中國馬鈴薯生產(chǎn)及機械化收獲現(xiàn)狀

姜偉，刁培松，張華

（1.255049 山東省 淄博市 山東理工大學(xué) 農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院；2.250100 山東省 濟南市 山東省農(nóng)業(yè)機械科學(xué)研究院）

0 引言

馬鈴薯起源于秘魯南部安第斯山區(qū)，其耐寒、耐旱、耐瘠薄[1]，單位投入生產(chǎn)能力強[2]，從赤道到北極，雨林到干旱，山地到平原地區(qū)都能種植，具有極強的適應(yīng)性，目前世界上已有160 個國家種植和生產(chǎn)馬鈴薯[3]，2/3 的人口將馬鈴薯作為主糧，是世界第四大食物，在實現(xiàn)全球無饑餓、可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。我國是世界上主要的馬鈴薯生產(chǎn)國，2017 年我國馬鈴薯種植面積5 767 khm2，產(chǎn)量99 206 kt，分別占世界種植面積和產(chǎn)量的29.8%和25.6%，種植面積和產(chǎn)量均居世界第一。

近年來，隨著我國城鎮(zhèn)化進程的加快和農(nóng)村勞動力轉(zhuǎn)移，馬鈴薯收獲季節(jié)用工緊缺，人工成本越來越高，據(jù)統(tǒng)計[4]，2016 年我國馬鈴薯人工生產(chǎn)成本約11 695.35 元/hm2，人工成本已超過馬鈴薯生產(chǎn)成本的1/3，在一些地區(qū)，生產(chǎn)成本已高于市場銷售價格，馬鈴薯種植合作社及種植大戶瀕臨破產(chǎn)，嚴(yán)重影響了馬鈴薯生產(chǎn)積極性，提高馬鈴薯機械化收獲水平已刻不容緩。

1 馬鈴薯生產(chǎn)現(xiàn)狀

1.1 世界馬鈴薯生產(chǎn)現(xiàn)狀

50 多年來，全球馬鈴薯種植面積有所下降，但產(chǎn)量卻持續(xù)增加，亞洲和歐洲是馬鈴薯生產(chǎn)的主要區(qū)域，但變化趨勢截然相反。20 世紀(jì)90 年代以前，馬鈴薯的種植和食用主要集中在歐洲、北美和前蘇聯(lián)等農(nóng)業(yè)發(fā)達國家[5]。其后，亞洲、非洲和拉丁美洲等發(fā)展中國家馬鈴薯產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展[6]，亞洲播種面積和產(chǎn)量明顯上升，歐洲播種面積和產(chǎn)量顯著下降，全球生產(chǎn)中心由西向東轉(zhuǎn)移，發(fā)達國家向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移，亞洲增長勢頭迅猛，非洲是新增長點，有較大發(fā)展?jié)摿7]。據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO）數(shù)據(jù)，2017 年，全球馬鈴薯種植面積19 333 khm2，總產(chǎn)量388 000 kt，種植面積較大的國家是中國（5 767 khm2）、印度（2 179 khm2）、俄羅斯（1 889 khm2）、烏克蘭（1 323 khm2）。排名前10 位國家的馬鈴薯種植面積占全球總面積的75.4%，產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的64.2%。

1.2 中國馬鈴薯生產(chǎn)現(xiàn)狀

中國從南到北、一年四季均有馬鈴薯種植[8]，總體分布特點是北方多，山區(qū)多，區(qū)域相對集中、各具特色，主要分為4 個主產(chǎn)區(qū)[9]，即：北方一作區(qū)、西南單雙季混作區(qū)、中原二作區(qū)和南方冬作區(qū)[10-12]。北方一作區(qū)和西南單雙季混作區(qū)是我國馬鈴薯主要產(chǎn)區(qū)，其中，北方一作區(qū)播種面積占49%[13]，是我國最大的馬鈴薯產(chǎn)區(qū)，已成為我國主要的種薯產(chǎn)地和加工原料薯生產(chǎn)基地；西南單雙季混作區(qū)又稱西南山區(qū)垂直分布區(qū)，多山地、丘陵，地形復(fù)雜，種植面積占39%左右[14]，是我國鮮食馬鈴薯傳統(tǒng)產(chǎn)區(qū)；中原二作區(qū)為春秋兩季種植，以春播馬鈴薯為主，秋播馬鈴薯為輔，是早熟馬鈴薯主栽地區(qū)，春播馬鈴薯上市時正處于市場空檔期，價格優(yōu)勢明顯，具有獨特的區(qū)域和季節(jié)優(yōu)勢；南方冬作區(qū)利用冬閑田種植馬鈴薯[15]，在出口和早熟菜用方面效益顯著，近年來種植面積迅速擴大，有較大增長潛力[16]。

2009～2013 年我國馬鈴薯種植面積呈波動增加趨勢，隨后馬鈴薯價格波動較大，過低的價格嚴(yán)重挫傷了種植戶積極性，導(dǎo)致馬鈴薯種植面積急劇下降，2015 年種植面積5 520 khm2，達到歷史最低點。雖然我國馬鈴薯種植面積有所波動，但我國馬鈴薯單產(chǎn)和總產(chǎn)量卻穩(wěn)步上升。據(jù)FAO 數(shù)據(jù)，2009 年我國馬鈴薯單產(chǎn)和總產(chǎn)分別為144 170 kg/hm2和7 328 kt，2017 年已達到172 009 kg/hm2和9 920 kt。8 年間，我國馬鈴薯單產(chǎn)增幅達27 839 kg/hm2，說明我國馬鈴薯育種及生產(chǎn)農(nóng)藝取得了較大進步，但我國馬鈴薯單位產(chǎn)量仍低于世界平均水平約13%，不及發(fā)達國家馬鈴薯單產(chǎn)的一半。

2 國外馬鈴薯機械化收獲現(xiàn)狀

歐美發(fā)達國家農(nóng)業(yè)機械化起步早。19 世紀(jì)30 年代，歐美等國家就開始研究和應(yīng)用畜力牽引挖掘機進行馬鈴薯收獲，標(biāo)志著馬鈴薯機械化收獲開端。一直到20 世紀(jì)40 年代，西方發(fā)達國家逐步采用拖拉機代替牲畜進行馬鈴薯收獲作業(yè)，主要以挖掘式分段收獲為主；到50 年代，歐美等發(fā)達國家已基本實現(xiàn)了馬鈴薯機械化收獲[17-19]。20 世紀(jì)60 年代，意大利和日本也相繼實現(xiàn)了機械化[20]。經(jīng)過2 個世紀(jì)的發(fā)展，國外馬鈴薯收獲機械主要分為4 種機型：挖掘鋪放機、挖掘歸壟機、聯(lián)合收獲機、鮮食收獲機，生產(chǎn)者根據(jù)各自種植規(guī)模和農(nóng)藝，選擇相應(yīng)的收獲裝備，盡量取代人工作業(yè)，降低馬鈴薯生產(chǎn)成本。

2.1 挖掘鋪放機

挖掘鋪放屬于分段收獲模式，后續(xù)仍需大量人工進行撿拾裝袋（箱）操作。挖掘鋪放機在國外發(fā)達地區(qū)使用日益減少，一般在發(fā)展中國家或歐洲意大利等以山地種植為主的地區(qū)應(yīng)用[21]，其收獲寬度一般為900～1 900 mm，生產(chǎn)效率0.42～1.14 hm2/h，除了收獲馬鈴薯，還可應(yīng)用于胡蘿卜、地瓜、洋蔥等根莖類作物收獲。

2.2 挖掘歸壟機

挖掘歸壟機一般和大型聯(lián)合收獲機配套使用，主要應(yīng)用于大型農(nóng)場，采用2 臺挖掘歸壟機加1 臺聯(lián)合收獲機聯(lián)合作業(yè)，2 臺挖掘歸壟機向中間輸送馬鈴薯，中間由聯(lián)合收獲機進行挖掘收集，可使聯(lián)合收獲機滿負(fù)荷運行。田間試驗表明，使用挖掘歸壟機，不但可使聯(lián)合收獲機收獲效率提升4 倍，還可以降低薯塊損傷和破皮。

2.3 聯(lián)合收獲機

德國、美國、英國、比利時等國家，馬鈴薯種植規(guī)模大且以加工類食用為主，相對于收獲損傷，這些國家更注重收獲效率和綜合收益，一般采用聯(lián)合收獲。聯(lián)合收獲機分為牽引式聯(lián)合收獲機和自走式聯(lián)合收獲機。自走式聯(lián)合收獲機（如圖1 所示）集成了殺秧、挖掘、分離輸送、分選、收集箱等裝置，不需要跟車收獲，一般收獲幅寬為2 行或者4 行，整機技術(shù)先進，集成度高。目前，馬鈴薯聯(lián)合收獲機向著專業(yè)化、大型化、智能化發(fā)展，整機配套動力達400 kW，廣泛采用液壓、氣流篩選、傳感、識別等先進技術(shù)，實現(xiàn)壟面減壓、仿形挖掘、喂入量控制、真空分離清選、可視農(nóng)機終端操作等功能，進一步提高了工作效率，降低了勞動強度[22-24]。

圖1 馬鈴薯聯(lián)合收獲機Fig.1 Potato combine

2.4 鮮食馬鈴薯收獲機

為了降低收獲損傷和收獲鮮食馬鈴薯，國外研制了中小型低損馬鈴薯聯(lián)合收獲機。其工作原理是通過人工分撿來代替機器清選除雜，能夠顯著降低機械收獲損傷，并在一定程度上降低勞動強度，主要應(yīng)用于鮮食商超馬鈴薯收獲。例如意大利SPEDO 公司生產(chǎn)的JUNIOR 馬鈴薯挖掘機（如圖2 所示），該機專為馬鈴薯、胡蘿卜、番薯等鮮食根莖類作物收獲而設(shè)計，挖掘鏟角度和網(wǎng)篩振動強度可調(diào)，分配在兩側(cè)的工作人員將馬鈴薯撿拾至兩側(cè)，然后向后輸送至收集袋或收集箱，該機收獲后的馬鈴薯可直接對接商超，顯著提高了種植收益。

圖2 JUNIOR 鮮食馬鈴薯收獲機Fig.2 Fresh potato harvester

3 我國馬鈴薯機械化收獲現(xiàn)狀

我國馬鈴薯消費以鮮食菜用為主，早熟馬鈴薯種植面積接近一半。和國外相比，我國馬鈴薯收獲更加注重機械收獲損傷和破皮，因此主要采取人工或挖掘式分段收獲，勞動強度大，生產(chǎn)效率低，據(jù)《中國農(nóng)業(yè)機械化年鑒（2016）》統(tǒng)計，2015 年我國馬鈴薯機收率僅24.5%。與世界發(fā)達國家水平有較大差距。

雖然我國馬鈴薯機械化收獲水平低，但對馬鈴薯收獲機研究已有60 多年的歷史。早在20 世紀(jì)60 年代，我國技術(shù)人員在消化吸收歐洲、蘇聯(lián)等國外技術(shù)的基礎(chǔ)上，成功研制了馬鈴薯挖掘收獲機，但受經(jīng)濟水平和動力限制，機器未能推廣應(yīng)用[25]。20 世紀(jì)70 至80 年代，我國研制了4WM-2 型馬鈴薯挖掘機及4UTL-2 型聯(lián)合收獲機[26-27]，由于當(dāng)時實行農(nóng)村家庭聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制，種植規(guī)模較小，這些機具沒有得到大面積推廣和應(yīng)用。20 世紀(jì)90 年代以后，隨著我國馬鈴薯種植面積迅速增加，馬鈴薯收獲機械進入快速發(fā)展期，形成了一批馬鈴薯收獲技術(shù)研究單位和生產(chǎn)企業(yè)，馬鈴薯收獲機械取得了較大發(fā)展，涌現(xiàn)出中機美諾、希森天成、青島洪珠等馬鈴薯收獲機制造龍頭企業(yè)。常用的馬鈴薯收獲機主要分為挖掘鋪放機和中小型聯(lián)合收獲機。

3.1 挖掘鋪放機

國內(nèi)挖掘鋪放機技術(shù)來源于國外，經(jīng)過60多年的使用和改進，逐步適應(yīng)了我國馬鈴薯生產(chǎn)環(huán)境和種植模式，已成為國內(nèi)馬鈴薯收獲的主要機型，代表機型4U-170 系列馬鈴薯收獲機（如圖3 所示）采用全懸掛雙升運鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，可一次性完成仿形限深、挖掘、切秧、分離升運和放鋪集條等作業(yè)，收獲后的土豆置于壟表，明薯率高，馬鈴薯破損率低，基本滿足了現(xiàn)階段我國馬鈴薯收獲的需求。但這種收獲機綜合生產(chǎn)效率低，勞動強度大，生產(chǎn)成本高，已成為制約我國馬鈴薯產(chǎn)業(yè)進一步發(fā)展的瓶頸。

圖3 4U-170 系列馬鈴薯收獲機Fig.3 4U-170 series potato harvester

3.2 聯(lián)合收獲機

為了適應(yīng)加工薯和規(guī)模種植馬鈴薯收獲需求，我國早期也曾引進過大中型馬鈴薯聯(lián)合收獲機，但引進的收獲機破皮率較高、損傷大，未能在國內(nèi)大規(guī)模推廣應(yīng)用。近年來，針對國內(nèi)馬鈴薯聯(lián)合收獲的迫切需求，中機美諾、山東希成、青島洪珠等國內(nèi)企業(yè)都推出了馬鈴薯聯(lián)合收獲機[28]。如圖4 所示，該類型收獲機適用于沙性或中性土壤，一般采用兩級輸送分離鏈，并配備除秧排雜裝置，可一次性完成挖掘、輸送分離、除秧、側(cè)輸出裝車等作業(yè)[21]，顯著提高了馬鈴薯收獲效率，主要應(yīng)用于北方一作區(qū)加工薯收獲。

圖4 美諾1700 馬鈴薯收獲機Fig.4 Meinuo 1700 potato harvester

隨著我國馬鈴薯種植規(guī)模和人工成本的上升，能夠?qū)崿F(xiàn)低損收獲的馬鈴薯聯(lián)合收獲機將是我國馬鈴薯收獲機的重要發(fā)展方向。

4 中國馬鈴薯機械化收獲存在問題

近年來，隨著馬鈴薯價格穩(wěn)定，馬鈴薯種植面積開始恢復(fù)增長，但馬鈴薯生產(chǎn)價格天花板問題并沒有緩解，始終困擾著馬鈴薯種植戶，提高馬鈴薯機械化收獲水平，降低馬鈴薯生產(chǎn)成本已刻不容緩。相對于水稻、小麥、玉米等三大糧食作物，我國馬鈴薯有著獨特的消費習(xí)慣和種植模式，馬鈴薯機械化收獲面臨以下幾個問題。

4.1 政策扶持和科技投入力度不足

馬鈴薯雖然在2016 年被列為我國主糧，但長期以來馬鈴薯被視為“蔬菜”，馬鈴薯主糧化進程緩慢，相對于玉米、小麥、水稻等糧食作物，各級政府重視程度和政策扶持力度明顯不足，科研投入仍然以稻、麥、棉、油等主要糧食、經(jīng)濟作物為主。相對于谷物收獲機，馬鈴薯收獲機市場尚未成熟，市場空間小，技術(shù)含量高，大型農(nóng)機企業(yè)不愿進入馬鈴薯收獲機行業(yè)，小企業(yè)技術(shù)實力不足，大型智能收獲機只能依靠進口，科技支撐體系薄弱，缺少馬鈴薯收獲機專項研究，成果轉(zhuǎn)化和技術(shù)普及率較低，適應(yīng)我國國情的馬鈴薯新機具研發(fā)進程緩慢。

4.2 生產(chǎn)規(guī)模小，收獲社會化服務(wù)尚未形成

生產(chǎn)規(guī)模小而分散，種植農(nóng)藝不統(tǒng)一，限制了馬鈴薯收獲機的普及應(yīng)用，除北方一作區(qū)外，我國馬鈴薯地區(qū)種植區(qū)多為丘陵、貧困地區(qū)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件差，單產(chǎn)和收益水平低，購機能力弱，基本采用人工收獲[31]。另外，馬鈴薯農(nóng)機社會化服務(wù)程度比較低，馬鈴薯收獲農(nóng)機合作組織尚屬空白，種植大戶購機后以自用為主[32]，沒有形成農(nóng)機社會化服務(wù)市場，也限制了馬鈴薯機械化收獲水平的提高。

4.3 消費結(jié)構(gòu)單一，聯(lián)合收獲損傷大

我國馬鈴薯消費以直接食用消費為主，占馬鈴薯總消費量60%，早熟馬鈴薯品種在我國種植面積較大，據(jù)金黎平統(tǒng)計，2016 年，我國早熟馬鈴薯占馬鈴薯總播種面積的45%左右，早熟鮮食馬鈴薯薯塊含水率高、薯皮薄脆，應(yīng)用機械尤其是傳統(tǒng)的馬鈴薯聯(lián)合收獲機收獲易造成表皮破損和內(nèi)部損傷，嚴(yán)重影響馬鈴薯種植收益。我國馬鈴薯種植模式和消費習(xí)慣在很大程度上限制了收獲環(huán)節(jié)機械的應(yīng)用[33]，直接導(dǎo)致我國馬鈴薯收獲機械化率較低。

5 對策及建議

（1）加大馬鈴薯收獲機科研投入和補貼力度

政府和科研部門應(yīng)加大扶持力度和科研投入，針對馬鈴薯收獲機的重點、難點和薄弱環(huán)節(jié)進行科技攻關(guān)，不斷完善和提高機械使用可靠性，在學(xué)習(xí)國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上研發(fā)適合我國國情的馬鈴薯收獲機，特別是適合西北及西南貧困山區(qū)的小型馬鈴薯收獲機。建立示范區(qū)，進一步加快成果轉(zhuǎn)化，開發(fā)生產(chǎn)滿足各主產(chǎn)區(qū)實際需求的馬鈴薯收獲機械；針對馬鈴薯規(guī)模種植快速發(fā)展的需要，逐步開展大型聯(lián)合收獲機清選除雜、智能控制等核心部件研究，做好技術(shù)儲備。繼續(xù)擴大馬鈴薯收獲機購機補貼力度，特別是中小型收獲機補貼力度，加快馬鈴薯收獲機的推廣和應(yīng)用。

（2）培育新型規(guī)模經(jīng)營主體，提高專業(yè)化生產(chǎn)程度

農(nóng)機、農(nóng)藝有效融合，分區(qū)域統(tǒng)一種植行距，提高馬鈴薯收獲機械的使用效率。有序推進土地流轉(zhuǎn)，鼓勵適度規(guī)模經(jīng)營，做大做強馬鈴薯優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)，形成龍頭示范效應(yīng)，積極培育和扶持馬鈴薯種植大戶、專業(yè)合作社、龍頭企業(yè)等多種新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體，提高馬鈴薯產(chǎn)業(yè)抗風(fēng)險和盈利能力。建立健全相關(guān)規(guī)章制度，強化對相關(guān)人員培訓(xùn)和業(yè)務(wù)指導(dǎo)，扶持建立一批馬鈴薯收獲農(nóng)機合作組織，參考其他作物跨區(qū)作業(yè)經(jīng)驗，開展馬鈴薯收獲機跨區(qū)作業(yè)，降低馬鈴薯收獲機購機成本。

（3）調(diào)整馬鈴薯消費結(jié)構(gòu)，加工與鮮食消費并舉

針對我國獨特的消費習(xí)慣和種植模式，一方面調(diào)整國內(nèi)馬鈴薯消費結(jié)構(gòu)，積極推進馬鈴薯主糧化進程，提高馬鈴薯加工類食用消費比例；另一方面，針對鮮食早熟馬鈴薯，繼續(xù)培育適宜于機械化收獲的鮮食早熟馬鈴薯新品種，建立健全產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系，引進國外先進收獲技術(shù)，研發(fā)適合我國國情的鮮食馬鈴薯聯(lián)合收獲機，降低馬鈴薯生產(chǎn)成本和勞動強度，促進馬鈴薯產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。

6 結(jié)語

隨著我國城鎮(zhèn)化和土地流轉(zhuǎn)進程不斷加快，農(nóng)村勞動力的減少，馬鈴薯收獲人工成本急劇增加，且“一工難求”已成常態(tài)，繁重的體力勞動嚴(yán)重影響中老年勞動者身體健康問題已備受社會關(guān)注，傳統(tǒng)人工收獲模式已嚴(yán)重制約馬鈴薯產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，提高馬鈴薯機械化收獲水平，尤其是低損馬鈴薯聯(lián)合收獲水平，對于降低我國馬鈴薯生產(chǎn)成本，提高馬鈴薯產(chǎn)業(yè)國際競爭力，減輕勞動強度和增加農(nóng)民收入等都具有重要意義。