丘陵煙區不同生態環境下煙葉生產全程機械化路徑分析

吳長兵 李再軍 袁 奎 王丹林 張富貴 戴洪鋒 林葉春

（1中國煙草總公司貴州省公司，貴州貴陽 550004；2貴州大學機械工程學院，貴州貴陽 550025；3貴州省煙草公司黔南州公司，貴州都勻 558000；4貴州省煙草科學研究院，貴州貴陽 550001）

農業機械是現代農業生產的基礎支撐，其對提高農業生產率、增加農副產品供給和推動農業經濟迅速發展起到非常重要的作用[1]。煙葉生產作為我國傳統的農業產業，與農業和農村經濟的發展緊密相連，對我國區域經濟發展至關重要[2]。貴州作為全國重要的烤煙種植大省，在煙葉生產中除了打頂、采收、編煙和分級環節外，其余各環節均在不同程度上實現了機械化作業[3]。但是，貴州省煙耕地主要位于丘陵山區，存在著地形地貌復雜、地表高低起伏不定和坡陡彎多等一系列特點。同時，在煙葉生產過程中，農機具使用率不高、煙農接受程度低等問題比較突出，嚴重制約著煙葉生產機械化的發展[4-8]。主要原因是在煙葉生產機械化過程中，農機農藝的結合程度低，缺乏科學合理的作業性能評價指標，不同生態環境下煙用農機選擇缺乏明確的配置標準[9-13]。為加快推進丘陵煙區農業生產機械化推廣和應用，需要探索出不同生態環境下煙葉生產各環節機械化作業評價參數和全程機械化配置選擇標準。本文在全面綜述山區煙葉生產主要環節機械化作業現狀的基礎上，針對貴州省最具代表性煙葉生產基地單元（遵義縣鴨溪、普安縣青山和黔西市林泉）的生產實際開展全程機械化測試，以期為丘陵煙區不同生態環境下煙葉生產全程機械化作業水平評價、配置選型、效益分析及全面推廣打下堅實基礎。

1 丘陵煙區煙葉生產主要環節機械化現狀

丘陵煙區受地形地貌復雜、地塊小、坡度大、土壤耕層較淺、基礎設施不便、機具適應性差、農機具選型困難、煙農文化水平低和經濟尚不發達等因素限制，農機具推廣和應用難度較大。加之煙葉生產機械種類少，導致機械化程度不高，煙葉生產效率普遍較低[4]。機械化作業是現代煙葉生產的基本特征，其實質是將一部分煙農（或機手）從小生產者轉變為現代煙葉生產鏈中的非農業工人[14]。長期以來，丘陵煙區農機化投入資金不足，農機化基礎設施較為薄弱，不能滿足現代煙葉生產和農村經濟發展的需求[15-17]。

現代煙葉生產工序繁多，主要包括育苗播種、耕整地、起壟、覆膜、施肥、移栽、中耕培土、采收、編煙、烘烤、分級及拔稈等環節[18-19]。因此，目前煙草生產機械化水平整體不高，特別是丘陵煙區地形地貌特殊，機械化水平更低[5]。與其他農業生產相比，特別是與大宗糧食作物相比，煙草農機整體推廣和應用率不高。從農機具和機械化作業環節來看，丘陵煙區煙葉生產應用的農機具基本可以實現機械化作業的環節主要有育苗、耕整地、起壟、移栽和植保等[3]。

根據丘陵煙區煙葉生產實際的測試數據，在動力方面，由于丘陵煙區土壤黏性比較大，汽油機型的油耗均普遍大于同類柴油機型，并且作業速度低于同類型柴油機型；在煙葉育苗環節，貴州省各煙葉生產基地單元近年來大力推廣簡易播種器或電動播種機，其中簡易播種器減工降本效果顯著；在耕整地環節，煙農普遍配置的小型微（旋）耕機基本滿足耕整作業需求，總體上鏵式犁翻耕效果優于小型微（旋）耕機；在覆膜環節，因為土壤細碎程度和含水率對覆膜作業質量影響較大，現有地膜對丘陵煙區適應性較差，覆膜機器多采用多功能復合作業機型；在施肥環節，目前施肥機機型較少，專用施肥機（條施）的施肥效果不如移栽機附帶的施肥器作業效果；在中耕培土環節，現有的寬窄行栽培技術對中耕培土作業有一定的影響，主要是因為不同行距培土質量有差異；在煙草移栽環節，廣泛推廣使用的井窯式移栽打孔機機型眾多，但是結構有待完善，目前絕大部分丘陵煙區應用自走式移栽機，大型移栽機需求不大；在煙葉拔稈環節，丘陵煙區地域情況復雜，而現有的煙草拔稈機絕大多數體積和質量較大、適應性不強，導致大多數機型未得到很好的推廣和應用；在煙葉分級環節，雖然已出臺有具體的煙葉分級標準，但煙葉等級質量受諸多自然條件（如氣溫、土壤肥力和降水等）和栽培條件（如煙葉品種、栽培過程和農藝措施等）的影響，不同地區煙葉品質存在較大差別，導致煙葉機械化分級存在較大困難，目前尚未實現機械化作業，主要依靠人工進行分級；在煙葉打頂、采收和編煙等環節，因為丘陵煙區煙葉種植規模較小、煙草植株長勢一致性較差等原因無法滿足機械化作業要求，因而尚未實現機械化作業。上述簡易適用的微小型煙草農機在丘陵煙區煙葉生產中發揮了重要作用，但是大型和自動化程度較高的農機具推廣和應用率不高。

2 丘陵煙區煙葉生產機械化主要環節農機農藝融合參數分析

丘陵煙區煙葉生產全程機械化是現代煙草農業發展的必然趨勢。隨著丘陵煙區煙草農機化工作的深入開展，其裝備量將在現有的基礎上得到很大提升。隨著煙草農機大量配置到各煙葉生產基地單元，逐步實現了配置的全程化。但是，在實際機械化作業過程并未實現全程化，煙草農機的作業性能和效率等需要一套科學、合理的評價參數指標，以評價現有的煙葉生產機械化水平[20]。因此，制定出適合丘陵煙區煙葉種植主要環節的作業評價參數對提高丘陵煙區煙葉生產綜合能力、增加煙農收入、促進農業經濟發展以及實現丘陵煙區煙草農機科學化配置選型具有重要的指導意義。

為了更加科學、合理和系統地了解丘陵煙區煙草農機的作業質量，本文針對所選定的煙葉生產基地單元（遵義縣鴨溪、普安縣青山和黔西市林泉）的生產實際開展機械化測試，測試范圍覆蓋煙葉生產中的耕整地、起壟、施肥、覆膜、移栽、中耕培土、植保和拔稈等主要作業環節。在測試結果的基礎上，綜合考慮各個煙草農機具的機械化作業特點和煙葉生長環境所需條件，結合丘陵煙區地形地貌的特點和各煙葉生產基地單元實際情況，通過實地考察和專家咨詢，制定適合丘陵煙區各主要環節機械化作業的評價參數，具體評價項目和評價參數見表1所示。

表1 丘陵煙區煙葉生產機械化主要環節農機農藝融合參數

3 丘陵煙區不同生態環境下煙葉生產各環節機型選擇

3.1 丘陵煙區煙葉生產機械化作業機型選擇的背景

受傳統煙葉種植模式、地形地貌、社會經濟發展和農機技能水平等影響，丘陵煙區煙葉生產機械化作業機型選擇面臨諸多制約因素[13-15]，嚴重影響機械化作業水平的提高。

3.1.1 傳統煙葉種植模式。丘陵煙區煙葉種植模式絕大多數為傳統單家獨戶種植方式，該種植模式主要有以下弊端：多數以家庭為單位開展種植，社會分工協作基本沒有體現；缺乏穩定的服務市場，盈利能力嚴重不足；規?；N植水平不高，主要依靠較為簡易的農機具實現機械化作業。種植模式的落后，嚴重制約了煙葉生產機械化作業機型選擇。

3.1.2 地形地貌條件。一方面，丘陵煙區地形地貌復雜、地塊小、坡度大且土壤耕層較淺；另一方面，丘陵煙區機械化作業普遍存在機械轉向操作不靈、勞動強度大、安全性和適應性較差的問題。因此，丘陵煙區可用農機具主要是以小型、微型農機具為主，不宜采用大功率和大型農機具作業。在現有的農機具中，能滿足丘陵煙區煙葉生產各環節的可用機型和種類較少，對機型選擇有較大影響。

3.1.3 社會經濟發展。丘陵煙區社會經濟狀況普遍較差，煙葉種植易受自然災害影響，煙農收入不穩定，煙草農機購買力不強，對農機機型選擇的制約性較大。

3.1.4 農機技能水平。受地形地貌和社會經濟的影響，丘陵煙區煙農勞動技能水平普遍較低，維護農機具的能力和水平相對有限，當地煙草農機的使用率和使用壽命均低于全國平均水平，導致已購和配套的農機具閑置和浪費，對農機具選擇也造成了較大影響。

3.2 丘陵煙區不同生態環境下各環節機型的選擇

3.2.1 煙葉生產機械化各環節機型選擇原則。結合選定煙葉生產基地單元的實際情況，確定丘陵煙區煙葉種植主要生產環節的農機配置（規模約66.7 hm2）選擇原則：技術成熟機具統一配置、一步到位，技術不成熟機具選擇先引進后試點配置；在保證機械化作業質量的前提下，盡量選用一機多用的多功能農機具；考慮到丘陵煙區土壤的黏性，機械化作業阻力較大，因而農機具的功率按照宜大則大的原則進行選擇。

3.2.2 煙葉生產機械化各環節機型作業時限。結合選定煙葉生產基地單元的實際情況，丘陵煙區煙葉生產各環節機械化作業時限設置如下：翻耕、整地、起壟、覆膜、施肥環節各15 d；播種、移栽、植保、剪葉環節各7 d；中耕培土環節10 d；拔稈環節30 d。每日作業時間按8 h計算。

3.2.3 煙葉生產機械化各環節儲備系數?？紤]到煙葉生產各個環節作業時限較短、季節性較強，如果農機具損壞得不到及時的維修，將會影響正常的煙葉生產機械化作業。因此，為了不影響煙葉生產季節的作業，在遵循上述選擇原則和作業時限的基礎上，需要額外配置一定數量的備用農機具，該額外配置比例即儲備系數。本文將室內機、室外機的儲備系數分別設置為1.2和1.3；育苗環節農機具儲備系數設置為1；拖拉機配套機具的儲備系數按照理論儲備系數加1，目的是正常維修時不影響田間作業。

3.2.4 煙葉生產機械化各環節農機配置方法。丘陵煙區煙葉生產機械化各環節農機實際配置量（TS）計算公式如下：

其中，TL為理論配置量；TC為可用存量；SJ為機械化作業面積；XL為作業效率，主要依據為農機具說明書；R為日均工作時間，每個機具均按8 h計；SX為作業時限；CB為儲備系數。

3.2.5 煙葉生產機械化各環節機型選擇?；谏鲜鲞x擇原則和丘陵煙區不同生態環境特點，結合各環節作業時限及儲備系數2個指標，根據煙葉生產機械化各環節農機配置方法，制定出適合丘陵煙區壩區和山區煙葉種植主要生產環節的農機配置（規模約66.7 hm2）選擇標準，如表2和表3所示。

表2 山區煙葉生產主要作業環節農機配置選擇標準

表3 壩區煙葉生產主要作業環節農機配置選擇標準

4 結語

為了推進丘陵煙區煙葉生產全程機械化，探索出科學、合理的丘陵煙區不同生態環境下煙葉生產機械化路徑，本文在全面綜述丘陵煙區煙葉生產主要環節機械化作業現狀的基礎上，針對貴州省最具代表性煙葉生產基地單元（遵義縣鴨溪、普安縣青山和黔西市林泉）的生產實際開展全程機械化測試。針對煙草農機的作業性能和效率等尚欠缺合理的評價參數指標、不能科學評價現有煙葉生產機械化水平的現狀，通過專家咨詢和實地考察，明確了丘陵煙區煙葉生產機械化主要環節農機農藝融合參數；基于煙草農機全程機械化測試結果，確定了丘陵煙區煙葉生產主要環節機型選擇原則、作業時限、儲備系數和農機配置方法；制定出適合壩區和山區煙葉主要生產環節的農機配置（規模約66.7 hm2）選擇標準，得到不同生態環境下丘陵煙區煙葉生產全程機械化所需的農機具數量和類型。綜上所述，當地可以加快農機農藝融合，優化農機配置選型，為丘陵煙區不同生態環境下煙葉生產全程機械化推廣打下堅實的基礎。