两种深翻机械对日光温室番茄连作土壤作业效果分析＊

杨冬艳，马 玲，王 丹，桑 婷，宋卫堂（.宁夏农林科学院园艺研究所，银川 75000；.宁夏吴忠国家农业科技园区管理委员会，宁夏吴忠 7500；3.中国农业大学水利与土木工程学院，北京 00083）

设施园艺是利用塑料大棚、温室等保护设施，综合多种工程技术手段在环境相对可控条件下，栽培蔬菜、花卉和果树的现代农业生产方式[1]。日光温室由于空间结构较小，耕作机械难以进出且作业空间环境条件有限，致使温室内的土壤常年得不到深耕。生产中设施土壤主要采用旋耕机旋耕，耕作层仅在20 cm 以内[2]，从而造成土壤耕层浅、蓄水保肥能力差、生产能力下降，影响植株生长、根系延伸及产量提升。因此，应适时对日光温室土壤进行深翻，深翻时施入有机肥改善土壤结构和理化性状，增强土壤微生物活性，加速有机质分解，提高土壤熟化度和养分的有效性[3]。

目前关于日光温室土壤深翻耕作对土壤理化性质和作物影响的研究较少，适用于日光温室深翻的机械也较为缺乏，因此宁夏农林科学院园艺研究所蔬菜团队与国家大宗蔬菜产业技术体系耕种与田间管理机械化岗位团队合作，对日光温室耕作环节主要机械进行了筛选和应用研究，基于日光温室结构特点，引进无锡悦田农业机械科技有限公司生产的YTSF-145 型深翻机，对连续种植3 年番茄的日光温室土壤进行深翻作业，并与当地常用的小型挖掘机进行对比分析，通过平均耕深、土壤容重等指标，对两种机具在番茄连作土壤中深翻的作业质量进行分析，以期为设施蔬菜深翻机械的选型提供数据支撑。

材料与方法

试验温室

试验于2021 年8 月9～10 日进行。试验地点在宁夏吴忠国家农业科技园区孙家滩设施农业基地（106°6'26"E，37°57'10"N）。试验日光温室净跨10 m、脊高5 m、长72 m，后墙为夯实土墙，采光面为钢架结构，在采光面有机械进出口（图1）。

种植模式

试验温室番茄为1 年2 茬种植模式，早春茬为2 月中下旬定植，7 月下旬拉秧；秋冬茬为8 月中下旬定植，1 月下旬拉秧。采用东西垄向种植，水肥一体化管理。深翻作业在夏季休闲期进行。

土壤情况

吴忠国家园区孙家滩基地2 栋温室结构、土壤质地相同。从2019～2021 年，均连续进行了3年的番茄种植。仅在两茬之间整地时利用小型旋耕机（耕深≤15 cm）旋耕，土壤为砂质壤土，板结较为严重，耕层深度在15 cm 左右，田间最大持水量25.68%。深翻之前0～10 cm 土壤容重为1.24 g/cm3，10～20 cm 土 壤 容 重 为1.37 g/cm3，20～30 cm 土壤容重为1.41 g/cm3。

结果与讨论

小型挖机和深翻机性能参数

作业机具

Cat301.7CR 型液压挖掘机（图2）为卡特彼勒公司生产迷你型液压挖掘机，具有动力自动优化、单手柄行走模式及定速巡航、可伸缩履带等特点。

图2 Cat301.7CR 型液压挖掘机

YTSF-145 型深翻机（图3）为无锡悦田农业机械科技有限公司生产的一款设施土壤深翻机具。采用60 马力以上的四轮驱动拖拉机悬挂牵引，可用在大拱棚或日光温室中蔬菜收获后的土地深翻、碎土作业。

图3 YTSF-145 型深翻机

主要技术参数

如表1 所示，“卡特彼勒”自带动力，外形小巧，不受设施结构限制，在较为矮小的拱棚和日光温室中均可应用。“悦田”深翻机最宽处1.75 m，需要专门的机械出入口，配套动力60 马力以上，对动力机械和设施结构均有一定要求。作业幅宽1.4 m，在深翻的同时，还兼具碎土的功能。“卡特彼勒”挖掘宽度仅为0.34 m，只有翻土功能。

表1 两种作业机具的主要技术参数

两种机型的作业效果评比

作业效率

液压挖掘机作业时，主机固定位置，利用斗杆挖掘臂伸缩进行作业，1 次挖掘宽度30 cm 左右（图4），试验温室种植区域净跨9 m，长63 m，挖掘机横向移动3 次，然后向前推进，9:00 开始作业，12:00 休息，14:00～18:00 完成整棚的作业，有效作业面积567 m2，工作效率81 m2/h，没有死角，机械作业成本820 元/667 m2。

图4 “悦田”深翻机作业路线/m

“悦田”深翻机配套“悍沃”604D-1 型拖拉机，作业从温室种植区域最北边开始，如图5所示，拖拉机东西方向行走，机具在地块上逆时针方向“回”字形行走6 趟。拖拉机行驶档位选取低速Ⅰ档，作业从10:00 开始，10:50 结束，共耗时50 min，作业有效面积为535 m2，折合作业效率约642 m2/h。示范温室最南边约0.5 m宽的区域由于前采光面钢架高度较低而无法作业。机械作业成本300 元/667 m2。

图5 两种机型的实际作业情况

碎土效果

Cat301.7CR 型液压挖掘机深翻土壤时，铲斗齿与地面呈30°斜插进土壤中，挖满铲斗后提起倾倒在原位置，继续下一铲斗作业。在主机不挪动位置的条件下，平均8 s 完成1 次挖掘作业。在铲斗挖掘的作用下，耕作层被加深，硬土块被疏松，但没有碎土的功能，较大的土块（≥10 cm）均匀分布（图6a）。YTSF-145型深翻机在拖拉机的牵引下，翻土机刀片对土壤进行深松作业，后置碎土压辊可保证良好的碎土效果，且压实土壤表面，地表没有大型的土块（≤10 cm），平整度较好（图6b）。

图6 两种机具深翻土壤作业后的地表

作业质量

对于深翻工作完成之后的土壤整体质量，从深翻土翻的深度要达到规定要求、深浅一致、深翻完成后土壤表面平整、土壤实现开墒且没有生埂、深翻形成的土块较碎及深翻工作要全面等方面考量[4]。根据DB13/T 1478-2011《土壤深松机械作业技术规范》要求，采用3 点法检测，选点避开地头地边，距地头≥10 m，地边≥2 m，每2 个检测点之间沿作业行方向间隔10 m 以上，3 个检测点选在不同的作业幅内。用铁锹挖至硬土层，在垂直剖面用直尺测量深度，同时用环刀取不同土层，测量容重。由表2 可知，挖掘机深翻深度平均为28 cm，YTSF-145 深翻机深度达到39 cm，不同点位深度均≥20 cm，深度合格率100%。挖掘机由于没有碎土功能，挖松的土块较大，地面不平整。深翻机具有后置碎土压辊，土块较小，地面平整。从深翻后不同土层容重来看，YTSF-145 型深翻机对土壤的深松效果更好，0～10 cm 土层容重和10～20 cm 土层容重相近，在1.11～ 1.16 g/cm3，20～30 cm 土层容重也仅为1.236 g/cm3。而挖掘机深翻的土壤10～20 cm 土层容重要显著高于0～10 cm 的土层容重，20～30 cm 土层容重也达到1.35 g/cm3，可见挖掘机翻动的土壤对耕层下的土壤没有很好的搅动和深松。

表2 两种深翻机械作业结果参数

结论

综上所述，Cat301.7CR 型液压挖掘机优点在于外形小巧、不受温室空间限制，在跨度较小（净跨度≤8m）的温室也能应用，日光温室翻土作业全面、没有死角，但其作业仅为铲斗一挖一放，作业时间长，工作效率仅为81 m2/h，同时挖深受限于铲斗容量，对土壤物理结构改善较小。YTSF-145 型深翻机耕深达到40 cm，对土壤有翻、搅、压的操作过程，能够将深层板结的土壤进行深松，且在动力机械的牵引下，作业效率高达642 m2/h，适宜大型园区应用。但YTSF-145 型深翻机要求动力60 马力以上的拖拉机牵引，对温室跨度要求较高，需要机械进出口，适宜在净跨8 m 以上的温室作业。