""""""""""""""""""DOI：" 10.13855/j.cnki.lygs.2024.05.011
摘" 要：介绍了贺兰山东麓酿酒葡萄全程机械化作业适配机械的技术性能，对酿酒葡萄全生育期中清土展藤、除草、植保打药、施有机肥、枝条粉碎及埋藤等环节所用机械进行了作业效率、作业投入分析，并与人工作业进行酿酒成本、投入产出比较，结果表明，在酿酒葡萄全生育期作业机械优化配置下，劳动效率显着提高，每公顷投入成本可降低11 265 元，投入产出率提高1.36倍，土地产出率增幅达10.6倍。
关键词：酿酒葡萄；机械配置；投入产出；土地产出率
中图分类号：" S663.1" 文献标识码：" A""" 文章编号：" 1002-2910（2024）05-0051-05
收稿日期：2024-02-26
基金项目：宁夏回族自治区重点研发计划重点资助项目（2022BBF02013）。
*通信作者：马文礼（1974-），男，宁夏平罗人，研究员，从事作物栽培生理研究与推广工作。E-mail：mwl7544@163.com
作者简介：王昊（1989-），男，宁夏永宁人，农艺师，从事园艺作物栽培生理研究。E-mail：nxnkwh@163.com
Research on the mechanical selection and input-output of the whole reproductive period management of wine grape
WANG Hao，HA Rong，JIN Wei，YANG Bo， CEHNG Yongwei， MA Wenli*
（Agricultural Technology Extension and Service Center of Ningxia Agricultural Reclamation Management Bureau， Yinchuan， Ningxia 750001， China）
Abstract：In order to form a fully mechanized configuration of wine grapes in the eastern foothills of Helan Mountain wine production area， the efficiency and input-output of mechanical operations were analyzed. By adapting the latest machinery in the entire growth period of wine grapes， such as soil clearing and spreading vines， weeding， plant protection and pesticide application， organic fertilizer application， branch crushing， and vine burying， the cost of mechanical and manual operations for the entire growth period of wine grapes was investigated and analyzed. The results showed that under the optimized allocation of machinery throughout the entire growth period of wine grapes， labor efficiency was significantly improved， the input costs could be reduced by 11 265 yuan/hm2， the input-output rate increased by 1.36 times compared to manual labor， and the land output rate increased by 10.6 times.
Key words：wine grapes; mechanical configuration; input-output; land output rate
宁夏贺兰山东麓葡萄酒产区是可以媲美法国波尔多产区的新兴黄金产区，截至2021年，宁夏种植酿酒葡萄面积超过3.5万hm2，年产葡萄酒超过1.3亿瓶，产值达300余亿元，面积及产量均占全国的1/3［1，2］。在新形势和政策支持下，宁夏贺兰山东麓葡萄酒产业更是迎来了新的发展机遇。但目前制约葡萄酒产业高质量发展的因素仍然很多，尤其是在种植端，劳动人员年龄老化、劳动力短缺，种植成本居高不下，对高品质葡萄原料及可持续发展带来了挑战［3-5］。管理实行全程机械化作业成为必由之路。根据研究显示，西北地区农业机械配置效率不到45.0%，较东部省份及发达国家存在较大差距［6］，制约着现代农业高质量发展。机械作业可以大幅提高酿酒葡萄生产管理的效率，当前的葡萄园管理技术必须由繁至简，贯彻省工、省力化（轻简化）技术［7］。
宁夏贺兰山东麓葡萄酒产区的酿酒葡萄种植可以实现机械化作业的主要有清土展藤、除草、植保打药、施有机肥、埋藤及枝条粉碎等环节，灌溉及追肥基本实现了水肥一体化全覆盖，在整形修剪及采收环节尚未研发出较适宜的机械，仍采用人工作业。笔者针对宁夏贺兰山东麓葡萄酒产区特点，通过选配包括清土展藤、中耕除草、植保打药、施肥、埋藤及枝条无害化处理的酿酒葡萄全生育管理机械，并测算机械配置的作业效率及投入产出等指标，制定出宁夏贺兰山东麓酿酒葡萄机械化配置方案提供参考。
1" 酿酒葡萄全生育期机械配置方案
1.1" 清土展藤机械
作业要求。清理越冬埋土的葡萄植株，清土采用半机械化方式完成，先由机械沿埋土沟两侧分别清土，再由人工将埋土沟顶部土去除。4月中旬第1次清土，距树体 20 cm左右，用机械从沟两侧将过厚的土层刮除一部分，只留5～10 cm，以枝蔓似露非露为宜；4月中下旬完全清土，人工从沟部（上年定植后沟面）和侧面进行，将枝蔓出土，再将植株两侧50 cm范围内的土清理至原地面［8］。
机械选配。选用刮旋刷一体式葡萄藤清土机，型号为3QT/GXS型（图1）。工作原理为利用刮铣刷三组装置依次进行清土作业，设置避让装置，当机械通过水泥桩时实现自动避让。先用前置大刮板将葡萄藤侧面的覆土刮去，再由高速旋转的铣刀伸入葡萄藤底部将土旋出，当底部的土掏空时上部土会由于重力作用自然塌落于底部，最后由刷子将落下的土刷出，能完成75%以上的清土作业，伤藤率≤3%。工作效率为0.27～0.53 hm2/h。
1.2中耕除草机械
作业要求。在对葡萄沟内进行中耕除草，保持表层土壤疏松。在多雨季节中耕深度要浅，一般在5 cm左右，以消灭杂草为主；雨季过后，中耕深度要适当进行加深，一般在10～15 cm。注意避免伤及植株根系。碎土率＞60%，旋耕后地表植被残留量＜200 g/m2。
机械选配。葡萄株间仿地形除草机，型号为3CZD（图2），其工作原理为针对葡萄埋藤起藤形成的“鱼脊梁”地理状况，造成机械作业不稳定，除草作业易伤藤的问题，研发的一种仿地形行走结构，通过液压与机械机构联动，使行走轮能够根据地形自动左右摆动，机身上下滑动，一定程度适应不平整地面，保持机身稳定，使除草刀比较稳定地保持工作深度，较好地解决了因为地面不平整原因导致的伤树问题。工作效率0.67 hm2/h。
1.3植保机械
作业要求。植保作业机械应能将药液均匀施在作物对象所要求的部位上，具有良好的通过性，施液量的误差率在10%以内，药液的附着率≥33%（内吸剂除外），采用低容量喷雾时，喷洒在作物叶面上的雾粒数应＞25粒/cm2方可认为是有效雾滴沉积密度［9］。
机械选配。门式葡萄植保机3WJF-500型（图3）。配套动力50马力，伸展幅宽6 m，起升高度2.6 m，药罐容积1 000 L。可自动识别株冠疏密程度，并适时调节喷药量，实现有树喷药、无树停药的智能精量可控。高压风送式设计，风吹动株冠叶片上下翻动，使药液直达株冠核心部位（包括株杆和叶片背面）。门型可伸缩折叠喷杆设计，可一次喷施2行葡萄，上、左、右共计16个喷头，实现全方位喷药、自动调节幅宽和高效率作业。工作效率1.67～2 hm2/h。
1.4埋藤机械
作业要求。根据埋藤机的标准［10］，作业要求适宜葡萄种植的最佳行距为3～4 m，葡藤条绑后高度要低于2.5 cm，适用于土壤绝对含水率为 15 %～30 %的各种土壤，机具作业转弯的地头长度要大于4 m。机械的抛土距离≥80 cm，取沟距葡萄藤根部40～50 cm，取土沟宽度38 cm，沟深15 cm，堆土高度要＞40 cm，覆土宽度＞110 cm。
机械选配。旋耕式葡萄埋藤机，型号为3PXMT（图4）。其工作原理为设计锥形旋耕刀组合，在作业时，旋耕装置通过快速转动，将地表土打碎并旋起抛向上方，通过导向板将抛起的土均匀地洒落地葡萄藤条上。工作效率为0.53 hm2/h。
双边葡萄埋藤机，型号为3MTC（图5）。其工作原理为从葡萄行间均匀取土，通过输送带运输至送土装置，土通过多级输送运动达到一定的破碎效果，后被均匀分置两侧输送带对葡萄藤条进行有效填埋。工作效率为0.67 hm2/h。
1.5施肥机械
作业要求。秋施和深施基肥，以有机肥为主，一般在9月下旬至10月下旬，并混合增施磷肥和钾肥。要求机组顺着葡萄行间方向，从地块一侧开始采用梭形方式作业。机组沿葡萄沟两侧轮流进行逐年向外延伸。施肥机在正常作业速度下排肥，排肥量稳定性变异系数应＜10%。施肥机按正常作业速度前进施肥，其施肥量均匀度变异系数≤40%，施肥深度为40～50 cm，施肥深度合格率≥80%，断条率＜2%。
机械选配。葡萄开沟施肥一体机（图6）。机械由开沟、施肥及机架3个部分构成，利用液压和传统装置使3个部件形成联动，其中施肥部件由肥料储藏箱体及内含的排肥系统构成，实现开沟后，沟内施肥，最后再覆土的过程。为避免损伤葡萄枝干，机械采用偏置式设计，使用纵撑装置将施肥装置抬起，在整机的左侧设置开沟器，在机架的左侧尾部悬挂覆土装置，机架是葡萄有机肥施肥机的基础部分。作业效率为0.6～0.8 hm2/h。
1.6" 枝条粉碎机械
作业要求。葡萄枝条粉碎时间为每年的6～8月及11月上旬，夏季主要将风干后的副梢及叶片进行粉碎，冬季主要将冬剪后的枝条及叶片进行粉碎。枝条还田机、粉碎机以葡萄行为作业行，机械粉碎枝条长度要＜5 cm，当长度＞5 cm的枝条数量超过5%时，应再次粉碎。
机械选配。葡萄枝条粉碎机型为4JS（图7）。其工作原理为设计捡拾机构、粉碎机构和震压机构等关键部位，通过手指仿形捡拾机构将田间修剪下来杂乱散落的枝条进行自动捡拾并输送到粉碎机构，利用碎枝辊上的凹形齿碎枝锤与粉碎箱顶板上的凸齿不断进行切合运动，将枝条切成5 cm以下的碎枝，储料箱的侧壁开设进风口、出风口、抽风机，将粉碎后的碎枝条吸入储料箱内，或直接落地，通过震压辊再将其压入土壤，以便尽快腐化成有机肥。减少环境污染，进行废物利用，实现变废为宝。其工作效率为0.67 hm2/h。
2酿酒葡萄全生育期机械作业效率比较
根据2022—2023年宁夏农垦玉泉营农场酿酒葡萄全生育期生产管理过程调查数据及测产销售结果为基础，采用要素生产率方法［11］对酿酒葡萄全程机械化与人工作业效率进行比较评价，选择的测算指标，其公式分别为：
劳动生产效率Up=Ar/Tp
式中：Ar表示单位作业面积，Tp表示单位劳动力所需作业时间。
投入产出率Ui=Ot/Ct
式中：Ot表示单位面积总产出，Ct表示单位面积总投入成本。
单位面积酿酒葡萄总产值Pt=Ot-Ct
Uo土地产出率U0＝Pt/Ar。
以1 hm2面积为样方，监测机械作业时长，并采用上述公式计算机械作业效率Upm，人工作业效率Upl。
2.1酿酒葡萄机械和人工作业劳动生产率比较分析
由表1可看出，采用机械作业，清土展藤的作业效率为6.02 hm2/人·d-1，是人工作业效率0.13 hm2/人·d-1的46.30倍，除草、植保打药、施有机肥、枝条粉碎及埋藤作业也分别是人工的40.00倍、12.50倍、123.17倍、59.15倍及61.50倍。说明在酿酒葡萄管理过程中，工作繁重的环节使用机械代替人工，会大幅提高劳动生产效率。
2.2酿酒葡萄机械和人工作业投入成本分析
机械作业可以显着降低酿酒葡萄生产管理的成本。由表2可以看出，在灌溉施肥、整形修剪及采收环节，机械作业与人工作业的成本金额一致，而在清土展藤、除草、植保打药、施有机肥、粉碎枝条及埋藤等环节，机械作业较人工作业成本均有降低。葡萄全生育期作业成本，机械作业成本31 410元/hm2，较人工作业成本42 675 元/hm2，节约成本11 265 元/hm2生产管理成本26.40%。
2.3酿酒葡萄机械和人工作业投入产出分析
酿酒葡萄使用机械作业的投入产出及土地产出率较人工作业大幅提升。通过表3可以看出，以2022—2023年试验基地赤霞珠葡萄测产的平均产量12 180.00 kg/hm2，收购价3.60 元/kg，计算酿酒葡萄产值为43 848.00元，并以表2的统计成本为基础，计算得出机械作业的投入产出率为1.40，是人工作业1.03的1.36倍；机械作业的土地产出为12 438.00元/hm2，是人工作业1 173 元/hm2的10.60倍。说明，针对酿酒葡萄全生育期使用机械作业，其投入产出率及土地产出率会因为成本的降低显着提升。
3小结与讨论
美国、法国等发达国家由于葡萄种植面积较大，在葡萄机械化研究处于世界领先地位，在开沟、施肥、中耕、采摘等关键环节均实现了全机械化及自动化［11］，而国内葡萄种植的机械作业环节，主要以植保、中耕除草、施肥、田间转运以及清土、埋藤等机械为主［12，13］，在采收、修剪等环节尽管已有机械研发，但尚未进行大规模应用，而且现有的栽培模式限制了部分机械的研发［14］，目前仅能就清土展藤、除草、植保打药、灌溉施肥、施有机肥、枝条粉碎及埋藤进行机械配置，但高效的配置能进一步提高酿酒葡萄的作用效率。
开展酿酒葡萄全程机械化是提升劳动效率和土地产出率的有效手段。目前，关于酿酒葡萄机械效率的研究主要集中在开发研制的新型作业机械验证环节，尚未针对酿酒葡萄全程机械化的作业效率研究进行报道。例如，王乾等［15］在研发清土机时，重点关注了机械的作业质量和机械性能，并未对机械作业的效率和产出进行研究，而张静等［16］在研究葡萄生产投入产出时，仅以人工作业作为研究内容，未涉及机械作业投入产出。已有的关于酿酒葡萄生产效率方面的研究中，张义胜等［17］研发的智能植保机器人作业效率为6～30 hm2/d，与本研究的25 hm2/d较为接近。海丽齐古丽在吐鲁番葡萄埋藤进行了调查，结果显示机械埋藤效率是人工埋藤效率的40 倍［18］，本研究采用新型埋藤机械，效率较人工可提高至61.5倍，进一步降低葡萄管理成本，提高土地产出率。这为全面提升葡萄酒产业的综合效益，促进宁夏贺兰山东麓葡萄酒产业可持续发展提供了重要依据［19］。
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