1.前言
甘蔗是我国制糖工业的主要原料，其种植区域主要分布在广西、广东、海南、福建、云南等省区。我国是世界甘蔗生产大国，2000年种植面积为146万公顷。广西作为发展蔗糖业自然条件最优越的地区，蔗糖业发展很快，已形成了广西经济的支柱产业，糖产量已占全国产量的一半以上。蔗糖业是广西农民最重要的经济收入来源，也是许多地方财政收入的重要来源。蔗糖业的发展直接影响到广西1600多万蔗农的生计和社会的稳定。
我国已加入WTO,正面对原糖进口配额和关税变化对蔗糖业的冲击，市场竞争十分激烈。就广西总体来说，目前蔗糖生产成本过高、糖价在国际市场没有任何优势。针对这个严峻局面，为了把广西蔗糖业做大做强，按照“糖厂是建设的主体，农民是种植的主体，政府是服务的主体”的分工，各级政府部门制定了许多扶持发展蔗糖业的有利政策，引导企业以资产重组成纽带，以大型骨干企业为龙头，发展工贸一体化的大型联合糖业集团，对蔗糖产业进行了优化结构和合理布局，重点支持宜蔗地区的发展壮大。制糖企业深化管理手段，提高制糖技术水平，开展甘蔗产品的综合利用。蔗农广泛采用良种良法，实施科学耕作管理技术等。通过上述措施，广西的蔗糖业取得一定成绩，但是占蔗糖生产成本的70%以上的原料蔗生产技术仍然落后。因此，提高甘蔗生产技术水平，是亟待解决的问题，这个问题的关键是推广良种和采用先进的耕作管理技术。实现先进的耕作管理技术的一个重要方面——就是实现甘蔗生产全程机械化，而成熟的甘蔗收获机械技术一直未得到解决，成为制约甘蔗生产全程机械化的瓶颈。
2.甘蔗收获机械技术的现状
2.1国外甘蔗收获机械技术的现状
国外甘蔗收获机械主要有两种型式：一种为切段式甘蔗联合收割机，一种为整杆式甘蔗收割机（配套剥叶机）。
2.1.1切段式甘蔗联合收割机
世界上发达的产糖国家，由于土地资源十分丰富，甘蔗连片种植面积大，田园平整，便于机械化作业。同时，糖厂制糖工艺接受切段式原料蔗，加上他们高度重视发展机械化生产，因此，甘蔗收获机械化水平高，大型切段式甘蔗联合收割机得到了广泛应用，如巴西已有80%的甘蔗生产实现了机械化收割，古巴也达到了72%。目前，在巴西、澳大利亚、古巴等产糖发达国家，大型切段式甘蔗联合收割机是甘蔗收获机械技术发展的主要方向。
这些大型甘蔗联合收割机具有功率大、作业效率高、功能齐全、自动化程度高、含杂率低等特点，是全程机械化生产中成熟、稳定的收获机具。其能够作业时一次性完成：扶倒、切梢、收割、切段、清选、装载、蔗叶切碎还田等工序。加上与收割机作业配套使用的运输车、加油车、维修车等，就实现了甘蔗收获环节的全程机械化。
大型甘蔗联合收割机的代表厂商和机型有：英国SERRANA公司、巴西SAHTAL公司、澳大利亚TOFT系列等。这些机型的24小时生产率达到了400～900吨。
小型甘蔗联合收割机代表机型有日本久保田公司生产的UT—70K型、松元机工株式会社生产的MCH—15型等。这些机型功率较小，每小时生产率为3吨。
2.1.2整杆式甘蔗收割机
该类收割机只实现甘蔗的割倒、铺放等工序，再利用配套的剥叶机进行切梢、剥叶，人工集堆后，机械装载，再用运输车运到糖厂。因此，也称为分段式甘蔗收获机械。这种机型适于丘陵地区小田块蔗田作业，目前在日本、菲律宾、印度尼西亚等国应用。
该类机型较小，采收方式为整杆青采式。其结构特点是：以手扶拖拉机底盘为动力和行走装置，安装有地面仿形装置，割台可调程度高等。代表机型有日本文明农机株式会社生产的NB—11型、久保田公司生产的NB—11K型等，剥叶机有久保田公司生产的BMC—250型剥叶机等。该类机型在日本经过近三十年的改进与发展，技术上较成熟和完善。总的来说，该类机型在世界主产糖国应用范围不是很广泛。
2.2国内甘蔗收获机械技术的现状
我国从上世纪70年代就开始研制甘蔗收获机械，所研制的机型也主要分为两种型式：切段式甘蔗联合收割机和整杆式甘蔗收割机。
2.2.1切段式甘蔗联合收割机
该类机型是仿照国外大型甘蔗联合收割机改进而成。通过改造中马力轮式拖拉机的轮系，抬高拖拉机的离地间隙，以适应甘蔗垄作和原料蔗输送。割台悬挂于拖拉机尾部，以拖拉机后退方向为收割前进方向，可一次性完成：切梢、扶倒、切割、喂入、切段、输送、清选、装载等工序。
该类机型代表是广西农机研究所研制的4GZ—140型自走切段式甘蔗收割机。由于切段原料蔗不受糖厂欢迎，该类机型没有得到推广应用。
2.2.2整杆式甘蔗收割机
整杆式甘蔗收割机的收获方式为整杆全青采式，有两种主要型式：一种为收割与剥叶联合式，另一种为收割与剥叶分段式。
联合式整杆甘蔗收割机可一次性完成：切梢、扶倒、切割、输送、清选、剥叶等工序。这类代表机型有广西农机研究所研制的以中马力轮式拖拉机作底盘的KALTOR—80型甘蔗联合收割机。
分段式整杆收割机可一次性完成扶倒、切割输送、铺放（或打捆）等工序。配上剥叶机和运输车，就可实现甘蔗收获分段式机械化作业。这类机型有自走底盘式、侧挂大中马力轮式拖拉机式和利用手扶拖拉机底盘式等型式，代表机型有广东农机所研制的4GZ—35型侧挂式甘蔗收割机、华南农大研制的侧挂式甘蔗收割机和自走底盘式甘蔗收割机、仙游县农机厂研制的配套手拖的4GZ—12型甘蔗收割机（与日本产NB—11K型相似）、南宁市百乐机电公司研制的配套耕整机的甘蔗收割机等。
与分段式收割机配套的剥叶机，均为人工喂入、集堆，可一次性完成切梢、剥叶等工序。主要代表机型有广西大学的4ZB—6A型、广西农机所的4ZB—12型、南宁市百乐机电公司的BL02A型等。
以上机型，有的已停产；有的经试验表明，技术路线是正确的，适应性、可靠性有待提高，正在开发试验改进中。由于技术上的因素，目前均没有大量推广使用。
3.国内甘蔗收获机械技术存在的问题
虽然国内开发了不少机型，目前研发的热度也正在高涨，但是适合生产实际应用的成熟、稳定机型基本上还没有。现有机型主要存在以下问题。
3.1切段式联合收割机存在的问题
3.1.1采收的切段蔗不符合糖厂要求。由于甘蔗切段后，必须在16小时内开榨，否则甘蔗会产生变化，造成糖分下降，影响出糖率，而目前糖厂的生产模式不能保证在此时间内开榨。
3.1.2整机结构对收获适应性差。首先，由于采用轮式拖拉机作底盘，需要对拖拉机的改动量过大。其次，机型大，转弯半径也大，目前蔗区预留空地不能满足作业要求。还有，蔗田起伏不平，割台可调性差，造成割茬不齐、破头率高；切梢装置调整不便，对生长高度不齐的甘蔗难以控制到合理的切梢长度；整机各部件的可靠性还有待提高等。
3.2整杆式甘蔗收割机存在的问题
3.2.1联合式整杆收割机
整机性能较差联合式收割机采收的原料蔗虽然符合糖厂的要求，但是据多次田间试验表明：割台可调性差，造成割茬不齐，破头率高，影响了宿根蔗的发芽生长；剥净率低，含杂率高，损失率仍过大；输送装置还不完善等。这些问题仍有待改进解决。
就今后的发展方向，整杆青采联合式收割机仍是最适合目前制糖工艺的较理想的收获机械。
3.2.2分段式整杆甘蔗收割机
整机结构性能仍不理想采用轮式拖拉机作底盘和自走式底盘的收割机，整机外形尺寸大，转弯半径过大。割台的可调度差，没有仿型机构，不能随地形任意调整调台，影响了切割质量，主要反映在割茬不齐，破头率高。采用大马力拖拉机的机型，收割幅宽为单行（垄），生产率与功率配套性差，经济性不明显。采用中拖侧挂的机型，整机质量分布不均衡，需加挂配重，影响收获速度和对蔗地会产生一定的破坏性。
生产率低，劳动强度仍大由于该类机型作业一次性完成工序少，虽有剥叶机配套作业，但仍需较多的辅助工人。喂入、收集、打捆、堆放等无法机械作业，使得劳动强度仍偏高。
整机可靠性偏低所采用的结构性能和制造质量仍不稳定，使用可靠性偏低，还需进一步的试验、改进、完善。
剥叶机性能仍未成熟剥叶元件的使用寿命偏低，增加了使用成本和维护工作量；整机结构对剥净率的提高仍有待改进；剥叶元件仍存在使甘蔗破损的现象，影响甘蔗质量。
4.发展甘蔗收获机械化的对策
4.1加大政策扶持力度，增加甘蔗收获机械研发的投入
综观世界发达的产糖国，甘蔗生产机械化发展得这样快，水平这么高，主要关键是得到了政策上的极大支持。我国虽然有不少科研机构、企业、个人开展了收获机械的研发，但是投入仍然不足。首先甘蔗收获机械的研发，是整个蔗糖产业化中重要组成的一环。其次，研发的难度很大，需要大量的人力、物力投入。因此，各级政府部门应对甘蔗收获机械研发予以足够的重视，出台更多的优惠政策，加大财政投入，鼓励甘蔗收获机械的研发和推广使用。
制糖企业是建设的主体，是产业化的龙头，不单要在蔗糖的生产与销售上努力，也要在甘蔗机械化生产方面下工夫，因为低成本的原料蔗更能降低制糖成本。同时，制糖企业参与收获机械的研发，更能令企业产业向多元化方向发展。
虽然开发甘蔗收获机械难度大，但是市场十分广阔，一旦突破技术的瓶颈，将会获得丰硕回报。因此，研发的科研机构、企业、个人应抓住有利时机，加大开发的力度，以期能喝上甘蔗收获机械市场的头啖汤。
4.2努力创造机械化作业的基础条件
以前，我国开发的甘蔗收获机械产品无法推广使用，主要受甘蔗生产的耕作制度和农艺的制约。同样，所引进的国外大型甘蔗联合收割机经生产试验表明，也受到了我国甘蔗生产方式的制约。由于农艺和机械化是相互配合和促进的，因此，必须改变我区目前的甘蔗生产方式。
目前，我国甘蔗生产方式还较落后，没有形成区域化种植、规模化和专业化生产。蔗田起伏不平，丘陵地形多；种植垄距规格杂；种苗品种不够优良，连片成熟期不一致；耕作机械化程度不高，所用机具品种规格杂；田间管理不够科学，甘蔗长势参差不齐等。因此，必须改变这种局面，为实现机械化生产创造良好的基础条件。
由于甘蔗为一年种多年生长的作物，在有条件的甘蔗产区，利用糖厂的龙头作用和各级部门的扶持政策，投入大量的蔗田建设基金，对蔗区实行统一规划，进行田园化建设、灌溉设施建设，推广优良品种，实行科学化的耕作管理，建立一套较现代化的甘蔗生产模式。在生产全程机械化方面，单靠农户，力量尢显薄弱，应探索在制糖企业、农机服务机构、农机专业户等方面，学习外国先进的甘蔗机械化生产实践经验，建立一套完善的机械化管理体系，为甘蔗生产全过程提供全面的指导与服务，力求生产专业化、、标准化、规模化、科学化。
4.3加强甘蔗生产机械化服务组织建设
甘蔗生产机械化的推进，不仅仅是研发单位的事，因为机械化是整个蔗糖产业化中重要组成部分，需要种植户、制糖企业、服务组织的紧密配合。只有实现农机服务规模化作业，甘蔗生产机械化才能让各方获益。因此，要加强甘蔗生产机械化服务组织的培养，培育龙头服务组织，鼓励糖厂建立机械化基地，发挥带头作用，实现产业化经营，为甘蔗收获机械产品进入市场提供良好的运营机制。
4.4甘蔗收获机械技术研发的思路与对策
4.4.1引进国外先进技术，加快研发的进程
不管是切段式机械收获技术，还是整杆式机械收获技术，在国外都是较成熟的。为了加快研究开发进程，有条件的地方，可以考虑通过引进试验，消化吸收后，结合中国特色，进行国产化研制，争取早日推广应用。现在国内已有部门引进了日本产配手拖的整杆式甘蔗收割机，正在进行研发，这是一条行之有效的好途径。
4.4.2加强农机与农艺的紧密相结合
由于农机技术与农艺技术从属于不同部门，以前收获机械研发机构对农艺技术调研不够深入，研制有一定的盲目性，特别是没有和甘蔗生产单位建立研制与生产全过程紧密结合的互动系统，导致研制出的样机在田间试验过程中很受生产条件的制约，加上甘蔗生产季节性强，性能验证的时间不充分，导致研制过程漫长，不能及时地进行技术改进。因此，建议研发机构要与甘蔗生产单位相互联合，研究甘蔗生产的标准化，建立甘蔗机械化研究试验示范推广基地，进行不受季节限制的田间试验，力求农机与农艺的最优化结合，加快机械技术的进步。同时，研发机构不仅只研究收获环节的机械技术，也要研究甘蔗生产全过程的机械技术，以达到作业机械规模化、标准化、专业化、系统化。如南宁市百乐机电公司，不但建立了自己的试验基地，而且针对甘蔗生产，研制出了耕作、种植、植保、收获等一系列的甘蔗生产专用机械，使产品品种达到了专业化、齐全多样，取得了较好效果。
4.4.3收获机械技术研究开发对策的初探
目前，国内收获机械技术研究方向主要还是切段式和整杆式两种。
切段式收获机械技术是世界发达产糖国收获机械化的主导方向，是被证明为较先进、成熟的一种模式，也将是今后我国甘蔗收获机械化发展的主要方式。虽然这个方式现在受到制糖技术的制约，但是不能因此而否定该方式，因为目前我国制糖技术仍然落后于世界先进水平。随着糖业世界市场竞争，我国制糖企业将加速技术进步，通过引进国外先进制糖技术，结合我国实际，提高制糖技术水平。那时将会为切段式收获机械技术提供一个巨大的市场空间。因此，切段式收获机械技术的研究开发不能停步，有关研发机构应联合制糖企业，着手分析国情与国际水平的差距，找出影响技术进步的关键所在，研究采用切段式收获机械技术与制糖技术的最优化结合方式，突破技术制约的瓶颈，重点提高切段式甘蔗联合收割机的适应性、可靠性，解决其所存在的问题，赶上国际技术的先进水平。
整杆式甘蔗收割机的研制开发是目前国内研发的主流。对于整杆式甘蔗联合收割机，应朝专业化、智能化、自动化的方向发展，多采用新技术、新工艺、新材料，以提高整机技术性能和制造质量的水平，达到实际生产应用的适应性、可靠性。其关键部件的研究，如割台，应有根据地形变化的仿型机构，提高其可调程度；影响切割质量的各种参数，应在大量的田间试验、模拟试验上进行优化选用。输送装置应解决输送平顺、不堵塞、不伤蔗以及与剥叶机喂入衔接等问题，剥叶装置应研究剥叶机构的合理性，剥叶元件的使用寿命和伤蔗程度，提高甘蔗的剥净率。提高切梢部件的灵活性，以适应甘蔗高度的变化。扶倒装置应增强扶倒作用。同时，由于生产专业化，可以研制自走底盘式收割机，不一定需通过改装轮式拖拉机；配套功率及生产效率可根据国情设计，并不一定都采用大功率发动机。增加蔗叶切碎还田、原料收集与装载等机构，实现收获环节高度自动化。
对于分段式整杆甘蔗收获机械，由于完成的工序少，在技术上较易突破，应加紧克服配套底盘与收割机构之间的矛盾，解决现有机型所存的技术问题，提高其适应性、可靠性。研究割台的性能改进方案，减少割茬不齐、破头率高等现象。对铺放方式应重点研究，铺放方式和质量的好坏，直接影响机器连续作业和辅助工人数量多少。由于分段收获，生产率比不上联合式，因此，应研究整机的操作灵活性、维护便利性、制造成本等，以求经济性优越。对与之配套的剥叶机，同样着重考虑剥叶元件的性能。全盘考虑收割机、剥叶机（最好加上蔗叶切碎还田装置）、打捆机、装载机等组成的收获机械系统的相互配合问题，提高劳动生产率，降低劳动强度。
由于甘蔗为多年生作物，在研究中，特别要注意机械化作业对蔗田的破坏性的影响以及生态环境的影响。
5.结束语
蔗糖业在新世纪将会产生新的跨越，甘蔗全程机械化将会得到快速发展，对广大农机工作者既是机遇又是挑战。总的来说，我国甘蔗收获机械化前景是广阔、光明的，只要我们抓住机遇，攻克技术瓶颈，将会迎来甘蔗生产机械化蓬勃发展的春天。
作者简介
陈奇海，工程师，1968年9月出生，1991年7月毕业于北京农业工程大学食品工程专业，主要从事农业机械、食品机械等科研开发、制造、推广等工作。