蠶桑生產機械化應用發展概況與思路

貝建設

摘要 概述了國內外從省力化、機械化方面對傳統蠶桑生產技術開展系列研究取得的一些成果和機械化應用情況，分析了蠶桑生產機械化應用發展過程中存在的整體機械化水平偏低、創新能力不足、蠶桑生產格局和農藝限制等問題，針對問題提出了加快蠶桑生產機械化應用的思路，以期為提高蠶桑生產機械化水平提供參考。

關鍵詞 蠶桑；生產；機械化；發展

中圖分類號 F326.3 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）20-0155-03

蠶桑是我國傳統的優勢農業產業，蠶桑生產是蠶農增收致富的重要渠道。我國目前種桑養蠶的整個過程基本上是手工作業，傳統蠶桑生產勞動密集程度高、勞動強度大、勞動生產率低、分散經營規模小等矛盾愈發突出，與現代農業規模化、省力化、標準化、機械化的發展方向不相適應，影響了蠶桑生產的持續穩定和健康發展。隨著社會經濟和現代農業的快速發展以及城鎮化改革的進一步推進，農村勞動力大量轉移，勞動力結構發生顯著變化，蠶桑產業面臨著嚴峻的考驗，對蠶桑生產機械化研發、推廣、應用的需求越來越迫切。一直以來，國內外專家學者以及蠶農從省力化機械化方面對傳統蠶桑生產技術開展了系列研究，在新技術、新裝備研發上取得了很多成果，一些成果在實踐應用中效果較好，不同程度地促進了蠶桑生產技術的進步。

1 國外蠶桑生產機械化應用發展概況

在國外，蠶桑機械發展最具有代表性的國家是日本。日本種桑養蠶的機械化程度最高，通過實施大規模機械化養蠶經營以提高養蠶業的勞動生產率，從護理桑園、養蠶到生產蠶種有成套的設備投入生產應用。20世紀七八十年代，勞動工資上漲、農村勞動力嚴重不足，日本從事蠶桑機具研究的比較多。在桑園機械方面，研制了適合桑園耕作的拖拉機和配套機具、桑樹伐條機、拔桑機、采桑機、條桑收割機、高效噴霧機、單軌道搬運車、桑園自動噴灌。在養蠶方面，人工飼料全自動飼育裝置、大小蠶飼育機、切桑機、給桑機、條振機、給桑吊車、除沙機、采繭機等。其中大小蠶飼育機有蠶座固定式、水平移動式、螺旋循環式和多層循環式等類型。蠶種生產機械有散卵自動稱量裝盒機、蠶繭重雌雄鑒別機、蠶蛹大小雌雄鑒別機、削繭機、微粒子檢查機和鱗毛收集裝置[1-3]。前蘇聯在蠶種方面，有種繭的雌雄鑒別分離和蠶種分級、浴洗、干燥、裝卵及其他操作的機械化。在栽桑方面研究了播種、嫁接苗的栽植、苗木挖掘以及桑枝采伐、老樹更新等其他過程的機械化。養蠶方面有養蠶用滑車、除沙裝置等[4]。以上機械化裝置有的已實用化應用到生產上，有的由于各種原因只開展了試驗研究。

2 我國蠶桑生產機械化應用發展概況

長期以來，我國堅持從省力化、機械化方面對傳統蠶桑生產開展新技術、新裝備研發。特別是20世紀80年代開始，在蠶桑生產主要環節，我國借鑒日本先進研究，積極開展引進吸收創新，紛紛研制應用各類蠶桑生產機械，極大地促進了蠶桑的發展和進步。

2.1 桑園管理作業機械

應用微耕機、電動噴霧機、桑枝剪伐機等機械化設備對桑園進行管護，減輕了生產勞動強度，提高了工作效率。目前微耕機因投資成本大，使用較少；電動噴霧機應用在桑園管理上較普遍；桑枝剪伐機已得到全面推廣應用。

我國桑枝伐條機械研制起步較遲，推廣應用更緩慢，主要受農戶的種植規模、桑樹養成形式及伐條機的適用性和使用效益等因素的影響[5]。隨著農業機械的不斷研發成功與推廣，結合桑樹的生長狀況和剪伐要求，科研部門和企業已研發出多種桑枝剪伐機，如中國蠶業研究所開發的電動桑剪、四川蠶業研究所開發的氣動桑剪和背負式伐條機、海寧市蠶桑技術服務站研制的便攜式多功能伐條機、南充蠶具研究有限公司生產的液壓桑枝剪伐機等。這些剪伐機從使用動力劃分有柴油機、汽油機和蓄電池3種形式，從剪口類型分有剪式和圓盤式2種形式。與傳統的桑剪相比，剪伐機的工效提高幅度增大。各種桑枝剪伐機的綜合省力性、工效、性價比等均有所長，同時也存在一些缺陷，蠶農可根據自身勞動力的體力狀況、桑園規模、桑樹生長情況、伐條方式、伐條季節等具體情況靈活選擇。

2.2 養蠶生產作業機械

2.2.1 蠶種催青設備。隨著工業生產技術的不斷發展，各種新型電器設備在蠶種催青上得到廣泛應用，蠶種催青技術實現了由民間土法暖種、炕床、火缸加溫+掛濕布補濕+自然光線催青到運用小型電熱加溫、補濕設備催青。20世紀80年代初，采用溫、濕度控制儀，催青密度成倍增長，工效提高。90年代初，電腦程控導入催青過程，到20世紀末，基本上實現了溫度、濕度及氣流組織、感光過程控制于一體的全自動蠶種催青技術[6]。這些利用先進的加溫加濕設備開發的蠶種催青計算機測控系統，能達到良好的溫濕度控制效果，但整個系統造價較高。

2.2.2 養蠶機械。中國蠶業研究所研制的PY80型稚蠶飼育聯合作業機是我國自行設計的第一臺機械化蠶臺，在電器控制上對送葉、切桑、給桑等既能分項作業又能聯合自動作業[7]。湖北省羅田縣農機研究所試制成功平面往復式機械飼育蠶臺。柳州市自動化科學研究所研發的小蠶共育自動喂蠶機由進料機構、解疊機構、喂葉機構、堆疊機構和出料機構組成，從進料、解疊、喂葉、堆疊到出料整個過程實現了機械化、自動化[8]。2013年由國家蠶桑產業技術體系設施與機械研究室、南充蠶具研究有限公司、四川蠶業研究所合作研制成功的國內首臺智能化調控自動化操作的大型稚蠶飼育機并投入使用，在蠶桑產業發展史上具有里程碑式的意義[9]。該飼育機通過智能化自動化操作實現在不同氣候條件下使蠶兒生長與環境相適應，養蠶過程中自動完成給桑、消毒、除沙、上簇等工序。以上這些養蠶機械設計上尚有一些不足之處，造價成本較高，尚未能很好地推廣應用。

2.2.3 切桑機。小蠶期喂蠶，需將桑葉切成長方形或正方形塊狀。為提高切桑作業的工效和質量，電動切桑機的應用是小蠶共育專業戶的理想選擇。自 20世紀70年代初開始，我國各地相繼研發各種各樣的切桑機。現在市場上主要有手動切桑機、手動電動兼備切桑機、純電動切桑機3類。其中電動切桑機以各種形式的刀片為工作部件，以單相交流電機為動力，能切各個齡期所需的多種規格的桑葉，操作簡便、效率高。但一些切桑機也存在問題，如葉片切口不太平整、對葉片損傷大等。endprint

2.2.4 自動上簇和采繭機具。20世紀80年代，我國在蠶業生產上開始推廣使用方格簇。隨著方格簇的大量使用，針對上簇和摘繭需要大量勞力問題，在自動上簇和采繭環節研發應用多種機具。自動上簇環節，目前應用較廣泛的主要有承架式和懸架式2種裝置。懸架式蠶自動上簇裝置最基本是由橫梁、鋼絲繩索、簇架等組成，根據不同的上簇方法采用相應的動力設備和滑輪等配件。目前主要有手動螺旋式方格簇自動上簇、電動平吊式方格簇自動上簇、葫蘆吊上簇等，這些裝置結構相對簡單，在生產上比較實用，能不同程度地提高上簇工效，但自動化程度不高，仍需要人工輔助操作。在采繭環節，最簡單的是梳齒式采繭和面齒式采繭。王孝祥等[10]研制的紙板方格簇采繭機，把需要采繭的方格簇放置在方格簇支撐架上，啟動電機，絲桿轉動，帶動頂桿安裝板及其下方的頂桿向下直線運動，利用頂桿把蠶繭從孔格內頂出。趙明巖等[11]將圖像識別技術與自動采繭機構結合，開展了用于紙板方格簇不同品質蠶繭分選與自動采摘的機具設計，采用流水線的形式實現了蠶繭采摘的自動化。但一些細節仍需完善，而且需要進一步降低機具生產成本，才有望在規模化蠶繭生產中推廣應用。

2.3 蠶種生產作業機械

2.3.1 削繭機。蠶種生產均靠人工削種繭，需要耗費大量人工。國內對削繭機械的研究與試制始于20世紀70年代[12]，江蘇省滸關蠶種場在引進日本種繭切口機的基礎上研制出種繭切口綜合機，四川省農機研究院研制的臺式削繭機和6xJ200型機動削繭機[13]，1994年青州蠶種場試制成半自動削繭機。進入21世紀，胡祚忠等[14]研制出圓盤送繭、豎直切削、自動掉蛹脫殼的新型削繭機。吳明濤等[15]研制了一種蠶繭切割分離的機電一體化裝置。明 莉等[16]進行削繭機的原理方案設計，研究實現對蠶繭的整齊排列、自動切削分離等操作。梁培生等[17]研究設計了一種蠶繭自動削口機，可實現蠶繭自動落下并整齊排列、自動切削、蛹殼自動分離等功能。由于蠶繭排列、蠶蛹損傷、品種不同、蠶繭大小不同、蠶繭質量差異等因素影響，已報道的這些機械都只是試制試用，到目前為止尚沒有技術成熟的種繭自動化切削機械能在實際生產中運用。

2.3.2 蠶蛹雌雄鑒別機。在蠶種生產過程中，準確鑒別蠶蛹雌雄尤為關鍵，否則將直接影響蠶種的質量和品種的純度。石牌蠶種場在1962年秋采用雌雄分離機鑒別蠶繭的雌雄，1973年河南省蠶業試驗場研制成功F78A型柞蠶雌雄繭分離機[18]，1976年山東省煙臺地區蠶桑原種場試制成C76-1型削繭鑒蛹機[12]，2003年胡祚忠等[19]研制成功三段式雌雄分選機。這些主要是根據雌雄蛹體重量和體形大小的差異研發的蠶蛹雌雄鑒別機，由于種繭怕擠壓、蛹體重量和體形有時開差不大等原因，錯判率較高，也不能完全實現自動化，很難達到生產上要求。1994年潘沈元等[20]首次探討了利用近紅外光譜掃描識別蠶繭雌蛹的方法，此后關于主要用近紅外光譜分析法鑒別蠶蛹雌雄的研究相繼開展。隨著計算機視覺技術發展，梁培生等[21]利用試驗設備獲得蠶蛹圖像，對蠶蛹的形態特征、紋理特征進行提取并轉化為數據信息，利用主成分分析和神經網絡的方式對蠶蛹的識別進行了有益的探索。

3 蠶桑生產機械化應用發展存在的問題

3.1 整體機械化水平偏低

與其他農業產業比，我國蠶桑產業整體機械化水平較為低下。在主要糧食作物綜合機械化水平中，水稻達到了76.5%（2014年，以下同），玉米達到了81.4%，小麥達到了93.7%，大豆達到了59.9%，馬鈴薯亦有37.8%；經濟作物機械化水平雖然明顯低于糧食作物，但油菜達到了43.1%，花生達到了50%，棉花達到了61.1%，甘蔗達到了30%。而據評估，我國蠶桑產業機械化綜合水平不超過5%[22]。機械化水平提升緩慢，大多數蠶農仍延續傳統作業模式，生產關鍵環節大多操作基本靠純手工勞動。

3.2 創新能力不足

蠶桑機械在實際發展中不能實現大幅度的進步，一個重要因素是創新能力不足。長期以來，科研院所和相關企業開展了蠶桑機械的研發，甚至是一些蠶農也根據實際需要進行了相關探索。研發的部分機械具有先進性，但是產品整體表現卻達不到生產實際需要，如養蠶中最需要勞力的片葉收獲環節還沒有實用機械，機械伐條容易撕裂枝條導致病菌入侵、桑枝亂倒不易收集，桑園管理大型機械難以入園、小型機械又動力不足等。另外，現有的一些機械多為從其他機械簡單地轉移到蠶桑生產使用上來，農機農藝融合不夠，生產效率不高，作業質量難以保證，性價比沒有達到生產實用性要求，可推廣應用的成熟產品不多。

3.3 蠶桑生產格局和農藝限制

當前蠶桑生產大多數還是傳統的家庭聯產承包制，生產規模較小、分散，如桑園建設分布零散，不同地形的土地很難進行機械化耕作。生產農藝過程缺乏標準化，無法形成專業化的生產，限制了先進技術和機械的應用。

3.4 科研投入力度不夠

蠶桑機械化科研基礎薄弱，科研投入力度不夠。雖然大多省份都有蠶桑科研機構，但設立蠶桑機械研究部門的卻很少，參與研究的既懂機械又懂蠶桑的人員更少。在科研資金投入上，國家投入蠶桑科研的資金大多集中在桑、蠶品種的培育上，對機械化方面的科研關注很低。由于生產格局限制，蠶桑機械使用量受到限制。同時，蠶桑產業發展不穩定，產業吸引力小，研發的投資回報風險大，導致相關機構和農機企業研發熱情不強烈。

3.5 政策關注支持不足

政策的關注和支持是產業發展的最好引導。農民是蠶桑機械投入的主體，但是我國農村經濟發展相對而言還是比較滯后的。國家出臺了一系列強農惠農政策，包括農機購置補貼，但國家補貼目錄中沒有列入蠶桑機械。雖然有少數省份如四川、江蘇等在省級補貼中列入了部分機械，但效果不是非常明顯。新型機械設備的價格比較高，超出農戶的心理預期，加上其他養蠶成本的投入，大部分農民還無法承擔這些費用，導致蠶桑機械的購買力不足。endprint

3.6 農機服務能力不高

農機人才是促進農機發展最直接的推動力量。但是，我國農機服務人員的業務能力相對較低下，有的還是其他部門借調的員工，加上農機管理部門經費不足，農機引進試驗、推廣工作以及技術無償培訓工作無法進行。很多地方有專門的蠶桑生產管理和指導部門，但只是單一地指導具體生產技術，對蠶桑機械使用有時也無能為力，技術培訓指導工作難以到位。當前大多數農戶的文化水平較低，農民得到培訓指導的機會少，不能科學使用機械，對操作和維護技術比較缺乏，造成部分農民雖然買得起蠶桑機械，但也用不好，發揮不出應有的作用。

4 加快蠶桑生產機械化應用的思路

4.1 加強科技創新能力，積極進行技術攻關

構建蠶桑機械化自主創新平臺，加快建立機械化科技創新體系，不斷提高蠶桑機械化集成創新和原始創新能力。組織高校、科研機構和企業對蠶桑生產關鍵環節進行科技攻關，堅持引進、消化和自主創新相結合，根據我國不同地區蠶業生產特點，加快研發出結構簡單、經濟耐用、使用方便、實用性強的蠶桑機械。同時，加快推進科研成果轉化應用，逐步減少和淘汰落后機具，提高蠶桑產業整體機械化水平。

4.2 改進適合機械化作業的生產布局和農藝

鼓勵蠶桑生產主體轉向專業大戶、家庭農場、農民合作社，構建布局合理、規模適度的生產格局，推動蠶桑生產向產業化、專業化、標準化、規模化發展。為了確立機械化新的作業體系，實施高度的機械化作業，應積極推進農業作業環境的標準化，如栽培方式的統一化和生育狀態的同樣化等，推進農機與農藝一體化[23]。改變種桑養蠶的模式和條件，進行相關方面的技術開發，比如改進桑樹栽培規格、桑樹剪定、收獲形式等，以配合桑園管理機械作業，養蠶環節也可針對利用機械化操作的要求進行相應改進。

4.3 加大政策關注和支持力度

發揮政府引導作用，積極出臺相關政策，使蠶桑科研生產有穩定的資金投入，加大開展蠶桑良種良法、蠶桑生產機械等方面研究，有利于技術創新和突破。盡快爭取將部分相對成熟的蠶桑生產機械納入國家或省級農機購置補貼目錄，發揮農機購置補貼政策的推動作用，實現產業轉型升級。

4.4 提高農機服務的業務能力，發揮農機服務作用

積極開展培訓，大力培養農機農藝復合型人才，提高農機服務人員的業務能力與綜合素質，只有這樣才能為我國蠶桑機械發展與應用提供有力保障。充分發揮農機服務人員的作用，積極開展示范和引導。通過項目引導，建立蠶桑機械化應用示范基地，集成應用現有蠶桑機械裝備，做好現場示范演示工作，發揮示范輻射作用。培育蠶桑合作社、家庭農場等經營主體，引導小蠶共育專業戶、規模大戶、家庭農場、合作社率先使用蠶桑機械。一些蠶桑機械一次性投入較大，一家一戶單獨使用不經濟，可引導企業或專業合作社購買后提供社會化服務模式，建立信息平臺，再通過租賃方式或組織有償性技術服務方式共同使用，引導蠶農走機械化、專業化發展道路。

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