四川黑麥草機械化生產(chǎn)現(xiàn)狀及建議

譚 杰,李光輝,蔣金巧,羅 吉,隨順濤,高 新,萬先起,魏鼎才,陳興毅,張 軍

(四川省農(nóng)業(yè)機械科學(xué)研究院,成都 610066)

四川是草地資源大省,屬全國五大牧區(qū)之一,草地面積2.09×107hm2,占全省地域面積的43.0%,四川草地面積集中在甘孜州、阿壩州和涼山州[1]。黑麥草是禾本科一年生或越年生優(yōu)質(zhì)的冷季型、速生性可刈割牧草,莖葉柔嫩、光滑多汁,富含蛋白質(zhì),具有產(chǎn)量高、適口性好、消化率高、可多次刈割等優(yōu)點[2]。黑麥草還具有凈化土壤的作用,以及黑麥草接種鎘耐性菌可顯著促進對鎘的吸收積累,黑麥草具有修復(fù)鎘污染土壤的效果[3]。黑麥草對低濃度銅、鋅的污染水體具有較好的凈化效果[4],因此,黑麥草的發(fā)展優(yōu)勢大,是農(nóng)戶選用的主要飼料品種。

黑麥草品種眾多,在四川的種植面積不斷擴大。相關(guān)學(xué)者在四川成都通過對比4個黑麥草品種,發(fā)現(xiàn)杰威、特高2個品種是非常優(yōu)良的多花黑麥草品種,可以在云貴川大面積推廣[5]。通過對20個黑麥草品種自然發(fā)病調(diào)查,提出選用優(yōu)良抗病材料用于四川地區(qū)種植[6]。因此,隨著飼料用糧的需求量不斷增長,對于黑麥草的重視程度也隨之增加,然而其機械化程度低,勞動成本高,經(jīng)濟效益低等問題,限制了黑麥草的生產(chǎn)和推廣,因此提高四川黑麥草機械化生產(chǎn)水平,確保黑麥草產(chǎn)業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展刻不容緩。

1 黑麥草機械化生產(chǎn)現(xiàn)狀

目前黑麥草的收獲分為純?nèi)斯な斋@、半機械化收獲和機械化收獲,黑麥草的收獲主要依賴人工收獲,機械化程度并未完全普及。相關(guān)學(xué)者為提高黑麥草產(chǎn)量和營養(yǎng)成分等特征,發(fā)現(xiàn)利用分子育種手段選育優(yōu)良品種技術(shù),能夠提高黑麥草的種植比例[7]。采用不同部位紫花苜蓿浸提液對多年生黑麥草種子發(fā)芽和幼苗生長影響效果不一致,總體表現(xiàn)為根>葉>莖[8]。利用不同比例多年生黑麥草混合后青貯,能夠提高發(fā)酵品質(zhì)和營養(yǎng)成分,從而促進草料的利用價值和減少資源浪費[9]。然而,目前對于黑麥草機械化的研發(fā)技術(shù)尚未成熟,難以在黑麥草收獲期完成全部收獲,亟需開展育苗播種、收獲加工等階段的技術(shù)研究,從而促進黑麥草產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)全程機械化、自動化和智能化的不斷發(fā)展。

關(guān)于黑麥草相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,一是黑麥草生產(chǎn)發(fā)展的栽培技術(shù)。相關(guān)學(xué)者發(fā)現(xiàn)采用“機械化無壟勻播技術(shù)”種植的黑麥草植株個體發(fā)育更加健壯,株高高于常規(guī)條播[10]。采用短季棉與黑麥草輪作輕簡化栽培技術(shù)進行的試驗示范,能夠促進鹽堿地土壤改良和改善冬季鹽堿地撂荒現(xiàn)[11]。該技術(shù)最開始是用于小麥、玉米等糧食作物,然而研究發(fā)現(xiàn)黑麥草也適合“無行、無壟”的機械化栽培模式,黑麥草均勻分布的種植方式,有利于個體接受最大光照,光合作用的程度增加,產(chǎn)生的營養(yǎng)物質(zhì)增多和促進個體的生長,以及有利于土地面積的合理使用和抑制雜草的生長,從而促進黑麥草產(chǎn)業(yè)發(fā)展。二是丘陵山區(qū)履帶式割草技術(shù)。丘陵山區(qū)多采用履帶乘坐式或手扶式割草機械,一方面采用平衡履帶式設(shè)計,具有重心低和坡道作業(yè)能力強的優(yōu)點,可在斜坡上穩(wěn)定、安全的割草。帶有座椅或者手扶式,可以站立或者乘坐割草,更加省力舒適,適合不同年齡階段群體操作機械設(shè)備。另一方面,機器的傾斜坡度可達25°,逐步采用電機驅(qū)動,啟動便捷和割草效率更高,更加節(jié)能環(huán)保,適用于在農(nóng)場道路割草,以及可加裝北斗農(nóng)機系統(tǒng),應(yīng)用場景更加豐富,從而實現(xiàn)智能化操作。

2 黑麥草生產(chǎn)概述

2.1 黑麥草生長情況概述

黑麥草喜溫涼濕潤氣候,不能耐旱,但是能耐濕,適合夏季涼爽和冬季不太嚴寒的地區(qū)生長,不適合低于-15℃的低溫和超過35℃的高溫,黑麥草是一種能夠適應(yīng)平原、高原和山區(qū)等氣候條件相對惡劣的環(huán)境種植的優(yōu)質(zhì)牧草。一般認為四川盆地存在“陰雨寡照”的氣候,非常有利于飼草作物的營養(yǎng)生長,但是不利于糧食作物的生殖生長[12],通常生長環(huán)境的年降水量500～1500mm為宜。黑麥草的營養(yǎng)價值較為全面且均衡,分蘗能力強,生長速度快[9]。黑麥草喂養(yǎng)豬、兔、鵝等應(yīng)在抽穗前30～45cm高度時刈割,喂養(yǎng)牛羊在60～75cm高度抽穗前稍后刈割[13],黑麥草的生長環(huán)境如表1所示。

表1 黑麥草生長環(huán)境

黑麥草為多年生和一年生的禾本科飼草作物,可當年種植,一般播種1周后發(fā)芽[13]。黑麥草播種時為10行,行距19 cm, 播種深度2～3 cm,施肥深度7～8 cm并側(cè)位深施于種子下方5 cm處。通常在9月下旬青飼玉米收獲后播種[14],播種方式為條播和撒播兩種,采用無機肥和有機肥混合施肥的模式種植的黑麥草效果較好[15],黑麥草的播種細節(jié)如表2所示。

表2 黑麥草播種細節(jié)

2.2 黑麥草生產(chǎn)加工過程

黑麥草的生產(chǎn)加工過程相對簡單,主要涉及種子選擇、選地整地、播種期、播種量、播種方式、播種深度、補播和灌溉追肥等生產(chǎn)加工流程,以及病蟲害防治、收割晾曬和運輸貯藏等相關(guān)的注意事項。目前黑麥草的生產(chǎn)加工過程主要依賴人工和機械相結(jié)合的方式發(fā)展,調(diào)查分析黑麥草的生產(chǎn)加工過程,歸納梳理后,其生產(chǎn)加工過程的流程圖如圖1所示。黑麥草的生產(chǎn)加工過程大致可以分為耕、種、管、收、初加工和精加工等。其中“耕”主要是播種的準備工作,涉及選擇地塊、取水灌溉、宜機化改造和篩選種子等過程。播種包括開溝、落籽、防護和灌溉等。田間管理主要是灌溉、施肥、施藥和除草等。收獲指經(jīng)過割草攤草、摟草捆草、碼垛和運輸過程后加工成青貯、干草等飼料成品,最后經(jīng)過初加工和精加工后,進行入庫貯藏和對接市場。黑麥草生產(chǎn)加工過程需要全程機械化主導(dǎo)完成,提高生產(chǎn)效率,促進黑麥草產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

3 存在的不足

黑麥草的市場發(fā)展前景廣闊,然而機械化發(fā)展存在不足。通過調(diào)查分析黑麥草的機械化發(fā)展情況,發(fā)現(xiàn)相關(guān)機具的應(yīng)用場景不足,在丘陵山區(qū)推廣時存在工作效率低下、不夠靈便和操作復(fù)雜等問題,黑麥草類飼草存在無好機可用現(xiàn)象。于是從客觀因素、先進技術(shù)和研發(fā)制造等角度進行分析和探討,以期彌補不足,促進黑麥草全程機械化發(fā)展。

3.1 客觀因素的制約

四川地形復(fù)雜,宜機化改造困難。四川以丘陵山區(qū)為主要特色,地塊小而散、坡地多田塊雜、地形地貌跨度大,使得飼草機械化發(fā)展緩慢[16]。四川大多數(shù)丘陵山區(qū)仍然不適合大型機械作業(yè),同時由于人工種植品種豐富、栽培模式多樣和靈活性高等因素,使得農(nóng)機具在黑麥草收獲時應(yīng)用難度大。由于地形地貌、操作環(huán)境和市場需求等多種因素,進一步造成了黑麥草產(chǎn)業(yè)“無機可用”“無好機可用”的問題突出,因此黑麥草全程機械化的發(fā)展,需要破除客觀因素的制約,可以先從地形地貌、工作環(huán)境和技術(shù)保障等方向發(fā)展,逐步實現(xiàn)科技強農(nóng)、裝備強農(nóng)的目標。

3.2 先進技術(shù)的發(fā)展滯后

四川丘陵地區(qū)主要采用小型牧草秸稈收割機用于黑麥草的收獲,黑麥草機械化發(fā)展的起步晚,技術(shù)水平相對較低[17]。分析四川丘陵地區(qū)黑麥草機械化現(xiàn)狀,發(fā)現(xiàn)缺乏針對黑麥草種植、植保和收獲等相關(guān)的機械裝備,多為直接引進北方的機具,大多數(shù)機具不能直接用于四川丘陵山區(qū),需要改進后使用,從而存在較多的技術(shù)難題,制約了丘陵山區(qū)黑麥草的發(fā)展。因此,應(yīng)研發(fā)針對四川丘陵地區(qū)的輕量化、便攜化的機具,滿足輕靈小巧、功能多樣、操作便捷和售后保障等優(yōu)點的農(nóng)業(yè)機械裝備,專門針對黑麥草類飼草研發(fā)播種、收獲等農(nóng)機裝備,強化對損傷率、生產(chǎn)效率和配套動力等技術(shù)指標的研究。鼓勵相關(guān)企業(yè)從事農(nóng)機具的生產(chǎn)和研發(fā)工作,克服地理環(huán)境制約,實現(xiàn)先進技術(shù)的保障,使得黑麥草逐步實現(xiàn)全程機械化發(fā)展。

3.3 研發(fā)制造的企業(yè)較少

黑麥草的研發(fā)和制造企業(yè)較少,使得黑麥草全程機械化發(fā)展受到一定程度的限制。一方面是缺乏龍頭企業(yè)的帶領(lǐng),難以形成規(guī)模化的流水線生產(chǎn)模式,使得黑麥草的播種、收獲和加工等農(nóng)機裝備難以普及。另一方面是難以形成經(jīng)濟效益,企業(yè)多以市場需求為導(dǎo)向,經(jīng)濟效益為目的,然而黑麥草相關(guān)機具處于研發(fā)初期階段,使得出現(xiàn)了生產(chǎn)成本高、周期長和生產(chǎn)效率低等問題,難以降本增效。研發(fā)和制造黑麥草全程機械的單位,多為實驗室和事業(yè)單位等小批量的生產(chǎn)研發(fā)單位,一定程度上制約了黑麥草全程機械化的進一步發(fā)展。

4 建議

黑麥草機械化的發(fā)展存在一定的制約因素,為今后做好黑麥草機械化生產(chǎn)發(fā)展,需要立足市場需求,分析企業(yè)、政府等單位發(fā)揮的作用,從研發(fā)技術(shù)、生產(chǎn)效率等硬性指標方向做好提升工作,以經(jīng)濟效益為目標和驗收標準,做好科學(xué)規(guī)劃,從而不斷促進黑麥草機械化生產(chǎn)。

4.1 市場需求牽引,加強政府引導(dǎo)

一是瞄準市場需求。黑麥草具有廣闊的市場需求,是典型的冬性飼草,其種植面積在飼草種植面積中具有較大的占比,因此黑麥草的發(fā)展需要聚焦市場需求。二是推動成果轉(zhuǎn)化。針對市場需求,將科研成果得到實際的應(yīng)用和推廣,解決好全程機械裝備替代勞動力的事情,推動成果轉(zhuǎn)化,研發(fā)滿足丘陵山區(qū)工作的農(nóng)業(yè)機械設(shè)備。三是加強政府引導(dǎo)。政策建立標準體系,制定優(yōu)惠幫扶措施,提供資金保障,強化政府的引導(dǎo)作用,進行宜機化改造和土地流轉(zhuǎn)等措施,培養(yǎng)農(nóng)業(yè)大戶、家庭農(nóng)場等經(jīng)驗主體。四是引領(lǐng)社會示范。增強農(nóng)戶的信心和干勁,以及撬動社會資本,搭建農(nóng)業(yè)聯(lián)盟協(xié)會,統(tǒng)籌農(nóng)業(yè)的國際和國內(nèi)交流,促進黑麥草機械化發(fā)展,引領(lǐng)社會示范,為農(nóng)戶帶來技術(shù)保障。

4.2 創(chuàng)新研發(fā)技術(shù),提供科技支撐

黑麥草全程機械化生產(chǎn),需要提供強有力的科技支撐。一是技術(shù)創(chuàng)新。扶持丘陵山區(qū)黑麥草機械化的技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新,不僅學(xué)習(xí)國外的先進技術(shù),聘請相關(guān)專家進行授課指導(dǎo),為技術(shù)提升提供理論指導(dǎo)和技能培訓(xùn),還需組建針對黑麥草播種、收獲和加工等環(huán)節(jié)的相關(guān)機具的研發(fā)團隊,逐漸向著黑麥草全程機械化的方向不斷發(fā)展。二是仿真與試驗相結(jié)合。合理地將仿真模擬與實踐相結(jié)合進行工作,利用多種仿真軟件進行靜力學(xué)和動力學(xué)仿真,使得機具對于多種環(huán)境因素的影響得以數(shù)據(jù)化和可視化,從而修正試驗數(shù)據(jù),最終縮短研發(fā)周期,達到樣機制備和研發(fā)的目的。

4.3 提升生產(chǎn)效率,帶來經(jīng)濟效益

目前,黑麥草的機械化率低,主要依賴人工完成,存在人工成本高、生產(chǎn)效率低和經(jīng)濟效益差等問題,制約了黑麥草產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。黑麥草的發(fā)展可以先從播種、收獲和初加工環(huán)節(jié)入手,解決機具和丘陵山地工作環(huán)境之間的矛盾。一方面,提高普適性和融合智能化技術(shù)。提高機具的普適性,實現(xiàn)機具的一對多發(fā)展,不僅能用于黑麥草,而且能夠適用于和黑麥草類似的飼草類機械化工作。以及融合人工智能、傳感控制和神經(jīng)算法等智能化控制技術(shù),實現(xiàn)機具的在線檢測、故障診斷和遙控操作等功能,實現(xiàn)機具的智能化、數(shù)字化發(fā)展。另一方面,尋找丘陵山地和機具之間的平衡點,改進作業(yè)機具的結(jié)構(gòu)設(shè)計,控制生產(chǎn)成本實現(xiàn)流水線生產(chǎn),提高生產(chǎn)效率,為農(nóng)戶和企業(yè)帶來經(jīng)濟效益,促進黑麥草機械化的良性循環(huán)發(fā)展。

5 結(jié)論

通過對四川黑麥草機械化生產(chǎn)現(xiàn)狀進行了調(diào)查研究,分析存在的問題,從多個方面提出分析和探討,以期提升四川丘陵山區(qū)黑麥草的機械化技術(shù)水平,為黑麥草產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來經(jīng)濟效益,不斷探索出一條適合丘陵山區(qū)地貌特征,黑麥草全程機械化的高質(zhì)量發(fā)展之路。