譚 杰,蔣輝霞,李光輝,高 新,蔣金巧,隨順濤,羅 俊

(四川省農(nóng)業(yè)機(jī)械科學(xué)研究院,成都 610066)

川藥是四川現(xiàn)代農(nóng)業(yè)“10+3”產(chǎn)業(yè)體系的重要組成部分,逐漸受到重視[1-2]。金銀花為忍冬科忍冬屬植物,是我國(guó)傳統(tǒng)的大宗藥材,也是我國(guó)重點(diǎn)管理的名貴中藥材,同時(shí)又是食品物質(zhì),被列入2018年藥食同源目錄[3]。據(jù)《神農(nóng)本草經(jīng)》記載,該藥可用于中醫(yī)臨床清熱解毒,金銀花已被列入《中華人民共和國(guó)藥典》[4]。金銀花味甘性寒,是一種常見(jiàn)的中藥材,具有清熱解毒、疏散風(fēng)熱和消腫等功效,金銀花的療效卓著,被譽(yù)為“植物抗生素”[5],面對(duì)新冠肺炎,金銀花發(fā)揮了重要作用[6],具有重要藥用價(jià)值。以陜西省蒲城縣為例,預(yù)計(jì)到2025年,全縣金銀花種植面積將達(dá)到6666.67hm2,產(chǎn)值將超過(guò)3 億元,農(nóng)民人均收入將提高50%以上[7],說(shuō)明金銀花具有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值,可為四川金銀花的發(fā)展提供借鑒。

然而,目前金銀花的采摘主要以人工采摘為主,雖然采摘的質(zhì)量較高,但是存在人工采摘成本高、耗時(shí)長(zhǎng)和采摘效率低等問(wèn)題。因此,繼續(xù)降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度,提高金銀花采收效率,研發(fā)出適合丘陵山區(qū)的金銀花修建、開(kāi)溝和采摘農(nóng)機(jī)裝備,亟待進(jìn)一步解決,從科技強(qiáng)農(nóng),裝備強(qiáng)農(nóng)的角度,促進(jìn)機(jī)械化程度的普及與推廣,不斷助推四川中藥材金銀花的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

1 四川金銀花機(jī)械化研究現(xiàn)狀

四川省獨(dú)特的地理氣候孕育了豐富的中藥資源,享有“中醫(yī)之鄉(xiāng),中藥之庫(kù)”的美譽(yù)[8]。四川省從地形上看,全省山地占77.1%,丘陵占12.9%,丘陵山地在地形中占主導(dǎo),土壤多為黃壤土、同時(shí)四川丘陵山區(qū)普遍存在地塊小而散,坡地多而雜,田塊落差大,地形地貌跨度大,土壤粘性大等典型地貌特征,導(dǎo)致農(nóng)機(jī)在丘陵山區(qū)作業(yè)受到限制[1, 9-10]。目前,四川省的金銀花種植主要采用灌溉機(jī)、噴霧器和耕地機(jī)等現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)機(jī)械化,大大提高了金銀花的生產(chǎn)效率和品質(zhì)。在金銀花采摘方面,主要是高校實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的小型金銀花采摘機(jī),用采摘設(shè)備配合氣流吸力將金銀花采摘,相關(guān)技術(shù)并不成熟,采摘機(jī)械化還有很大的發(fā)展空間。

目前在金銀花的修剪主要是人工為主,機(jī)械化為輔,這是由于機(jī)械化修建的傷損程度高,難以取得更高的修剪和更好的品質(zhì),所以多為理論和藥理研究,針對(duì)四川丘陵地區(qū)的機(jī)械化研究存在不足。希望促進(jìn)四川金銀花機(jī)械化研究進(jìn)程,以期逐步實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、種植和收獲全程的機(jī)械化,以及大幅提升金銀花產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平和競(jìng)爭(zhēng)力,促進(jìn)四川金銀花全程機(jī)械化的發(fā)展。

2 金銀花關(guān)鍵環(huán)節(jié)的機(jī)械化發(fā)展與探討

2.1 金銀花生長(zhǎng)情況概述

據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì),地道金銀花主要分布在34°N～35°N,113°E～117°E,海拔100～700m,年日照時(shí)數(shù)2400～2600h,年降雨量在600～1000mm,屬暖溫帶季風(fēng)性半干旱氣候,適宜在中性或偏堿性的砂質(zhì)壤土生長(zhǎng)[11]。金銀花1年花開(kāi)3～4次,4～6月為第一茬花,占全年產(chǎn)量70%左右,根據(jù)其顏色和外形,通常被分為青蕾期、二白期、銀花期和金花期4個(gè)主要時(shí)期[12]。金銀花的采摘周期很長(zhǎng),可從5 月采收到10 月,通常分為4個(gè)茬次,第一茬花包含在整個(gè)5 月中,第二茬花在6 月中旬至7 月上旬,第三茬花在7 月下旬至8 月上旬,第四茬花在9 月上中旬,也有部分可延續(xù)至10 月[13]。由此可知,金銀花的生長(zhǎng)適應(yīng)性強(qiáng),能夠在復(fù)雜環(huán)境中生長(zhǎng),以及金銀花的采摘的周期較長(zhǎng),有利于金銀花產(chǎn)業(yè)的機(jī)械化和規(guī)?；l(fā)展。

以四川省南江縣為例,其立志在“十四五”末期,建成1個(gè)全國(guó)重點(diǎn)金銀花基地,種植面積達(dá)到1.33×104hm2,年總產(chǎn)量達(dá)到1×104t,綜合產(chǎn)值達(dá)30億元[14]。說(shuō)明金銀花能夠促進(jìn)四川地區(qū)的發(fā)展,通常金銀花種植的行距為1.2～1.5m,株距為1.0m種植,種植450～500株/667m2[15],因此,金銀花能夠適合規(guī)模化種植,為農(nóng)戶帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益,主要生長(zhǎng)條件如表1所示。

2.2 金銀花加工生產(chǎn)流程

金銀花品種選育以優(yōu)選植株直立性強(qiáng)、花蕾大、花蕾期長(zhǎng)、產(chǎn)量高等特點(diǎn)的常規(guī)育種為主[16]。金銀花的加工生產(chǎn)流程需要經(jīng)過(guò)種苗引進(jìn)、假植培育、定植、田間管理、采摘收集和加工,以及成品質(zhì)量檢測(cè)等流程。金銀花生產(chǎn)加工主要依賴人工進(jìn)行完成,機(jī)械化程度水平相對(duì)較低,金銀花的發(fā)展需要選擇適合丘陵山區(qū)的農(nóng)業(yè)裝備,保障其安全穩(wěn)定的運(yùn)行和機(jī)械化操作,最終為提高金銀花生產(chǎn)的質(zhì)量和效率提供智能化、自動(dòng)化的加工生產(chǎn)為目標(biāo)。金銀花的加工生產(chǎn)情況流程如圖1所示

圖1 金銀花加工生產(chǎn)流程

2.3 金銀花整地和開(kāi)溝

金銀花適合在坡度較緩,土層較厚、陽(yáng)光充足的陽(yáng)坡或半陽(yáng)坡生長(zhǎng)[15]。金銀花適應(yīng)環(huán)境的能力強(qiáng),但是開(kāi)溝和整地等因素均會(huì)影響金銀花的生長(zhǎng)。整地覆蓋處理的金銀花土壤比不覆蓋處理的土壤容重小[17],土壤肥力指標(biāo)較低的砂壤土有利于金銀花品質(zhì)的提升[18]。金銀花在選苗育種前期,需要做好整地深翻、耕地除草和施肥等準(zhǔn)備工作,有利于提高金銀花的抗旱抗寒能力,促進(jìn)金銀花根系的生長(zhǎng)。金銀花栽培時(shí)通過(guò)開(kāi)溝的方式,給予植株充足的水分和養(yǎng)分。金銀花開(kāi)溝的最佳時(shí)機(jī)應(yīng)該是在土壤足夠濕潤(rùn)、氣溫適宜的時(shí)候進(jìn)行,以免干旱和水分不足影響植株的生長(zhǎng)。

2.4 金銀花修剪和植保

金銀花的修剪可以減少金銀花樹(shù)體對(duì)水分的蒸發(fā)和養(yǎng)分的消耗,使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)向根部轉(zhuǎn)移,促使金銀花根系的生長(zhǎng),增加金銀花根系的深度和范圍[17]。金銀花一般在整個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)中都需要進(jìn)行修剪,但需要注意不同的修剪方式和時(shí)間對(duì)植株的影響,從而促進(jìn)植株的分枝和生長(zhǎng)。金銀花的生長(zhǎng)過(guò)程中,也需要進(jìn)行適度的植物保護(hù)措施,以防止病蟲(chóng)害和天氣災(zāi)害等對(duì)金銀花的損害。在使用農(nóng)藥和化肥時(shí),需要注意藥劑濃度和使用頻率等因素,保障植株的安全和品質(zhì)。同時(shí)金銀花的發(fā)展需要結(jié)合目前的先進(jìn)技術(shù),例如進(jìn)行仿野生種植金銀花遙感識(shí)別,能夠較好地實(shí)現(xiàn)了金銀花的自動(dòng)識(shí)別[19]。

2.5 金銀花采摘和烘干

金銀花長(zhǎng)2～3cm,上部直徑約3mm,下部直徑約1.5mm[20]。通常人工采摘金銀花更加輕柔和細(xì)致,能夠盡量避免采摘過(guò)程中損壞金銀花,從而保障金銀花采摘的外觀和品質(zhì),但是人工采摘存在勞動(dòng)成本高、耗時(shí)長(zhǎng)和效率低等問(wèn)題。高姍等[21]設(shè)計(jì)了一種自走式金銀花收獲機(jī),能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)成熟金銀花的采收、輸送、分離及儲(chǔ)藏等功能。金銀花的采摘過(guò)程主要是通過(guò)機(jī)械振動(dòng)輔助,配合氣流將金銀花吸到收集器中使其脫離枝干,相比較人工采摘,采摘效率和采摘品質(zhì)更高。

烘干是保證金銀花品質(zhì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),龐有倫等[22]總結(jié)出了機(jī)械烘干金銀花的最佳工藝參數(shù):烘烤時(shí)間25min左右,熱氣流溫度110℃,其烘出的金銀花外觀色澤好、藥效穩(wěn)定,一等品率達(dá)到90% 以上。劉天亮等[23]采用“梯度升溫”法烘干,初始溫度為40℃,終止溫度為65℃,共8～10個(gè)升溫階段,總耗時(shí)14～18h。徐永忠等[15]認(rèn)為采摘后的花蕾要及時(shí)攤曬,一般烘干初期30～35℃烘2h后,再用40℃烘5～9h,鮮花水分大部分排出后,再把溫度升到50℃左右將其迅速烘干。由此可知,機(jī)械化烘干過(guò)程中可以嚴(yán)格控制烘干的溫度、時(shí)間和空氣流通,從而控制到達(dá)的水分和防止過(guò)度干燥,相比較傳統(tǒng)的晾曬,保證了烘干后的金銀花品質(zhì)。

3 發(fā)展建議

目前,金銀花機(jī)械化發(fā)展雖然已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展,但仍存在一些問(wèn)題,金銀花產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中面臨一些問(wèn)題和挑戰(zhàn),如品種單一、質(zhì)量不穩(wěn)定、加工技術(shù)落后、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈等問(wèn)題[7],需要建設(shè)現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系,從科技強(qiáng)農(nóng)、機(jī)械強(qiáng)農(nóng)的角度不斷認(rèn)識(shí)和探討[24]。通過(guò)深入分析,發(fā)現(xiàn)其技術(shù)層面主要體現(xiàn)在修剪機(jī)具、開(kāi)溝機(jī)具、采摘機(jī)具的缺乏和研發(fā)困境,為破解技術(shù)困境和促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,亟需集思廣益,解決金銀花機(jī)械化的發(fā)展存在技術(shù)瓶頸。這需要循序漸進(jìn)進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化,以提高金銀花機(jī)械化的生產(chǎn)效率和品質(zhì),運(yùn)用機(jī)械替代人工勞動(dòng)力,不斷促進(jìn)金銀花產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

3.1 強(qiáng)化農(nóng)戶的積極性、提高經(jīng)濟(jì)效益

農(nóng)戶的積極性和種植意愿不高,這是由于種植收益是提高農(nóng)戶種植積極性的決定性因素,農(nóng)戶生產(chǎn)行為受利益的驅(qū)動(dòng),只有提高金銀花效益,才能調(diào)動(dòng)其積極性[25]。通過(guò)整合原有上游優(yōu)質(zhì)資源搭建為產(chǎn)業(yè)鏈上各經(jīng)營(yíng)主體提供獨(dú)特價(jià)值的平臺(tái),來(lái)解決產(chǎn)業(yè)痛點(diǎn),同時(shí)也能帶來(lái)大數(shù)據(jù)與資本價(jià)值[11]。需要提供相應(yīng)的技術(shù)支撐作為保障,打造符合當(dāng)?shù)靥厣慕疸y花產(chǎn)業(yè)體系,利用機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)值農(nóng)場(chǎng)的管理模式,建立金銀花旅游業(yè)和電子商務(wù)等新型價(jià)值平臺(tái),推動(dòng)金銀花經(jīng)濟(jì)效益的提高。

3.2 建立政府為主導(dǎo)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)培訓(xùn)體系

政府和相關(guān)部門(mén)為農(nóng)戶提供銷(xiāo)售培訓(xùn)、加工技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)管理等方面的培訓(xùn),能夠較大改善農(nóng)戶的生產(chǎn)行為[25],提高農(nóng)戶的技術(shù)水平,幫助農(nóng)戶建立相應(yīng)的知識(shí)體系應(yīng)對(duì)金銀花產(chǎn)業(yè)發(fā)展,幫助相應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用和推廣,從實(shí)踐中為金銀花的生產(chǎn)提供技術(shù)需求。以重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)機(jī)研究所為例,其根據(jù)市場(chǎng)需求,研發(fā)了金銀花機(jī)械加工設(shè)備,能夠保證金銀花的一次性大產(chǎn)量連續(xù)烘干,殺青與烘干時(shí)間由傳統(tǒng)烘干的8h 縮短到40min[26]。能夠提高金銀花的農(nóng)機(jī)和農(nóng)藝融合,提高相應(yīng)的技術(shù)水平,提供技術(shù)支撐。

3.3 創(chuàng)新思維,突破技術(shù)困境

3.3.1 加強(qiáng)金銀花相關(guān)機(jī)具的自動(dòng)化和智能化程度 引入智能化機(jī)械設(shè)備,提高金銀花生產(chǎn)、種植和收獲等環(huán)節(jié)的效率和穩(wěn)定性。同時(shí),組建專(zhuān)業(yè)的技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì),在自動(dòng)化控制、機(jī)器視覺(jué)、人工智能等領(lǐng)域進(jìn)行深入研究和創(chuàng)新,不斷推進(jìn)金銀花機(jī)械化生產(chǎn)的智能化水平。

3.3.2 創(chuàng)新思維,探索新型設(shè)備和工藝模式 引進(jìn)先進(jìn)的金銀花全程機(jī)械化相關(guān)技術(shù),研發(fā)金銀花機(jī)械化生產(chǎn)的新設(shè)備,加強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)成本的控制,提高經(jīng)濟(jì)效益,使其發(fā)揮更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,滿足金銀花市場(chǎng)需求,促進(jìn)金銀花機(jī)械化生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。

3.3.3 破解技術(shù)困境,實(shí)現(xiàn)金銀花機(jī)械化生產(chǎn)的突破 鼓勵(lì)相關(guān)單位之間建立更為緊密的合作關(guān)系,鼓勵(lì)技術(shù)人員、科研機(jī)構(gòu)以及產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)之間的合作,探索金銀花機(jī)械化發(fā)展的創(chuàng)新模式,挖掘新的制勝之路。同時(shí),結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代新的理念和技術(shù)手段,借助物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)為金銀花機(jī)械化發(fā)展提供支持,實(shí)現(xiàn)對(duì)種植、收獲等環(huán)節(jié)的精準(zhǔn)管理和控制。

3.4 政府引領(lǐng),提供長(zhǎng)期保障

政府可以加強(qiáng)對(duì)金銀花機(jī)械化發(fā)展的支持和引領(lǐng),為企業(yè)、高校等單位提供長(zhǎng)期保障和支持,推進(jìn)金銀花機(jī)械化發(fā)展并實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。一方面,政府出臺(tái)相關(guān)政策和資金支持。例如,重慶市秀山縣出臺(tái)金銀花干燥設(shè)備購(gòu)置補(bǔ)貼政策,由政府和企業(yè)投入資金各一半,幾年來(lái)共引進(jìn)投入金銀花機(jī)械加工設(shè)備20套[26]。通過(guò)鼓勵(lì)金銀花機(jī)械化發(fā)展的相關(guān)政策和資金支持,根據(jù)市場(chǎng)發(fā)展需求,促進(jìn)了金銀花機(jī)械化更加長(zhǎng)遠(yuǎn)和系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展和發(fā)展規(guī)劃戰(zhàn)略。另一方面,完善金銀花機(jī)械化發(fā)展的產(chǎn)業(yè)鏈。政府帶動(dòng)金銀花種植基地和加工企業(yè)之間的密切合作,建立健全金銀花的產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃和模式,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)集群和區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,促進(jìn)了金銀花機(jī)械化設(shè)備制造業(yè)發(fā)展,引導(dǎo)相關(guān)金銀花機(jī)具的技術(shù)創(chuàng)新和升級(jí)換代。

3.5 發(fā)展企業(yè),提高經(jīng)濟(jì)效益

為了提高金銀花的機(jī)械化生產(chǎn)效率,帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)效益,需要加強(qiáng)農(nóng)業(yè)機(jī)械化相關(guān)企業(yè)的發(fā)展,探索新的機(jī)械化生產(chǎn)模式和技術(shù)。一方面,降本增效,支持企業(yè)的技術(shù)研發(fā)、制造和創(chuàng)新等保障措施。深入了解金銀花的生產(chǎn)流程和作業(yè)現(xiàn)狀,制定科學(xué)的生產(chǎn)和管理等相關(guān)舉措。以及,引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù),或者聯(lián)合開(kāi)發(fā)機(jī)械化機(jī)具和新技術(shù),在滿足市場(chǎng)需求的同時(shí),進(jìn)行技術(shù)變革和更新?lián)Q代,從而提高金銀花的生產(chǎn)效率和質(zhì)量。另一方面,合理規(guī)劃,做好企業(yè)的生產(chǎn)、銷(xiāo)售和售后保障等環(huán)節(jié)。組織合理的銷(xiāo)售計(jì)劃和售后保障措施,確保機(jī)械化生產(chǎn)流程的平穩(wěn)和高效,以及,提高員工的專(zhuān)業(yè)技能水平和團(tuán)隊(duì)合作能力,為金銀花相關(guān)機(jī)具的發(fā)展得到更多的人才支持和保障,創(chuàng)造更多的具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的產(chǎn)品,推動(dòng)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)論

目前,金銀花的機(jī)械化水平較低,存在“無(wú)機(jī)可用”“無(wú)好機(jī)可用”等問(wèn)題,為解決人工成本高、周期長(zhǎng)和效率低等現(xiàn)象,本文從技術(shù)保障、政府引領(lǐng)和經(jīng)濟(jì)效益展開(kāi)討論和分析,并提出相應(yīng)的建議,以期為農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展提供有益思路,為金銀花的發(fā)展出臺(tái)更為有效的政策、標(biāo)準(zhǔn)等措施,來(lái)促進(jìn)金銀花機(jī)械化的自動(dòng)化、智能化發(fā)展