草莓全程生產機械化技術與裝備研究進展

王莎莎

（黑龍江工商學院，黑龍江 哈爾濱 150025）

草莓這種作物對生產環境的要求比較低，在我國很多地區均有種植。我國作為草莓主要的生產國家之一，早在2018 年總產量便已經達到了全球總產量的35.6%[1]。但草莓的生長周期比較長，在生產管理流程方面比較復雜，當前仍以人工作業的方式為主，機械化水平總體比較低，因此，草莓全程生產機械化技術與裝備的研發已經成為重點話題。草莓的栽培技術要求以及植物學特征均具有獨特性，不同地區的經營規模以及栽培模式均存在較大的差異，導致草莓全程生產機械化技術與裝備的特點也存在差異[2]。因此，本文針對草莓種植管理的整個流程，對草莓全程生產機械化技術與裝備進行研究，并對其技術和裝備的發展動向進行預測分析，從而為草莓全程生產機械化技術與裝備的應用和發展提供支持。

1 草莓種植管理模式分析

1.1 平地栽培模式

該模式通常是在平地進行畦栽或行栽，這種模式下，草莓秧苗會附著地面生長，并且產出的草莓果實還會與土壤直接接觸，當降雨后或者是用水灌溉后容易出現積水，果實的光照也不夠充足，葉片以及果實容易被感染，導致果實非常容易出現灰霉病，影響果實品質[3]。此外，這種栽培模式費工費力，田間管理的難度比較大，所以這種模式當前較少采用。

1.2 高壟栽培模式

這種模式是將栽培行制成壟，然后將草莓秧苗栽培在壟上。這種模式具有良好的透氣通風效果，且土壤的保溫效果也比較好，田間管理比較方便，能夠降低病害發生的可能性，實現高產高質，已成為當前草莓種植的一種主流模式。如果草莓種植的品種不同，則起壟的壟寬、溝寬以及壟高均存在差異，以溧水縣、金壇區以及鎮江市三個草莓種植基地為例，其草莓種植的壟寬、壟高以及溝寬數據如表1 所示[4]。如果起壟數據存在差異，則草莓全程生產機械化技術與裝備的規格也會存在差異，由此可見，草莓的種植模式、種植品種均會對所用的技術和設備產生一定影響。

表1 不同地區對應的起壟數據

1.3 高架栽培模式

這種栽培模式主要是在溫室大棚中設置一些高架栽培床，確保其寬度和高度一定，在床內均勻攤鋪基質，將草莓栽植在攤鋪好的高架床上。這種模式便于人工作業，可使勞動強度有效降低，并且對溫室的空間進行了充分利用，可有效避免病蟲害傳播，是當前我國各地區廣泛推廣的一種栽培技術[5]。此外，高架栽培模式還衍生出多種模式，例如A 字架栽培模式、H架雙層栽培模式等等。

2 草莓全程生產機械化技術與裝備的應用現狀

2.1 耕整機械的應用

現階段，我國草莓種植使用的溫室或塑料大棚寬度一般能夠達到6 m 以上，可以使用微耕機開展耕整作業，也可以使用手扶拖拉機來完成耕整，但這些耕整機械并非專門針對草莓種植而研發的，并且在起壟高度以及溝深方面也無法滿足草莓種植的實際要求，在開溝起壟方面并不具備良好的穩定性，仍需依靠人工作業的方式完成耕整[6]。目前，市場上已經開始對草莓種植專用的新型起壟機進行推廣應用，例如YT8-K30 草莓開溝起壟精整機，其能夠實現耕整工作的精細化，并且在實際應用中取得了一定的效果，該設備的技術參數如表2所示。

表2 YT8-K30型草莓開溝起壟精整機技術參數

草莓秧苗栽植之前還需要噴灑殺蟲劑以及除草劑，并使用黑色塑料薄膜將壟面以及壟溝全面覆蓋，使草莓秧苗的根系得以有效發育，并發揮保濕作用，避免病害發生，當前對薄膜的覆蓋主要使用開溝、起壟鋪膜機，也有部分使用鋪膜播種一體機，但適用于高壟草莓種植的小型、專用型鋪膜機較為少見。

2.2 移栽機械的應用

我國在移栽機研發方面有著較快的發展速度，現階段，我國已經研發了適用于油菜、西蘭花、薯類等農作物的半自動式秧苗移栽機，并且已經在市場中投入應用。但由于草莓秧苗在移栽時存在弓背朝外的特點，并且很多草莓秧苗屬于超大苗，若采用半自動式秧苗移栽機進行移栽容易出現問題[7]。對此，市面上已經啟用了小型高架草莓移栽機，該機械設備能夠解決超大苗的移栽問題，同時還具有自動換盤、自動導航等先進功能，適用于高架草莓秧苗的移栽，移栽成功率高達95%，并且在行距和株距方面要明顯優于人工操作。

2.3 植保機械的應用

草莓栽培管理中容易出現較多的病蟲害，例如灰霉病、蚜蟲病、白粉病等等，導致草莓的栽培管理難度增加，因而需要在草莓秧苗生長周期內定期施藥。隨著智能化、信息化技術在農機中的不斷應用，針對草莓植保作業，已經研發出了一種智能噴霧機，這種噴霧機自帶攝像頭，當發現草莓秧苗存在病蟲害跡象時，可以實現智能識別，并對出現病蟲害跡象的秧苗噴灑藥物[8]。在智能噴霧機技術的基礎上，我國研發人員又將溫室軌道、智能機器人等應用到溫室施藥方面，從而使施藥的穩定性和高效性得以提升。此外，還有研發人員利用氣流送藥的原理研發了小型霧化威風施藥機，該植保機械在草莓植株兩行中間位置的正上方設置了噴筒，利用微風和側傾助力藥物噴灑，從而使微小的霧化藥物顆粒隨著微風均勻地噴灑到植株上，避免植株花蕊受到損傷，但需要將風速控制在7 m/s 左右，側傾角應該控制在30°之內，藥液使用量僅為0.5 L/min，能夠以最少的藥量獲取最顯著的植保成效。

2.4 授粉機械的應用

草莓若要結果，必須要經歷授粉，當前草莓授粉仍采用蜂群授粉的方式。但是由于一些地區冬季的氣溫比較低，蜂群授粉易出現停授、漏授等情況，導致草莓授粉的效果受到影響。草莓的花期一般比較短，其花粉量非常少，并且在收集方面難度比較大，如果先將花粉進行收集，然后再采用鼓風噴粉的方式進行授粉，則無法完全滿足草莓授粉的需求，并且常用的機械振動授粉方式非常容易對花序產生損傷。隨著無人機技術的發展應用，其在草莓授粉方面展現出了巨大優勢，未來可以將無人機應用于草莓采粉授粉，從而滿足草莓授粉需求。

2.5 采收機械的應用

當前國內草莓采收依然是通過人工提籃的方式來完成的，在采收之后直接將合格的草莓果實就地裝入商品包裝內，再將包裝好的商品直接運輸到各地進行銷售。在草莓采收方面，機器人已經成為草莓采收的重點研發目標。尤其是在神經網絡技術以及模型構建的方法引入到農機改良之后，可以積極使用這些技術方法研發草莓成熟度快速識別采摘機械。還有學者將激光技術以及機器視覺技術應用于草莓采收中，實現了定位采摘。我國農業智能化裝備權威機構與中國農業大學等高校聯合研發了草莓采摘機器人，該機器人由機械臂、剪叉升降機、末端執行裝置等組成，通過遠景與近景視覺組合的形式對草莓果實進行定位，之后研發了“采摘童1 號”樣機，該采收機器人能夠將定位誤差控制在4.82 mm 之內，采摘成功率可以達到95%以上[9]。

2.6 轉運機械的應用

草莓采收后還需要在田間完成轉運操作，對于已經包裝好的草莓則需要整箱轉運。尤其是一些大規模草莓生產基地，需要開展轉運工作，該環節的工作量非常大，如果通過人工轉運需要耗費較多的人力資源[10]。目前大型的轉運設備均產于國外，例如美國GK 公司便研發了一種用于大型草莓包裝箱轉運的裝置，并且可以通過遙控的方式使該設備在壟溝內行走，能夠一次搬運多個草莓包裝箱，適合高壟作業。再如，日本使用的My Donkey 機器人不僅能夠做到草莓的接運、測定草莓的產量，還能夠實現高壟自動行走，且具有防撞功能。雖然我國在該領域的研發還處于起步階段，但也已經開始研發智能機器人用于草莓果實包裝箱的轉運。

3 草莓全程生產機械化技術與裝備的發展展望

3.1 一機多能集成化

草莓的種植周期一般在6 個月以上，并且還具有多茬管理的生產特點，尤其是對于一些經營規模比較小的生產基地，應該在高架或者是高壟的基礎上保證機械設備底盤的通用性，并且還要實現接口統一，將各種作業模塊開發出來，使其可以更換掛接，實現一機多能，從而滿足草莓種植周期內多次更換部件的生產需要；也可以將各種功能的部件集成一體，使部件更換的頻率降低，便于作業。

3.2 輕便智能

由于溫室大棚的內部空間比較狹小，并且高壟、高架的通道比較狹窄，在使用小型作業機械裝備進行作業時，很難通過以往的方式駕駛機械設備，可以依照當前技術的成熟度并結合草莓實際生產需要，通過在壟上以及架間開展無人機操作，在一端進行遙控掉頭，可以進行補充藥物、秧苗、花粉等操作，再加入較少的人工操作，從而實現機械設備的全程作業，降低了人工勞動強度，實現了智能化作業。

3.3 綠色環保

由于很多地區采用溫室大棚栽植草莓，屬于半封閉環境，且人們對草莓種植的需求日漸提升，綠色環保種植已成為當前草莓種植的主要要求。因此，應該合理使用當前的栽培設施，避免大溫差等環境問題。在使用機械進行補藥時，還要注意用藥量，避免過度用藥造成的環境污染問題。此外，草莓全程生產機械化技術還要向易控、零尾氣排放、全面電動化等方向發展，從而實現草莓種植全程的綠色環保。

3.4 小型低成本

國內當前的草莓種植多是以塑料大棚、溫室等環境為主，這種環境的入口比較窄，并且棚肩存在高低差，壟行之間的距離也比較小，在機械化作業方面適合小型機械作業、自動化作業，可以提高草莓生產全過程的效率，降低生產成本，滿足當前散戶經營的實際需要。此外，信息化、智能化技術手段的應用也可以為草莓種植生產的小型化、低成本化發展提供有力支持。

4 結語

綜上所述，當前我國草莓全程生產機械化水平已經有所提高，并且已經將智能化技術、信息技術應用于草莓生產機械技術與裝備之中，提升了草莓生產質效，在智慧農業的引導下，草莓全程生產機械化技術與裝備將持續向小型輕量化、綠色化、智能化、集成化等方向發展，使草莓種植生產得到有效的技術支撐。