連棟溫室機械化生產案例分析

鄭剛 李躍洋 劉佳 李旭

|摘要|中國南和設施農業產業集群采用世界一流農業設施、先進栽培模式和智能設備，應用工業化質量管理思想，進行生產全過程的質量管理和標準化管理，聚集現代生產要素，建設“生產+加工+科技”的現代農業產業園，文章主要介紹南和產業集群項目中的溫室機械化生產技術及配套設備。

中國南和設施農業產業集群規劃總占地面積140 hm2，100 hm2連棟溫室用于設施農業高產高效生產和工廠化育苗，一期建設高效生產溫室11.3 hm2，以鮮食型水果番茄、黃瓜、彩椒等果菜的高效生產為主，年產果菜總產量可達560萬kg。產業集群通過設施高效栽培和合理的茬口安排，提高了蔬菜產品的品質、商品性和市場價值，實現周年不間斷持續高產，增加產品的市場競爭力。通過設施農業的供給側結構性改革，實現轉型升級，使設施生產由傳統的低投入、低產出、低質量、高勞動強度轉變為高效率、高產出、高質量、低勞動強度的集約化生產形式。通過引進國外一系列先進的設施生產設備和管理系統，大大提高了生產效率，降低了后期的運營成本。項目的建設有利于該地區經濟建設和環保事業的發展，更好地拉動當地需求和經濟發展。

連棟溫室機械化生產配套設備介紹

南和設施農業產業集群項目引進借鑒了荷蘭的優良種源、先進的農業設施設備、成熟的管理技術及運營模式，從荷蘭引進的裝備運用于育苗、生產、運輸、產后包裝等各個環節。采用機械化、自動化機械裝備使連棟溫室內實現了快速、優質、高產、高效生產。

育苗

項目育苗環節的自動播種線（圖1）是由完全可編程的自動育苗機（圖2）等裝備組成的，通過可編程計算機可以進行多種設置并存儲在內存中。該套設備配備自清洗式吸嘴，當每個播種周期完成后可自動進行清理，避免堵塞，減少播種過程的損失。并通過配置不同規格的針頭對不同大小形狀的種子進行播種，托盤最大尺寸為600 mm×400 mm，播種速度最大可達220盤/h[1]。

分塊機

分塊機（圖3）減輕了種植黃瓜、彩椒和番茄等蔬菜的勞動密集型工作。分塊機適用于從播種線上裝載播種好的巖棉塊，還可以在混凝土地面上收集和分離巖棉塊，一般多用于潮汐灌溉系統上。由于該設備獨特的構造，兩個巖棉塊之間的寬度距離可以在0～15 cm之間變化，整個平臺的最大展開寬度為3 m，巖棉塊之間在縱向方向上的間隔距離可以自由調節到任何所需的距離。系統可以將巖棉塊沿一條直線相鄰放置[2]。

生產

軌道升降車

軌道升降車（圖4～5）一般是在進行吊掛、打葉工作的時候使用，配備了堅固、布置合理的儀表板，其技術參數見表1。該設備的開關和控制旋鈕的數量很少，方便員工的操作，載荷重量為250 kg。

運輸

地磁車

地磁車（圖6～7）是一種感應引導式牽引車，采后運輸車在牽引車后面連接，可在連棟溫室內部運輸。地磁車中的傳感器通過感應線遵循規劃好的路線行駛，而且可以通過控制面板上的觸摸屏進行操控。地磁車帶有實心輪胎，可以自動和手動操作，由于安全原因，速度受到限制。安全保險杠與激光掃描儀結合使用，還可以確保在牽引車前部有障礙物時，就會立即停止。

采后運輸車

采后運輸車（圖8）是人工采摘后，將采收后的蔬菜放入到一個塑料筐內，然后將筐依次放在這種采后運輸車上，這種車移動的時候阻力低，可以兼顧在軌道上和地面上行駛，底盤的設計簡單、堅固、輕巧，保證在軌道上運行的時候不會對農作物造成損害。轉向容易，可以進行模塊化管理。該運輸車配有不同類型長度、寬度和高度，比較適合于全自動系統使用。一般來說是有兩種類型，分別為普通型和帶高架型，帶高架運輸車（圖9～10）上方支起的平臺上一般用來放空箱子或者工具。

植保車

手推類型的植保車（圖11）可以選擇電動發動機或者是汽油發動機這兩種。根據不同作業的要求，噴嘴位置的高度可以進行調節。它可以容納200 L的水，電動機類型的植保車配有一個隔膜泵，每分鐘可以輸出13 L的水;汽油機類型的植保車配的隔膜泵每分鐘輸出25 L的水，壓力都可以達到20 bar。每個單獨的噴頭都可以進行開關操作，不影響獨立使用。

另外，還有自動化較高的溫室打藥機器人（圖12），自動化程度更高，自行在軌道上進行作業，可以通過觸摸屏定制打藥的程序，指定路徑長度，每公頃所需水量，打藥的方式等。這種機器人容量約為300 L，可以自動計算所需速度和壓力，也可以根據需要進行人工修改，軌道上行走的速度在0～110 m/min，可以選擇自動也可以選擇手動，同時滿足混凝土路面和軌道上行駛。

駕駛式掃地機

地面清掃用的是這種掃地吸塵二合一的駕駛式掃地機（圖13），其主要技術參數見表2。這種掃地機清洗效率高，省時省力，其工作效率相當于12～15名清潔工人同時工作。目前地面清掃人工成本較高，溫室中配備掃地機可以降低人力成本。

包裝

包裝線

番茄處理系統是一種用于自動稱量、包裝和運輸番茄的系統。根據種植者種植的番茄類型，自動化程度可能會有所不同，可以分為兩種，全自動和半自動化：①全自動番茄處理系統采用的是可以自動行走的采后運輸車，當蔬菜采摘好之后放入到運輸車中，蔬菜裝滿之后，工人只需要簡單的控制，運輸車就會自動根據程序行駛到卸貨單元。自動駕駛的地磁車牽引著相互搭接的采后運輸車，主要牽引動力靠的是地磁車，隨著地磁線自動行駛到卸貨單元，完成卸貨工作;②半自動化番茄處理系統是通過手動牽引車結合采后運輸車。在這種情況下，需要人駕駛牽引車拖著采后運輸車到達卸貨單元相應的位置，完成溫室中的運輸工作。

包裝線一般包括卸貨-分揀-稱重-包裝和貼標-轉臺-碼垛-運輸或儲存。①卸貨：牽引車或者是地磁車駛入推桿單元，然后將收獲的蔬菜筐通過剪刀式的推桿推到流水線上（圖14）;②稱重臺：抓取器將采收筐中的蔬菜放在傳送帶上，傳送帶將蔬菜分配到稱重站，員工在此稱重并對蔬菜進行一定的分揀，將不同品類的蔬菜放入到包裝盒中，包裝盒的大小或者是每份的重量要根據客戶的需要或者是市場的需求來定（圖15）;③包裝和貼標：稱重好的蔬菜由員工放在傳送帶上，當包裝盒通過包裝機的時候會進行薄膜包裝，然后經過貼標機進行貼標，這時候蔬菜包裝盒的標簽上會顯示蔬菜生產的時間、產地等信息，方便進行銷售、溯源等工作;④轉臺：轉臺可用于碼垛之前的緩沖工作，完成包裝的蔬菜會通過傳送帶傳送到轉臺，進行分級和檢查包裝或未包裝產品等工作（圖16）;⑤碼垛：檢查后，人們可以將包裝好的蔬菜放在收集帶式輸送機上，到達預堆垛機，然后是碼垛機。這些碼垛設備會將箱子或者是板條箱進行堆疊放置，再合理地排列放置到托盤上捆扎;⑥運輸或儲存：捆扎好的蔬菜會根據客戶需要進行運輸或者是在冷庫中進行儲存。

思考

荷蘭設施蔬菜生產的主流理念是高投入、高產出、高收益，這也成為國內很多設施農業從業者的追求目標。但中國目前市場情況很難復制該模式，主要原因有兩個：一是進口設備成本過高;二是國內蔬菜價格與產量受多種因素影響，設施蔬菜生產難以實現高收益。以南和設施農業產業集群為例，該項目通過引進荷蘭先進的生產設備和栽培模式已經達到了現代設施農業的較高水平，但在實際運營中仍存在一些問題[3]。

（1）育苗生產線整套設備專一性過高，只適用于使用巖棉塊育苗，不能適用于草炭、蛭石等傳統基質育苗，這樣就制約了育苗生產線的生產能力。同樣的分塊車也就不能發揮其最大價值。該套生產線完全有能力為產業集群以外的更多農戶生產優質種苗，但是由于只能使用巖棉塊育苗，較高的育苗成本很難滿足老百姓的需求。

（2）地磁牽引車在采后運輸過程中作為牽引工具，具備自動駕駛功能，本身自動化程度很高，但同時要求溫室設備同樣具備高度的自動感應能力，例如需要具備自動感應式卷簾門、需要足夠寬的運行路線保證地磁牽引車有足夠的轉彎半徑等，這些需要大量的資金投入和場地投入，目前設施農業產業集群還不能實現盈虧平衡的情況下，這些設備的使用有些得不償失。

（3）南和產業集群的包裝線完全具備每周分揀包裝50 t蔬菜產品的能力，但是由于產業集群自身生產能力有限，周邊農戶蔬菜產品質量參差不齊，導致整條包裝線不能完全發揮其真正價值。

由此可以看出，單純地引進國外先進設備已經無法滿足現階段中國設施農業的發展現狀，應該更多地學習國外發達國家的發展模式，融合更多的企業和科研單位，促進工業、農業的結合。當然這離不開國家的大力支持和政策的鼓勵，結合中國實際國情和設施農業特點，讓更多的科研成果和工業技術在農業領域充分結合，從而反哺農業，根據不同地區、不同設施類型、不同蔬菜類型研發出適宜的育苗機械、分苗機械、室內運輸機械、包裝機械等，才能促進農業機械化的健康、快速發展。

參考文獻

[1] 姚彤寶，蔡峰，姜飛.中國工廠化育苗系統集成與發展趨勢[J].農業工程技術（溫室園藝），2017，37（4）：

10-14.

[2] 辜松.我國設施園藝生產作業裝備發展淺析[J].現代農業裝備，2019，40（1）：4-11.

[3] 孫劍玲.我國設施農業發展現狀及發展思路[J].種子科技，2019，37（13）：134.

作者簡介：鄭剛（1990-），男，河北人，研究方向為農業機械。

[引用信息]鄭剛，李躍洋，劉佳，等.連棟溫室機械化生產案例分析——以河北省南和縣現代設施農業產業集群項目為例[J].農業工程技術，2020，40（19）：19-22.