蔬菜生產機械化作業工藝研究

肖體瓊，何春霞，崔思遠，陳永生，曹光喬，胡　檜

(1.南京農業大學 工學院，南京　210031；2.農業部 南京農業機械化研究所，南京　210014 )

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蔬菜生產機械化作業工藝研究

肖體瓊1,2，何春霞1，崔思遠2，陳永生2，曹光喬2，胡檜2

(1.南京農業大學 工學院，南京210031；2.農業部 南京農業機械化研究所，南京210014 )

摘要：為提高蔬菜種植效益，加快蔬菜產業發展，根據無錫蔬菜示范基地的自然條件、種植制度和機械化技術條件，結合青花菜的種植特性，對青花菜機械化生產工藝和各主要環節進行了研究分析，提出了適合該地區的機械化種植方案。本文針對蔬菜規模化和標準化發展的趨勢，通過探索青花菜機械化生產技術模式，旨在為蔬菜生產方式從人工向機械化轉型提供技術借鑒。

關鍵詞：蔬菜；機械化；種植工藝；模式

0引言

我國是蔬菜生產和消費大國，大生產、大流通、大市場的產銷格局有利于促進蔬菜機械化的發展。由于起步晚、基礎差，我國蔬菜機械化水平非常落后，與發達國家相比處于初始階段。我國在蔬菜種植農藝與機械化生產方面開展系統性研究較少，蔬菜生產農藝與農機技術之間、種植環節之間、機具研發部門之間、管理機構之間均明顯脫節，急需選取典型區域針對特定的蔬菜品種構建機械化生產技術模式。江蘇作為農業強省和經濟強省，農機化發展條件優越，以蔬菜為主的高效農業是農業農村發展的重要產業。目前，江蘇城鎮化率已達65.2%，蘇南城鎮化率已超70%，勞動力轉移致使蔬菜生產人工成本急劇上升， “誰來種菜”問題在江蘇尤為突出；但由于技術和裝備不配套等因素制約，蔬菜生產方式主要依賴人工，機械化停留在耕整地環節，需要通過系統方案來配套解決。為此，本文以無錫青花菜入手，研究農機農藝融合的機械化生產工藝，對探索蔬菜生產方式的轉變具有重要意義。

1蔬菜生產機械化現狀

目前，我國蔬菜生產的機械化水平相當落后，露地蔬菜生產機械化水平更低，與蔬菜生產大國的地位極不相符[1]。目前，設施蔬菜機械化水平不足25%，蔬菜生產綜合機械化水平約為20%左右。從歷年統計數據可見，每公頃蔬菜機械作業費從1998年的121.50元增加到2012年的1 056.60元，增長了769.6%，如圖1所示。這表明隨著農機化的發展，機械化技術逐漸在蔬菜生產中得到應用推廣，以人力勞動為主的蔬菜生產方式正在被農業裝備等現代化手段所替代。

圖1　1998-2012年蔬菜機械作業費變化

從區域調研結果來看，東北地區農機化基礎較好，規模化程度較高；但勞動力缺乏，蔬菜生產耕整地和植保機械化水平較高，對蔬菜栽植、灌溉和收獲機械化需求相對迫切。西北地區地域遼闊，種植制度差異較大。以新疆為例，除加工番茄、加工辣椒等機械化水平較高，鮮食蔬菜生產環節除耕整地外，其他環節機械化水平較低，南疆蔬菜農藝制度復雜，機械化難度更大。華北地區設施蔬菜發展較好，以山東為代表，育苗技術先進，缽體育苗較普及，工廠化育苗具備一定規模，耕整地多使用小型和微型耕作機具，噴灌方式比較先進，但栽植和收獲環節仍以人工為主。長江中下游地區蔬菜機械化發展較快，以江蘇為代表，耕整地機械化水平較高，植保機械多使用電動或柴油驅動機械，噴灌采用微灌和滴灌等設施，機械化栽植已在蘇南等地示范推廣，塊根類蔬菜已開始使用機械采收，但茄果和葉菜類收獲仍依賴人工。華南和丘陵山區受地形或經濟條件的影響，蔬菜機械化發展相對落后。平原地區機械化作業主要用于耕整地和植保環節，栽植和收獲基本依賴人工。丘陵山地除植保環節一定程度使用機械外，其他環節機械化水平很低[2-3]。鑒于以上研究分析，結合我國蔬菜的生產布局特點，本文將蔬菜機械化發展基礎條件較好的江蘇作為典型區域研究對象，作物品種選取研究基地的特色作物青花菜。

2青花菜種植概況及農藝要求

2.1青花菜特性及種植特點

青花菜是十字花科蕓薹屬甘藍種中以綠或紫色花球為產品的一個變種，一或二年生草本植物，別名綠菜花、西蘭花、意大利芥藍、木立花椰菜及莖椰菜等。其原產于地中海沿岸，其外部形態與花菜相似，但植株較高大、葉片較窄，主要差異在主莖頂端的花球上[4]。青花菜的生長發育周期與花菜相同，各發育階段的時期界限也與花菜相同。青花菜營養豐富，色、香、味俱佳，其營養價值比白花菜高1倍，美國生化學家雷地研究發現青花菜含有抗癌物質，是國際市場十分暢銷的一種名特蔬菜[5]。青花菜于19世紀傳入我國，改革開放以來，我國青花菜消費迅速增長，栽培面積不斷擴大，春秋季均可種植，而且栽培容易，經濟效益好；種植青花菜可擴大出口創匯，增加農民的經濟收入，市場前景良好。

2.2自然條件與農藝要求

青花菜性喜冷涼，屬半耐寒性蔬菜，對環境條件的要求與花菜相似，但其抗熱及耐寒性均優于花菜。其適應溫度范圍較廣，生育適溫為20～22℃，花蕾發育適溫為16～22℃，25℃以上發育不良，5℃以下生長緩慢，能耐短期霜凍。青花菜栽培播種期比花菜時間長，供應期也較長。青花菜植株高大，為喜肥水作物，要求光照充足，但對日照長短要求不嚴。其性喜濕潤但不耐旱澇，對水分要求較嚴格，整個生長期需要保持土壤濕潤，以排水良好、保肥保水力強的壤土或砂壤土為宜；尤其在育苗階段，防旱和防澇是苗期管理的重點。青花菜需要足夠的氮、磷、鉀肥以及硼、鎂、鉬等微量元素的供應，酸堿度適宜范圍以pH值為6最佳[6]。

3青花菜生產機械化作業工藝研究

3.1作業工藝設計原則與影響因素

農業機械化生產工藝過程是按照一定的農業技術要求，采用機械裝備完成從土壤耕作到收獲的相關作業項目而構成的生產體系，該生產體系由自然氣候、土壤條件及作物的生長規律所決定[7]。蔬菜機械化作業工藝過程是提供特定農藝條件下蔬菜生產全過程機械化作業項目及其先后順序，使蔬菜生產全過程所包含的各作業環節及次序關系更為明晰，從而為實際生產提供指導。蔬菜生產工藝過程的影響因素主要有蔬菜種類、蔬菜種植方式、蔬菜輪作制度，由于地理位置、積溫、降雨等自然條件的影響，即使是同一種蔬菜在不同的農作地區其機械化作業工藝過程也不同[8]。因此，在設計青花菜生產機械化作業工藝過程時，應充分考慮自然條件、作物種類、種植方式和輪作制度等因素，這些因素的組合即為種植方式的組合，不同的種植方式組合對應著不同的機械化作業工藝過程。

3.2基地選擇及問題分析

無錫惠山區是蔬菜等規模高效農業集聚區，是無錫市民菜籃子的主要保供基地，統領半壁江山。禮舍是無錫惠山區的花菜特色村，經過課題調研顯示，禮舍花菜產業具有以下特征和不足：一是專業化但種植結構單一。受傳統種植習慣的影響，種植方法、模式和營銷方式相對固定，種植結構比較單一。優點是專業化程度較高，缺點是如果采用分散經營方式，會導致組織化程度低，抵御風險能力較弱。二是營銷渠道需要拓寬。禮舍距無錫市區較遠，如果采用農戶分散經營方式，種植戶的時間和路費等成本高，收購渠道單一，存在較大的花菜滯銷隱患。采用規模經營和裝備技術發揮花菜耐儲存的優勢，則可以通過長途運輸進行地區間的流轉，拓寬營銷范圍。三是種植效益和適應市場能力需提升。種植成本的增加及市場的復雜性倒逼生產方式的轉變，這對種植戶在技術、資金、信息等各方面提出了更高要求。禮舍花菜產業適宜采取龍頭企業或合作社組織生產經營專業化的蔬菜生產基地。無錫市惠山區目前擁有益家康生態農業有限公司、天藍地綠生態農莊有限公司、禮賢生態農業發展有限公司(玉祁鄉村禮舍生態農莊)3家龍頭企業，5個蔬菜專業合作社，蔬菜機械化發展條件較好。其中，禮賢生態農業發展有限公司位于禮舍花菜特色村，生產規模較大，具有產業和技術示范效應。

3.3基地概況與組織模式

本文以無錫禮賢生態農業發展有限公司為研究對象和示范基地，該公司是以蔬菜種植、采購、檢測、物流配送、加工及銷售為主體的公司，種植蔬菜品種以葉菜類及根莖菜為主。公司實施品牌化戰略，基本形成了“公司(合作社)+基地+農戶”的生產經營模式，輻射帶動面積333.3 hm2多。目前，其擁有有害殘留物檢測試驗室、凈菜加工流水線及包裝車間及恒溫庫保鮮庫等設備，初步形成了公司生產、冷藏加工、物流配送、農超對接、直營店直營的產業鏈模式；基礎設施較好，擁有流轉土地176.2hm2，水泥路及水泥溝渠貫通整個公司。農戶簽訂土地種植協議，按照“先交后用”的原則承包土地種植蔬菜，產出后由公司全面收購、統一銷售。農戶所需的種子、種苗、肥料及農藥等農資由公司統一采購，資金由公司墊付，農戶按需領用，每月月底與農戶結算。公司擁有各類農業機械，農戶需要休整、翻耕土地，由公司統一安排，按工種標準收費。公司以統一規劃、統一包裝、統一銷售、統一管理“四統一”的運行模式，在長三角滬寧線各大城市批發市場設立了直銷點，在無錫開設了農產品平價直銷門店和流動售賣車等一系列市場營銷模式。該基地標準化、集約化、規模化的蔬菜生產組織模式為探索青花菜機械化作業工藝提供了機制保障，也為推動技術模式的應用奠定了良好基礎。

3.4蔬菜生產關鍵裝備特點及問題分析

蔬菜種植以壟作和畦作為主，屬精耕細作，機械化作業對耕整地質量要求高。耕整地環節專用蔬菜生產機械較少，大多采用糧棉油作物廣泛使用的旋耕機，功能單一、體積大、操作不便。微耕機和多功能田園管理機因具有結構緊湊、質量輕、油耗低、易操作、配套齊等特點發展較快，在設施栽培和丘陵山地等環境應用廣泛；但存在動力小、速度慢、耕深較淺及整地質量較差等缺點。

精密排種技術是蔬菜精量直播機械的核心。蔬菜種子大多不規則、形狀各異、價格較貴，對精密直播機械作業的播深、粒數、行距、株距及漏播率等要求較高。機械式排種器包括傾斜型孔輪式、垂直型孔輪式、孔帶式及匙式及氣力式等，適于對處理后的外形規則種子單粒精密播種，帶式播種、液體播種、氣力式播種等新技術也逐漸得到應用。我國各地蔬菜品種、種植模式差異較大，適合各類蔬菜種子的精密排種技術及排種器部件、復式作業技術及其工作部件，但輕簡型和復式作業型精密播種機械化技術還需要大力發展。

蔬菜移栽機械主要機型有鉗夾式、鏈夾式、撓性圓盤式、吊杯式、導苗管式及輸送帶式等，主要針對基質缽苗移栽，對穴盤苗移栽需要手工取苗喂苗。蔬菜生產育苗方式以穴盤為主，在移栽過程中工作部件直接與幼苗接觸，需要確保幼苗不受傷害；蔬菜品種繁多，育苗方式和苗齡不同，定植行距、株距、密度差異較大；育苗技術與機械移栽對秧苗適應性的技術要求目前技術融合程度低，脫節現象較為嚴重。因此，我國在穴盤苗機械化移栽技術領域應重點攻克穴盤苗全自動移栽機對穴盤苗的自動取苗、投苗、扶苗及固苗技術，對各種規格育苗穴盤的適應性，對空盤的自動識別更換技術等方面。

3.5青花菜生產工藝流程

青花菜與花菜的栽培技術相似，露地栽培作為—種開放經濟的栽培方式應用較廣泛。以長江中下游地區露地栽培方式為例，春秋兩季均可進行露地栽培，春季于2-3月定植，4-5月收獲，秋季于8-9月定植，10-11月收獲。根據蔬菜生產農機裝備現狀和長江中下游地區種植條件，設計青花菜機械化生產主要工藝過程如下：機械化育苗播種—機械化耕整地—機械化移栽—自動化田間管理—省力化采收。對完成各工藝過程的機器系統選型應以實現耕作體系和作業質量為主要目標，依據生產單位自然狀況、現有設備狀況等條件，兼顧目前國內農機市場上的適用動力機和作業機型號。

3.6主要環節技術方案

無錫禮賢青花菜采用壟作方式和輪作制度，以露地栽培模式為主，本文機械化生產技術模式結合當地青花菜生產農藝技術規程而制定，設計的壟形尺寸為壟頂寬80cm、壟距115cm、壟高20cm；通過選用精密播種機、旋耕機、田園搬運機、蔬菜移栽機、噴灌裝置及噴霧機等裝備，依次完成育苗、耕整地、施肥、移栽、灌溉、植保及收獲等7種主要生產環節。各生產環節的作業時間和作業內容根據農藝技術規程和機具作業規范確定，如表1所示。

表1　青花菜茬口安排

具體步驟為：①機械化育苗。依次完成苗盤清洗消毒、基質準備、裝盤壓穴、播種、覆土、澆水催芽及日常管理等作業內容，可選用山東華興2XB-100型穴盤精密播種機完成播種作業。②機械化耕整地施肥。依次完成散撒有機肥、碎土混勻、起壟等作業內容。若土質為黏土，在耕整地時需先犁翻，曬2～3天太陽后再粉碎起壟，可選用G120型旋耕機與東風250型拖拉機配套完成耕整地作業；施肥采用半機械化模式，可選用筑水3B31田園搬運機運輸肥料到菜地，再由人工散撒，成活后施肥提苗，成長期施兩次尿素、結球前期施一次尿素。③機械化移栽。可選用洋馬PH1四輪手扶式移栽機、山東華龍2ZBZ-2A雙行自走式移栽機完成移栽作業，精密定植株距40cm×40cm。④自動化(機械化)灌溉。移栽之日起進行自動化灌溉，露天栽培可選用自走式植保機噴淋。⑤機械化植保。在青花菜的生長期和成熟期，可選用蘇州稼樂3WBJ-16DZ靜電噴霧器噴灑農藥。⑥省力化收獲。在適收期進行青花菜采收，選用筑水3B31田園搬運機或開普KGFC500農輔機完成田間運輸。

4結論與建議

針對我國蔬菜生產農機與農藝技術脫節、生產環節可用農機具缺乏，以及各生產環節機具不配套的問題，以無錫禮賢蔬菜示范基地為典型，改進了青花菜生產技術模式，提供了一種農機與農藝技術結合，適用于露地青花菜輕簡生產的機械化生產工藝。其主要生產環節通過機械化手段實現，能夠大大減少用工，節省人工成本，適用于專業化程度高、種植規模較大的蔬菜基地，有利于提高蔬菜種植效率和收益，緩解蔬菜產業面臨的農村勞動力緊缺的突出問題。該模式適合無錫惠山區的種植條件，在機具配套時還可根據各地生產實際條件，同時結合技術經濟等條件進行選配。

參考文獻：

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Study on Mechanization Planting Process of Vegetable

Xiao Tiqiong1,2, He Chunxia1, Cui Siyuan2, Chen Yongsheng2, Cao Guangqiao2, Hu Hui2

(1.Engineering College, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210031, China; 2.Nanjing Research Institute for Agricultural Mechanization Ministry of Agriculture, Nanjing 210014,China)

Abstract：In order to improve vegetable planting benefit and accelerate the vegetable industry, based on natural conditions, cropping systems, mechanization technical conditions ,and cultivation characteristics in the broccoli production demonstration area of wuxi, the planting process for broccoli was designed, the step of the process was analyzed, and a mechanized program which was appropriate to the planting region was provided. In view of the formalization and standardization development trend, this paper studied mechanized production mode of broccoli, provided valuable reference for changing the traditional vegetable production mode from manual to mechanized production.

Key words：vegetable; mechanization; planting process; mode

文章編號：1003-188X(2016)03-0259-04

中圖分類號：S233.74

文獻標識碼：A

作者簡介：肖體瓊(1974-)，女，四川萬源人，副研究員，博士研究生，(E-mail) xiaotiqiong@163.com。通訊作者：何春霞(1960-)，女，安徽安慶人，教授，博士生導師，(E-mail)chunxiahe@njau.edu.cn。

基金項目：“十二五”國家科技支撐計劃項目(2013BAD08B03)

收稿日期：2015-03-10