上海設施蔬菜宜機化生產難點和對策建議

陳杰 李曉強 吳軍輝 司慧萍 林開顏

導讀：介紹了上海地區蔬菜生產的主要設施類型及其環境特點，總結了上海設施蔬菜宜機化生產難點，并提出種子加工和處理、設施蔬菜生產標準化、遮蔭通風改善、大棚結構改進、農機和農藝融合5條對策。

蔬菜生產有一定的地域限制，特別是綠葉蔬菜，長途運輸對于其品質有較大的影響。上海作為我國一個特大型城市，有2 400多萬常住人口，從供應優質安全的生鮮產品角度考慮，在上海發展一定規模的設施蔬菜生產有著重要的意義。近年來，上海蔬菜生產面積常年保持在50萬～60萬畝（1畝=667 m2），月供新鮮蔬菜30萬t左右。其中，設施蔬菜生產面積4萬～5萬畝，設施主要是單棟塑料大棚，多為6 m和8 m寬的單棟塑料大棚，占設施蔬菜生產面積的70%左右。單棟塑料大棚相對簡易，但性價比較高，其結構和特性對設施農機的使用有著較大的阻礙。上海設施農業的不斷發展，及上海農業生產勞動力緊缺和勞力成本飛漲的現狀，使得上海設施蔬菜生產的省力化和宜機化工作迫在眉睫。分析目前上海設施蔬菜宜機化生產中的難點，總結歸納上海設施蔬菜宜機化對策，是提升上海蔬菜保供能力、綠色生產能力和產業增效能力，推進高效率機器換人行動的重要舉措。

1 上海蔬菜生產主要設施類型的環境特點

上海設施蔬菜生產以塑料薄膜大棚為主，包括單棟塑料大棚（圖1、2）和連棟塑料大棚（圖3、4），這2種設施的生產環境差異主要體現在如下幾個方面。

圖1 單棟塑料大棚

圖3 連棟塑料大棚

1.1 光照

通常上海地區2～3月會遭遇早春連續低溫陰雨天氣，6～7月則遭遇梅雨天氣，長時間的陰雨天氣不能滿足蔬菜正常生長對光照的要求，所以提升設施內的光照條件對上海地區設施蔬菜生產尤為重要。與單棟大棚相比，連棟大棚的受光面積大，所以連棟大棚內采光性能較好，光照更為均勻[1]，而且連棟大棚具有更高的透光率[2]，無論采用何種走向，對大棚內光照影響均較小，因此能為設施蔬菜提供更佳適宜的光照環境，更適合在設施周年生產中推廣和應用[3]。

圖2 單棟塑料大棚群

圖4 連棟塑料大棚群

1.2 溫濕度

上海冬季低溫和夏季高溫，也會對設施蔬菜生產帶來較大的影響。與單棟大棚相比，連棟大棚在大棚的保溫、土壤增溫方面有較好效果，所以在低溫季節，連棟塑料大棚的土壤和空氣溫度均高于單棟大棚[4，5]。而在高溫季節，恰恰相反，單棟大棚的最高土壤溫度和空氣溫度明顯高于連棟塑料大棚，而且不論是冬季還是夏季，單棟大棚的濕度都要高于連棟大棚，容易引發病蟲害，總體而言，連棟塑料大棚的溫濕度環境更適宜植物生長[4]。

1.3 棚內環境的均一性

蔬菜生長需要較為穩定的環境條件，環境要素的變動越小越有利于作物生長。設施內部的環境可認為是一種小氣候環境，有研究表明，設施越小，設施內部的溫度、濕度、二氧化碳濃度和光照的不均勻性更為明顯，且波動幅度更大，與單棟大棚相比，連棟大棚因為空間更大，環境要素變化相對平穩，分布更為均勻，更利于植物生長[6，7]。

2 上海設施蔬菜宜機化生產難點

2.1 蔬菜品種的多樣性

在上海設施蔬菜機器換人工作推進中，機械化播種是其中的一個重要工作，但我國蔬菜種類很多，不同蔬菜種子的大小、形狀、光滑度、含水率、摩擦系數、黏著系數各不相同，種子物理特性的差異給播種機的開發與應用帶來了較大困難，特別是對于通用播種機的開發來說，如果一種播種機只適合一類或幾類蔬菜種子，其利用效率大大降低，且增加設施蔬菜生產成本，阻礙宜機化工作的推進[8，9]。

2.2 設施蔬菜生產的復雜性

設施蔬菜生產種類繁多、設施類型各不相同，上海地區蔬菜生產設施有單棟塑料大棚、連棟塑料大棚、文洛型玻璃溫室、屋頂全開型玻璃溫室等類型，生產環境差異較大，而且種植模式各不相同，茬口安排也各具特色，執行的標準等級也有差異、管理者水平差異較大，蔬菜生產標準化是一項全方位、全鏈條的系統工程，要在設施蔬菜生產中實現標準化生產難度較大，但如果不能進行標準化生產，相關配套的農業機械就會面臨應用面十分狹窄，通用型農機難以推廣應用等問題，給以機換人工作帶來阻礙[10，11]。

2.3 大棚遮蔭設施的缺失

上海地區夏季酷暑高溫，最高氣溫一般會超過40℃。在沒有其他任何遮蔭條件和降溫措施的大棚中，即使最大限度開啟側窗或卷起側膜，以保持良好的通風，大棚內的溫度也遠遠超出了植物生長所需的環境溫度，而單棟大棚往往不配置遮陽網[12，13]，如果要在夏季利用單棟大棚進行蔬菜生產，必須在大棚上人工鋪設遮陽網（圖5），而且秋季還要將遮陽網拆下，既費時又費人工。

圖5 夏季鋪上遮陽網的單棟塑料大棚

2.4 大棚結構的限制

目前上海地區的塑料大棚結構主要為拱形鋼龍骨覆塑料膜，單棟塑料大棚一般有6 m和8 m 2種規格，長度30～100 m，僅大棚兩端有門，門寬約2 m，高約2 m，大型農機難以進入，而且大棚兩側邊緣肩高一般只有1.0～1.5 m，存在作業死角，即使農機勉強進入，但受空間限制，作業、掉頭都困難，作業效率和覆蓋率都大打折扣，因此塑料大棚特別是單棟塑料大棚的結構嚴重阻礙了機械化技術的推廣與應用[14]。

2.5 農機和農藝嚴重脫節

設施蔬菜生產是一項綜合性的系統工程，涉及植物栽培、設施配置、機械應用等多項技術和工程，而且由于蔬菜種類繁多，種植方式各異、栽培習慣不同，發展宜機化設施蔬菜生產須建立農機和農藝相互融合的綜合技術體系[15]。農機與農藝結合的問題由來已久，而目前我國設施蔬菜生產中農機與農藝結合的工作還沒有得到很好地解決，影響了設施生產宜機化發展。目前中國設施蔬菜生產中的農機和栽培技術研發與推廣應用缺乏系統性和整合性，栽培技術不兼顧機具使用特性，機具研發缺乏農藝參數作為支撐，農機和農藝研究與推廣應用脫節現象較為嚴重[16，17]。

3 上海設施蔬菜宜機化生產發展對策

3.1 種子加工和處理

不同蔬菜種子的大小、形狀、光滑度、含水率、摩擦系數、黏著系數各不相同，種子物理特性的差異給播種機的開發應用帶來了較大困難，要在塑料大棚中實現機械化播種，種子的預處理和加工是切實可行的解決方法。種子丸粒化包衣加工和種子帶精量播種是近幾年逐步普及推廣的設施蔬菜宜機化配套種子工程。種子丸粒化是用可溶性膠將填充料、有益于種子萌發的附料以及防病防蟲的藥物粘合在種子表面，使種子成為一個個表面光滑、形狀大小一致的圓球，其粒徑變大，質量增加，因而適于機械化播種，還能節省種子用量[18～20]。種子帶精量播種是按照預先設定的株距和行距，將蔬菜種子定量、定位包裹在可降解的天然纖維組成的種子帶中，然后用種子帶播種機將種子帶埋入土壤中，實現省力、省時的機械化播種[21，22]。種子丸粒化包衣加工和種子帶精量播種能夠很好地解決蔬菜種子差異導致的播種機械適應性差的問題，用同一種播種機就能夠播種不同的蔬菜種子，對于實現設施蔬菜宜機化生產有著重要的意義。

3.2 設施蔬菜生產標準化

針對設施蔬菜生產復雜性的問題，推行設施蔬菜生產標準化是解決蔬菜生產機械難以普遍適用的一個重要舉措[10，11]。設施蔬菜生產標準化要做到產前準備、產中管理和采收要求統一。相同或相近的品種，產前的整地、株行距、底肥種類和用量等要做到標準規范化，產中的播種密度、定植規格、灌溉、施肥、病蟲害防治、溫度、通風管理等農事要實現標準化操作，蔬菜采收要統一規范，只有實現了設施蔬菜生產的標準化，農機的適用性才可以大大提高，對于設施蔬菜農機的推廣應用以及宜機化發展有積極的推進作用。

3.3 遮蔭通風改善

夏季塑料大棚內的高溫給設施生產和宜機化發展帶來了考驗。目前上海新建的連棟塑料大棚一般都配置了外遮陽用于降溫，但原有的大多數單棟塑料大棚沒有外遮陽，建議對單棟塑料大棚進行整體規劃，成排或連片的單棟塑料大棚統一配置外遮陽，另外，單棟塑料大棚在原來側卷膜的基礎上增加頂卷膜，以降低夏季棚內的溫度（圖6）。解決夏季棚內高溫問題，能夠在夏季將農機引進大棚，實現夏季的蔬菜宜機化生產[12，13]。

圖6 增加了頂卷膜的單棟塑料大棚

3.4 大棚結構改進

①門 塑料大棚，特別是單棟塑料大棚，一般在大棚兩頭設置大門，門一般較小，建議將2 m寬的門調整到5 m寬（圖7），或者采用無立柱結構安裝全開啟移門，也可用可折疊、可拆卸大門，能極大方便作業農機進出大棚，有利于蔬菜生產宜機化的推進[23～27]。

圖7 擴大了門開幅的單棟塑料大棚

②大棚長度 單棟塑料大棚一般長30多m，在條件允許的前提下，盡可能延伸大棚長度，使農業機械在大棚中作業時盡可能按直線行走和作業，避免多次轉向和掉頭，提高農機的作業效率。

③單棟大棚的連棟化 目前上海有大面積的單棟塑料大棚，部分已使用多年，而且仍有使用價值，如果全部拆除新建連棟塑料大棚極其浪費，可利用單棟塑料大棚的骨架進行連棟化改造，將原有的單棟塑料大棚改造成連棟塑料大棚（圖8、9），這樣既能克服單棟塑料大棚生產上的缺點，發揮連棟大棚的優勢，特別是連棟大棚的空間優勢，有利于設施蔬菜生產機械化操作，又能節省大棚建設成本，對促進設施蔬菜宜機化生產有積極作用。

圖8 連棟化改造后的塑料大棚

3.5 農機和農藝融合

設施蔬菜生產是一項綜合性系統工作，設施、農機和農藝技術缺一不可，所以在發展設施蔬菜宜機化生產時，一定要考慮到農機和農藝的有機結合，農機的研發要考慮到大棚生產的實際，農藝技術的改進提升也要為農機的導入和使用留下可操作空間[28，29]。對于綠葉蔬菜，可以參照壯苗指數研究宜機化采收指數[30～32]，從莖粗、株高、開展度、葉片底部離土壤的距離、株型錐角、根冠比、地上部與地下部的質量比等方面探究宜機采收指數，并從育種、栽培技術等方面提升宜機采收指數，真正實現農機和農藝的高度融合。

圖9 連棟化改造后的塑料大棚天溝