桂糖品種新植蔗機(jī)械收獲質(zhì)量調(diào)查報(bào)告

李毅杰，劉曉燕，王維贊，龐 天，羅亞偉，梁 闐，梁 強(qiáng)，李楊瑞

（廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所/中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究中心/農(nóng)業(yè)部廣西甘蔗生物技術(shù)與遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/廣西甘蔗遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530007）

廣西是全國(guó)最大的蔗糖產(chǎn)區(qū)，蔗糖是廣西一個(gè)橫跨工農(nóng)、惠及城鄉(xiāng)的優(yōu)勢(shì)特色支柱產(chǎn)業(yè)［1］，但目前廣西蔗糖產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在著蔗糖生產(chǎn)成本高、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力乏力等突出問(wèn)題。廣西甘蔗生產(chǎn)機(jī)械化水平較低，甘蔗收獲主要靠人工砍收，2017/2018年榨季耕、種、管、收綜合機(jī)械化率為46%，其中機(jī)收率僅4%左右，生產(chǎn)成本較高。勞動(dòng)力數(shù)量的下降和勞動(dòng)強(qiáng)度的劇增導(dǎo)致勞動(dòng)力成本占甘蔗生產(chǎn)成本的比重不斷提高，平均超過(guò)40%，蔗農(nóng)效益降低［2-3］。雖然機(jī)械收獲可極大降低甘蔗生產(chǎn)的勞動(dòng)力成本［1］，但機(jī)械化收獲后甘蔗宿根效果差已成為推廣機(jī)械化收獲作業(yè)的一大障礙之一，是我國(guó)甘蔗產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸［4］。近年來(lái)，廣西蔗區(qū)頻繁遭受臺(tái)風(fēng)侵襲，部分地區(qū)甘蔗倒伏率達(dá)30%～40%，嚴(yán)重影響收獲機(jī)性能的發(fā)揮和作業(yè)質(zhì)量；甘蔗品種脫葉性差導(dǎo)致機(jī)收后含雜率較高，也影響機(jī)械化收獲作業(yè)的推廣［5］。根據(jù)自治區(qū)糖辦的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2019年桂糖系列甘蔗品種種植面積為446.25萬(wàn)畝，占全區(qū)種植面積的38.56%；其中桂糖42號(hào)全區(qū)種植面積最大，達(dá)到329.67萬(wàn)畝。因此，研究機(jī)械收獲對(duì)桂糖系列甘蔗品種收獲質(zhì)量的影響，對(duì)廣西甘蔗機(jī)械化生產(chǎn)和發(fā)展具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)概況

試驗(yàn)在南寧市隆安縣丁當(dāng)鎮(zhèn)廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所科研基地進(jìn)行。隆安縣位于廣西西南部、右江下游兩岸，地處東經(jīng)107°21′～108°6′，北緯22°51′～23°21′，屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均溫度21.7℃，年均無(wú)霜期361天，年均降水量1227～1691 mm，雨量多集中在6～8月，土壤類型以沙頁(yè)巖赤紅壤為主。

1.2 試驗(yàn)材料

參試甘蔗品種為桂糖42號(hào)（GT42）、桂糖44號(hào)（GT44）、桂糖46號(hào)（GT46）、桂糖47號(hào)（GT47）和桂糖49號(hào)（GT49），其中以廣西種植面積最大的GT42為對(duì)照。甘蔗收獲采用凱斯4000型切段式收割機(jī)，配套裝載柯力公司CWS-D系列車載稱重系統(tǒng)的自卸車。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

新植蔗于2018年4月8日使用甘蔗種植機(jī)進(jìn)行機(jī)械播種，2019年3月21日進(jìn)行機(jī)械收獲。試驗(yàn)采用區(qū)組順序排列設(shè)計(jì)，每個(gè)品種種植5行區(qū)，行長(zhǎng)20.0 m，行距1.2 m，小區(qū)面積120.0 m2，重復(fù)3次。采用常規(guī)田間管理，各品種的管理水平相同。

1.3.2 機(jī)械收獲質(zhì)量調(diào)查項(xiàng)目及方法

1.3.2.1 破碎蔗莖損失率及蔗汁損失率

機(jī)械收獲前，每個(gè)品種每個(gè)小區(qū)隨機(jī)采樣10條有效莖。在水泥地面鋪塑料布，甘蔗切段式收割機(jī)停在塑料布上原地不動(dòng)，開(kāi)機(jī)后保持刀片旋轉(zhuǎn)切割狀態(tài)，在收割機(jī)吹風(fēng)口套上尼龍網(wǎng)袋收集細(xì)碎葉片及破碎蔗莖，如圖1所示。人工手動(dòng)喂入采樣的帶葉甘蔗，每次喂入10條，每個(gè)品種共計(jì)30條。用精確至1.0 g的電子天平稱量喂入前甘蔗重量和喂入后的切段式收割蔗莖重量，用精確至0.01 g的電子天平稱量破碎蔗莖及碎葉的重量。按照以下公式計(jì)算破碎蔗莖損失率及蔗汁損失率。

破碎蔗莖損失率=（尼龍網(wǎng)袋中吹出的破碎蔗莖重量+塑料布上的破碎蔗莖重量）/喂入前甘蔗重量×100%。

蔗汁損失率=（喂入前甘蔗重量-喂入后切段式收割蔗莖重量-尼龍網(wǎng)袋和塑料布上的細(xì)碎蔗葉重量-尼龍網(wǎng)袋和塑料布上的破碎蔗莖重量）/喂入前甘蔗重量×100%。

圖1 模擬機(jī)械收獲測(cè)定甘蔗破碎蔗莖損失率及蔗汁損失率

1.3.2.2 機(jī)械收獲含雜率及總損失率

田間機(jī)械收獲的含雜率、總損失率均參照J(rèn)B/T 6275—2007［6］進(jìn)行調(diào)查。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2003和DPS v18.10進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以Duncan’s新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同桂糖品種的破碎蔗莖損失率及蔗汁損失率

在模擬機(jī)械收獲的條件下人工喂入甘蔗進(jìn)行切段式收割，從圖2A可知，5個(gè)桂糖品種的破碎蔗莖損失率為1.76%～3.78%，從高到低依次為GT42＞GT47＞GT44＞GT49＞GT46。對(duì)照GT42的破碎蔗莖損失率顯著高于其他參試品種，說(shuō)明對(duì)照GT42相比其他參試品種進(jìn)入收割機(jī)被刀片切割后蔗莖更容易破碎。GT46的破碎蔗莖損失率最低，GT44、GT49與GT46相比，差異不顯著。

從圖2B可知，5個(gè)桂糖品種的蔗汁損失率為0.85%～1.86%，從高到低依次為GT46＞GT42＞GT49＞GT44＞GT47。GT46和GT49的蔗汁損失率與對(duì)照GT 42相比，差異不顯著。GT44和GT47的蔗汁損失率則顯著低于對(duì)照GT42，且GT44和GT47之間差異不顯著，說(shuō)明GT44和GT47經(jīng)過(guò)收獲機(jī)械切段式收割后，相比其他參試品種蔗汁不易外滲，流失較少。

圖2 模擬機(jī)械收獲條件下不同桂糖品種的破碎蔗莖損失率和蔗汁損失率

2.2 不同桂糖品種的機(jī)收含雜率及總損失率

從圖3A可知，5個(gè)桂糖品種的機(jī)收含雜率為7.89%～15.96%，從高到低依次為GT46＞GT42＞GT49＞GT47＞GT44。GT46的機(jī)收含雜率最高，且顯著高于對(duì)照和其他參試品種。GT47和GT49的機(jī)收含雜率均低于對(duì)照GT42，但是與對(duì)照相比，差異都不顯著。GT44的機(jī)收含雜率最低，僅為7.89%，比對(duì)照GT42低2.72%（絕對(duì)值），顯著低于對(duì)照和其他參試品種。

圖3 不同桂糖品種的機(jī)收含雜率和總損失率

機(jī)收總損失是指機(jī)械收獲后的落地?fù)p失、蔗稍損失和留茬損失的總和。從圖3B可知，5個(gè)桂糖品種的機(jī)收總損失率為1.53%～4.66%，從高到低依次為GT49＞GT42＞GT46＞GT47＞GT44。GT49的機(jī)收總損失率最高，但是與對(duì)照GT42相比差異不顯著。GT44、GT46和GT47的機(jī)收總損失率均顯著低于對(duì)照GT42。GT44機(jī)收總損失率最低，僅為1.53%，比對(duì)照GT42低2.85%（絕對(duì)值）。

3 討論與結(jié)論

影響甘蔗機(jī)械收獲質(zhì)量的因素除了本試驗(yàn)測(cè)定的破碎蔗莖損失率、蔗汁損失率、機(jī)收含雜率、機(jī)收總損失率4個(gè)指標(biāo)外，還有宿根破頭率、留茬高度等指標(biāo)。由于本次試驗(yàn)采用的凱斯4000型收割機(jī)的刀片已老舊，機(jī)收后調(diào)查發(fā)現(xiàn)各品種宿根破頭率均在95%以上，因此機(jī)械收獲過(guò)程中應(yīng)注意及時(shí)更換刀片，以免導(dǎo)致宿根破頭率太高。本次試驗(yàn)機(jī)械收獲時(shí)，刀片都是入土或平地面收割，因此留茬非常少，留茬高度基本為零。生產(chǎn)中有部分糖廠及種植戶表示機(jī)收甘蔗蔗汁損失率達(dá)到5%以上，本次試驗(yàn)測(cè)定的5個(gè)桂糖品種蔗汁損失率均低于2%，對(duì)于切段式收獲機(jī)來(lái)說(shuō)是完全可以接受的范圍。蔗糖破碎蔗莖損失率和蔗汁損失率可能與品種的表皮硬度及纖維分含量有關(guān)，這有待下一步的試驗(yàn)研究。

國(guó)內(nèi)糖廠對(duì)原料蔗質(zhì)量要求嚴(yán)格，不太愿意接受含雜率較高的原料蔗，是影響甘蔗機(jī)械化收獲推廣應(yīng)用的重要因素之一。含雜率是反映甘蔗品種適宜機(jī)械收獲特性的一個(gè)重要指標(biāo)，夾雜物主要為甘蔗嫩梢及原料蔗中夾帶的碎葉、葉鞘、腐敗莖段、根須和蔗蔸等。機(jī)械收獲后的含雜率與品種特性如成熟度、脫葉性和抗倒伏性密切相關(guān)，也與機(jī)手操作水平如行駛速度和切尾器高度的調(diào)節(jié)有關(guān)［7］。梁闐等［8］研究認(rèn)為，甘蔗的抗倒伏能力和生長(zhǎng)整齊度均會(huì)影響機(jī)械作業(yè)的質(zhì)量和效率，甘蔗倒伏后機(jī)械收獲困難，造成收獲損失率高，而生長(zhǎng)參差不齊和彎曲的甘蔗，由于收獲機(jī)械切梢裝置難以調(diào)整到合理高度，會(huì)增加原料蔗的梢頭量或切割損失。

本次試驗(yàn)結(jié)果表明：GT46雖然脫葉性非常好，但其機(jī)收含雜率最高，且顯著高于對(duì)照，其新植蔗并不適合進(jìn)行機(jī)械收獲；GT49的機(jī)收總損失率最高，但是與對(duì)照相比差異不顯著，這可能與該品種的抗倒伏性有關(guān)，且在機(jī)收前出現(xiàn)了大量倒伏的情況；GT47雖然較難脫葉，但其機(jī)收含雜率和總損失率均顯著低于對(duì)照；GT44脫葉性中等，收獲前有效莖數(shù)多，整齊度高，機(jī)收后含雜率和總損失率均最低，這兩個(gè)指標(biāo)均顯著低于對(duì)照。綜合考慮，桂糖44號(hào)新植蔗的機(jī)械收獲質(zhì)量最佳，桂糖47號(hào)次之，這兩個(gè)桂糖品種比較適宜機(jī)械收獲。