甘蔗和甜菜是我国制糖业最主要糖料来源和重要的经济作物之一。目前甘蔗全国种植面积2600多万亩,种植面积仅次于巴西和印度,居世界甘蔗种植第三大国,主要分布在广西、云南、广东等地;甜菜全国种植面积200多万亩,主要分布在新疆、内蒙、黑龙江等地。近年来甘蔗和甜菜种植面积一直在下滑,如甜菜种植面积从2012年的360多万亩下滑至2014年的200多万亩,严重威胁我国糖业安全,主要原因是人力成本增加,机械化收获水平低推高糖料成本,如甘蔗收获机械化水平仅约1%,制约我国糖业发展。国外发达产糖国家,如巴西、美国、澳大利亚等,甘蔗生产机械化程度高,从深松、整地、播种、施肥、收获等全程机械化作业;巴西目前全程机械化综合水平在70%以上;欧美等发达国家甜菜生产已经实现全程机械化作业。我国党和政府高度重视糖业安全生产,国家发展改革委2015年出台了“糖料蔗主产区生产发展规划(2015-2020年)”,糖料主产区政府也相继提出促进机械化收获的措施,国家在“十一五”、“十二五”科技项目都涉及到甘蔗和甜菜收获机械研究,通过广大科技人员的努力取得了可喜进步。
项目是“智能农机装备”重点专项 2016年度立项项目,属于甘蔗甜菜收获关键共性技术研究和重大装备开发,总投资5312万元,其中国拨资金2656万元,企业自筹资金2656万元。下设5个课题,其中1个为甘蔗甜菜共性技术研究课题,2个为甘蔗收割装备研制课题,2个为甜菜收获研制课题。执行期2016年07月-2020 年12月。
项目瞄准糖料蔗主产区“双高”需求,重点研究装备智能化控制技术与系统、甘蔗收获技术与新装置开发、甜菜收获技术与新装置开发、甘蔗和甜菜收获机整机集成研制。突破电液智能控制,甘蔗扶蔗、根切、宽窄行收割、切段工艺和甜菜自动对行切顶、减阻挖掘、振动分离8项核心技术。解决广西、云南和广东集中连片规模地与丘陵地种植、台风季风山风导致倒伏生长、榨季多雨带来的机械收获地块适应性问题;解决等行距和宽窄行种植模式带来的机械收获机具适应性问题;解决甜菜联合与分段高效能机械收获问题。
项目由现代农装科技股份有限公司牵头,联合华南农业大学、中国农业大学、浙江大学、青岛农业大学、西南大学5所大学,中国农业机械化科学研究院、广西壮族自治区农业机械研究院、黑龙江省农业机械工程科学研究院、中国科学院沈阳自动化研究所4 家研究院所,中机美诺科技股份有限公司、中联重机股份有限公司、广州悍牛农业机械股份有限公司和黑龙江沃尔农装科技股份有限公司4家技术企业,组成14家产学研团队共同承担。集合了现有国内甘蔗和甜菜研制最具实力的高校、院所和高新技术企业,具有土壤植物机器系统技术国家重点实验室、甘蔗机械国家重点工业性试验基地等。“十一五”、“十二五”期间通过承担的国家科技项目研究了甘蔗收获根切、切段、输送、除杂和甜菜收获的切顶、挖掘、输送、果土分离等关键技术,获得了多项国家专利,研制了多种样机。将为项目开展提供强大的创新科研队伍和先进的试验与制造手段及良好前期技术基础。
项目以智能化技术为主线,实用性设计为先导,核心关键技术重点突破,集成技术装备及关键技术通过试验检验并在试验中不断提升的技术路线开展创新研究。集成研制7种装备。履带式和轮式切断甘蔗联合收割机2种,喂入量≥6 kg/s;集料式和提升臂装运式履带丘陵山地甘蔗收割机2种,喂入量≥4 kg/s;宿根破头率≤17%,损失率≤5%,含杂率≤7%,试验考核总面积≥500 hm2。自走式甜菜联合收获机、甜菜挖掘铺放和捡拾收获机3种,切顶合格率≥85%,块根折断率≤8.0%,含杂率和总损失率≤4.5%,捡拾收获机作业效率0.8-1.0 hm2/h,试验考核总面积≥800hm2。将形成31-35项具有自主知识产权的国家专利,制定标准7项,发表论文30-35篇;提升装备智能化水平,具备根切、切段、排杂等驱动马达参数实时采集,故障诊断与自动监控功能。
项目的实施将解决甘蔗收获连片规模地与丘陵地种植等条件和等行距和宽窄行种植模式带来的机械收获适应性问题,解决甜菜联合与分段高效能机械收获问题,实现甘蔗机收率由现有不足1%的跨越增长;提升甘蔗与甜菜行业技术水平和产品制造水平,缩短与先进国家间的差距。据测算:机收率每增长5%,则需要1200台甘蔗收割机和45台套甜菜收获机,预计有16.14亿元产值。节本、增效,提高农民收入,机收与人工收获相比可节约支出甘蔗100-150元/亩,甜菜约100元/亩,替代进口可节约购机成本20%以上。解决劳动力紧缺收获用工荒问题,1台大型甘蔗收获机和甜菜收获机可分别替代300个人工以上。装备的研究成功将推进我国甘蔗和甜菜机械化收获进程,推动糖料机械化收获产业升级创新,促进糖业平稳可持续发展,保障我国食糖产业安全有重要作用。同时,因甘蔗和甜菜种植主要集中在广西、云南、新疆和内蒙等边境省区和少数民族聚集地,提高糖农收入水平,有助于促进边境地区经济发展。