我国甘蔗收获机械化的现状与发展
我国甘蔗生产主要依赖人畜力作业，甘蔗成本高达110～150元/吨。澳大利亚、巴西等蔗糖生产大国因机械化程度高，甘蔗的生产成本仅为70～80元/吨。与之相比，我国甘蔗生产成本要高近1倍，这使得我国制糖业缺乏国际市场竞争力。降低甘蔗成本的关键是采用机械化生产。甘蔗收获机械化是最重要问题。
甘蔗收获机械化是我国热带地区农业机械的热点、难点问题之一。悬挂式甘蔗收获机已列入“十一五”国家支持项目之一，不少科研单位都在进行研究或引进相关技术与设备。部分国营农场、民营企业也自投巨资进行研究开发工作。
甘蔗收获机械的种类与机型
甘蔗生产全程机械化包括耕整地、种植、中耕施肥、植保、收获、装运等工序，而收获包括切梢、切割、清理和装运等作业工序，其工作量最多，也最为艰苦，约占生产甘蔗总作业量的55%。其中各工序的时间比例为：收割占17.0%，剥叶占59.3%，清理打捆占10.9%，装运占12.8%。
甘蔗机械收获按收获方式分有分段式收获和联合收获两种，其中分段式收获机械包括甘蔗割铺机、甘蔗剥叶机、甘蔗装载机等类型，多数属于整杆式收获机械；而甘蔗联合收获机包括整杆式联合收获机和切段式联合收获机两大类型。国内外已研制的甘蔗收获机械的机型及主要性能参数。
甘蔗割铺机甘蔗割铺机多数为自走式的小型割铺机或配套中小型轮式拖拉机，较为方便在甘蔗田间转移作业，配套动力多数为4kW～25kW，一般由圆盘切割刀、带拨指的链式扶蔗器和铺放装置等组成。作业时扶蔗器把倒伏的甘蔗植株扶起来，同时蔗根被圆盘切割刀切断后经铺放装置横向铺放在地面上。其结构特点：一般安装地面仿形机构，割台高低可调。代表机型如日本久保田公司生产的NB-11K型，中国农机研究院研制的前置式甘蔗割铺机等。
甘蔗剥叶机多数为小型自走式剥叶机或手扶拖拉机作为配套动力式，以方便在蔗田间移动作业，适应横向铺放成堆的甘蔗剥叶作业。剥叶元件的使用寿命，剥叶效果是剥叶部件设计的关键，也是甘蔗收获机械设计的难点。过去国内外研制的剥叶机均采用橡胶(资讯,行情)剥叶部件，由于橡胶部件易磨损，寿命短，且对于弯曲、大小不均的甘蔗植株适应性差而未能大面积应用。而近年研制的剥叶机通过采用尼龙丝状和剥刷总成等剥叶部件，综合性能有所提高。广西大学研制的4ZB－6A型甘蔗剥叶机，采用上、下剥刷总成结构，其主要技术指标已达到国外同类机型的水平。
甘蔗装载机甘蔗装载机主要有3种型式：一是料斗式装载机，安装在拖拉机上可升降的专用料斗，紧随着甘蔗剥叶机一起前行，承接削叶机构切断后的甘蔗段，装满后卸入地边的包装袋中。二是抓吊式装载机，安装有升降机构，可把成堆的甘蔗抓吊入运输卡车。三是提升式装载机，采用双链式提升结构，多数是移动式，配置小型柴油机，可安装在手扶拖拉机上，方便转移，也有由电动机驱动的固定式。广西南宁市农机化技术推广站研制的5S-15型手扶拖拉机式甘蔗提升装载机。
甘蔗联合收获机切段式收获时，必须在24小时内到达糖厂进行压榨，否则会引起原料变质和含糖量损失。其工艺过程主要有分蔗、扶蔗、切梢、切蔗根、输送蔗株、除杂、切段、输送蔗段并筛除泥沙、风选除杂、蔗段装车等。作业时，切梢圆盘刀切断甘蔗梢并将其抛向已切割地面，割台两侧的螺旋扶蔗器把甘蔗植株导入割台。甘蔗植株被机架推向前倾斜，根部被底部的圆盘刀切断，蔗株经提升辊和上下输送辊送到切段装置，被切成25~40毫米的甘蔗段先后经2个轴流风机吸除轻杂物，较重杂物在升运器的底板孔中排出机外，甘蔗段则由升运器抛送入平行行驶的装运车中。动力配套147～245千瓦，生产效率最高可达50吨/小时。代表机型为凯斯－7000型切段式甘蔗联合收获机、广西农机研究院的切段式甘蔗联合收获机。
整杆式收获时，甘蔗断口少，可储存较长时间，且损失少，收获和装运可分开进行，但收获的甘蔗由于车厢利用率低而不便于装运，并对严重倒伏的甘蔗适应性较差。整杆式甘蔗联合收获机工艺过程一般为分蔗、扶蔗、切梢、切蔗根、剥叶、集堆等。作业时集梢杆将蔗梢引入切梢圆盘刀，切下的甘蔗梢由拨梢轮抛向已切割地面，甘蔗植株被推梢杆推向前倾斜，由双圆盘切割刀切断甘蔗根部，并倒伏于切割刀盘上。在切割刀盘面、喂入拨轮和提升辊的共同作用下，喂入剥叶装置进行剥叶作业，将叶清出机外，甘蔗送入机后的装运车内。代表机型是广西农机研究院研制的KALTOR－80型。
甘蔗收获机械的研究开发现状
对甘蔗收获机械技术，人们进行了各种尝试。对扶蔗机构从单螺旋结构到双螺旋结构，到最新型的前端锥形螺旋扶蔗器。除了使其具有较好的扶蔗性能外，还增加了分蔗的能力，使在地面上纵横交错的甘蔗扶起分开，便于机器行进、收割甘蔗。切梢采用双圆盘刀到增加双传动锥辊，提高甘蔗梢的识别率，控制蔗梢长度误差。甘蔗切割刀由单圆盘到双圆盘刀，刀刃由光刃到锯齿刃口，使宿根甘蔗割茬平整，以保证宿根甘蔗来年的生长。
国外甘蔗收获机械在十九世纪80年代开始研制。最初的收获机械并没有剥叶机构，只是在有必要时才用附加装置除叶和尾梢。1932年发展起来的切断式甘蔗收割机是通过在其上部设置吹风系统以达到分离去杂的目的。20世纪50年代以后，整杆式收获成为主要收割方式，去梢、除叶技术有了较快发展。20世纪80年代，切段式甘蔗联合收获机成为现代甘蔗收获技术的主流。其工效高、功能齐全、自动化程度高和适应性强，是较为成熟和稳定的收获机具，已在澳大利亚、美国、南美洲得到了普遍应用。迪尔、凯斯公司制造和推广此类甘蔗收获机，不再生产其他机型。
各国甘蔗收获机械化的发展有所不同。澳大利亚1979年实现甘蔗收获机械化，巴西在2005年80%的甘蔗实现了机械化收获，古巴达到73%。泰国1996年应用切段式甘蔗联合收获机，2004年达到250台。我国甘蔗收获仍然是主要是人工砍蔗，机械装运方式。
提高甘蔗收获机械的适应性、通用性及可靠性。由于螺旋扶蔗的两螺旋间距离不能改变等因素影响，对于种植行距小于1.4米和倒伏严重的，切段式甘蔗联合收获机工效低。凯斯－7000型在美国、澳大利亚等国家作业工效为0.76公顷/小时，我国试验实际工效仅0.60公顷/小时。这是影响切段式甘蔗联合收获机应用最主要最直接的原因。整杆式甘蔗联合收获机对于弯曲和倒伏严重的，则存在扶蔗困难、损失率高等问题。
全面提高切割质量和改善收获性能。甘蔗收获切割质量差主要表现在是甘蔗破头率高和切割损失率大。由于割台仿形性差，使甘蔗破头率在湿土条件作业高达20%，降低了来年甘蔗发芽率，影响来年产量。切梢装置调整不便，对高低不齐的甘蔗难于控制合理的切梢长度，使切割损失率大，尤其是对于倒伏严重的甘蔗，损失率高达7%。
降低动力消耗，进行经济性分析研究。大型甘蔗联合收获机配置动力较大，最大为245千瓦，对农业生产力相对落后时期推广有相当困难。尤其是对于地形复杂、田块小，种植规模小的，收获效率低下，以致机械收获成本高于人工收获。如何降低动力消耗和作业成本需深入研究。
向智能化数字化收获机械方向全面发展澳大利亚甘蔗收获系统通过GPS进行科学调度，可保证原料在16小时内加工完毕，糖厂内没有一根多余甘蔗积存，确保收割和运输有序高效，取得较大进展，值得进一步深入研究和推广应用。
发展我国甘蔗收获机械的建议
甘蔗作为我国热带、亚热带地区最大宗作物，尤其是当前经济结构调整，甘蔗种植南移，主要集中在广东省粤西地区、广西西南部、云南省南部和海南省等优势地区。然而，随着城市化进程的加快和经济的发展，农业人口逐年减少，农业劳动力越来越紧缺，致使收获甘蔗的费用逐年上升。因此应积极推进甘蔗收获机械化进程。实现甘蔗收获机械化是一项系统工程，农业、机械、加工这3个子系统必须协调和相互适应。
加强农机与农艺的相结合研究，推行宽行种植。我国甘蔗种植行距多数为0.4～1.2米，与收获机械轮距不吻合，致使机具不能下地作业，即使能下地作业，也造成损失率大及不方便操作。因此必须改革目前的种植工艺，推行适当的宽行或宽窄行种植。
进行蔗田的综合整治与规划，推行规模化种植。良好的蔗田环境条件是推广应用甘蔗收获机械化的前提和基础。我国目前种植户经营面积小而分散，有的一片甘蔗地由几户种植，种植时间、规格也不一致，很不利于机械收获作业。应该使蔗田尽可能面积大而平整，并搞好蔗田机耕道建设，推行适度规模化、集约化。
引进国外关键技术与设备，进行适应性示范试验。国外不少国家甘蔗收获机械技术较为成熟，并向大型、高效方向发展。我国蔗区因自然条件、人员及管理水平的限制，若全部依赖引进国外甘蔗收获机械，显然投资大，不切合实际。有选择地引进关键技术与装备，进行示范试验，做好技术消化吸收，可大大加快我国甘蔗收获机械化的发展。
实行阶段性推进，先小后大，先易后难，逐步提高。实行以分段式中、小型和联合收获机并举，逐渐过渡到以切段式甘蔗联合收获机为主体。目前，国外应用多数是切段式甘蔗联合收获机。其优点是无论植株弯曲或倒伏，均能较好地完成收获作业。我国目前农业生产力相对落后，蔗农收入普遍较低，以分段式中、小型作业和甘蔗联合收获机并举的模式仍将会持续一段时间。甘蔗收获机械化未来将会以高效率、适应性强的切段式甘蔗联合收获机为主体，整杆式中、小型分段式收获机为辅。目前，甘蔗收获机械化技术攻关重点是：改进与中型轮式拖拉机配套的整秆收获机结构，开发由专用割铺机、剥叶机、小型提升装载机等组成的小型甘蔗收获机体系，发展大中型切段甘蔗联合收获机，重点是开发研究收获倒伏甘蔗的机械化技术。
改造制糖前处理技术与设备，推行计划收获。制糖企业现有制糖前处理设备均采用平带输送，只适应整条甘蔗的输送和喂入。必须改造原料输送系统，并增加水洗除杂设备等，以适应切段式甘蔗收获的需要。目前，甘蔗到达糖厂后几天甚至几十天才进行压榨。若切段式收获，则会造成甘蔗原料变质和含糖量损失。所以，糖厂多适宜采用整杆收获，且要求甘蔗含杂率要求过高，仅为0.8%。国外各类甘蔗收获机械，其损失率和含杂率共为14%，余下作业工序则由糖厂原料前处理系统来完成，这为甘蔗收获机械的应用提供了较好的条件。
建立健全的社会化服务体系，推行流动作业方式。目前我国农户拥有大型甘蔗联合收获机械，太不现实。可行的方法是提供农机作业报务，可以以农机专业户的形式或互相合作形式推广应用甘蔗收获机械。如小麦(资讯,行情)、玉米(资讯,行情)等收获机具一样，实行流动作业，甚至是跨区作业。也可以建立制糖企业与农户相结合形式，由制糖企业提供机具服务，达到统一种植与统一收获。
甘蔗收获机械化是我国热带地区农业机械的热点、难点问题之一。悬挂式甘蔗收获机已列入“十一五”国家支持项目之一，不少科研单位都在进行研究或引进相关技术与设备。部分国营农场、民营企业也自投巨资进行研究开发工作。
甘蔗收获机械的种类与机型
甘蔗生产全程机械化包括耕整地、种植、中耕施肥、植保、收获、装运等工序，而收获包括切梢、切割、清理和装运等作业工序，其工作量最多，也最为艰苦，约占生产甘蔗总作业量的55%。其中各工序的时间比例为：收割占17.0%，剥叶占59.3%，清理打捆占10.9%，装运占12.8%。
甘蔗机械收获按收获方式分有分段式收获和联合收获两种，其中分段式收获机械包括甘蔗割铺机、甘蔗剥叶机、甘蔗装载机等类型，多数属于整杆式收获机械；而甘蔗联合收获机包括整杆式联合收获机和切段式联合收获机两大类型。国内外已研制的甘蔗收获机械的机型及主要性能参数。
甘蔗割铺机甘蔗割铺机多数为自走式的小型割铺机或配套中小型轮式拖拉机，较为方便在甘蔗田间转移作业，配套动力多数为4kW～25kW，一般由圆盘切割刀、带拨指的链式扶蔗器和铺放装置等组成。作业时扶蔗器把倒伏的甘蔗植株扶起来，同时蔗根被圆盘切割刀切断后经铺放装置横向铺放在地面上。其结构特点：一般安装地面仿形机构，割台高低可调。代表机型如日本久保田公司生产的NB-11K型，中国农机研究院研制的前置式甘蔗割铺机等。
甘蔗剥叶机多数为小型自走式剥叶机或手扶拖拉机作为配套动力式，以方便在蔗田间移动作业，适应横向铺放成堆的甘蔗剥叶作业。剥叶元件的使用寿命，剥叶效果是剥叶部件设计的关键，也是甘蔗收获机械设计的难点。过去国内外研制的剥叶机均采用橡胶(资讯,行情)剥叶部件，由于橡胶部件易磨损，寿命短，且对于弯曲、大小不均的甘蔗植株适应性差而未能大面积应用。而近年研制的剥叶机通过采用尼龙丝状和剥刷总成等剥叶部件，综合性能有所提高。广西大学研制的4ZB－6A型甘蔗剥叶机，采用上、下剥刷总成结构，其主要技术指标已达到国外同类机型的水平。
甘蔗装载机甘蔗装载机主要有3种型式：一是料斗式装载机，安装在拖拉机上可升降的专用料斗，紧随着甘蔗剥叶机一起前行，承接削叶机构切断后的甘蔗段，装满后卸入地边的包装袋中。二是抓吊式装载机，安装有升降机构，可把成堆的甘蔗抓吊入运输卡车。三是提升式装载机，采用双链式提升结构，多数是移动式，配置小型柴油机，可安装在手扶拖拉机上，方便转移，也有由电动机驱动的固定式。广西南宁市农机化技术推广站研制的5S-15型手扶拖拉机式甘蔗提升装载机。
甘蔗联合收获机切段式收获时，必须在24小时内到达糖厂进行压榨，否则会引起原料变质和含糖量损失。其工艺过程主要有分蔗、扶蔗、切梢、切蔗根、输送蔗株、除杂、切段、输送蔗段并筛除泥沙、风选除杂、蔗段装车等。作业时，切梢圆盘刀切断甘蔗梢并将其抛向已切割地面，割台两侧的螺旋扶蔗器把甘蔗植株导入割台。甘蔗植株被机架推向前倾斜，根部被底部的圆盘刀切断，蔗株经提升辊和上下输送辊送到切段装置，被切成25~40毫米的甘蔗段先后经2个轴流风机吸除轻杂物，较重杂物在升运器的底板孔中排出机外，甘蔗段则由升运器抛送入平行行驶的装运车中。动力配套147～245千瓦，生产效率最高可达50吨/小时。代表机型为凯斯－7000型切段式甘蔗联合收获机、广西农机研究院的切段式甘蔗联合收获机。
整杆式收获时，甘蔗断口少，可储存较长时间，且损失少，收获和装运可分开进行，但收获的甘蔗由于车厢利用率低而不便于装运，并对严重倒伏的甘蔗适应性较差。整杆式甘蔗联合收获机工艺过程一般为分蔗、扶蔗、切梢、切蔗根、剥叶、集堆等。作业时集梢杆将蔗梢引入切梢圆盘刀，切下的甘蔗梢由拨梢轮抛向已切割地面，甘蔗植株被推梢杆推向前倾斜，由双圆盘切割刀切断甘蔗根部，并倒伏于切割刀盘上。在切割刀盘面、喂入拨轮和提升辊的共同作用下，喂入剥叶装置进行剥叶作业，将叶清出机外，甘蔗送入机后的装运车内。代表机型是广西农机研究院研制的KALTOR－80型。
甘蔗收获机械的研究开发现状
对甘蔗收获机械技术，人们进行了各种尝试。对扶蔗机构从单螺旋结构到双螺旋结构，到最新型的前端锥形螺旋扶蔗器。除了使其具有较好的扶蔗性能外，还增加了分蔗的能力，使在地面上纵横交错的甘蔗扶起分开，便于机器行进、收割甘蔗。切梢采用双圆盘刀到增加双传动锥辊，提高甘蔗梢的识别率，控制蔗梢长度误差。甘蔗切割刀由单圆盘到双圆盘刀，刀刃由光刃到锯齿刃口，使宿根甘蔗割茬平整，以保证宿根甘蔗来年的生长。
国外甘蔗收获机械在十九世纪80年代开始研制。最初的收获机械并没有剥叶机构，只是在有必要时才用附加装置除叶和尾梢。1932年发展起来的切断式甘蔗收割机是通过在其上部设置吹风系统以达到分离去杂的目的。20世纪50年代以后，整杆式收获成为主要收割方式，去梢、除叶技术有了较快发展。20世纪80年代，切段式甘蔗联合收获机成为现代甘蔗收获技术的主流。其工效高、功能齐全、自动化程度高和适应性强，是较为成熟和稳定的收获机具，已在澳大利亚、美国、南美洲得到了普遍应用。迪尔、凯斯公司制造和推广此类甘蔗收获机，不再生产其他机型。
各国甘蔗收获机械化的发展有所不同。澳大利亚1979年实现甘蔗收获机械化，巴西在2005年80%的甘蔗实现了机械化收获，古巴达到73%。泰国1996年应用切段式甘蔗联合收获机，2004年达到250台。我国甘蔗收获仍然是主要是人工砍蔗，机械装运方式。
提高甘蔗收获机械的适应性、通用性及可靠性。由于螺旋扶蔗的两螺旋间距离不能改变等因素影响，对于种植行距小于1.4米和倒伏严重的，切段式甘蔗联合收获机工效低。凯斯－7000型在美国、澳大利亚等国家作业工效为0.76公顷/小时，我国试验实际工效仅0.60公顷/小时。这是影响切段式甘蔗联合收获机应用最主要最直接的原因。整杆式甘蔗联合收获机对于弯曲和倒伏严重的，则存在扶蔗困难、损失率高等问题。
全面提高切割质量和改善收获性能。甘蔗收获切割质量差主要表现在是甘蔗破头率高和切割损失率大。由于割台仿形性差，使甘蔗破头率在湿土条件作业高达20%，降低了来年甘蔗发芽率，影响来年产量。切梢装置调整不便，对高低不齐的甘蔗难于控制合理的切梢长度，使切割损失率大，尤其是对于倒伏严重的甘蔗，损失率高达7%。
降低动力消耗，进行经济性分析研究。大型甘蔗联合收获机配置动力较大，最大为245千瓦，对农业生产力相对落后时期推广有相当困难。尤其是对于地形复杂、田块小，种植规模小的，收获效率低下，以致机械收获成本高于人工收获。如何降低动力消耗和作业成本需深入研究。
向智能化数字化收获机械方向全面发展澳大利亚甘蔗收获系统通过GPS进行科学调度，可保证原料在16小时内加工完毕，糖厂内没有一根多余甘蔗积存，确保收割和运输有序高效，取得较大进展，值得进一步深入研究和推广应用。
发展我国甘蔗收获机械的建议
甘蔗作为我国热带、亚热带地区最大宗作物，尤其是当前经济结构调整，甘蔗种植南移，主要集中在广东省粤西地区、广西西南部、云南省南部和海南省等优势地区。然而，随着城市化进程的加快和经济的发展，农业人口逐年减少，农业劳动力越来越紧缺，致使收获甘蔗的费用逐年上升。因此应积极推进甘蔗收获机械化进程。实现甘蔗收获机械化是一项系统工程，农业、机械、加工这3个子系统必须协调和相互适应。
加强农机与农艺的相结合研究，推行宽行种植。我国甘蔗种植行距多数为0.4～1.2米，与收获机械轮距不吻合，致使机具不能下地作业，即使能下地作业，也造成损失率大及不方便操作。因此必须改革目前的种植工艺，推行适当的宽行或宽窄行种植。
进行蔗田的综合整治与规划，推行规模化种植。良好的蔗田环境条件是推广应用甘蔗收获机械化的前提和基础。我国目前种植户经营面积小而分散，有的一片甘蔗地由几户种植，种植时间、规格也不一致，很不利于机械收获作业。应该使蔗田尽可能面积大而平整，并搞好蔗田机耕道建设，推行适度规模化、集约化。
引进国外关键技术与设备，进行适应性示范试验。国外不少国家甘蔗收获机械技术较为成熟，并向大型、高效方向发展。我国蔗区因自然条件、人员及管理水平的限制，若全部依赖引进国外甘蔗收获机械，显然投资大，不切合实际。有选择地引进关键技术与装备，进行示范试验，做好技术消化吸收，可大大加快我国甘蔗收获机械化的发展。
实行阶段性推进，先小后大，先易后难，逐步提高。实行以分段式中、小型和联合收获机并举，逐渐过渡到以切段式甘蔗联合收获机为主体。目前，国外应用多数是切段式甘蔗联合收获机。其优点是无论植株弯曲或倒伏，均能较好地完成收获作业。我国目前农业生产力相对落后，蔗农收入普遍较低，以分段式中、小型作业和甘蔗联合收获机并举的模式仍将会持续一段时间。甘蔗收获机械化未来将会以高效率、适应性强的切段式甘蔗联合收获机为主体，整杆式中、小型分段式收获机为辅。目前，甘蔗收获机械化技术攻关重点是：改进与中型轮式拖拉机配套的整秆收获机结构，开发由专用割铺机、剥叶机、小型提升装载机等组成的小型甘蔗收获机体系，发展大中型切段甘蔗联合收获机，重点是开发研究收获倒伏甘蔗的机械化技术。
改造制糖前处理技术与设备，推行计划收获。制糖企业现有制糖前处理设备均采用平带输送，只适应整条甘蔗的输送和喂入。必须改造原料输送系统，并增加水洗除杂设备等，以适应切段式甘蔗收获的需要。目前，甘蔗到达糖厂后几天甚至几十天才进行压榨。若切段式收获，则会造成甘蔗原料变质和含糖量损失。所以，糖厂多适宜采用整杆收获，且要求甘蔗含杂率要求过高，仅为0.8%。国外各类甘蔗收获机械，其损失率和含杂率共为14%，余下作业工序则由糖厂原料前处理系统来完成，这为甘蔗收获机械的应用提供了较好的条件。
建立健全的社会化服务体系，推行流动作业方式。目前我国农户拥有大型甘蔗联合收获机械，太不现实。可行的方法是提供农机作业报务，可以以农机专业户的形式或互相合作形式推广应用甘蔗收获机械。如小麦(资讯,行情)、玉米(资讯,行情)等收获机具一样，实行流动作业，甚至是跨区作业。也可以建立制糖企业与农户相结合形式，由制糖企业提供机具服务，达到统一种植与统一收获。
