蔬菜生产机械化作业工艺研究

肖体琼，何春霞，崔思远，陈永生，曹光乔，胡　桧

(1.南京农业大学 工学院，南京　210031；2.农业部 南京农业机械化研究所，南京　210014 )



蔬菜生产机械化作业工艺研究

肖体琼1,2，何春霞1，崔思远2，陈永生2，曹光乔2，胡桧2

(1.南京农业大学 工学院，南京210031；2.农业部 南京农业机械化研究所，南京210014 )

摘要：为提高蔬菜种植效益，加快蔬菜产业发展，根据无锡蔬菜示范基地的自然条件、种植制度和机械化技术条件，结合青花菜的种植特性，对青花菜机械化生产工艺和各主要环节进行了研究分析，提出了适合该地区的机械化种植方案。本文针对蔬菜规模化和标准化发展的趋势，通过探索青花菜机械化生产技术模式，旨在为蔬菜生产方式从人工向机械化转型提供技术借鉴。

关键词：蔬菜；机械化；种植工艺；模式

0引言

我国是蔬菜生产和消费大国，大生产、大流通、大市场的产销格局有利于促进蔬菜机械化的发展。由于起步晚、基础差，我国蔬菜机械化水平非常落后，与发达国家相比处于初始阶段。我国在蔬菜种植农艺与机械化生产方面开展系统性研究较少，蔬菜生产农艺与农机技术之间、种植环节之间、机具研发部门之间、管理机构之间均明显脱节，急需选取典型区域针对特定的蔬菜品种构建机械化生产技术模式。江苏作为农业强省和经济强省，农机化发展条件优越，以蔬菜为主的高效农业是农业农村发展的重要产业。目前，江苏城镇化率已达65.2%，苏南城镇化率已超70%，劳动力转移致使蔬菜生产人工成本急剧上升， “谁来种菜”问题在江苏尤为突出；但由于技术和装备不配套等因素制约，蔬菜生产方式主要依赖人工，机械化停留在耕整地环节，需要通过系统方案来配套解决。为此，本文以无锡青花菜入手，研究农机农艺融合的机械化生产工艺，对探索蔬菜生产方式的转变具有重要意义。

1蔬菜生产机械化现状

目前，我国蔬菜生产的机械化水平相当落后，露地蔬菜生产机械化水平更低，与蔬菜生产大国的地位极不相符[1]。目前，设施蔬菜机械化水平不足25%，蔬菜生产综合机械化水平约为20%左右。从历年统计数据可见，每公顷蔬菜机械作业费从1998年的121.50元增加到2012年的1 056.60元，增长了769.6%，如图1所示。这表明随着农机化的发展，机械化技术逐渐在蔬菜生产中得到应用推广，以人力劳动为主的蔬菜生产方式正在被农业装备等现代化手段所替代。

图1　1998-2012年蔬菜机械作业费变化

从区域调研结果来看，东北地区农机化基础较好，规模化程度较高；但劳动力缺乏，蔬菜生产耕整地和植保机械化水平较高，对蔬菜栽植、灌溉和收获机械化需求相对迫切。西北地区地域辽阔，种植制度差异较大。以新疆为例，除加工番茄、加工辣椒等机械化水平较高，鲜食蔬菜生产环节除耕整地外，其他环节机械化水平较低，南疆蔬菜农艺制度复杂，机械化难度更大。华北地区设施蔬菜发展较好，以山东为代表，育苗技术先进，钵体育苗较普及，工厂化育苗具备一定规模，耕整地多使用小型和微型耕作机具，喷灌方式比较先进，但栽植和收获环节仍以人工为主。长江中下游地区蔬菜机械化发展较快，以江苏为代表，耕整地机械化水平较高，植保机械多使用电动或柴油驱动机械，喷灌采用微灌和滴灌等设施，机械化栽植已在苏南等地示范推广，块根类蔬菜已开始使用机械采收，但茄果和叶菜类收获仍依赖人工。华南和丘陵山区受地形或经济条件的影响，蔬菜机械化发展相对落后。平原地区机械化作业主要用于耕整地和植保环节，栽植和收获基本依赖人工。丘陵山地除植保环节一定程度使用机械外，其他环节机械化水平很低[2-3]。鉴于以上研究分析，结合我国蔬菜的生产布局特点，本文将蔬菜机械化发展基础条件较好的江苏作为典型区域研究对象，作物品种选取研究基地的特色作物青花菜。

2青花菜种植概况及农艺要求

2.1青花菜特性及种植特点

青花菜是十字花科芸薹属甘蓝种中以绿或紫色花球为产品的一个变种，一或二年生草本植物，别名绿菜花、西兰花、意大利芥蓝、木立花椰菜及茎椰菜等。其原产于地中海沿岸，其外部形态与花菜相似，但植株较高大、叶片较窄，主要差异在主茎顶端的花球上[4]。青花菜的生长发育周期与花菜相同，各发育阶段的时期界限也与花菜相同。青花菜营养丰富，色、香、味俱佳，其营养价值比白花菜高1倍，美国生化学家雷地研究发现青花菜含有抗癌物质，是国际市场十分畅销的一种名特蔬菜[5]。青花菜于19世纪传入我国，改革开放以来，我国青花菜消费迅速增长，栽培面积不断扩大，春秋季均可种植，而且栽培容易，经济效益好；种植青花菜可扩大出口创汇，增加农民的经济收入，市场前景良好。

2.2自然条件与农艺要求

青花菜性喜冷凉，属半耐寒性蔬菜，对环境条件的要求与花菜相似，但其抗热及耐寒性均优于花菜。其适应温度范围较广，生育适温为20～22℃，花蕾发育适温为16～22℃，25℃以上发育不良，5℃以下生长缓慢，能耐短期霜冻。青花菜栽培播种期比花菜时间长，供应期也较长。青花菜植株高大，为喜肥水作物，要求光照充足，但对日照长短要求不严。其性喜湿润但不耐旱涝，对水分要求较严格，整个生长期需要保持土壤湿润，以排水良好、保肥保水力强的壤土或砂壤土为宜；尤其在育苗阶段，防旱和防涝是苗期管理的重点。青花菜需要足够的氮、磷、钾肥以及硼、镁、钼等微量元素的供应，酸碱度适宜范围以pH值为6最佳[6]。

3青花菜生产机械化作业工艺研究

3.1作业工艺设计原则与影响因素

农业机械化生产工艺过程是按照一定的农业技术要求，采用机械装备完成从土壤耕作到收获的相关作业项目而构成的生产体系，该生产体系由自然气候、土壤条件及作物的生长规律所决定[7]。蔬菜机械化作业工艺过程是提供特定农艺条件下蔬菜生产全过程机械化作业项目及其先后顺序，使蔬菜生产全过程所包含的各作业环节及次序关系更为明晰，从而为实际生产提供指导。蔬菜生产工艺过程的影响因素主要有蔬菜种类、蔬菜种植方式、蔬菜轮作制度，由于地理位置、积温、降雨等自然条件的影响，即使是同一种蔬菜在不同的农作地区其机械化作业工艺过程也不同[8]。因此，在设计青花菜生产机械化作业工艺过程时，应充分考虑自然条件、作物种类、种植方式和轮作制度等因素，这些因素的组合即为种植方式的组合，不同的种植方式组合对应着不同的机械化作业工艺过程。

3.2基地选择及问题分析

无锡惠山区是蔬菜等规模高效农业集聚区，是无锡市民菜篮子的主要保供基地，统领半壁江山。礼舍是无锡惠山区的花菜特色村，经过课题调研显示，礼舍花菜产业具有以下特征和不足：一是专业化但种植结构单一。受传统种植习惯的影响，种植方法、模式和营销方式相对固定，种植结构比较单一。优点是专业化程度较高，缺点是如果采用分散经营方式，会导致组织化程度低，抵御风险能力较弱。二是营销渠道需要拓宽。礼舍距无锡市区较远，如果采用农户分散经营方式，种植户的时间和路费等成本高，收购渠道单一，存在较大的花菜滞销隐患。采用规模经营和装备技术发挥花菜耐储存的优势，则可以通过长途运输进行地区间的流转，拓宽营销范围。三是种植效益和适应市场能力需提升。种植成本的增加及市场的复杂性倒逼生产方式的转变，这对种植户在技术、资金、信息等各方面提出了更高要求。礼舍花菜产业适宜采取龙头企业或合作社组织生产经营专业化的蔬菜生产基地。无锡市惠山区目前拥有益家康生态农业有限公司、天蓝地绿生态农庄有限公司、礼贤生态农业发展有限公司(玉祁乡村礼舍生态农庄)3家龙头企业，5个蔬菜专业合作社，蔬菜机械化发展条件较好。其中，礼贤生态农业发展有限公司位于礼舍花菜特色村，生产规模较大，具有产业和技术示范效应。

3.3基地概况与组织模式

本文以无锡礼贤生态农业发展有限公司为研究对象和示范基地，该公司是以蔬菜种植、采购、检测、物流配送、加工及销售为主体的公司，种植蔬菜品种以叶菜类及根茎菜为主。公司实施品牌化战略，基本形成了“公司(合作社)+基地+农户”的生产经营模式，辐射带动面积333.3 hm2多。目前，其拥有有害残留物检测试验室、净菜加工流水线及包装车间及恒温库保鲜库等设备，初步形成了公司生产、冷藏加工、物流配送、农超对接、直营店直营的产业链模式；基础设施较好，拥有流转土地176.2hm2，水泥路及水泥沟渠贯通整个公司。农户签订土地种植协议，按照“先交后用”的原则承包土地种植蔬菜，产出后由公司全面收购、统一销售。农户所需的种子、种苗、肥料及农药等农资由公司统一采购，资金由公司垫付，农户按需领用，每月月底与农户结算。公司拥有各类农业机械，农户需要休整、翻耕土地，由公司统一安排，按工种标准收费。公司以统一规划、统一包装、统一销售、统一管理“四统一”的运行模式，在长三角沪宁线各大城市批发市场设立了直销点，在无锡开设了农产品平价直销门店和流动售卖车等一系列市场营销模式。该基地标准化、集约化、规模化的蔬菜生产组织模式为探索青花菜机械化作业工艺提供了机制保障，也为推动技术模式的应用奠定了良好基础。

3.4蔬菜生产关键装备特点及问题分析

蔬菜种植以垄作和畦作为主，属精耕细作，机械化作业对耕整地质量要求高。耕整地环节专用蔬菜生产机械较少，大多采用粮棉油作物广泛使用的旋耕机，功能单一、体积大、操作不便。微耕机和多功能田园管理机因具有结构紧凑、质量轻、油耗低、易操作、配套齐等特点发展较快，在设施栽培和丘陵山地等环境应用广泛；但存在动力小、速度慢、耕深较浅及整地质量较差等缺点。

精密排种技术是蔬菜精量直播机械的核心。蔬菜种子大多不规则、形状各异、价格较贵，对精密直播机械作业的播深、粒数、行距、株距及漏播率等要求较高。机械式排种器包括倾斜型孔轮式、垂直型孔轮式、孔带式及匙式及气力式等，适于对处理后的外形规则种子单粒精密播种，带式播种、液体播种、气力式播种等新技术也逐渐得到应用。我国各地蔬菜品种、种植模式差异较大，适合各类蔬菜种子的精密排种技术及排种器部件、复式作业技术及其工作部件，但轻简型和复式作业型精密播种机械化技术还需要大力发展。

蔬菜移栽机械主要机型有钳夹式、链夹式、挠性圆盘式、吊杯式、导苗管式及输送带式等，主要针对基质钵苗移栽，对穴盘苗移栽需要手工取苗喂苗。蔬菜生产育苗方式以穴盘为主，在移栽过程中工作部件直接与幼苗接触，需要确保幼苗不受伤害；蔬菜品种繁多，育苗方式和苗龄不同，定植行距、株距、密度差异较大；育苗技术与机械移栽对秧苗适应性的技术要求目前技术融合程度低，脱节现象较为严重。因此，我国在穴盘苗机械化移栽技术领域应重点攻克穴盘苗全自动移栽机对穴盘苗的自动取苗、投苗、扶苗及固苗技术，对各种规格育苗穴盘的适应性，对空盘的自动识别更换技术等方面。

3.5青花菜生产工艺流程

青花菜与花菜的栽培技术相似，露地栽培作为—种开放经济的栽培方式应用较广泛。以长江中下游地区露地栽培方式为例，春秋两季均可进行露地栽培，春季于2-3月定植，4-5月收获，秋季于8-9月定植，10-11月收获。根据蔬菜生产农机装备现状和长江中下游地区种植条件，设计青花菜机械化生产主要工艺过程如下：机械化育苗播种—机械化耕整地—机械化移栽—自动化田间管理—省力化采收。对完成各工艺过程的机器系统选型应以实现耕作体系和作业质量为主要目标，依据生产单位自然状况、现有设备状况等条件，兼顾目前国内农机市场上的适用动力机和作业机型号。

3.6主要环节技术方案

无锡礼贤青花菜采用垄作方式和轮作制度，以露地栽培模式为主，本文机械化生产技术模式结合当地青花菜生产农艺技术规程而制定，设计的垄形尺寸为垄顶宽80cm、垄距115cm、垄高20cm；通过选用精密播种机、旋耕机、田园搬运机、蔬菜移栽机、喷灌装置及喷雾机等装备，依次完成育苗、耕整地、施肥、移栽、灌溉、植保及收获等7种主要生产环节。各生产环节的作业时间和作业内容根据农艺技术规程和机具作业规范确定，如表1所示。

表1　青花菜茬口安排

具体步骤为：①机械化育苗。依次完成苗盘清洗消毒、基质准备、装盘压穴、播种、覆土、浇水催芽及日常管理等作业内容，可选用山东华兴2XB-100型穴盘精密播种机完成播种作业。②机械化耕整地施肥。依次完成散撒有机肥、碎土混匀、起垄等作业内容。若土质为黏土，在耕整地时需先犁翻，晒2～3天太阳后再粉碎起垄，可选用G120型旋耕机与东风250型拖拉机配套完成耕整地作业；施肥采用半机械化模式，可选用筑水3B31田园搬运机运输肥料到菜地，再由人工散撒，成活后施肥提苗，成长期施两次尿素、结球前期施一次尿素。③机械化移栽。可选用洋马PH1四轮手扶式移栽机、山东华龙2ZBZ-2A双行自走式移栽机完成移栽作业，精密定植株距40cm×40cm。④自动化(机械化)灌溉。移栽之日起进行自动化灌溉，露天栽培可选用自走式植保机喷淋。⑤机械化植保。在青花菜的生长期和成熟期，可选用苏州稼乐3WBJ-16DZ静电喷雾器喷洒农药。⑥省力化收获。在适收期进行青花菜采收，选用筑水3B31田园搬运机或开普KGFC500农辅机完成田间运输。

4结论与建议

针对我国蔬菜生产农机与农艺技术脱节、生产环节可用农机具缺乏，以及各生产环节机具不配套的问题，以无锡礼贤蔬菜示范基地为典型，改进了青花菜生产技术模式，提供了一种农机与农艺技术结合，适用于露地青花菜轻简生产的机械化生产工艺。其主要生产环节通过机械化手段实现，能够大大减少用工，节省人工成本，适用于专业化程度高、种植规模较大的蔬菜基地，有利于提高蔬菜种植效率和收益，缓解蔬菜产业面临的农村劳动力紧缺的突出问题。该模式适合无锡惠山区的种植条件，在机具配套时还可根据各地生产实际条件，同时结合技术经济等条件进行选配。

参考文献：

[1]农业部农业机械化管理司.中国农业机械化科技发展报告(2009-2010)[M].北京:中国农业科学技术出版社,2011.

[2]康国光,蔡芳,高群.蔬菜机械化生产发展现状与对策思考[J].长江蔬菜,2013(14):69-72.

[3]崔思远,肖体琼,陈永生,等.我国蔬菜生产机械化发展现状与制约因素分析[J].农机化研究,2014，36(10):249-256.

[4]宋元林.甘蓝、花椰菜、青花菜高产栽培与加工技术[M].济南:山东科学技术出版社,2000.

[5]农民技术培训教材编委会.贵州主要蔬菜无公害栽培技术[M].贵阳:贵州科技出版社,2010.

[6]杨丽梅.结球甘蓝花椰菜青花菜栽培技术[M].北京:金盾出版社,2001.

[7]乔金友,陈立,何君,等. “高台大豆”与“垄作大豆”机器系统比较研究[J].东北农业大学学报,2002,33(3):259-263.

[8]乔金友.农业机械化生产专家系统设计与开发[D].哈尔滨：东北农业大学,2007.

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

文章编号：1003-188X(2016)03-0259-04

中图分类号：S233.74

文献标识码：A

作者简介：肖体琼(1974-)，女，四川万源人，副研究员，博士研究生，(E-mail) xiaotiqiong@163.com。通讯作者：何春霞(1960-)，女，安徽安庆人，教授，博士生导师，(E-mail)chunxiahe@njau.edu.cn。

基金项目：“十二五”国家科技支撑计划项目(2013BAD08B03)

收稿日期：2015-03-10