趙圓方

（中輕國(guó)際經(jīng)濟(jì)合作有限公司，北京 100102）

0 引言

甘蔗是亞熱帶地區(qū)禾本科多年生植物，是世界重要的經(jīng)濟(jì)作物，是糖廠的主要生產(chǎn)原料[1]。隨著中國(guó)“走出去”戰(zhàn)略的實(shí)施，越來(lái)越多中資企業(yè)在非洲投資糖廠并擁有配套甘蔗種植園，企業(yè)不僅獲得投資收益，還為保障當(dāng)?shù)孛裆痛龠M(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展作出了貢獻(xiàn)。中資企業(yè)在非洲投資的糖廠，收益比較可觀，主要得益于當(dāng)?shù)貏趧?dòng)力總數(shù)龐大且成本較低，因此可節(jié)約大量人工成本。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，甘蔗收獲是甘蔗生產(chǎn)過(guò)程中勞動(dòng)強(qiáng)度最大，勞動(dòng)量最多的環(huán)節(jié)，但隨著近年來(lái)非洲經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、城鎮(zhèn)化程度逐步加強(qiáng)，越來(lái)越多的當(dāng)?shù)貑T工不愿從事農(nóng)場(chǎng)重體力勞動(dòng)，糖廠的甘蔗收獲作業(yè)勞動(dòng)力日益缺乏，因此實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化迫在眉睫。放眼世界，澳大利亞、美國(guó)等甘蔗生產(chǎn)大國(guó)甘蔗收獲機(jī)械化水平已相當(dāng)高[2]。

現(xiàn)階段，非洲甘蔗收割方式還處于傳統(tǒng)的火燒甘蔗、人工收割和不全面的小型機(jī)械化收割階段。這種收割方式存在糖分損失大、整體收割效率低、對(duì)工廠設(shè)備影響較大等劣勢(shì)，因此低質(zhì)量、低效率的傳統(tǒng)人工收割已不能滿足當(dāng)今的工業(yè)生產(chǎn)需求。大力推動(dòng)甘蔗收割機(jī)械化技術(shù)發(fā)展以及選擇適合非洲地理環(huán)境的收割機(jī)已迫在眉睫，同時(shí)也是進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)智慧化、現(xiàn)代化的重要舉措之一。

1 機(jī)械收獲技術(shù)可行性分析

本文以非洲馬里新糖聯(lián)公司農(nóng)場(chǎng)為研究對(duì)象，馬里新糖聯(lián)糖廠廠址位于馬里塞古大區(qū)杜加布谷市，地理位置位于北緯13°49′，西經(jīng)6°8′，該地區(qū)屬熱帶草原氣候，光資源非常豐富，溫度適當(dāng)，日照長(zhǎng)，適應(yīng)甘蔗生長(zhǎng)。該糖廠主要包括一條生產(chǎn)能力為日榨6 000 t 甘蔗的白糖生產(chǎn)線和配套的24.5 MW熱電聯(lián)產(chǎn)電站以及一條日產(chǎn)60 000 L 的酒精生產(chǎn)線，并配有有效種植面積為8 420 hm2的甘蔗原料種植基地。新糖聯(lián)公司農(nóng)場(chǎng)的甘蔗收獲工作一直采用火燒甘蔗、人工砍收、抓蔗機(jī)裝車(chē)的方式，此方式近年來(lái)產(chǎn)生了諸多不利因素，而機(jī)械收獲方式在技術(shù)上可改善一系列問(wèn)題。

1.1 改善勞動(dòng)力不足問(wèn)題

隨著馬里經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，勞動(dòng)力成本上升，當(dāng)?shù)厝巳狈?duì)砍甘蔗這類(lèi)重體力勞動(dòng)的意愿，砍甘蔗人數(shù)逐年下滑，目前運(yùn)蔗量已不能滿足工廠日榨4 500 t~6 000 t 的需求，再加上當(dāng)?shù)貑T工節(jié)日放假、參加社會(huì)活動(dòng)等因素導(dǎo)致運(yùn)蔗量不穩(wěn)定，受人工因素限制較大，運(yùn)蔗量不足導(dǎo)致工人經(jīng)常斷槽、榨季時(shí)間人為延長(zhǎng)，給公司造成較大經(jīng)濟(jì)損失。另外，傳統(tǒng)人工砍蔗占用勞動(dòng)力較多，一般每天需1 000 人以上，占用甘蔗種植及田間管理工作勞動(dòng)力，影響其他種植、施肥、除草等田間管理工作進(jìn)度。人工砍蔗后，還需要抓蔗機(jī)械裝車(chē)，因此運(yùn)輸成本較高。

非洲馬里甘蔗種植面積大且集中，地形為平原，十分適合甘蔗機(jī)械化收獲技術(shù)的發(fā)展。采用機(jī)械收獲方式，可大幅降低人工依賴(lài)程度，降低人力成本，可以有計(jì)劃地實(shí)現(xiàn)高糖高榨，進(jìn)而提高工廠生產(chǎn)的穩(wěn)定性，縮短榨季時(shí)長(zhǎng)。按目前主流機(jī)型，每天平均有效工作10 h，每臺(tái)收割機(jī)每小時(shí)平均可收獲15 t[3]，投入40 臺(tái)收割機(jī)共同作業(yè)，可達(dá)到每日收蔗6 000 t 的目標(biāo)，而每臺(tái)收割機(jī)只需機(jī)手和轉(zhuǎn)運(yùn)、協(xié)調(diào)人員共約5 人，40 臺(tái)只需200 人左右，與人工收獲相比，減少約80%的勞動(dòng)力。

1.2 改善糖分損失問(wèn)題

根據(jù)廣西大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院彭娜等[4]的研究，甘蔗收獲后因不能及時(shí)入榨，堆積儲(chǔ)存過(guò)程中甘蔗劣變會(huì)造成蔗糖含量下降，研究顯示，將甘蔗粉碎成約5 mm 碎塊后，儲(chǔ)存前12 h 內(nèi)蔗糖損失率高達(dá)30.87%，儲(chǔ)存時(shí)長(zhǎng)是影響劣變程度最核心的因素，且劣變程度與莖段切口和傷口數(shù)量相關(guān)，較高的環(huán)境溫度能加快劣變發(fā)生。糖廠應(yīng)盡可能將采收安排在環(huán)境溫度較低的時(shí)候，并于12 h 內(nèi)完成壓榨。

經(jīng)試驗(yàn)，馬里新糖聯(lián)糖廠甘蔗過(guò)火后，整體甘蔗重量降低約1%，糖分相應(yīng)存在損失。人工收蔗裝車(chē)后還需要一次、二次、三次撿蔗，甘蔗至少2 天后才能入廠，甘蔗在非洲高溫氣候下，根據(jù)試驗(yàn)，2 天平均約損失10%糖分，甘蔗新鮮度嚴(yán)重下降。采用機(jī)械收獲后，機(jī)收開(kāi)始和停止時(shí)間隨時(shí)可控，一次性裝車(chē)，田間遺漏減少，路上短蔗運(yùn)輸車(chē)廂幾乎不掉落甘蔗。采用機(jī)械收獲不存在火燒蔗燒完后甘蔗不能及時(shí)加工造成的損失。由于省去撿蔗環(huán)節(jié)，機(jī)收蔗可以達(dá)到在24 h 內(nèi)運(yùn)送入廠的要求，隨時(shí)吊榨，不用存蔗，減少甘蔗存貯時(shí)間，大大提高甘蔗新鮮度，同時(shí)不用二次抓吊甘蔗，進(jìn)一步減少糖分損失。

為此，馬里新糖聯(lián)糖廠連續(xù)3 天選取火燒甘蔗與機(jī)收甘蔗進(jìn)行分析對(duì)比，結(jié)果如表1所示。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，機(jī)收甘蔗還原糖少，破碎度高，蔗汁質(zhì)量高，降低了制煉工段處理難度，減少了化輔料使用量，可提高白糖品質(zhì)，工廠預(yù)計(jì)產(chǎn)糖率可提高0.5 個(gè)百分點(diǎn)，這也與廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院陳超君等[5]的研究結(jié)果相一致。

1.3 改善對(duì)工廠設(shè)備的影響

糖廠采用抓蔗機(jī)運(yùn)輸甘蔗，設(shè)備抓運(yùn)過(guò)程中容易將泥沙一起帶入運(yùn)蔗車(chē)廂；同時(shí)由于采用火燒甘蔗收割方式，入榨甘蔗含渣含塵大，在甘蔗壓榨過(guò)程中導(dǎo)致壓榨車(chē)間榨輥等設(shè)備磨損。由于泥沙同樣滯留在蔗渣中，不僅在燃燒過(guò)程中影響鍋爐熱效率，同時(shí)增加鍋爐除砂除塵壓力，對(duì)引風(fēng)機(jī)等設(shè)備產(chǎn)生磨損，過(guò)熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器壽命縮短，鍋爐燃燒工況差，有時(shí)不能滿足額定供汽量。采用機(jī)械收割，機(jī)收蔗含砂率低，鍋爐燃燒工況轉(zhuǎn)好，引風(fēng)機(jī)風(fēng)葉磨損減輕，可減少停爐檢修次數(shù)，從而保障榨季生產(chǎn)。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，人工收獲造成的撕解機(jī)刀片磨損約3套，而采用機(jī)械收割則不需在榨季期間更換此刀片。人工收獲造成榨季期間榨輥磨損約15 個(gè)，而采用機(jī)械收割可減少至約6 個(gè)。人工收獲造成蔗渣鍋爐引風(fēng)機(jī)葉片面磨損約4 個(gè)，而采用機(jī)械收割則基本不存在磨損情況。據(jù)統(tǒng)計(jì)，人工收獲情況下鍋爐過(guò)熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器壽命為3 年左右，而采用機(jī)械收割，以上設(shè)備壽命可增至6 年。由于機(jī)收蔗新鮮度提高，壓榨車(chē)間電力負(fù)荷小，撕解機(jī)零部件磨損量下降，榨量穩(wěn)定，減少斷槽次數(shù)，減少停機(jī)洗機(jī)次數(shù)，預(yù)計(jì)可縮短榨季時(shí)長(zhǎng)約30天。

1.4 對(duì)宿根蔗蔸和出苗率的影響

以傳統(tǒng)的人工收獲方法為對(duì)照，統(tǒng)計(jì)研究了近3年機(jī)械收獲對(duì)宿根蔗蔸質(zhì)量的影響。對(duì)比人工收獲和機(jī)械收獲對(duì)留茬高度和蔗蔸破頭率的影響，如表2所示。

由表2 可知，人工收獲的留茬高度明顯高于機(jī)械收獲，采用機(jī)械砍收茬口高度雖也有不合格現(xiàn)象，但比人工砍收可控，不存在人工砍收二次補(bǔ)刀問(wèn)題。

機(jī)械收獲與人工收獲相比，人工收獲對(duì)蔗蔸破頭率的影響較大，農(nóng)場(chǎng)由于甘蔗品種分蘗多，甘蔗株數(shù)很多，農(nóng)場(chǎng)面積大，采取的人工收獲方式為由人工砍倒機(jī)械裝車(chē)的方式。拖拉機(jī)進(jìn)入甘蔗地，抓蔗機(jī)抓取人工砍倒堆成排的甘蔗裝車(chē)，其中拖拉機(jī)和抓蔗機(jī)來(lái)回反復(fù)碾壓蔗蔸，抓蔗機(jī)抓取時(shí)有時(shí)連蔸拔除，對(duì)宿根蔗的出苗產(chǎn)生一定影響。另外，長(zhǎng)期碾壓可破壞土壤結(jié)構(gòu)，使土壤耕作層的透水性、保水性、透氣性變差，影響宿根蔗產(chǎn)量。

表1 火燒甘蔗與機(jī)收甘蔗各項(xiàng)指標(biāo)平均值分析

表2 人工收獲和機(jī)械收獲對(duì)留茬高度和蔗蔸破頭率的影響

而采用切斷式機(jī)械收割，機(jī)械進(jìn)地基本是直線行進(jìn)，只存在配套有連帶裝載甘蔗在內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)在蔗田多次轉(zhuǎn)彎調(diào)頭的現(xiàn)象，反復(fù)來(lái)回碾壓的情況大為減少，可大大降低蔗蔸破頭率。

采用機(jī)械收割后，可以選擇將蔗葉切碎撒拋回地面，不僅解決了就地焚燒造成的環(huán)境污染和火災(zāi)隱患，還解決了因蔗葉不利于田間管理的難題[6]。蔗葉還田還有以下好處：培育肥力，可節(jié)約20%的肥料，可以增加土壤有機(jī)質(zhì)和微量元素，是培育肥力的有效措施[7]。

2 機(jī)械收獲經(jīng)濟(jì)可行性分析

對(duì)人工收獲和機(jī)械收獲直接費(fèi)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如表3所示。

表3 兩種收獲方式直接費(fèi)對(duì)比

由表3 可知，從直接費(fèi)上看，機(jī)械收獲費(fèi)用要比人工收獲高出21.6%。由于機(jī)械收獲的技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，因此不能單純只通過(guò)直接成本來(lái)評(píng)價(jià)，若考慮間接成本和機(jī)會(huì)成本[8]，則機(jī)械收獲將比人工收獲凸顯較大優(yōu)勢(shì)。

例如，考慮人工收獲火燒蔗損耗、遺漏蔗損失、砍收茬口高度損失、宿根蔗破頭率損失、產(chǎn)糖率損失等，預(yù)計(jì)每噸蔗將損失約6 000 元。另外考慮人工收獲造成對(duì)工廠的影響，如撕解機(jī)刀磨損、榨輥磨損、鍋爐引風(fēng)機(jī)風(fēng)葉更換，鍋爐過(guò)熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器壽命減少以及榨季天數(shù)增加，預(yù)計(jì)每噸蔗將損失約3 800元。

因此，綜合考慮，采用機(jī)械收獲在經(jīng)濟(jì)上優(yōu)勢(shì)更大。非洲大面積蔗田條件下，采用機(jī)械收獲迫在眉睫，首先應(yīng)改善適合機(jī)械收割的農(nóng)藝條件，如實(shí)行機(jī)械化作業(yè)，要求行距符合機(jī)械要求（一般要求1.2 m、1.5 m、1.8 m行距）[9]，甘蔗栽培時(shí)，應(yīng)注意開(kāi)溝深度，防止蔗蔸位置淺造成機(jī)械作業(yè)時(shí)對(duì)宿根的破壞。另外，需在非洲著力培養(yǎng)熟練機(jī)手，加大當(dāng)?shù)貙俚鼗瘑T工培養(yǎng)力度，成立一支成熟的甘蔗機(jī)械收割隊(duì)伍[10]。

3 小結(jié)

通過(guò)對(duì)非洲甘蔗機(jī)械收獲進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的分析，文章論證了甘蔗機(jī)械收獲在當(dāng)前非洲經(jīng)濟(jì)、人力、氣候條件下的明顯優(yōu)勢(shì)，闡述了甘蔗收割機(jī)在農(nóng)業(yè)智慧化發(fā)展過(guò)程中的重要作用，對(duì)非洲糖廠全面實(shí)現(xiàn)甘蔗收獲機(jī)械化具有重要意義。