非洲甘蔗機械收獲可行性分析
——以馬里新糖聯糖廠為例

趙圓方

（中輕國際經濟合作有限公司，北京 100102）

0 引言

甘蔗是亞熱帶地區禾本科多年生植物，是世界重要的經濟作物，是糖廠的主要生產原料[1]。隨著中國“走出去”戰略的實施，越來越多中資企業在非洲投資糖廠并擁有配套甘蔗種植園，企業不僅獲得投資收益，還為保障當地民生和促進當地經濟發展作出了貢獻。中資企業在非洲投資的糖廠，收益比較可觀，主要得益于當地勞動力總數龐大且成本較低，因此可節約大量人工成本。在農業生產中，甘蔗收獲是甘蔗生產過程中勞動強度最大，勞動量最多的環節，但隨著近年來非洲經濟的發展、城鎮化程度逐步加強，越來越多的當地員工不愿從事農場重體力勞動，糖廠的甘蔗收獲作業勞動力日益缺乏，因此實現農業機械化迫在眉睫。放眼世界，澳大利亞、美國等甘蔗生產大國甘蔗收獲機械化水平已相當高[2]。

現階段，非洲甘蔗收割方式還處于傳統的火燒甘蔗、人工收割和不全面的小型機械化收割階段。這種收割方式存在糖分損失大、整體收割效率低、對工廠設備影響較大等劣勢，因此低質量、低效率的傳統人工收割已不能滿足當今的工業生產需求。大力推動甘蔗收割機械化技術發展以及選擇適合非洲地理環境的收割機已迫在眉睫，同時也是進一步實現農業智慧化、現代化的重要舉措之一。

1 機械收獲技術可行性分析

本文以非洲馬里新糖聯公司農場為研究對象，馬里新糖聯糖廠廠址位于馬里塞古大區杜加布谷市，地理位置位于北緯13°49′，西經6°8′，該地區屬熱帶草原氣候，光資源非常豐富，溫度適當，日照長，適應甘蔗生長。該糖廠主要包括一條生產能力為日榨6 000 t 甘蔗的白糖生產線和配套的24.5 MW熱電聯產電站以及一條日產60 000 L 的酒精生產線，并配有有效種植面積為8 420 hm2的甘蔗原料種植基地。新糖聯公司農場的甘蔗收獲工作一直采用火燒甘蔗、人工砍收、抓蔗機裝車的方式，此方式近年來產生了諸多不利因素，而機械收獲方式在技術上可改善一系列問題。

1.1 改善勞動力不足問題

隨著馬里經濟的發展，勞動力成本上升，當地人缺乏對砍甘蔗這類重體力勞動的意愿，砍甘蔗人數逐年下滑，目前運蔗量已不能滿足工廠日榨4 500 t~6 000 t 的需求，再加上當地員工節日放假、參加社會活動等因素導致運蔗量不穩定，受人工因素限制較大，運蔗量不足導致工人經常斷槽、榨季時間人為延長，給公司造成較大經濟損失。另外，傳統人工砍蔗占用勞動力較多，一般每天需1 000 人以上，占用甘蔗種植及田間管理工作勞動力，影響其他種植、施肥、除草等田間管理工作進度。人工砍蔗后，還需要抓蔗機械裝車，因此運輸成本較高。

非洲馬里甘蔗種植面積大且集中，地形為平原，十分適合甘蔗機械化收獲技術的發展。采用機械收獲方式，可大幅降低人工依賴程度，降低人力成本，可以有計劃地實現高糖高榨，進而提高工廠生產的穩定性，縮短榨季時長。按目前主流機型，每天平均有效工作10 h，每臺收割機每小時平均可收獲15 t[3]，投入40 臺收割機共同作業，可達到每日收蔗6 000 t 的目標，而每臺收割機只需機手和轉運、協調人員共約5 人，40 臺只需200 人左右，與人工收獲相比，減少約80%的勞動力。

1.2 改善糖分損失問題

根據廣西大學生命科學與技術學院彭娜等[4]的研究，甘蔗收獲后因不能及時入榨，堆積儲存過程中甘蔗劣變會造成蔗糖含量下降，研究顯示，將甘蔗粉碎成約5 mm 碎塊后，儲存前12 h 內蔗糖損失率高達30.87%，儲存時長是影響劣變程度最核心的因素，且劣變程度與莖段切口和傷口數量相關，較高的環境溫度能加快劣變發生。糖廠應盡可能將采收安排在環境溫度較低的時候，并于12 h 內完成壓榨。

經試驗，馬里新糖聯糖廠甘蔗過火后，整體甘蔗重量降低約1%，糖分相應存在損失。人工收蔗裝車后還需要一次、二次、三次撿蔗，甘蔗至少2 天后才能入廠，甘蔗在非洲高溫氣候下，根據試驗，2 天平均約損失10%糖分，甘蔗新鮮度嚴重下降。采用機械收獲后，機收開始和停止時間隨時可控，一次性裝車，田間遺漏減少，路上短蔗運輸車廂幾乎不掉落甘蔗。采用機械收獲不存在火燒蔗燒完后甘蔗不能及時加工造成的損失。由于省去撿蔗環節，機收蔗可以達到在24 h 內運送入廠的要求，隨時吊榨，不用存蔗，減少甘蔗存貯時間，大大提高甘蔗新鮮度，同時不用二次抓吊甘蔗，進一步減少糖分損失。

為此，馬里新糖聯糖廠連續3 天選取火燒甘蔗與機收甘蔗進行分析對比，結果如表1所示。

通過實驗發現，機收甘蔗還原糖少，破碎度高，蔗汁質量高，降低了制煉工段處理難度，減少了化輔料使用量，可提高白糖品質，工廠預計產糖率可提高0.5 個百分點，這也與廣西大學農學院陳超君等[5]的研究結果相一致。

1.3 改善對工廠設備的影響

糖廠采用抓蔗機運輸甘蔗，設備抓運過程中容易將泥沙一起帶入運蔗車廂；同時由于采用火燒甘蔗收割方式，入榨甘蔗含渣含塵大，在甘蔗壓榨過程中導致壓榨車間榨輥等設備磨損。由于泥沙同樣滯留在蔗渣中，不僅在燃燒過程中影響鍋爐熱效率，同時增加鍋爐除砂除塵壓力，對引風機等設備產生磨損，過熱器、省煤器、空氣預熱器壽命縮短，鍋爐燃燒工況差，有時不能滿足額定供汽量。采用機械收割，機收蔗含砂率低，鍋爐燃燒工況轉好，引風機風葉磨損減輕，可減少停爐檢修次數，從而保障榨季生產。

據統計，人工收獲造成的撕解機刀片磨損約3套，而采用機械收割則不需在榨季期間更換此刀片。人工收獲造成榨季期間榨輥磨損約15 個，而采用機械收割可減少至約6 個。人工收獲造成蔗渣鍋爐引風機葉片面磨損約4 個，而采用機械收割則基本不存在磨損情況。據統計，人工收獲情況下鍋爐過熱器、省煤器、空氣預熱器壽命為3 年左右，而采用機械收割，以上設備壽命可增至6 年。由于機收蔗新鮮度提高，壓榨車間電力負荷小，撕解機零部件磨損量下降，榨量穩定，減少斷槽次數，減少停機洗機次數，預計可縮短榨季時長約30天。

1.4 對宿根蔗蔸和出苗率的影響

以傳統的人工收獲方法為對照，統計研究了近3年機械收獲對宿根蔗蔸質量的影響。對比人工收獲和機械收獲對留茬高度和蔗蔸破頭率的影響，如表2所示。

由表2 可知，人工收獲的留茬高度明顯高于機械收獲，采用機械砍收茬口高度雖也有不合格現象，但比人工砍收可控，不存在人工砍收二次補刀問題。

機械收獲與人工收獲相比，人工收獲對蔗蔸破頭率的影響較大，農場由于甘蔗品種分蘗多，甘蔗株數很多，農場面積大，采取的人工收獲方式為由人工砍倒機械裝車的方式。拖拉機進入甘蔗地，抓蔗機抓取人工砍倒堆成排的甘蔗裝車，其中拖拉機和抓蔗機來回反復碾壓蔗蔸，抓蔗機抓取時有時連蔸拔除，對宿根蔗的出苗產生一定影響。另外，長期碾壓可破壞土壤結構，使土壤耕作層的透水性、保水性、透氣性變差，影響宿根蔗產量。

表1 火燒甘蔗與機收甘蔗各項指標平均值分析

表2 人工收獲和機械收獲對留茬高度和蔗蔸破頭率的影響

而采用切斷式機械收割，機械進地基本是直線行進，只存在配套有連帶裝載甘蔗在內的轉運車在蔗田多次轉彎調頭的現象，反復來回碾壓的情況大為減少，可大大降低蔗蔸破頭率。

采用機械收割后，可以選擇將蔗葉切碎撒拋回地面，不僅解決了就地焚燒造成的環境污染和火災隱患，還解決了因蔗葉不利于田間管理的難題[6]。蔗葉還田還有以下好處：培育肥力，可節約20%的肥料，可以增加土壤有機質和微量元素，是培育肥力的有效措施[7]。

2 機械收獲經濟可行性分析

對人工收獲和機械收獲直接費進行對比，結果如表3所示。

表3 兩種收獲方式直接費對比

由表3 可知，從直接費上看，機械收獲費用要比人工收獲高出21.6%。由于機械收獲的技術優勢明顯，因此不能單純只通過直接成本來評價，若考慮間接成本和機會成本[8]，則機械收獲將比人工收獲凸顯較大優勢。

例如，考慮人工收獲火燒蔗損耗、遺漏蔗損失、砍收茬口高度損失、宿根蔗破頭率損失、產糖率損失等，預計每噸蔗將損失約6 000 元。另外考慮人工收獲造成對工廠的影響，如撕解機刀磨損、榨輥磨損、鍋爐引風機風葉更換，鍋爐過熱器、省煤器、空氣預熱器壽命減少以及榨季天數增加，預計每噸蔗將損失約3 800元。

因此，綜合考慮，采用機械收獲在經濟上優勢更大。非洲大面積蔗田條件下，采用機械收獲迫在眉睫，首先應改善適合機械收割的農藝條件，如實行機械化作業，要求行距符合機械要求（一般要求1.2 m、1.5 m、1.8 m行距）[9]，甘蔗栽培時，應注意開溝深度，防止蔗蔸位置淺造成機械作業時對宿根的破壞。另外，需在非洲著力培養熟練機手，加大當地屬地化員工培養力度，成立一支成熟的甘蔗機械收割隊伍[10]。

3 小結

通過對非洲甘蔗機械收獲進行技術和經濟上的分析，文章論證了甘蔗機械收獲在當前非洲經濟、人力、氣候條件下的明顯優勢，闡述了甘蔗收割機在農業智慧化發展過程中的重要作用，對非洲糖廠全面實現甘蔗收獲機械化具有重要意義。