基于综合评分法的叶菜移栽机优化选型

安红艳

（北京市农业机械试验鉴定推广站，北京 100079）

叶菜类蔬菜人工移栽劳动强度大、作业成本高，本文采用综合评分方法对现有先进适用的蔬菜移栽机进行优选，采取专家打分的方法得到各评价指标的权重值，并利用古林法对数据进行量化处理，最终从作业质量、作业效益、作业安全性和使用方便性4个方面考虑得到7种移栽机的综合评分，进行选型排序，初步评选出日本洋马株式会社生产的PF2R全自动双行移栽机最适合叶菜移栽，评选结果与现场观测的效果基本吻合。

农业机械化作为现代农业发展的技术支撑和科技载体，是我国由传统农业向现代农业转变的重要标志（傅丽芳和蒋丹，2014）。农业机械的选型是农业机械化过程的重要环节，合理选型可以最大程度地节约成本，提高农业机械的利用效率，进而提升农业现代化总体水平，增加农民收入，对国家解决“三农问题”具有积极意义（杨雪姣和孙福田，2014）。

叶菜类蔬菜生产通常采用育苗移栽的方式，一是可以减少占地面积和时间；二是可以提高单位面积产量，改善产品品质。但是，人工移栽劳动强度大，生产效率低，栽植质量差，成本较高，生产上迫切需要移栽机代替人工移栽（岳崇勤和夏海荣，2018）。虽然在市场的需求引领和推动作用下，近年来许多企业研发制造出了品种繁多、规格各异的蔬菜移栽机，但主要是应用在烟草、果菜类蔬菜等作物上，针对叶菜移栽的机械还较少，且应用移栽时或多或少存在漏苗、伤苗等问题，使得叶菜移栽环节机械作业覆盖率较低。同时，对移栽机的评价也缺乏有效的、较为成熟的方法。因此，笔者经过前期调研，初步筛选出相对适合叶菜移栽的移栽机，利用综合评价方法从作业质量、作业效益、作业安全性和使用方便性等4个方面对移栽机的作业效果进行综合评价分析，一方面探索科学有效的农业机械评价方法；另一方面力求在众多功能相似的机型中比选出先进适用、质优、价格合理的机型，为农户科学合理选择叶菜移栽机，农机主管部门在农业机械招标采购、购机补贴等工作中科学决策提供参考（钟志伟 等，2015）。

1 综合评分方法的基本原理

所谓综合评判，是指对多种因素所影响的事物或现象进行总的评价（任朝军，2007）。其基本原理是针对被评价对象，确定评价指标体系、评价指标体系的权重（重要度）及各评价指标值，通过一定的数学模型（或算法）将多个评价指标值“合成”为一个整体性的综合评估值。具体计算方法如下：

设A1，A2，A3，…An是n个评价对象，X1，X2，X3，…Xm是评价对象的m个评价指标，W1，W2，W3，…Wm是m个评价指标相应的权重，Yi1，Yi2，Yi3，…Yim是第i个评价对象关于Xj指标（j=1，2，3，…m）的价值评定量，Yi是第i个评价对象综合评价得分。相应的综合评分表如表1所示，二级指标计算方法类似。

表1 综合评分表

2 利用综合评分法开展叶菜移栽机选型

2.1 确定预选机型

经过前期对各类蔬菜移栽机进行调研，结合叶菜秧苗苗小、梗短的特点，选择国内外较为先进的7种蔬菜移栽机作为预选机型，分别为意大利公司生产的OVER-PLUS4移栽机、中机华联机电科技（北京）有限公司生产的2ZB-2移栽机、日本洋马株式会社生产的PF2R全自动双行移栽机、江苏井关农机（常州）有限公司生产的PVHR2-E18移栽机、陕西鼎铎机械有限公司生产的2ZB-2移栽机和2ZB-2A移栽机、意大利公司生产的FMAX移栽机（表2）。本次选型涉及的蔬菜移栽机类型较为全面，根据驾驶方式，分为手扶式和乘坐式；根据动力配置，分为自走式和悬挂式（王金葵，2012）；根据动力供给形式，分为电动式和燃油式；根据作业方式，分为复式作业和移栽作业；根据喂苗结构的材质，分为金属材质和塑料材质等类型；根据自动化水平，分为自动喂苗和人工喂苗。由于垄上移栽可以起到蓄水保墒防涝、改善土壤墒情的作用，叶菜类蔬菜通常采用垄上栽植，所以本次选型只考虑了垄上移栽机。

表2 参试7种蔬菜移栽机的基本参数

2.2 确定评判指标体系及权重

根据JB/T 10291—2013《旱地栽植机械》和DG11/T 09—2017《秧苗移栽机》中移栽机试验的相关内容，选取评价指标及测定方法。一级评价指标选择作业质量、作业效益、作业安全性和使用方便性。经过多位专家讨论研究，考虑到伤苗、漏栽和栽植深度对蔬菜移栽质量至关重要，作业质量指标下设置伤苗率、漏栽率、栽植合格率和栽植深度合格率4个二级评价指标；作业效益指标下设置作业效率、栽植频率、作业成本3个二级指标；作业安全性指标下设置安全防护、安全装备、安全信息3个二级指标；使用方便性下设置操作方便性、适用性2个二级指标。其中，作业质量和作业效益为现场可操作实测指标，而作业安全性、使用方便性为现场观察和经验判断相结合指标。

以作业质量、作业效益等4个一级指标，栽植合格率、漏栽率等12个二级指标建立综合评价指标体系，通过德尔菲法确定各指标权重，特邀请农机推广、农机质量检测、农机使用者及大学等从事农机科研、推广、检测和教学的各领域专家研究讨论，根据移栽机的各个指标的重要性，确定各指标的权重（表3）。

2.3 移栽机田间测试结果及量化处理

试验于2018年3月21日在北京通州的种植园区（北京永盛园农业种植中心）进行，土壤含水率为12%，土壤紧实度为2.8 Pa，土壤容重为1.06 g·cm-3；叶用莴苣（生菜）品种为雷达，秧苗的平均高度为11.0 cm，最小秧苗和最大秧苗的株高分别为8.5 cm和12.0 cm。育苗钵体为梯形，顶边长3.0 cm，下边长1.0 cm，高3.5 cm，基质为营养土。移栽前对土壤进行旋耕和起垄，垄形及尺寸见表2。

按照移栽机质量评价技术规范中规定的测试方法，对伤苗率、漏栽率、栽植合格率和栽植深度合格率、作业成本（包括机具成本、人工成本和油耗成本）等指标进行测试；为了主观评价计分方便，采取专家打分的方法对作业安全性和使用方便性进行评价。14位专家结合现场观摩和实践经验对安全防护、安全装备、安全信息、操作方便性和适用性等二级指标进行打分。规定用0分和10分分别表示安全防护、安全装备和安全信息指标的评价结果符合和不符合，符合即得10分，不符合即得0分；规定操作方便性和适用性用1、3、5、7、9分分别表示评价指标测试结果的差、一般、良好、好、很好（田村坦之，2001）。结果如表4所示，从作业成本来看，2ZB-2（中机华联）移栽机最高，为3 162.44元·hm-2，PVHR2-E18（井关）移栽机最低，属于经济型；从栽植合格率来看，PF2R（洋马）全自动双行移栽机和2ZB-2（鼎铎）移栽机可以满足栽植合格率标准（栽植合格率≥90%）；从栽植深度合格率来看，OVER-PLUS4移栽机和PF2R（洋马）全自动双行移栽机可以满足栽植深度合格率标准（栽植深度合格率≥75%）。

表3 移栽机选型指标权重

2.4 移栽机综合评价

由于各评价指标的量化值所在的区间不完全相同，有的评价指标是以性能好为得分最高，有的则恰恰相反，所以需要对数据进行归一化处理。采用古林法对数据进行归一化，依据表4确定待选机型Ai在指标Xj下的价值评定量Ri〔用Ri/R（i+1）计算〕，如果是漏栽率或伤苗率则越小越好，取倒数，处理结果见表5。

表4 7种蔬菜移栽机田间试验结果及评分

表5 二级指标价值评定量

根据表3和表5，得出7种蔬菜移栽机的综合评价总得分（表6），得分最高的是PF2R（洋马）全自动双行移栽机，其后依次是OVER-PLUS4移栽机＞PVHR2-E18（井关）移栽机、2ZB-2（鼎铎）移栽机＞2ZB-2（中机华联）移栽机、2ZB-2A（鼎铎）移栽机、FMAX移栽机。

表6 7种蔬菜移栽机综合得分

3 结论

采用综合评分法对7种蔬菜移栽机进行比较、筛选，现场检测和实践经验相结合，综合考虑作业质量、作业效益、作业安全性和使用方便性4个方面，初步评选出PF2R（洋马）全自动双行移栽机最适合叶用莴苣（生菜）移栽。该评价方法的应用大大减少了个人主观判断带来的偏差，为相关管理和技术人员科学、公正的比选最佳机型提供了方便。但在移栽机的选型过程中发现，移栽机是否调试到了最佳状态、秧苗种类和整齐度、起垄的紧实度和平整度及气候和土壤情况都会对移栽机的移栽效果有很大影响。在实际生产中，由于PF2R（洋马）全自动双行移栽机和OVER-PLUS4移栽机价格较高，建议在大型园区中使用这两种移栽机，而中小型园区宜采用PVHR2-E18（井关）移栽机和2ZB-2（鼎铎）移栽机。