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沖縄県におけるサトウキビハーベスタの歴史とこれからの方向

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最終更新日:2010年3月6日

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今月の視点
[2002年4月]
 さとうきび生産において収穫作業は重労働です。その収穫作業を機械化すれば減少傾向にあるさとうきび生産量に歯止めがかかり、さらには増加することが期待されます。沖縄県においてさとうきび収穫機械であるハーベスタは昭和40年代に導入され、平成になって導入台数が著しく増加してきました。導入された初期は全茎で刈り倒す刈取機から、さい断機能を特長としたハーベスタへと開発の流れが進みました。また、今後は地域にあった小型軽量化、小型高性能化等地域の事情に合ったハーベスタが開発されることが望まれています。

沖縄県農業試験場農業機械研究室 室長  赤地 徹


1 はじめに   2 開発改良の歴史
3 ハーベスタの分類   4 導入の推移
5 稼動実績 (機械収穫率)   6 ハーベスタの課題・問題点
7 これからのハーベスタ   8 おわりに



 サトウキビの収穫作業は重労働であることから、有効な省力化技術については、高性能な収穫機が一定の普及をみている現在でもサトウキビ関係者の大きな関心事であることに変わりはない。生産量が落ち込み回復に向けた糸口がなかなか見出せない状況の中で、集中脱葉施設の整備などさらに省力的収穫技術への期待感が高まってきている。
 本稿では昭和40年代から現在に至るまで、沖縄県で取り組まれてきた収穫機の開発導入の経緯とその果たしてきた役割、問題点などを簡単に整理し、今後の進むべき方向について考察をしてみたい。
 なお、「ハーベスタ (Hervester)」 とは、一般に収穫機全般を表す用語であり厳密には全茎式収穫機 (刈取機) や脱葉搬出機等もこれに含まれるが、ここでは慣例的に、刈り倒し、さい断、トラッシュ除去、集茎の4つの機能を有する 「さい断式収穫機」 をハーベスタと呼んで話をすすめる。

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 サトウキビ収穫機は全茎の状態で刈り倒す刈取機として歩行型、トラクタ装着型、小型乗用専用型といろいろな種類が開発実用化されてきた。しかしこの刈取機は、台風などにより乱倒伏したサトウキビや茎の曲がったサトウキビへの適応性に限界があること、刈り取ったあとのサトウキビの取り扱い (ハンドリング) 性とほ場外への搬出等に課題があるため、導入したもののほとんど稼動していない機械も見られた。台風の多い沖縄ではサトウキビの倒伏や茎の曲がりは避けてとおることができないことから、ハンドリング性を向上させるために、さい断機能を特長とするハーベスタへと開発の流れが動いていくことになる。
 サトウキビの茎をさい断することにより、ハンドリング性が向上するばかりでなく、枯葉や梢頭部、雑草などのトラッシュ (夾雑物) を除去することが容易になり、さらに収穫物を袋やワゴンに収納することで大量集茎が可能となる。さい断式のデメリットとして品質の劣化があげられるが、収穫後できるだけ早めに搾汁することで対処できる。
 ハーベスタの開発は、農業機械化研究所 (現 生物系特定産業技術研究推進機構) で昭和48年から中型全茎式収穫機としてスタートし、さい断式中型ハーベスタの開発へと引き継がれていった。これと平行して国内のメーカー5社 (ヤビク農機、北海フォード、魚谷鉄工、藤製作所、文明農機) でもハーベスタの開発が進められた。この間、約40機種のハーベスタの試作改良が行われ、これらは今日のハーベスタ技術の基盤となっている。また、沖縄県と鹿児島県ではほ場条件や栽植様式が異なるため、ハーベスタの開発目標も別々に設定されて機械の設計製作が進められた。沖縄県では昭和59年に国産中型ハーベスタ普及機が投入されたところでほぼ開発は完了し、ハーベスタは本格的な普及の時代へ移行していくこととなる。この間、開発にあたった関係者が最も苦労した点は、前述した刈取後のハンドリング性のほか、油圧部分の所要動力とエンジン出力の関係、そして走行部に関する工夫である。ハーベスタは駆動部分の動力をすべて油圧でまかなっているが、各部で必要な動力の予測が難しく、搭載するエンジンとのバランスに悩んだようである。初期の試作機ではトラッシュ選別部分に多くの動力が必要だったと聞く。走行部については沖縄県に広く分布する重粘土壌や製糖期の降雨との闘いであった。大型4輪式から始まったハーベスタの駆動部は小型8輪そして最終的には機動性を多少犠牲にしながら湿潤土壌、軟弱土壌や降雨への適応性を高める観点から履帯式 (クローラ式) に落ち着くことになる。日本国内での収穫機開発は比較的狭小なほ場での稼動を目的に中型ハーベスタを中心に進められ大きな成果が得られてきた。関係者が一体となって取り組んだ基本機の開発が完了した現在、国内では主に3社 (魚谷鉄工、文明農機、松元機工) がハーベスタの生産を行っている。また最近では海外のメーカー (オーストラリア Case 社及び Moller 社) も日本を収穫機の新しい市場として認識し、日本向けにクローラ式でワンマンタイプの小型、中型ハーベスタを投入するに至っている。さらに近年は降雨適応性や作業時の土壌踏圧回避等に配慮した高性能な小型収穫機が国内メーカーにより開発され、ハーベスタのラインナップが拡大して導入する側の選択肢が増えてきている。

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 沖縄県は、「サトウキビ収穫機械導入基本構想」 の中で収穫機の分類を示している。この分類の中で収穫機は、全茎式収穫機とさい断式収穫機に大別され、エンジンの出力や適応畦幅、機体重量により全部で7種類のタイプに分類されている (表1)。ハーベスタは最も小さいタイプから粗選式小型、選別式小型、中型、大型と4タイプに分かれる。小型の粗選式はトラッシュの選別 (除去) 機能が多少劣るという意味で他と区別している。現在沖縄県内で稼動しているハーベスタで最も小さいものは国産で乾燥重量3.7t、エンジン出力57ps (馬力)、また最も大きいハーベスタは、外国製で乾燥重量11.3 t 、エンジン出力300psとなっている。
 「基本構想」 ではタイプ別収穫機を中心に収穫機械化体系技術のメニューを細かい適応条件とともに示している。大雑把だが地域別にみると、南北大東島、石垣島、宮古島などの大規模経営地域は、大型、中型を中心にした体系、また沖縄本島やその他の離島など小規模経営地域では小型、中型を中心にした体系になっている。
 ハーベスタは、このほか走行部 (車輪式、クローラ式) や収穫物の搬出方式 (伴走車方式、収納袋による自走搬出方式) 等の機能によっても区分される。走行部については、湿潤土壌や踏圧を避けるため近年は外国製でもクローラ式を採用した機種が多い。また、オペレータや補助作業者の確保の問題や運転コストを低減する観点から搬出方式については、収納袋による自走搬出方式が増えている。

表1 サトウキビ収穫機の分類
区  分 I  類 II  類
全 茎 式 さい断式
刈 倒 型 刈取型 小 型 中 型 大 型
歩行型
I−1
乗用型
I−2
I−3 粗選式
II−1
選別式
II−2
II−3 II−4
定格出力 <15PS <60PS <60PS 80PS 80〜120PS 120〜230PS 230PS<
適正畦幅 <120cm <120cm <120cm <120cm <130cm <140cm <150cm
総 重 量 <5t <8t <10t 10t<

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 昭和47年からのハーベスタの導入の推移を図1に示した。これからいくつかの特徴的なことが読み取れる。すなわち、初期の7〜9年間は、南北大東島や八重山地域などへ外国から大型ハーベスタを試験的に導入した時代である。このころに導入された収穫機はすべてバーンタイプ (作業前にほ場で火入れを行い枯葉を焼却してから収穫する) で、のちに有機物の焼失等の問題が指摘された。
 外国製大型の導入と平行して国内での中型ハーベスタの開発が開始されたのを受け、昭和49年から国産中型実用機の導入が徐々に行われた。開発開始からほぼ10年で普及タイプの開発が完了し、平成に入ると日本向けに開発された外国製機種も競争に加わり、補助事業など行政的な支援によって中型ハーベスタを中心に数多くのハーベスタが導入された。特に平成5年度には1年間で大型4台、中型28台、小型3台と一挙に導入が達成された。平成10年までは、基盤整備の終わった地域や比較的経営規模の大きい地域での導入が中心であり、そのために大型、中型が多くなっている。しかし、直近の3年間は少し傾向が変わってきている。すなわち、高性能な小型ハーべスタが開発され、沖縄本島など比較的条件の整っていない地域で普及されるようになったことである。かつての中型の性能に匹敵するかあるいはそれを凌ぐ性能を有していることから、中型対応地域でも小型導入を検討するなど流れが大きく変わろうとしている。

図1 ハーベスタ導入の推移
ハーベスタ導入の推移グラフ
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 国内での中型ハーベスタの開発がほぼ完了した昭和61年時点での沖縄県のハーベスタ累積導入台数は50台であり、この時点での機械収穫率 (面積ベース) は約9%程度であった。その後の導入台数の増加に伴い、機械収穫率も向上し平成12年度には累積台数で234台、機械収穫率は約32%までのびている (図2)。耐用年数や更新された機種もあることから累積台数と機械収穫率を単純に比較することはできないが、この15年間はほぼ同じ傾向で推移してきている。平成9年度と11年度に一時的に機械収穫率が減少しているのは製糖期間内に降雨が多かったことが大きい。
 平成12年度の機械収穫率を市町村別に見ると、伊平屋村の100%、北大東村99.6%、南大東村97.0%、粟国村91.2%が高い。伊平屋村は含蜜糖地域でありながらすべての原料をハーベスタで収穫しており他の地域と異なる特徴を示しており注目される。伊平屋村では主に外国製中型と国産小型が稼動している。南北大東島は大規模経営地域で大型ハーベスタが稼動できる環境が整っていることから、稼働しているハーベスタの大部分が外国製大型となっている。ほ場での作業効率向上を図るため稼動しているハーベスタは搬出の機能を分離した伴走車方式がほとんどである。ハーベスタの伴走車が工場への運搬手段を兼ねている点は大東地域の大きな特徴である。粟国村はサトウキビ生産量が非常に少なく (1,200 t 程度)、そのほとんどを全茎式刈取機とミニドラム脱葉機で収穫している。そのほか、機械収穫率の比較的高い市町村は、宜野座村64.4%、恩納村45.7%、石垣市45.5%、多良間村43.2%、金武町42.9%と続いている。沖縄本島では中央部に位置する金武、宜野座、恩納の3町村がハーベスタをうまく使っている。石垣市はこれまで50%以上の機械収穫率を保っていたが、近年集中脱葉施設が整備されたことから、全茎無脱葉収穫 (梢頭部だけを処理し脱葉を行わない人力収穫方式) が増加傾向にあり、結果的に機械収穫率を押し下げる方向に作用しているものと考えられる。

図2 累積導入台数と機械収穫率
累積導入台数と機械収穫率
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 今日ハーベスタは本格的な普及の時代に入りその役割が大きく期待されているが、解決すべきいくつかの問題点を抱えている。
 その1つ目は、他の農業機械と比較して作業機の新調価格が非常に高いということである。サトウキビが日本国内ではマイナー作物であることや一部機種を海外からの輸入に頼っている現状などから高価にならざるを得ない部分もあるが、高い新調価格は導入や運営の厳しさに繋がり、利用料金を引き上げる結果となっている (収穫物1t 当たり2,500〜7,000円)。
 2つ目は、サトウキビという形質的にハードな作物を収穫することから、おのずと大型化し非常に重い機械になっており、ほ場間移動などの機動性の低下や土壌踏圧の問題を引き起こしている点である。特に沖縄の製糖期間 (12月〜4月) は年間を通して比較的雨の多い時期であり問題は大きい。
 3つ目は、ハーベスタを導入し健全な利用運営を行うためには機械の適正な稼動量を確保する必要があるが、それが必ずしも実現できていない場合が多いということがあげられる。適正稼動量とは主に経済的な側面から、運営費用を捻出するために必要な稼動量のことであり、1シーズンで稼動する面積や収穫量で表現する。生産量の減少により、近年、製糖期間が短くなってきていることも稼動量確保のマイナス要因となっている。そのほか、降雨や故障による休止、特殊な機械ということでの難メンテナンス性、基盤整備の立ち後れた劣悪なほ場条件なども動く量を稼げない要因となる。過去7年間の1シーズン1台当たりの平均収穫量の実績を見ると大型ハーベスタで適正ラインを超えたシーズンが2回あるだけで、それ以外はすべて下回っている (図3)。大型が比較的高水準で推移しているのは、南北大東島や石垣島など、条件の整備された 「動きやすい地域」 に配置されているからである。
 4つ目は、ハーベスタに備えられたトラッシュ除去機能が不完全なことである。ハーベスタはそれ自身で刈り倒しからさい断、トラッシュ除去、集茎 (ワンマンタイプはさらに搬出) までの機能を複合化した 「自己完結型」 の作業機である。ただこの中のトラッシュ除去機能については除去方式に風選を採用している点で不完全なものとなっている。この方式ではトラッシュの除去と原料の飛散ロスの回避という相反する機能を1つの選別ファンで実現しなくてはいけないところに技術的な難しさがある。選別ファンがついているものの飛散原料を最小限におさえる設定になっており、ハーベスタ収穫原料には依然として平均10数%程度のトラッシュが混入する。

図3 1シーズン1台当たりの収穫量
1シーズン1台当たりの収穫量グラフ
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 上述したようなハーベスタの問題点を解決しサトウキビの増産に繋げていくために、これからの収穫機や収穫システムに求められるものはどのようなことになるのであろうか。
 まず、今後の沖縄県におけるハーベスタ体系として筆者は以下のような方向を考えている。図4に示したように、出発点は大きくふたつに分けている。すなわち、南北大東島や石垣島など基盤整備済みあるいは大規模経営が多い地域と沖縄本島やその周辺離島、含蜜糖地域などの基盤整備の遅れた比較的小規模経営の多い地域に分けて考える。

図4 ハーベスタ収穫体系の方向
ハーベスタ収穫体系の方向

 前者では現状でもすでに大型、中型が一定の普及を見て機械収穫率も高く技術的には成熟段階にはいっている。ここではハーベスタに求められるキーワードは、大きく重くなり過ぎた現状の機械の性能や機能を維持しながら 「軽量小型化」 を図ることである。
 後者では、中型小型を中心にした体系をイメージしているがハーベスタ自体の普及も十分でなく技術的にも未成熟となっている。このような地域に導入するハーベスタのキーワードは 「小型高性能化」 である。
 このように大規模地域での 「軽量小型化」、小規模地域での 「小型高性能化」 を実現することにより、新調価格を引き下げることができる。安い利用料金、対降雨特性の向上や土壌踏圧の回避にもつながり適正稼動量の確保が可能となる。そして不完全なトラッシュ除去機能については、各地域に漸次整備されつつある 「集中脱葉施設」 を併用することで補完できると考えている。ハーベスタで除去しきれなかったトラッシュを集中脱葉施設でとるということだが、集中脱葉施設は本来、前述した 「全茎無脱葉収穫」 原料を対象として整備されているものであり、ハーベスタ収穫原料を処理する場合には集中脱葉施設の利用料金をどう取り扱うかなどの配慮が必要になってくる。
 このような方向を実現するためには、新しいタイプのハーベスタの開発や改良が必要となってくるが、すでにこれに相応しい小型ハーベスタが国内メーカーから数機種ラインナップされつつある。また南北大東島では大部分が伴走車方式であり工場への運搬機能も含めて考えていく必要があるが、豪州メーカーがインドなどアジアのサトウキビ生産諸国にむけて開発した小型ハーベスタ (伴走車搬出方式) が活用できる可能性があると考えている。
 近年国内で開発された小型ハーベスタの性能と新調価格の関係を図5に示している。この図からわかるように、新機種はかつての中型ハーベスタに迫る性能を有しながら新調価格は低減されており、プライスパフォーマンスが非常に高くなっていることから、有利な導入運営が可能になるものと考えられる。

図5 ハーベスタのプライスパフォーマンス
ハーベスタのプライスパフォーマンス
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 沖縄県では平成以降ハーベスタが本格普及の時代に入り、いくつかの問題点を抱えながらも一定の役割を果たしてきたと筆者は評価している。特に、サトウキビ作の担い手が減少を続ける中で、ハーベスタの導入によってサトウキビの減産にブレーキがかかったきたという見方もできるであろう。ハーベスタの開発と導入がなければサトウキビは今より早い時期にもっと減少していたのではなかろうか。解決すべき課題は多いが、今後もハーベスタへの期待やその果たす役割はこれまで以上に大きくなるものと考えている。
 一歩前進した新型機種の開発や改良については、国内でのハーベスタ供給を担う3社が非常にいい競争関係にあることが開発のピッチを速めるなど好循環を生んでおり、今後も大いに期待できる。一方、沖縄県が2年前から政策をもって精力的にその育成を推進しているサトウキビ生産法人では、大規模機械化営農を軸にしてサトウキビ専作での自立を目標にしている。さらに沖縄県農業試験場では、減耕起栽培をベースにした新しい機械化体系について、約8ha規模の農家2戸の共同経営体で、防除作業の一部を外部に委託するものの、大型トラクターに汎用管理機及び小型ハーベスタを自家装備すれば、サトウキビ専作経営が可能というモデルを提示している。これについては現在、宜野座村で現地試験を進めているが、試験結果からその可能性がほぼ実証されつつある。このような流れの中で、プライスパフォーマンスの高い最近の小型ハーベスタと、各地域で立ち上げられつつあるサトウキビ生産法人の組み合せは、サトウキビ作に 「農業者が自分の手で育てた生産物を自分の手で収穫し自立する」 という農業本来の姿を呼び戻してくれそうな期待を感じさせるものである。
最新小型ハーベスタ HC50NC
写真1 最新小型ハーベスタ HC50NC
最新小型ハーベスタ MCH30WE
写真2 最新小型ハーベスタ MCH30WE
最新小型ハーベスタ UT100K
写真3 最新小型ハーベスタ UT100K

参考文献・資料
1) 山本健司:中型グリーンハーベスタの開発と諸問題、さとうきび収穫機械化 (さとうきび収穫機械化に関するシンポジウム実行委員会編)、41-50、1985
2) 山本健司:日本におけるサトウキビ収穫機の開発と改良の経過、サトウキビの収穫機械化 (農産業振興奨励会)、9-77、1992
3) 赤地徹:さとうきび機械化最前線、農業機械学会誌、58(3)、119-124、1996
4) 沖縄県農林水産部:さとうきび収穫機械導入基本構想、2-13、1998
5) 沖縄県農業試験場経営機械部農業機械研究室:サトウキビ収穫機械試験データ集、1-6、1998
6) 沖縄県農林水産部:さとうきび生産及び収穫機稼動実績資料、1995〜2001

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「今月の視点」 
2002年4月 
さとうきび産業の発展方向と地域経済 (その2)
 ― 沖縄本島 ・ 宮古島 ・ 伊良部島 ―

 拓殖大学 国際開発学部 教授 叶 芳和

沖縄県におけるサトウキビハーベスタの歴史とこれからの方向
 沖縄県農業試験場農業機械研究室 室長 赤地 徹


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