机械化生产推进蔬菜规模化经营的实践与探索—以山东安丘大葱全程机械化为例

柴立平乔立娟申书兴连恒博

（1 中国农业科学院蔬菜花卉研究所，北京 100081；2 河北农业大学，河北保定 071001）

采用成本收益分析方法，对山东安丘大葱全程机械化生产与传统人工作业模式的成本收益进行测算。结果表明，大葱机械化种植每公顷可节省人工成本20 790 元左右，节约育苗用地0.113 hm2，生产效率明显提高，对安丘大葱规模化经营发挥了重要作用。

我国是世界上最大的蔬菜生产国与消费国，2016 年我国蔬菜总产量超过8 亿t，人均年蔬菜拥有量达到580 kg，是国际营养学会推荐人均年蔬菜摄入量的2.1 倍，国内蔬菜市场趋于饱和，蔬菜产业进入标准化、集约化、规模化的高质量发展时期。近年来我国蔬菜种植成本持续上升（李崇光和包玉泽，2010），2014 年人工成本已占到蔬菜生产总成本的63%（崔思远 等，2016a），是典型的劳动密集型产业。且蔬菜可一年多茬种植，产品种类多、差异大，育苗、移栽、田间管理、采摘等作业环节劳动强度大。蔬菜作业环节技术复杂、配套机械设施不完善以及劳动力成本持续上升等因素制约着蔬菜产业规模经营与效益提升（郝春燕 等，2015）。机械化通过替代人工作业，提高种植效率、降低种植成本，是实现蔬菜规模化经营的有效途径（陈永生 等，2014）。

近年来，我国蔬菜种植各环节的机械化水平逐步提升，2017 年我国蔬菜综合机械化水平约为23.0%，其中设施蔬菜机械化水平约为33.1%（陈永生，2019），远低于日本、荷兰等发达国家，“机器换人”成为促进蔬菜机械化、规模化发展的必经之路（吴传云，2018）。蔬菜产业规模化发展亟待机械水平提高，降低作业成本；与此同时，机械化亦将进一步推动规模化发展，两者相互促进（肖体琼 等，2017）。当前研究多集中于规模化发展对机械化的促进作用，关于机械化发展如何推动规模化经营的研究较少。

本文以大葱产业为研究对象，采用2017～2018年国家特色蔬菜产业技术体系对我国西南、中南、黄淮海、华东、东北、西北等大葱主产区的实地调研数据与生产经营主体的重点访谈，对大葱传统人工作业和全程机械化作业下工作效率、土地利用率与产品标准化水平进行比较，分析机械化作业影响蔬菜规模化经营的途径，并针对大葱机械化推行过程中存在的问题提出解决策略。

1 我国大葱产业发展形势分析

1.1 我国大葱产业总体规模

2016 年我国大葱种植面积为57.18 万hm2，占我国蔬菜总种植面积的2.56%；采收大葱2 172.4万t，占我国蔬菜总产量的2.72%。

2003～2006 年，我国大葱种植面积小幅上升，年均涨幅1.59%；2007～2008 年持续下降，自2009 年开始呈现波动上升态势，2012 年后基本稳定在56 万hm2左右；2014 年种植面积为57.32 万hm2，为近年来最高值（图1）。

我国大葱总产量从2003 年的1 762.8 万t 增至2016 年的2 172.4 万t，年均增长1.79%；自2012年以来，我国大葱年产量基本稳定在2 100 万t 左右，其中2013 年达到2 210.6 万t，为近年来最高值（图2）。

图1 2003～2016 年我国大葱种植面积的变化趋势

图2 2003～2016 年我国大葱总产量的变化趋势

2003～2016 年间我国大葱单产总体呈先升后降的变化趋势，从2003 年的33.58 t · hm-2增长至2013 年的39.21 t · hm-2，2014～2015 年连续下降至37.81 t · hm-2，2016 年小幅回升至38.00 t · hm-2（图3）。大葱单产的下降影响了农户收益水平与种植意愿，大葱产业亟待科技创新或产业组织创新来突破瓶颈，提高种植效益。

1.2 我国大葱生产成本收益分析

根据2016～2018 年国家特色蔬菜产业技术体系对全国大葱生产成本收益统计数据发现（表1），2018 年大葱每667 m2平均单产为4 179.58 kg，同比下降11.69%；每667 m2主产品产值6 668.40 元，同比上升18.00%；每667 m2总成本2 909.95 元，同比增长7.06%，人工成本从2016 年每667 m2平均543.63 元增至2018 年的722.47 元，累计增长32.90%，其中河北省唐山市玉田县规模化大葱种植基地雇工成本每667 m2超过2 000 元，人工成本的持续上涨成为大葱规模化种植的主要瓶颈。随着人工成本与土地成本的持续上升，为降低总成本，大葱种植主体不得不降低对肥料、种苗等物质与机械化服务成本投入。

1.3 我国大葱产业机械化水平现状

图3 2003～2016 年我国大葱单产的变化趋势

表1 2016 ～2018 年我国大葱生产成本收益情况 （以667 m2 计）

大葱种植需要经过整地、开沟、播种、育苗、移栽、缓苗、培土、施肥、采收等环节，人工费用是大葱传统作业中最重要的成本。人工作业下，移栽667 m2葱苗需要3 人工作1 天；大葱集中采收时期，由熟练农民组建的10 余人采收队1 天仅能采收0.2 hm2左右。受农村劳动力缺乏且年龄偏大等因素制约，大葱种植成本持续上升，但产量提升难度大。我国大葱施肥环节机械化水平为40%左右，移栽环节机械化作业水平不足10%，大葱机械化收获水平不足20%（肖体琼 等，2017）。目前仅河南新野与山东安丘铁杆大葱种植可实现全程机械化操作，面积约0.54 万hm2，仅为全国大葱总种植面积的0.95%。

2 大葱全程机械化作业成本收益分析

山东省是我国大葱种植第一大省，2016 年播种面积6.45 万hm2，产量390.27 万t，分别占全国总播种面积和总产量的11.28%和17.96%。山东安丘是我国最大的铁杆大葱产区，2015 年山东沃华农业科技股份有限公司（以下简称山东沃华公司）开始提供大葱播种、育苗、移栽、采收的全程机械化服务。

2.1 大葱种植全程机械化作业流程

山东安丘大葱全程机械化种植的核心技术环节包括：种子丸粒化包衣、精量化播种、工厂化育苗、自动化移栽、集约化采收。通过全程机械化种植替代传统的人工作业方式，实现大葱种植的集约化、标准化、规模化。

大葱种子较为细小，通过丸粒化处理后体积会增大20 倍左右，易于播种的同时还可通过药剂的加入防止种子萌发过程中被土壤害虫咬食，提高发芽率。山东沃华公司丸粒化包衣分为7 层，分别为杀菌层、包被层、营养层、包被层、杀虫层、包被层与颜色层，大葱种子的出芽率可以提高到85%以上。精量化播种则是通过智能精量化播种机，对播种量进行数字化预设，从而实现播种量的精确控制，实现人工作业难以做到的每667 m2均匀播种3万株葱苗。工厂化育苗则是采用工厂化形式进行大葱集约化穴盘育苗，通过对温度、湿度、水分、光照的统一管理，确保大葱生产苗全、苗齐、苗匀、苗壮。大葱自动化移栽作业通过自动移栽机进行，每个移栽机可放置7 个以上穴盘，每个穴盘可定植660 株，完成每667 m2播种3 万株葱苗自动移栽机仅需工作60～90 分钟，有效降低了大葱生产过程中的劳动强度，且株距、行距、深度均实现标准化，无缓苗期，可实现大葱生长期的缩短与质量的提高。1 台机械化采收设备日均收获0.533 hm2大葱，是人工作业的6 倍。

2.2 机械化作业与人工作业成本比较

机械化种植推广过程中，机械作业费用是农户首要的考虑因素。通过传统人工作业与大葱全程机械化种植主要作业环节成本投入对比发现（表2），机械化作业各环节物质投入与操作费用（含人工）合计36 285 元 · hm-2，人工作业成本合计36 690元 · hm-2，机械化作业比人工作业成本减少405 元 · hm-2。全程机械化作业每公顷可节省人工成本20 790 元左右，且机械化采收大葱次品少、不伤葱，每公顷增产7 500 kg 以上。

2.3 机械化作业与人工作业效率比较

农业机械化是现代农业的重要标志，是农业提质增效的物质基础（何秀荣，2016）。大葱机械化作业效率大幅度提高，大葱种子经过丸粒化包衣后进行精量化播种比人工播种效率提高6 倍；在大葱定植与采收阶段，机械化作业优势更为显著，作业效率较人工作业效率提高25.5 倍以上（表3）。工厂化集约育苗每667 m2苗床可生产3.33 hm2的大葱苗，而传统育苗方式每667 m2苗床仅可生产 0.467 hm2的大葱苗，每公顷大葱种植若采用工厂化育苗可节约育苗用地0.113 hm2，节省土地租金270 元；在出苗率与质量方面可节省种子款930 元；在苗床管理及出苗（移栽前拔苗等）人工方面，可节省人工费1 290 元。

表2 大葱种植全程机械化作业与人工作业成本比较 元 · hm-2

表3 大葱种植全程机械化作业与人工作业效率比较

2.4 机械化作业的其他有利因素

机械作业虽然节约人工成本，但受机械作业费用较高影响，成本优势并不明显。但全程机械化种植优势还体现在：一是节约土地，工厂化集约育苗可节约育苗用地6～7 倍；二是降低风险，育苗风险完全由育苗工厂承担，另外通过工厂化育苗将育苗期缩短至45 天，仅为原育苗时间的70%，定植后无需缓苗；三是实现及时定植与采收，大葱采收与移栽时间要求紧迫，机械作业过程中1 台机组每天可移栽0.53～0.67 hm2，采收0.53 hm2，有效解决了劳动力不足问题。

3 大葱全程机械化对规模化种植的推动作用

2015 年山东安丘大葱全程机械化种植辐射带动266.67 hm2，2016 年 达 到533.33 hm2，2017 年1 066.67 hm2，2018 年2 333.33 hm2，移栽葱苗10亿株，仅移栽环节就节约劳动力96 000 人次，为实现大葱规模化发展起到重要的推动作用。

3.1 全程机械化提高了经营主体种植意愿

大葱全程机械化推广过程中，受到种植面积0.67 hm2以上的规模经营主体的普遍认可。工厂化育苗提高了种苗质量，也减少了大葱病虫害的发生，为大葱绿色、有机生产提供可能，并通过及时播种与采收紧跟市场行情，从而提高蔬菜产业规模主体的种植意愿，使得安丘大葱规模经营主体迅速增加，也为大葱出口与农超对接等高端市场打下基础。安丘万通蔬菜合作社成立于2011 年，2015 年开始大葱机械化种植，基地规模迅速从33.3 hm2扩大到133.3 hm2，并有继续扩大规模意愿，由于种植规模化、产品标准化的实现，所生产的大葱与青葱全部出口日本。

3.2 全程机械化促进了农村土地流转

大葱移栽、收获环节需要大量的青壮年劳动力，但近年来农村青年劳动力不断转移，劳动力成本持续上升，使得传统人工作业模式下规模化经营主体受劳动力资源约束难以扩大经营规模。大葱全程机械化有效解决了“未来谁来种菜”的问题，并将农村留守劳动力转移到二、三产业中，一方面促进了大葱加工与流通产业发展；另一方面也促进了土地转包与转租，为规模化经营提供土地资源支持。

3.3 全程机械化提高了产品标准化水平

大葱工厂化育苗实现了生产条件统一管理，出芽率高，苗期病虫危害少，育苗效率高；自动化葱苗移栽不仅效率高，且实现了大葱种植标准化；机械化采收可以降低产品损伤，确保大葱品质。通过全程工厂化、机械化育苗、栽培、施肥、田间管理与采收，实现大葱标准化生产，为规模化经营主体实现农超对接、农企对接等流通渠道创新提供了产品支持。

4 大葱种植全程机械化主要制约因素

4.1 大葱种子丸粒化包衣等关键技术尚未破解

山东沃华公司大葱全程机械化设备与技术最初均从日本引进，并经过不断改良与试验实现穴盘、自动移栽机的自主知识产权，其中自主研发育苗穴盘的质量与性能均符合国际标准，使用寿命长达10 年，且成本仅为国际同类穴盘的20%。但大葱种子丸粒化包衣技术仍然采用进口设备，增加了工厂化育苗成本。虽然近年来国内也研发出不同类型的种子丸粒化包衣机，但加工效果难以满足实际生产需要。移栽机与收获机仍然需要人工操作，自动化程度有待进一步提高。

4.2 机械化作业收费较高影响农户需求

受前期研发费用较高以及种子丸粒化包衣等环节高成本等因素制约，机械化作业的服务费用相对较高。山东沃华公司大葱自动化移栽机按照1.4 元 · m-2收取作业费用（大葱自动化移栽费用包括种子丸粒化包衣、精量化播种与育苗费用等；但农户用自有土地育苗、自己移栽的话，往往不计入成本），每667 m2需要800 m2移栽作业，自动化移栽作业费用约为1 120 元。对于在自有土地上进行大葱种植的小型农户而言，作业费用较高。大葱收获阶段，人工作业按照0.2 元 · kg-1收取费用，机械作业收取0.16 元 · kg-1作业费用，虽然费用相对较低，但对于未进行自动化移栽的收获期大葱，由于非标准化种植，无法进行机械收获。

4.3 大葱种植农艺复杂限制农机使用

山东沃华公司的大葱全程机械化作业以安丘铁杆大葱为服务对象，山东章丘鸡腿葱、东北长白葱等不同大葱品种的播种时间、栽培方式、收获方法差异明显，没有固定统一的生产模式，致使大葱全程机械化推广的难度远高于粮食作物。当前大葱自动化移栽设备无法满足不同品种葱苗移栽定植的株距、行距、深度的不同要求。大葱收获机要求能够对大葱根部位置与大葱长势进行智能识别，也对株距与行距有统一要求，大葱种植过程中的非标准化严重制约了收获环节机械化的应用。

5 对策建议

5.1 加强政府对蔬菜机械化引导作用

蔬菜作业环节复杂多样，蔬菜机械前期引进与研发难度大、投入成本高，使得蔬菜机械装备市场用户可选产品类型较少，且小规模分散种植不利于蔬菜机械作业。为了提高蔬菜产业机械化水平，日本农林水产省1993 年开始对蔬菜机械化研发与推广进行扶持，2012 年已实现了大葱、甘蓝、洋葱等蔬菜的全程机械化，证明政府引导与推动的重要作用（崔思远 等，2016b）。首先，应建立由政府主管部门负责的农机贷款担保制度，承担农机贷款担保业务；其次，加大对农业机械的财政补贴力度，尤其应加大对自主农业机械研发的补贴力度，提高蔬菜机械的供给能力；第三，加大对产业化龙头企业扶持力度，通过“公司+基地+农户”实现区域化布局、机械化生产与规模化经营。

5.2 实现蔬菜机械化与现代农艺相结合

农业机械化的推广应适应现代农艺的需求，由于蔬菜品种的多样性以及种植环节的复杂性，即使同一品种蔬菜受地域、气候与种植模式影响而在农艺操作方面差异显著，使得蔬菜种植机械难以适应复杂多样的农艺技术。蔬菜机械化推广应实现蔬菜机械与现代农艺相结合，首先，实现蔬菜生产的标准化，通过种子前处理技术与育苗环节的标准化普及蔬菜机械化移栽，对行距、种植深度与密度等种植环节标准化普及蔬菜采收机械；其次，制定蔬菜产品分类定级标准，推广蔬菜分类定级机械化；第三，建设标准化、规模化种植基地，降低机械化作业成本。

5.3 确保机械推广与规模经营相协调

受蔬菜产业规模种植比例低、蔬菜种植与收获机械少、国外机械产品价格过高等问题制约，一方面个体农户小规模经营对机械化需求不足；另一方面，蔬菜育苗、田间管理、采收机械作业质量差、价格高等问题影响主体规模经营意愿（苏玉东，2016）。为实现蔬菜机械化与规模化的协调发展，蔬菜产业机械化发展中重点发展的机械应该包括施肥、深耕、开沟、覆膜等高效土地整理机械，种子丸粒化与精量化直播机械、全自动移栽机械与根菜类、叶菜类、果菜类蔬菜收获机械等，其中蔬菜采收机械的推广将对规模化发展起到重要推动作用。

5.4 加大优势产区机械化推广示范

先进蔬菜生产技术的示范引领是机械化成功推广的有效途径，应有重点、分步骤地选择蔬菜规模产区的种植基地，通过“产+研+销”协调推进，通过地方优势特色蔬菜产品机械化生产技术的研发、试验、示范，辐射影响全国其他产区。如选择重庆涪陵青菜头、湖北蔡甸莲藕、贵州遵义朝天 椒、山东金乡大蒜和章丘大葱等农产品特色优势区作为重点推广地区，对蔬菜种植基地进行机械化作业的试验与示范，培养农机作业队伍及农业机械与社会服务主体，逐步提高机械化作业面积；另一方面，加强区域间蔬菜机械制造与科研合作，加快蔬菜机械推广力度，提高规模化经营生产效率。