甘蔗糖业机械化的现状及发展趋势

甘蔗糖业机械化的现状及发展趋势

0中国食糖等新产品量量不足带来的挑战甘蔗是世界上最重要的糖资源。据中国糖协统计,2009/2010生产期全球甘蔗产糖量为1.23×108t,占食糖总产的78.34%,我国甘蔗糖占食糖总产的比重更是高达92.41%。2010/2011生产期我国总产糖1.04542×107t,位居世界第三,但仍产不足需,当年全国食糖消费量1.358×107t,进口量高达2.0705×106t,为10年来最高水平。2010/2011生产期是我国糖业连续第三个减产年,同时制糖成本快速上升,制糖工业完全成本同比增长44.2%,此外中国—东盟自由贸易区全面启动,中澳自由贸易区重启谈判,这些都给我国的食糖供给安全带来严峻的挑战。2010/2011生产期全国平均吨糖原料蔗成本为3978元,约占制糖总成本的70%,而原料蔗生产成本中近50%为人工成本,因此,通过甘蔗生产全程机械化解决日益突出的劳动力矛盾作为提高甘蔗糖业竞争力的重要途径已成为业界的广泛共识。1机械化种植与人工种植的甘蔗生产技术相结合甘蔗机械化种植可一次性完成人工作业所要进行的砍种、施肥、用药、下种、覆土、喷除草剂、淋水、覆膜等繁复工序,是甘蔗生产全程机械化节约人工成本最显著的环节。研究显示,人工种植的劳动量占田间作业总劳动量的19.90%,而实行机械化种植则该比重下降至9.25%,研究还表明,甘蔗生产各环节机械化节本幅度从高到低依次为:机种(节约70%)、机收(节约33.33%)、机械化大培土(节约26.67%)、机械化小培土(节约25%)。机械化种植的方式、规格决定了机械化中耕管理和机械化收获的方式,反映了不同类型的机械化生产模式和特点,也决定了相应的机械装备选型和使用效果,体现出不同的农艺技术策略要点和效益目标(详见表1)。2农艺的机械化种植是构建甘蔗高产苗期群体的基础,并受土质、水分、温、光、虫、草以及品种和种植方式等多因素共同影响,是全程机械化对农艺技术要求最为复杂的环节。2.1发酵温度的要求适宜的温度和水分是蔗种萌发的重要条件,也是最基本的前提。一般蔗种萌芽以0~10cm土层温度在18℃以上为宜,不宜低于13℃,要求13℃以上的活动积温需达到200℃左右,20℃以上萌发很快,30℃~32℃最适宜。发根的温度要求略低于萌芽,土温也要求达10℃以上,20℃~27℃最适。甘蔗萌芽期需水量较少,但在苗根未长出之前,对旱、涝的反应均很敏感,一般出苗要求土壤相对含水量60%~80%,不应低于50%。2.2除草防除系统的作用甘蔗种植的耕层条件要求可归纳为“深、松、碎、平、肥”。深厚的耕层有利于保墒,有益甘蔗扎根抗倒和宿根蔗的萌芽,也有利于破坏害虫幼虫的越冬环境,同时还可深埋杂草种子抑制其出苗。研究表明,常见的杂草90%都萌生于0~2cm土层,而埋深在6cm土层以下的杂草种子多不出苗;不同类型的杂草种子生活力受埋土深度的影响也不同,双子叶杂草种子埋深超过2cm则不易出苗,而某些单子叶杂草种子埋深至8cm仍有少量出苗,这也要求我们应根据蔗园杂草的类型特点制定相应的防除策略。疏松的耕层有利于土壤通气,促进肥效的释放;还有利于改善土壤保温性能,机械深松后初期可增温1℃左右,以后逐渐减少,增温时间可持续70~80天。耕层土壤细碎,紧实度减小,孔隙度增大,同样有利于土壤保温,同时还增加了种茎与土壤的接触面积,有利于保护种茎;根系根毛与土壤充分接触,可促进对水分、养分的吸收;松、碎的耕层特性也有利于保证机械的顺畅运行和作业质量。土面平整可避免田间局部受旱或积涝,有利于新植、宿根蔗苗整齐生长,便于集中管理和进行标准化作业,保证了机械作业的质量。研究显示,平均每收获1t甘蔗要从蔗地中带走的养分:N:1.50~2.16kg;P2O5:0.45~0.51kg;K2O:1.98~2.71kg;S:0.45~1.35kg;MgO:0.35~1.05kg;Zn:0.01~0.02kg;B:0.005~0.010kg。虽然甘蔗全生育期对养分的需求特点是两头少、中间多,伸长期需肥量占到全生育期的50%以上,但是由于机械深松对土壤环境的改善以及对甘蔗根系活力的促进,加之地膜覆盖等技术的应用,种植时基肥的选择应充分重视有机质的长效性和培肥特性,并要注意肥效快速吸收可能造成的脱肥现象的发生。2.3种植密度的确定高产的苗期群体结构特点可概括为“齐、匀、壮”,亦即出苗整齐、苗龄一致、不缺苗断垄、蔗苗健壮。对于机械化种植而言,怎样的苗期群体数量结构算是合理的呢?这也决定了机械化种植用种量的多少。有研究显示,甘蔗产量构成中主茎占70%~90%,分蘖茎占10%~30%。理论上,茎径达2.5cm、株高2m的甘蔗单茎重为1kg,若以75t/hm2为产量目标,则苗期群体数量约为60000株苗/hm2,考虑到种芽质量、苗期病虫害以及旱、寒气候影响,每公顷下种量在90000芽左右即可达到该产量目标。3甘蔗机械栽培的农业技术要点3.1甘蔗芽的生态特性适宜机械化的品种不仅要满足传统的良种评价目标要求,亦即高产、高糖、抗逆(病、虫、旱、寒、风、盐、瘠)、强宿根,还应注意适宜机械作业的形态学特征和工农艺性状,包括:抗倒伏,易脱叶或叶鞘松、薄,蔗糖分耐转化能力强,耐除草剂;对机械化种植而言,芽体不暴凸,生长带不过分鼓胀,芽体陷入芽沟,芽翼等性状都是保护蔗芽避免机械损伤的有益性状;对于机械化中耕管理来说,应选择分蘖性强,成茎率高,前期生长稳健,先促蘖,后伸长,主茎、分蘖整齐均匀的品种,避免使用主茎伸长较早,分蘖出生较晚的品种,以保证中耕培土的作业适期和作业质量。3.2种植种茎时注意观察病控制机械化种植最好选用专业苗圃繁殖的健康种茎。专业繁殖的种茎多为半年蔗,蔗芽生活力强、含水量高、含糖分低,有益萌发。要注意观察种茎有无病害、虫害症状,砍后放置2~4天种植为宜。机械化种植应根据切种刀工作间距选用中细茎、节间长度适中(一般8cm左右)的种茎。中大茎种的单位面积用种量大,田间装载次数增多,作业效率受影响,且喂种劳动强度加大;种茎节间偏长则可能导致株距稀疏,甚至断垄,不易封行抑草;而节间偏短则伤芽率略高。3.3机械调控覆土开植沟生长的优点机械化种植应根据品种对宽行距的适应性及其分蘖的自身消长能力来确定适宜的下种量。研究显示,某些品种,如福农39号表现出宽行密植(82500~90000苗/公顷)的增产潜力,对个体间竞争不敏感,较耐荫蔽,则可略增加下种量来保证单位面积的有效茎蘖数;又如福农15号表现出对宽行稀植(75000~82500苗/公顷)的适应性,对群体茎蘖消长的自我调控能力强,密植则不利于其增产增效潜力的发挥,可相对节省下种量。此外,视种苗质量、新鲜度的下降可略增下种量,气候、土壤条件不适以及粘壤土蔗区可略增下种量。通过机械调节可达到合理的植沟深度和覆土厚度。在深沟浅覆的原则下,砂质土开植沟应略深于黏质壤土,覆土厚度可略厚于后者。这样有利于种根吸收水分,减缓肥效散失,有利于保持土温,有利于蔗种和杂草种子利用萌芽时间差和土层位差达到理想的除草效果,避免蔗苗药害的发生。3.4选择有机肥或有机肥,并适当提高防治家庭暴力的标准如前所述,根据机械化作业的土壤环境特点,在土温、水分适宜、光照充足、砂质土、或有覆盖地膜的应选择有机肥或有机无机复混肥或复合肥为主,速效肥为次的基肥组成,并适当增加用量,避免脱肥。低温、阴雨寡照或干旱、黏质壤土、不覆盖地膜的可选择有机肥或有机无机复混肥与速效肥的基肥组合,适当提高速效肥所占比例,但可略减基肥用量,通过中耕补施苗肥。可将丁硫克百威、毒死蜱、杀虫双等杀虫颗粒剂与基肥混施入植沟。3.5除草的生物化学特性宽行距种植的甘蔗封行较晚,如果未能采取系统性的杂草防除策略,极易出现草害,特别是遇到雨水较多的年份,化学除草、机械除草均难以适时进行,蔗苗长势差,最终给产量造成无法弥补的损失。所以苗期杂草的控制尤为重要,通过科学的耕前除草、芽前除草或应用除草地膜等技术,可有效地控制苗期杂草。耕前除草在甘蔗收获烧完蔗叶至种植前进行,常用内吸传导型慢性广谱灭生性除草剂,如草甘膦,它通过茎叶吸收,可防除单子叶和双子叶、一年生和多年生、草本和灌木等40多科植物,但对土壤中的杂草种子无明显效果,因此最好在杂草萌生后结实前使用。为避免甘蔗受到药害,中耕除草对药剂的选择性要求较高,对蔗区常见的一些多年生恶性杂草,如香附子,在中耕除草时往往难以选择到理想的药剂,对此类杂草若能适时进行1~2次耕前除草就能达到理想的防治效果。芽前除草一般在机械化种植的同时进行,多采用选择性除草剂,如乙草胺、莠去津,但二者的作用机理有所不同,乙草胺在土壤中移动性小,主要保持在0~3cm土层中,持效期约45天左右,通过根系吸收可使杂草幼芽、幼根停止生长,进而死亡。它对一年生禾本科杂草,如马唐、狗尾草、牛筋草、稗草、千金子、看麦娘等有特效,对藜科、苋科、蓼科、鸭跖草、牛繁缕、莬丝子等阔叶杂草也有一定的防效,但对多年生杂草则无效。莠去津的作用机理是通过杂草根部吸收并向上传导,抑制光合作用,使其枯死。它可防除多种一年生禾本科和阔叶杂草,对某些多年生杂草也有一定的抑制作用。莠去津在土壤中移动性较大,易被雨水淋洗至土壤较深层,对某些深根杂草亦有防治效果,它可从杂草种类、土层分布、防治时效等方面与乙草胺互补,配施可达到理想的苗期除草效果。应用光降解除草地膜是一项兼有保温保水和除草功能的新技术。抓住冷尾暖头,抢