設施內菠菜機械化收割試驗初探

張寒波

（上海市農業機械鑒定推廣站，上海市 201601）

0 引言

菠菜是上海市民主要食用的綠葉菜之一，口感微甜，營養豐富，在上海設施內可周年生產，為保障上?！安嘶@子”起到壓艙石的作用。菠菜種植精細程度高、用工量大，尤其在收割環節，受居民食根菠菜習慣影響，往往需要大量人工收獲帶根菠菜。探索解決菠菜收獲環節機械替代人工問題就顯得迫在眉睫。

本試驗以切根型菠菜收割機械作為機械化收獲環節的機型。在前期耕整地和播種等環節機械化作業的前提下，重點關注菠菜機械化收割，割刀入土，通過水平震動的方式切割菠菜根系，然后人工拔出，獲得商品性更符合上海市民的食用習慣的菠菜，通過試驗初步探索考察菠菜收割機對作業環境的適應性、作業效果等的情況。

1 材料與方法

1.1 試驗時間和地點

試驗分別于2020年10～12月份（冬季）、2021年3～4月份（春季）分兩輪在上海市松江區葉榭鎮連棟大棚內進行[1]。

1.2 供試材料

供試菠菜品種為石湖菠菜和進口包衣品種翡翠。使用播種機2BS-JT8進行播種、日本引進的菠菜收割機進行收割。

1.3 試驗方法

試驗前期，將經黃沙、有機肥改良的土壤按要求整平，用旋耕機多次耕地，確保土壤不結塊，松散程度好。根據菠菜收割機割刀寬幅做90 cm寬的畦面來匹配。第一輪試驗采用2BS-JT8播種機進行播種。播種密度設計3水平，播種輪使用F24，通過調節齒輪比區分播種密度：分別為水平A齒輪比前14后9，株距為2.5 cm；水平B齒輪比為前11后10，株距為3.8 cm；水平C齒輪比為前10后13，株距為5.5 cm。

第二輪試驗根據前期篩選的播種密度進行播種，進行機械收獲相關參數數據統計。測量環境條件、漏割情況，每1重復隨機收取5株樣品，測其根長（cm）、根直徑（cm）、自然株高（cm）、單株重（g）等，記錄并做好數據分析。

1.4 數據分析

原始數據的整理采用Microsoft Excel 2016軟件完成，描述統計及直方圖測驗采用SPSS 19.0軟件完成。

2 結果與分析

2.1 適宜菠菜機械收割的機械播種密度情況及分析

第一輪試驗，由于選擇了未包衣種子，浸種后種皮容易粘連到播種輪，導致播種輪堵塞，不易下種。除了A（齒輪比前14后9）處理達到合適的出苗水平以外，B（齒輪比為前11后10）處理和C（齒輪比為前10后13）處理都存在出苗不整齊、稀稀拉拉的情況（圖1、圖2）。從播種效果來看，處理A適宜作為下一輪試驗的機械播種密度來使用。

圖1 A處理生長情況

圖2 B、C處理生長情況

2.2 菠菜收割機作業環境適應情況及分析

均勻選取了試驗田塊中10個點，進行了0～5 cm土層和5～10 cm土層的土壤含水量快速測定，測定結果見表1。

表1 土壤含水量情況表

從土層含水量的情況看，試驗地土質偏黏性。0～5 cm土層（菠菜收割機割刀工作層）含水率達到了44.38%，最高的達到53.5%，最低的也有35.9%，同一地塊不同區域含水率差異大；5～10 cm土層（菠菜根系生長層）平均含水率37.34%。雖然采取了收割前不澆水的處理，受上海地區地處亞熱帶季風氣候潮濕多雨影響，土壤含水率仍偏高。從收割效果看，多數情況下割刀能順利作業，遇到特別濕的會出現割刀帶土，些許影響收割效果。說明菠菜收割機對土壤含水率有一定要求，但總體上適應范圍較廣（圖3）。

圖3 割刀入土情況

2.3 菠菜收割機收割質量情況

2.3.1 收割機作業性能情況

測得菠菜收割機作業效率平均能達到993.33 m2/h。漏割，即切口不整齊（圖4、圖5）不能直接輕松從土層里拔出的菠菜株數約占19.85%（表2）。

表2 菠菜收割機作業性能情況

圖4 根部切口整齊

圖5 根部切口不整齊

2.3.2 收割的菠菜情況

對菠菜收割后根長（切割深度）、根直徑、自然株高、單株重進行測量和統計分析，得到各形態指標數值（見表3），直方圖及正態分布圖（圖6、圖7、圖8、圖9）。根長，同時也是割刀入土深度，均值在1.11 cm左右，標準差0.36，說明在該數值較為穩定，在1.11 cm左右波動比較小，割刀幾乎都是在土層同一深度作業。從直方圖中發現，測得的數據集中在1～1.5 cm之間，割刀的入土深度約為1.5 cm左右。菠菜根直徑平均值為0.29 cm，數字比較集中，符合正態分布，地下部分長勢良好。自然株高均值25.33 cm，標準差3.01，直方圖顯示符合正態分布，說明包衣種子出苗整齊，植株生長期較為一致。單株重均值20.55 g，標準差5.16，基本符合正態分布，但略有波動，在播種密度上有調整空間，但不影響機收。

表3 菠菜收割后形態指標情況

圖6 根長（深度）直方圖及正態分布

圖7 根直徑直方圖及正態分布

3 結語

菠菜收割機簡單易操作，作業效率為0.67 h/667m2，比較適合設施內作業。土壤改良以后，對于菠菜植株的生長和收割起到了一定的促進作用。該收割機對上海土壤的適應性較廣，對土壤含水量高、土塊大等不良土情有一定適應性，并能在1.5 cm左右深的土層中穩定地工作，可靠性較強。

同時，受機械結構制約，為防止出現畦面邊緣的漏割現象，建議畦面寬應略小于割幅。為了提高土地利用率，建議選擇的菠菜收割機寬幅在100～110 cm，小葉菠菜、未包衣菠菜種子應適當密植，大葉菠菜、包衣種子可根據實際情況相對降低密度，推薦使用包衣種子。本試驗僅對該收割機進行了初步探索，在以后的試驗中需要進一步引進和研究更加便捷高效的菠菜收割機械和技術。

圖8 自然株高直方圖及正態分布

圖9 單株重直方圖及正態分布