焉耆盆地工業(yè)辣椒機(jī)械化采收技術(shù)現(xiàn)狀與思考

金若成，袁小偉，趙黎煒，呂慧捷，鄭 楠，屈 濤

（1.巴州農(nóng)業(yè)農(nóng)村機(jī)械化發(fā)展中心，新疆 庫爾勒 841000；2.巴音郭楞職業(yè)技術(shù)學(xué)院；3.巴州農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心）

0 引言

辣椒屬茄科類作物，一年或有限多年生草本植物，是中國菜藍(lán)子主要蔬菜之一。辣椒除用作鮮食、制干、調(diào)味品、辣椒油等原料外，辣椒紅素和辣椒堿還可作為醫(yī)藥、化工軍事等方面的工業(yè)原料，用途廣泛。焉耆盆地位于新疆塔里木盆地東北側(cè)，是天山山脈中的一個山間盆地，面積約1.3萬km2，包含新疆巴州的和靜、和碩、焉耆、博湖四個縣，是新疆最大的辣椒生產(chǎn)基地。焉耆盆地光照充足，晝夜溫差大，氣候環(huán)境和光熱條件獨(dú)特，生產(chǎn)的工業(yè)用辣椒產(chǎn)量高、品質(zhì)好，干物質(zhì)及紅色素含量高。據(jù)統(tǒng)計(jì)2022年焉耆盆地巴州北四縣工業(yè)辣椒種植總面積約2.976 萬hm2，其中和靜縣1.158 萬hm2，焉耆縣0.659 萬hm2，和碩縣0.711萬hm2，博湖縣0.449萬hm2。

1 工業(yè)辣椒品種及栽培模式

1.1 工業(yè)辣椒品種

焉耆盆地工業(yè)用辣椒種植品種主要有線椒、鐵皮椒和板椒系列。線椒品種有紅安6號、紅安8 號、航椒4 號、紅龍16、佳線2 號和二荊條。線椒果細(xì)長，果皮皺，干椒長120～200mm，橫徑15mm左右，單干椒重約1.2～1.5g。因線椒價格波動大，市場不穩(wěn)定，種植面積逐年縮減，種植區(qū)域主要集中在和靜縣哈爾莫敦鎮(zhèn)和巴潤哈爾莫敦鎮(zhèn)。鐵皮椒品種主要有墨西哥甜椒、紅金303、韓國大甜椒、美原一號和紅龍17。其果實(shí)呈牛角形，果面平滑光亮，皮厚，干椒長160mm以上、橫徑30mm以上，單干椒重6～8g。鐵皮椒抗病性差，種植風(fēng)險大，種植較少。板椒品種主要有大將、金塔、探將、紅龍13、紅龍23、紅龍18、新椒17 號、新椒21號、新椒22號和富貴紅。板椒果實(shí)呈羊角形，果面平滑，皮厚，干椒長80mm以上，橫徑20mm左右，單干椒重2～3.6g[1]。目前越來越多種植戶傾向選擇紅龍23板椒品種，該品種種植面積約占焉耆盆地工業(yè)辣椒總面積的90%以上。

線椒植株緊湊，主莖長直，莖稈分叉集中于頂部，初果枝位置較高，果實(shí)細(xì)長，多數(shù)生長在節(jié)點(diǎn)上，適合采用彈齒滾筒式收獲機(jī)收獲。板椒植株松散，莖稈長向雜亂，分叉節(jié)點(diǎn)處莖稈較為粗壯，多級分叉，叉幅較寬大，分叉節(jié)點(diǎn)處結(jié)果，一般分5 層結(jié)果，依次為門椒、對椒、四門斗椒、八面風(fēng)椒和滿天星椒，初果枝位置較低，結(jié)果分散，果實(shí)腔體較大，板椒的這些生長姿態(tài)和生理特點(diǎn)導(dǎo)致彈齒滾筒收獲破損率和含雜率較高[2]。目前板椒機(jī)采多用于加工顆粒，對辣椒完整度和含雜率要求高時，人工采摘居多。

1.2 栽培模式

焉耆盆地各縣土質(zhì)和光熱條件不盡相同，種植模式也不同，膜寬、株行距、種植方式等因素疊加在一起所形成的多樣化栽植模式不利于機(jī)采。博湖縣地理位置靠近博斯騰湖，地下水位較高，為了排澇散墑，椒農(nóng)習(xí)慣中耕開溝，和碩縣沙質(zhì)土壤1膜4行種植密度過高，上述兩個縣的管理方式和種植模式均不利于機(jī)采。和靜、焉耆縣大部分采用1000mm 和1250mm 地膜的栽培模式，采用合理密植等行距栽培模式，較為適合機(jī)采。

（1）地膜鋪管直播栽培模式：主要有1 膜2 行和1 膜4 行，地膜寬度900mm、1000mm、1050mm、1250mm 和1400mm 不等，產(chǎn)量500～600kg/667m2，直播模式主要集中在和靜縣哈爾莫敦鎮(zhèn)，其根系較移栽模式扎根深，分叉較少，不易倒伏，中耕不開溝，近幾年直播模式多采用螺旋對輥非對行收獲機(jī)采收。

（2）地膜鋪管移栽栽培模式：主要有1膜2行模式，集中在和靜縣和焉耆縣，1膜4行模式主要集中在和碩縣，個別種植戶使用1膜3行。地膜寬度視各地土質(zhì)和光熱條件采用700～1400mm不等，產(chǎn)量550～700kg/667m2。近幾年綜合考慮辣椒的群體效應(yīng)和通風(fēng)采光，越來越多的農(nóng)戶選擇1000mm 和1250mm 地膜寬度的2 行模式進(jìn)行合理密植，一穴雙株，株數(shù)約11000～11500株/667m2。據(jù)調(diào)查，辣椒種植采用1 000～1 250mm 地膜，1 膜2 行種植625 mm和760mm等行距，產(chǎn)量高，其種植密度適宜機(jī)采。

2 辣椒機(jī)采技術(shù)及應(yīng)用情況

當(dāng)前，焉耆盆地辣椒收獲主要有非對行辣椒機(jī)采技術(shù)和對行辣椒機(jī)采技術(shù)，其采收原理和作業(yè)方式不同，采收效果和適用性也存在差異。

2.1 非對行辣椒機(jī)采技術(shù)

非對行辣椒采收機(jī)普遍采用3 600 mm 的彈齒滾筒進(jìn)行收獲，作業(yè)不受行距限制，適合辣椒移栽種植模式，其作業(yè)幅寬能夠適應(yīng)焉耆盆地北四縣不同模式線椒和板椒收獲，采摘效率0.47～1.00hm2/h，作業(yè)效果較好，但破損率和含雜率受駕駛員技能水平、機(jī)器調(diào)試以及辣椒長勢和成熟度等因素影響較大。為減少對辣椒的摩擦力、擊打力和剪切力，降低辣椒收獲破損，彈齒采用流線型設(shè)計(jì)，包裹有柔性材料，代表產(chǎn)品以新疆機(jī)械研究院股份有限公司生產(chǎn)機(jī)型為主。該公司自2009年研制出第一臺辣椒采收機(jī)以來，通過技術(shù)更新，目前生產(chǎn)有牧神4JZ-3600A、4JZ-3600B兩種機(jī)型。非對行采收機(jī)采摘臺工作時，采摘滾筒上的弧形柔性彈齒將辣椒梳刷摘落并拋送到割臺輸送帶上，割臺輸送帶將物料聚攏，通過過橋輸送帶運(yùn)送到清選裝置上，經(jīng)過清選輥、復(fù)脫滾筒、清選風(fēng)機(jī)等裝置進(jìn)行清選、復(fù)脫、分離后升運(yùn)到料箱[3]。目前非對行辣椒采收機(jī)發(fā)展為主流機(jī)型，在焉耆盆地得到大規(guī)模推廣運(yùn)用，僅2021～2022年就在新疆焉耆盆地銷售近90臺，2022年在焉耆盆地的作業(yè)面積超過1.2萬hm2，占機(jī)采面積的93%。

2.2 對行辣椒采收技術(shù)

對行辣椒采收機(jī)需要對行采收，對辣椒種植模式要求較高，購機(jī)戶需根據(jù)作業(yè)區(qū)域不同的種植模式匹配相應(yīng)采摘割臺。如對行距為300mm+700mm和300mm+800mm的寬窄行模式配置300mm+450mm+300mm 的割臺，針對625 mm、730 mm 等行距種植模式需要配置600～750 mm可調(diào)行距割臺。自走式對行辣椒采收機(jī)的收獲破損率和含雜率均能得到當(dāng)?shù)乩苯贩N植戶認(rèn)可。焉耆盆地對行辣椒采收機(jī)代表產(chǎn)品以河北中農(nóng)博遠(yuǎn)農(nóng)業(yè)裝備有限公司聯(lián)合庫爾勒源豐農(nóng)機(jī)有限公司研發(fā)機(jī)型為主，公司自2018年研制出第一臺雙螺旋對輥式辣椒采收機(jī)以來不斷進(jìn)行技術(shù)升級，目前產(chǎn)品型號為4JZ-3160 型自走式對行辣椒采收機(jī)，其采摘臺采用斜置雙螺旋對輥裝置，采摘模擬人工手捋動作，辣椒和枝葉能夠完全分離。工作時安裝在機(jī)具最前端的扶禾器用于對行，對辣椒進(jìn)行采收前預(yù)整理，傾斜安裝在扶禾器后方的雙螺旋對輥高速旋轉(zhuǎn)，對接觸的辣椒產(chǎn)生向上的拉攏力，使辣椒從植株上脫離，完成辣椒的采摘，從莖稈分離的辣椒掉落到雙螺旋對輥兩側(cè)下方的輸送帶，通過安裝在后方的升運(yùn)器輸送到收集箱[4]。自走式對行螺旋對輥辣椒采收機(jī)兩種割臺的行寬可調(diào)，雖然采摘臺調(diào)節(jié)幅度達(dá)到2400～4000mm，但機(jī)器區(qū)域適應(yīng)性仍然較差，作業(yè)效率約2hm2/天，購機(jī)戶投資回報(bào)率不高，作業(yè)對行要求高，推廣應(yīng)用受到限制。由于該機(jī)型不能收獲移栽模式的辣椒，因此在巴州擁有量較少，主要收獲和靜縣巴潤哈莫敦鎮(zhèn)的直播辣椒，目前在用6 臺，每年作業(yè)面積400余hm2，占機(jī)收面積的7%。

3 機(jī)采與人工采收經(jīng)濟(jì)效益對比

辣椒是勞動密集型的經(jīng)濟(jì)作物，焉耆盆地辣椒收獲期為9月～10月中旬。在每年收獲時節(jié)，辣椒采摘需要大量人工，據(jù)統(tǒng)計(jì)焉耆盆地每年采收季需要大約4萬采摘工，導(dǎo)致農(nóng)時季節(jié)勞動力緊缺，在當(dāng)?shù)卣罅ν苿酉拢苯窓C(jī)采技術(shù)得到逐步示范推廣。線椒品種收獲宜機(jī)性較好，普遍使用非對行彈齒滾筒收獲機(jī)采收，收費(fèi)80～100 元/667m2，完全實(shí)現(xiàn)了機(jī)采。板椒是主栽品種，尤其是紅龍23，其腔體較大，彈齒滾筒采收易破損，晾曬后花皮影響品質(zhì)和價格，廣大種植戶對彈齒滾筒采摘效果接受度不一。據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，2022年受人工短缺和疫情防控雙重影響，焉耆盆地工業(yè)辣椒機(jī)采面積1.23 萬hm2，其中和靜縣0.46 萬hm2，焉耆縣0.327 萬hm2，博湖縣0.17 萬hm2，和碩縣0.273 萬hm2，機(jī)采率41.33%，較上年增加19.5%。據(jù)調(diào)查，焉耆盆地2022 年人工采摘費(fèi)用1393元/667m2，機(jī)械采收費(fèi)用372元/667m2，較人工采收節(jié)約成本1021 元/667m2，機(jī)采技術(shù)節(jié)本增收18837萬元。在作業(yè)效率方面，一個人工每天采收辣椒0.02hm2，機(jī)采效率是人工效率的200倍。

焉耆盆地每年辣椒收獲期常因用工緊張及收獲不及時影響成品椒產(chǎn)量和品質(zhì)，受規(guī)模化種植需要和采摘成本影響，急需推廣應(yīng)用辣椒機(jī)械化采收技術(shù)，推動辣椒產(chǎn)業(yè)規(guī)模化、可持續(xù)發(fā)展。

4 存在問題及對策建議

4.1 存在問題

（1）收獲破損、含雜、作業(yè)效率3 個作業(yè)指標(biāo)在不同技術(shù)路線中難以兼顧。非對行彈齒滾筒采收機(jī)對辣椒采收適應(yīng)性好，采摘高效，但板椒破損和含雜問題一直無法有效突破。彈齒滾筒式采收機(jī)收獲的辣椒在曬場還需要大量人工分撿莖稈枝葉，分撿費(fèi)用約250～300 元/667m2。對行螺旋對輥采收機(jī)對板椒破損率和含雜率控制較好，曬場人工分撿費(fèi)用約100元/667m2，收獲辣椒品相好，銷售原椒時頗受收購商青睞，收購價較彈齒滾筒采收機(jī)收獲的辣椒高出0.5～1.0元/kg。但非對行辣椒采收機(jī)作業(yè)效率低，適應(yīng)直播辣椒，對辣椒種植模式要求高，因此推廣運(yùn)用困難。在當(dāng)前形勢下不同技術(shù)路線的辣椒收獲機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)均比較突出，辣椒破損率和機(jī)器作業(yè)效率形成矛盾。

（2）中耕開溝對收獲損失影響較大。辣椒屬于典型的中耕作物，根須量少、入土淺、根系不發(fā)達(dá)，損壞后再生能力弱，大部分根系分布在深度為10～18cm的松軟耕層土，加上辣椒不抗旱又不耐澇的生長習(xí)性，極易在掛果后倒伏。鑒于辣椒生長特點(diǎn)，當(dāng)?shù)亟忿r(nóng)在田間管理上習(xí)慣中耕開溝培土，在防止辣椒倒伏的同時提高根層土壤溫度、減少水分散失和抑制壟行雜草。中耕開溝后壟行地面高低差異顯著，致使收獲過程中碰觸掉落的辣椒無法被彈齒撿拾，造成收獲損失。

（3）辣椒品種宜機(jī)化選育綜合性差。當(dāng)前兼顧辣椒采收問題的品種選育工作開展較少，無法解決辣椒成熟度不一致、初果掛枝高度低、辣椒枘帽口緊、不易從枝杈脫落以及根系土淺易倒伏等問題。

4.2 發(fā)展建議

（1）辣椒機(jī)采關(guān)鍵技術(shù)尚需突破，研發(fā)推廣力度需進(jìn)一步加強(qiáng)。以2021年為例，焉耆盆地北四縣工業(yè)辣椒種植面積2.993 萬hm2，當(dāng)年機(jī)采面積0.635 萬hm2，機(jī)采率21.22%。因受新冠疫情的影響較大，2022 年機(jī)采率超過40%，預(yù)計(jì)2023年機(jī)采率會有所回落。當(dāng)前機(jī)采裝備關(guān)鍵核心技術(shù)有待創(chuàng)新，應(yīng)集中科研院校技術(shù)力量重點(diǎn)攻破辣椒收獲破損問題，進(jìn)一步加大對彈齒結(jié)構(gòu)形狀、材質(zhì)、滾筒轉(zhuǎn)速、機(jī)車行進(jìn)速度與辣椒破損的機(jī)理研究；開展對螺旋對輥和螺旋梳指組合采摘臺的研究，深入優(yōu)化螺距、螺徑、對輥轉(zhuǎn)速、對輥間隙、對輥斜置角度和螺旋葉片形狀等參數(shù)與采摘效率的因素關(guān)系，實(shí)現(xiàn)機(jī)收低損高效，辣椒品種、栽植模式適機(jī)化，不斷提高辣椒機(jī)收水平。

（2）加強(qiáng)農(nóng)機(jī)農(nóng)藝有效融合，推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化種植技術(shù)。機(jī)械化收獲需要統(tǒng)一的栽培模式和合理的種植密度，行距過窄或株距過密均不利于機(jī)械采收，需因地制宜，推進(jìn)有利于機(jī)采的標(biāo)準(zhǔn)化種植技術(shù)。改進(jìn)中耕管理方式，力爭做到中耕淺開溝或不開溝，合理密植，塑造宜機(jī)化株型。椒農(nóng)中耕作業(yè)普遍使用鏟刀式中耕機(jī)，在中耕作業(yè)中容易形成較深中耕溝，后期辣椒地不平整，采摘臺工作部件無法撿拾掉落在溝內(nèi)的辣椒，造成較高的收獲損失。應(yīng)示范推廣旋耕刀式新型中耕機(jī)，實(shí)現(xiàn)辣椒中耕作業(yè)開小溝、開淺溝，推廣中耕松土不開溝技術(shù)，以此解決辣椒機(jī)采凈率問題。在防倒伏的農(nóng)藝栽培方面，要合理密植，縮小株距，增加株數(shù)，形成群體效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)單產(chǎn)不降低，將單位面積結(jié)椒數(shù)合理分配到更多植株，防止因單株結(jié)椒量過大頭重腳輕造成倒伏。同時辣椒合理密植可避免單株生長旺盛，株型高大，枝杈松散，有利于塑造緊湊的宜機(jī)化株型。

（3）通過水肥管理措施提高初果掛枝高度和辣椒成熟一致性。機(jī)采辣椒蹲苗期適當(dāng)縮短，氮肥加量提前，但要注意掌控蹲苗時間，否則易造成根部拔節(jié)過高，后期倒伏。為獲得成熟一致性較好的機(jī)采辣椒，應(yīng)根據(jù)土質(zhì)條件適時停水停肥，防止貪青出現(xiàn)油條降低果實(shí)色價。如辣椒果實(shí)底部成熟早上部成熟晚，可小量多灌避免下部辣椒果實(shí)過干。生長旺期的辣椒需要提前停水，可適當(dāng)噴施小劑量乙烯利進(jìn)行植物信息生物誘導(dǎo)，防止其抽條開花。從停肥開始的每個星期通過飛防噴灑磷酸二氫鉀和多元素水溶肥，確保辣椒不早衰不旺長，促進(jìn)早熟著色。采收前如果出現(xiàn)辣椒貪青晚熟，需噴施適量乙烯利促進(jìn)養(yǎng)分回流，根據(jù)成熟度和采收機(jī)械力量分期分地塊噴施落葉劑，辣椒果實(shí)脫水率達(dá)60%～70%即可進(jìn)行采收。