我国剑麻田间作业机械装备发展现状

时间：2024-07-28

毛丽君，郭继阳，葛畅，李明

（1.农业农村部剑麻及制品质量监督检验测试中心，广东湛江 524091；2.广东农垦热带农业研究院有限公司剑麻研究所，广东湛江 524091；3.中国热带农业科学院农业机械研究所，广东湛江 504091；4.农业农村部热带作物农业装备重点实验室，广东湛江 504091；5.湛江市凯翔科技有限公司，广东湛江 504091）

0 引言

剑麻（Agave sisalana Perrine）是龙舌兰科龙舌兰属的多年生硬质叶纤维作物，原产于墨西哥干旱的半荒漠地区，现主要在非洲、拉丁美洲、亚洲等地种植，是热带地区重要的经济作物[1]。剑麻的纤维具有一定拉力、耐磨、耐酸碱等特征，因此成为我国工业产品生产中重要的原材料[2]。随着人们生态环保意识的增强，剑麻纤维优点也更加突出。近年来加工技术在不断进步，剑麻纤维的应用市场也在不断拓展，从传统的麻绳、纱线发展到高级纸张、光缆芯、电子绝缘层、建筑填充材料以及特殊用布等，市场对剑麻纤维制品的需求量日益增加[3]。

我国开展的剑麻相关研究不多，所涉及的研究领域主要集中在育种、栽培和植保、加工等方面，但剑麻机械化作业技术装备研发少之又少。本文总结我国在剑麻田间作业机械的研究现状及存在问题，以期为我国剑麻田间作业机械装备研发提供参考。

1 剑麻田间作业机械发展现状

1.1 剑麻起畦机械

广东农垦东方红农场有限公司农科所先后研发了多种剑麻起畦机械，包括剑麻种植起畦机械（图1）、剑麻育苗（全作）起畦机械（图2）、新种剑麻行间套种麻苗（或全作）起畦机（图3）[4]。

图1 剑麻种植起畦机械

图2 剑麻育苗（全作）起畦机械

图3 新种剑麻行间套种麻苗（或全作）起畦机

剑麻种植起畦机械作业幅宽大，作业时犁架应保持平衡。新种剑麻行间套种麻苗起畦机械也可应用于苗圃全作地、开荒地及剑麻淘汰田育苗等起畦作业。

1.2 剑麻田管施肥沟覆土机械

该机由挂架、机架、覆土板、刮刀组成（见图4）[5]。该机械也适合麻园压青施肥的覆土。

图4 剑麻田管施肥沟覆土机械

1.3 2H-1.8T型石灰撒施机

为解决麻田高低不平、拖拉机行走困难的问题，改良土壤，根据剑麻需撒施石灰量1 500 kg/hm2左右（撒施大行，宽4 000 mm），科研人员于1997年设计了2H-1.8T型石灰撒施机。该机由拖车（机架）、石灰箱、变（减）速箱、圆锥齿轮箱（增速）、搅龙、传动轴、联轴器、牵引接头、转盘等部件构成（图5）[6]。

图5 2H-1.8T型石灰撒施机

1.4 麻园杂草粉碎还田机械

麻园杂草粉碎还田机械结构如图6所示[7]。该机可用于麻园、全作空地及果园、橡胶园地大行等杂草粉碎还田作业。

图6 麻园杂草粉碎还田机械

1.5 麻园大行深松机械

麻园大行深松机械结构如图7所示[7]，其深松深度400 mm。深松作业能疏松麻园土壤，打破犁底层，改善耕层结构，增强土壤蓄水保墒和抗旱排涝能力，有利于剑麻生长。

图7 麻园大行深松机械

1.6 麻园施肥机械

黄标等人[7]研发了麻园大行双排（沟）施肥机械（见图8）和麻园大行单沟施肥（兼施肥起畦育苗）机械（见图9），机具可根据所需的施肥量多少进行调整。

图8 双排施肥机

图9 单沟施肥机

彭欣怡等人设计了一种剑麻施肥装置，包括运输车辆，运输车辆上面固定设置有挖掘装置、肥料仓、控制机构以及肥料引导槽。该装置很好地解决了山区里无法运行大型机械化设备、只能通过人工背着肥料拿着锄头穿梭在带有尖刺的剑麻叶片下挖坑、施肥非常辛苦且效率低下的问题。

1.7 剑麻喷药机械

陈长林等人[8]研发了悬挂式可升降剑麻施药喷雾机，配套37.5 kW以上轮式拖拉机，通过拖拉机液压提升的上下拉杆与机具三点悬挂。结构如图11所示。

图10 剑麻施肥装置

图11 悬挂式可升降剑麻施药喷雾机

陈涛等人[9]设计了一种剑麻农药喷洒装置（图12），解决了现有技术如无人机或者定点喷洒的方式，无法完全覆盖整个叶片。另外，由于剑麻叶带有针刺，人工喷洒容易出现事故还很疲劳的问题。

图12 剑麻农药喷洒装置

2 剑麻田间作业机械装备存在的问题

剑麻大田种植的犁地、撒石灰、施肥、起畦、挖苗、种植等作业环节中犁地、撒石灰、施肥、起畦已经基本实现机械化，但机具还需进一步改进以提高作业质量，而挖苗、种植等工序还是完全依靠人工[10]，这严重制约了我国剑麻产业的发展，迫切需要解决田间作业机械、农机与农艺融合等问题。

2.1 剑麻产业规模较小，从事相关技术研究的人员不足

我国适宜剑麻种植区域主要分布在广东雷州半岛、海南、广西南部和附件西北部等地区，逐渐发展形成了广东和广西量大优势种植区，2省（区）种植面积和产量均占全国95%以上[11-12]。相比于水稻、玉米、小麦等作物，我国研究剑麻产业的科研机构具有很强的地域性，大多集中在南方，而从事剑麻田间作业机械的科研机构主要有广东农垦、广西农垦、中国热带农业科学院及农业农村部南京农业机械化研究所等，研究人员不足，项目资助少，难以满足技术攻关需求。

2.2 剑麻作物本身特殊、机械攻关技术难度较大

剑麻种苗要选择麻头比较大、叶片厚实粗壮、不存在病症的剑麻幼苗，一般来说，剑麻苗龄为1年之内、重量在5 kg左右最为适宜。种苗植株大、叶片长、易缠绕等因素是剑麻田间作业机械研究需要攻克的难点。

2.3 农机与农艺不融合

由于长期以来育种人员、栽培技术人员及剑麻机械研发人员各自为政，新品种选育、栽培技术与剑麻机械研究之间缺乏有机的结合，没有考虑适合机械化的种苗培育和栽培技术研发，造成机械设备与实际需求不配套；麻园无机耕道或者行距窄，机具作业困难，刮伤叶片甚至压断麻头等问题。

3 剑麻田间作业机械装备发展建议

3.1 产、学、研联合攻关，提高自主创新能力

随着劳动力成本越来越高，发展农业机械化、降低劳动力成本势在必行。加强剑麻机械化科技创新能力，首先要加快剑麻机械化新技术、新机具的研究和开发，围绕剑麻田间作业的关键工序与环节，解决农业机械科技创新滞后、技术供给不足等问题[13]。加强与科研院所和高校合作，引导农机企业加大关键技术和产品研发力度，探索剑麻生产中各个环节机械化作业技术，研制适合麻园作业的小型农机具，探索无人机与大数据防病、施肥技术。