河北省干旱缺水、光熱資源充足的地區(qū)生長。甘薯種植分為春種甘薯和夏種甘薯，春薯種植時間一般為4月中旬～5月上旬，夏薯種植時間一般為6月上旬～7月中旬。河北省以春薯種植為主，且90%以上采用覆膜種植（多為黑白膜），種植流程主要有4種（圖1）。其中，長城以南華北平原北部主要采用模式1和模式2，機械化程度相對較高，采用起壟施肥覆膜聯合作業(yè)機進行作業(yè)，一次成型；保定的雄縣以及廊坊的霸州和文安等地主要采用模式3；太行山和燕山丘陵山區(qū)（如元氏、行唐等地）主要采用模式4。

圖1 河北省地區(qū)的4種甘薯種植流程Fig.1 Planting process of sweet potato in Hebei

2.1 壟型規(guī)格

甘薯種植以高壟為主，種植規(guī)格有小壟單行、大壟單行和大壟雙行等。

河北省地區(qū)以小壟單行種植為主，壟高250～300mm，壟頂寬250～350 mm，壟底寬450～500 mm，壟距800～850 mm，株距200～250 mm。少數地區(qū)采用大壟雙行種植方式，壟距為1 000～1 200 mm。

2.2 栽插方法

實際生產中甘薯栽插方法有直栽法、斜栽法、船底型栽法和水平淺栽法4種（圖2）。斜栽法具有抗旱性好、操作容易、成活率高，單株薯塊較大、少而集中等優(yōu)點。河北地區(qū)甘薯種植以斜栽法為主，直栽法和船底型栽法并存。由于水平淺栽法具有結薯多而均勻，品相好的特點，有部分種植合作社采用甘薯水平淺栽法進行小規(guī)模的種植，但此法存在勞動強度大、操作復雜等問題，是制約種植戶大規(guī)模運用的主要因素。

圖2 甘薯栽秧方法簡圖Fig.2 Diagram of planting seedlings of sweet potato

3 甘薯生產機械化現狀分析

甘薯是一種土下結塊的根莖類作物，屬勞動密集型土下作物，主要用工環(huán)節(jié)包括育苗、剪苗、耕整地、起壟、施肥、覆膜、移栽、田間管理（灌溉、植保）、收獲（殺秧、挖掘、撿拾收集）、清洗和深加工等[9，10]。目前，耕整地、田間管理環(huán)節(jié)多借用大田作物通用農業(yè)機械，技術相對成熟；而其他環(huán)節(jié)則需采用改進機型或專用機型，仍缺少成熟、適用機械。

3.1 育苗、剪苗機具

河北省種薯種苗繁育逐步向規(guī)模化發(fā)展，年供苗量千萬株以上的合作社百家以上，繁育、貯藏、銷售已形成體系。但是在育苗環(huán)節(jié)上仍然以人工育苗和剪苗為主，對排種、苗床覆土和剪苗等機具的需求越來越強烈。人工成本高成為種苗繁育企業(yè)發(fā)展的瓶頸。

3.2 耕整起壟機具

耕整起壟環(huán)節(jié)的機械化程度已經達到了90%以上。主要耕整機型有單功能作業(yè)機、聯合作業(yè)機和自制改造機具，其中，聯合作業(yè)機能夠一次性完成施肥、旋耕、起壟、滴灌帶鋪放、覆膜、鎮(zhèn)壓等作業(yè)（圖3）；自制改造機具為用戶在通用旋耕機上加裝液壓提升裝置、犁鏵起壟裝置等改造而成（圖4），實際生產中60%的耕整起壟環(huán)節(jié)由自制機型完成。目前，河北省的耕整起壟機械生產廠家較少，不能滿足市場需求。

圖3 起壟施肥覆膜聯合作業(yè)機Fig.3 Ridging-fertilizing-filming combined machine

圖4 改造的旋耕起壟機Fig.4 Modified rotary tillage ridger

3.3 移栽機具

甘薯移栽作為甘薯生產中的關鍵環(huán)節(jié)，也是用工量最大的環(huán)節(jié)之一，除少數地區(qū)借鑒蔬菜移栽機采用定穴、栽插、破膜、澆水的方法作業(yè)外，其他地區(qū)全部依靠人工完成。由于我國尚無真正意義上的甘薯移栽機，適用的專業(yè)機型十分稀缺，因此，目前市場上存在的甘薯移栽機多為半自動移栽機。主要機型有鏈夾式甘薯移栽機、載水式甘薯移栽機等（圖5和6），其作業(yè)效果不理想，達不到栽培工藝要求，且對薯苗尺寸、外形有一定要求，使用率很低。

3.4 殺秧、收獲機具

圖5 鏈夾式甘薯移栽機Fig.5 Chain clip-on sweet potato transplanter

圖6 載水式甘薯移栽機Fig.6 Water carrying sweet potato transplanter

甘薯收獲環(huán)節(jié)主要包括殺秧、挖掘、撿拾、清選、收集等工序，其用工量占生產過程總用工量的42%。甘薯收獲多采用分段式收獲的模式，即“機械殺秧+機械挖掘+人工撿拾+人工清選”。甘薯殺秧機大多是由秸稈還田機改進而成，有錘抓式、甩刀式等，基本能完成殺秧作業(yè)，但作業(yè)效果不理想，存在壟溝薯秧清理不徹底、離地間隙調整不便、易纏繞等問題。甘薯收獲機大部分是借用馬鈴薯、花生等根莖類作物小型振動式收獲機（圖7），少數地區(qū)采用簡易型挖掘犁（圖8）。目前，高性能的機械化聯合收獲裝備還屬于空白。

圖7 振動式甘薯收獲機Fig.7 Vibratory sweet potato harvester

圖8 甘薯挖掘犁Fig.8 Sweet potato excavating plough

4 存在的主要問題

4.1 機械化程度低，用工量大

目前，河北省的甘薯綜合機械化水平＜30%，與我國大宗糧食作物綜合機械水平相比差距較大。不同區(qū)域甘薯生產機械化水平發(fā)展不均衡，部分山區(qū)機械化水平較低，中小型機械的應用相對滯后；不同環(huán)節(jié)機械化水平差距較大。其中，育苗、選苗、移栽、收獲、撿拾、分選等環(huán)節(jié)主要依靠人工完成，用工量為90～120 個/hm2，人工費用達到 7 200～9 600 元/hm2。人工成本占到銷售額（產量按22 750 kg/hm2，單價按0.8元/kg計算） 的26.7%～35.6%，用工量大、生產成本高，成為了影響農民種植積極性的主要因素。

4.2 種植模式繁多，農機農藝適配性差

河北省甘薯種植模式繁多，壟作、平作皆有，以壟作為主；覆膜種植和不覆膜種植皆有，以覆膜為主；壟距多樣且不統(tǒng)一，小壟單行、大壟單行、大壟雙行皆有。種植農藝繁雜，區(qū)域化、標準化栽培模式難以形成，農機農藝融合不夠，造成甘薯作業(yè)機具與動力配套困難，給機具使用及推廣造成不便；甘薯品種多，自身性狀特殊，株高、莖粗細、葉片大小差異性較大，給機具研發(fā)及制造帶來很大困難。

4.3 關鍵環(huán)節(jié)設備短缺

河北省甘薯生產機械中耕整地、起壟、田間管理等環(huán)節(jié)多借用大田作物通用機械，或在通用機型上進行改造，技術相對成熟；排鐘、苗床覆土、剪苗環(huán)節(jié)仍為空白，尚無適用設備；移栽環(huán)節(jié)目前市場上存在的機型尚不成熟，機械化程度不高，作業(yè)質量達不到農藝要求，不適用于全省覆膜種植的模式。

5 對策與建議

5.1 加強政策引導與資金支持

河北省甘薯生產機械研究較晚，且相關機械的研發(fā)正處于初級階段，應加強政策扶持、立項支持和平臺建設，組織科研院所、生產企業(yè)針對甘薯生產機械中排鐘、苗床覆土、剪苗、移栽等環(huán)節(jié)技術難點、重點問題進行科技攻關，開展關鍵環(huán)節(jié)生產機具的研究和開發(fā)工作，研制適合全省種植模式的甘薯生產機械，實現甘薯生產全程機械化。另一方面，需要政府加大對甘薯生產機械中專用機具、新研發(fā)機具及甘薯機械化作業(yè)補貼力度，提高農民使用的積極性。

5.2 加強農機農藝融合

逐步形成農機農藝融合的工作機制，兩者融合過程中要高度統(tǒng)一，全面協調發(fā)展。以利于機械化作業(yè)為目標，培育適宜機械化作業(yè)的新品種；簡化栽插方式，區(qū)間內統(tǒng)一種植模式，便于提高機具的通用性和配套性；整合農藝、農機相關基礎學科的研究，制定規(guī)?；?、標準化的適宜機械化作業(yè)的甘薯生產農藝技術規(guī)程，提高農機與農藝的適配性；建立農機農藝融合創(chuàng)新基地，為研制和推廣甘薯生產機具創(chuàng)造有利條件。

5.3 加快配套農機優(yōu)化，創(chuàng)新與示范建設基地

河北的甘薯生產機械化正處于發(fā)展初期，市場需求強烈，針對目前甘薯生產環(huán)節(jié)較為成熟的農機具進行篩選、引進，進而推廣應用；針對現有機具存在的前行阻力大、壟型質量差、收獲損失率大、自動化程度低等問題，進行改造或完善；針對目前急需的育苗、排鐘機械、膜上栽秧機械、薯秧回收利用設備等，加快研究進展，盡快投入生產應用；建立新技術、新產品試驗示范基地，通過基地的示范帶動作用，促進我省甘薯產業(yè)技術成果的推廣與應用。

5.4 培育甘薯機械生產企業(yè)

應加大對甘薯和機械生產企業(yè)的扶持、培育力度，引導其與科研院所相關農機和農藝專家聯合攻關，形成技術創(chuàng)新主體，提高創(chuàng)新能力、加工能力，向著專用化、智能化方向發(fā)展；完善或制定甘薯生產機械的檢測和作業(yè)質量等相關標準，提高產品質量，加強市場監(jiān)管力度，扶優(yōu)治劣，提高企業(yè)的積極性和創(chuàng)造性。