四川黑麥草機械化生產現狀及建議

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

(四川省農業機械科學研究院,成都 610066)

四川是草地資源大省,屬全國五大牧區之一,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質的冷季型、速生性可刈割牧草,莖葉柔嫩、光滑多汁,富含蛋白質,具有產量高、適口性好、消化率高、可多次刈割等優點[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,黑麥草的發展優勢大,是農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。相關學者在四川成都通過對比4個黑麥草品種,發現杰威、特高2個品種是非常優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病調查,提出選用優良抗病材料用于四川地區種植[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,經濟效益低等問題,限制了黑麥草的生產和推廣,因此提高四川黑麥草機械化生產水平,確保黑麥草產業持續穩定發展刻不容緩。

1 黑麥草機械化生產現狀

目前黑麥草的收獲分為純人工收獲、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。相關學者為提高黑麥草產量和營養成分等特征,發現利用分子育種手段選育優良品種技術,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芽和幼苗生長影響效果不一致,總體表現為根>葉>莖[8]。利用不同比例多年生黑麥草混合后青貯,能夠提高發酵品質和營養成分,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技術尚未成熟,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研究,從而促進黑麥草產業實現全程機械化、自動化和智能化的不斷發展。

關于黑麥草相關技術的發展,一是黑麥草生產發展的栽培技術。相關學者發現采用“機械化無壟勻播技術”種植的黑麥草植株個體發育更加健壯,株高高于常規條播[10]。采用短季棉與黑麥草輪作輕簡化栽培技術進行的試驗示范,能夠促進鹽堿地土壤改良和改善冬季鹽堿地撂荒現[11]。該技術最開始是用于小麥、玉米等糧食作物,然而研究發現黑麥草也適合“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,產生的營養物質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,從而促進黑麥草產業發展。二是丘陵山區履帶式割草技術。丘陵山區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計,具有重心低和坡道作業能力強的優點,可在斜坡上穩定、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備。另一方面,機器的傾斜坡度可達25°,逐步采用電機驅動,啟動便捷和割草效率更高,更加節能環保,適用于在農場道路割草,以及可加裝北斗農機系統,應用場景更加豐富,從而實現智能化操作。

2 黑麥草生產概述

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平原、高原和山區等氣候條件相對惡劣的環境種植的優質牧草。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生長,但是不利于糧食作物的生殖生長[12],通常生長環境的年降水量500～1500mm為宜。黑麥草的營養價值較為全面且均衡,分蘗能力強,生長速度快[9]。黑麥草喂養豬、兔、鵝等應在抽穗前30～45cm高度時刈割,喂養牛羊在60～75cm高度抽穗前稍后刈割[13],黑麥草的生長環境如表1所示。

表1 黑麥草生長環境

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],黑麥草的播種細節如表2所示。

表2 黑麥草播種細節

2.2 黑麥草生產加工過程

黑麥草的生產加工過程相對簡單,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加工流程,以及病蟲害防治、收割晾曬和運輸貯藏等相關的注意事項。目前黑麥草的生產加工過程主要依賴人工和機械相結合的方式發展,調查分析黑麥草的生產加工過程,歸納梳理后,其生產加工過程的流程圖如圖1所示。黑麥草的生產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。黑麥草生產加工過程需要全程機械化主導完成,提高生產效率,促進黑麥草產業發展。

3 存在的不足

黑麥草的市場發展前景廣闊,然而機械化發展存在不足。通過調查分析黑麥草的機械化發展情況,發現相關機具的應用場景不足,在丘陵山區推廣時存在工作效率低下、不夠靈便和操作復雜等問題,黑麥草類飼草存在無好機可用現象。于是從客觀因素、先進技術和研發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展。

3.1 客觀因素的制約

四川地形復雜,宜機化改造困難。四川以丘陵山區為主要特色,地塊小而散、坡地多田塊雜、地形地貌跨度大,使得飼草機械化發展緩慢[16]。四川大多數丘陵山區仍然不適合大型機械作業,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,使得農機具在黑麥草收獲時應用難度大。由于地形地貌、操作環境和市場需求等多種因素,進一步造成了黑麥草產業“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展,需要破除客觀因素的制約,可以先從地形地貌、工作環境和技術保障等方向發展,逐步實現科技強農、裝備強農的目標。

3.2 先進技術的發展滯后

四川丘陵地區主要采用小型牧草秸稈收割機用于黑麥草的收獲,黑麥草機械化發展的起步晚,技術水平相對較低[17]。分析四川丘陵地區黑麥草機械化現狀,發現缺乏針對黑麥草種植、植保和收獲等相關的機械裝備,多為直接引進北方的機具,大多數機具不能直接用于四川丘陵山區,需要改進后使用,從而存在較多的技術難題,制約了丘陵山區黑麥草的發展。因此,應研發針對四川丘陵地區的輕量化、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點的農業機械裝備,專門針對黑麥草類飼草研發播種、收獲等農機裝備,強化對損傷率、生產效率和配套動力等技術指標的研究。鼓勵相關企業從事農機具的生產和研發工作,克服地理環境制約,實現先進技術的保障,使得黑麥草逐步實現全程機械化發展。

3.3 研發制造的企業較少

黑麥草的研發和制造企業較少,使得黑麥草全程機械化發展受到一定程度的限制。一方面是缺乏龍頭企業的帶領,難以形成規?；牧魉€生產模式,使得黑麥草的播種、收獲和加工等農機裝備難以普及。另一方面是難以形成經濟效益,企業多以市場需求為導向,經濟效益為目的,然而黑麥草相關機具處于研發初期階段,使得出現了生產成本高、周期長和生產效率低等問題,難以降本增效。研發和制造黑麥草全程機械的單位,多為實驗室和事業單位等小批量的生產研發單位,一定程度上制約了黑麥草全程機械化的進一步發展。

4 建議

黑麥草機械化的發展存在一定的制約因素,為今后做好黑麥草機械化生產發展,需要立足市場需求,分析企業、政府等單位發揮的作用,從研發技術、生產效率等硬性指標方向做好提升工作,以經濟效益為目標和驗收標準,做好科學規劃,從而不斷促進黑麥草機械化生產。

4.1 市場需求牽引,加強政府引導

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,因此黑麥草的發展需要聚焦市場需求。二是推動成果轉化。針對市場需求,將科研成果得到實際的應用和推廣,解決好全程機械裝備替代勞動力的事情,推動成果轉化,研發滿足丘陵山區工作的農業機械設備。三是加強政府引導。政策建立標準體系,制定優惠幫扶措施,提供資金保障,強化政府的引導作用,進行宜機化改造和土地流轉等措施,培養農業大戶、家庭農場等經驗主體。四是引領社會示范。增強農戶的信心和干勁,以及撬動社會資本,搭建農業聯盟協會,統籌農業的國際和國內交流,促進黑麥草機械化發展,引領社會示范,為農戶帶來技術保障。

4.2 創新研發技術,提供科技支撐

黑麥草全程機械化生產,需要提供強有力的科技支撐。一是技術創新。扶持丘陵山區黑麥草機械化的技術研發和創新,不僅學習國外的先進技術,聘請相關專家進行授課指導,為技術提升提供理論指導和技能培訓,還需組建針對黑麥草播種、收獲和加工等環節的相關機具的研發團隊,逐漸向著黑麥草全程機械化的方向不斷發展。二是仿真與試驗相結合。合理地將仿真模擬與實踐相結合進行工作,利用多種仿真軟件進行靜力學和動力學仿真,使得機具對于多種環境因素的影響得以數據化和可視化,從而修正試驗數據,最終縮短研發周期,達到樣機制備和研發的目的。

4.3 提升生產效率,帶來經濟效益

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、生產效率低和經濟效益差等問題,制約了黑麥草產業的發展。黑麥草的發展可以先從播種、收獲和初加工環節入手,解決機具和丘陵山地工作環境之間的矛盾。一方面,提高普適性和融合智能化技術。提高機具的普適性,實現機具的一對多發展,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、傳感控制和神經算法等智能化控制技術,實現機具的在線檢測、故障診斷和遙控操作等功能,實現機具的智能化、數字化發展。另一方面,尋找丘陵山地和機具之間的平衡點,改進作業機具的結構設計,控制生產成本實現流水線生產,提高生產效率,為農戶和企業帶來經濟效益,促進黑麥草機械化的良性循環發展。

5 結論

通過對四川黑麥草機械化生產現狀進行了調查研究,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黑麥草的機械化技術水平,為黑麥草產業的發展帶來經濟效益,不斷探索出一條適合丘陵山區地貌特征,黑麥草全程機械化的高質量發展之路。