蔬菜大棚宜机化改造的实践与探索

冯敏康

（嘉定区农机技术推广站，上海市 201800）

关键字：蔬菜大棚；宜机化改造；试验分析

0 引言

近年来，上海市嘉定区围绕建设都市型现代农业的目标，以机器换人为目的大力发展蔬菜机械，努力提高作业质量和效率，为了适应大棚的机械化耕作，提出了蔬菜大棚宜机化改造的方案和任务，实现蔬菜生产产业化、规模化。蔬菜产业是劳动密集型产业，随着嘉定区城市化进程的不断推进，当地蔬菜生产中用工难、成本高、效益低等问题日益凸显。嘉定区以实施蔬菜大棚“宜机化”改造为抓手，着力解决蔬菜机械入棚难、掉头难的问题，提高作业效率，降低生产成本。在此背景下，笔者拟通过对百蒂凯蔬菜大棚“合二为一”改造前后作业效率对比、作业成本对比、大棚内环境对比，分析嘉定区蔬菜机械化生产现状及制约当地蔬菜生产机械化水平提升的主要因素，并提出进一步提升蔬菜生产机械化水平的对策与建议，以供参考。

1 试验设计及试验内容

上海百蒂凯蔬果种植合作社拥有同轴线“合二为一”改造大棚（以下简称长棚）78个，未连通大棚（以下简称短棚）13个。为验证长棚改造的可行性，采用试验对比研究的方法，分别就蔬菜长棚、短棚的作业效率、作业成本、大棚内环境三方面进行对比，统计并得出相关结论。大棚改造将纵向双大棚连接打通，增加单棚长度，以此扩大作业面积、提高作业效率（图1、图2）。

图1 改造后长棚示意图

图2 未连通大棚示意图

1.1 试验方案

将蔬菜机械化作业中涉及耕、种、管三个环节进行效率对比。长棚、短棚的内环境进行长期跟踪对比。

1.2 试验内容

1.2.1 土地耕翻：以远大石川岛604拖拉机为配套动力，采用璟田JT-KING145深翻犁进行耕翻作业对比，要求打破犁底层，改善土壤结构，提高作物生长条件。

1.2.2 土地精整起垄：以东方红604拖拉机为配套动力，悬挂悦田YTLM-110后置式起垄机进行机械化起垄作业对比。要求针对蔬菜对土壤的特殊要求，进行土地精细化耕整，一次完成精细碎土、整平、起垄作业。

1.2.3 小粒播种：使用康博JT-13蔬菜精密播种机进行播种作业对比。

1.2.4 棚内环境：在长棚和短棚的中央处放置温度计、湿度计，进行为期70天的内环境对比。同时在棚外放置温度计进行参照对比。

1.2.5 长棚与短棚完成机械化作业面积率、成本、效益比较，确定长棚在蔬菜“机械换人”上的优势和劣势。

2 试验过程

2.1 长棚与短棚耕、种、管三个环节效率对比

在百蒂凯蔬果种植合作社选取位置相近、外环境情况类似的长棚和短棚各一个，其中长棚宽度8 m、长度83.8 m；短棚宽度8 m、长度40 m。

2.1.1 土地耕翻。长棚、短棚深翻作业数据（表1、表2），作业路线（图3、图4）。利用公式：

图3 长棚深翻作业路线图

图4 短棚深翻作业路线图

表1 长棚深翻作业情况表（km/h）

表2 短棚深翻作业情况表（km/h）

可知：由于长棚长度更长，其深翻作业时长为15′12″，平均转弯时长为2′2″，有效时长占比为88.2%，平均巡航速度达到了1.57 km/h；短棚的深翻作业时长为7′56″，转弯时长为2′46″，深翻时长占比为74.14%，平均巡航速度为了1.36 km/h。长棚所做有效时长、巡航速度高于短棚。

2.1.2 土地精整起垄。长棚、短棚起垄作业作业路线（图5、图6）。利用试验数据及有效时长率公式可知：长棚平均巡航速度达2.14 km/h，平均转弯时间为36″，有效时长率达82.35%；短棚的平均续航速度为1.75 km/h，平均转弯时间为40″，有效时长率为64.97%。长棚比短棚高出了17.38%。

图5 长棚起垄作业路线图（灰色处为人工补垄处）

图6 短棚起垄作业路线图（灰色处为人工补垄处）

2.1.3 小粒播种长棚、短棚直播作业。根据实验数据可知：长棚的平均巡航速度可达2.45 km/h，平均转弯时间为5″，有效时长率达到了97.15%；短棚的平均续航速度为2.44 km/h，平均转弯时间为16″，有效时长率为79.14%。长棚比短棚高出了18.01%。

2.1.4 植保。经实地记录观察，长棚使用丸山植保机用时为17 min，短棚使用丸山植保机用时为8 min。长棚作业面积为短棚的2.08倍，作业效率几乎持平。

2.2 长棚、短棚的内环境跟踪对比

本次试验温度记录时间为4月15日～26日、4月30日～5月18日、5月22日～6月23日，共计64天、共有1 540组温湿度数据。记录温度较低的1天室外温度为5℃～19℃的内环境数据。在0：31～7：30的时间段内，长棚和短棚的保温性能差距不大，平均差值在0.2℃，长棚的御寒性能略优于短棚。但是在9：30～17：30期间，受到太阳光照的影响，短棚温度迅速上升，棚内温度逐渐高于长棚，最大差值达到了-2.5℃。说明在低温外环境中，长棚和短棚的抗寒能力接近，白天升温略慢于短棚。

记录大暴雨天气下的内环境数据。凌晨时刻棚内湿度相仿均达到了80%+，湿度差值在2.6%。但到了白天，受到外界通风条件变化，可以看到长棚湿度下降远快于短棚，在正午12点差值达到了-5.4%。可见，长棚在长时间雨季情况下，棚内环境要略优于短棚，湿度变化快于短棚。这可能是由于长棚南北跨度更大、没有端面阻挡、利于通风降湿所致。记录室外最高温度达到35℃的内环境数据。长棚凌晨升温速度较为迟缓，但下午13：30达到最高温度后降温也比短棚迟缓，全天高温时间比短棚多了1 h，说明长棚在高温天气下的散热效果略差于短棚。两个大棚全天平均温度差为1.25℃。受长棚棚内面积大的影响，长棚升温慢于短棚，在达到最大温度后又不能像短棚一样迅速降温。所以，要注意长棚在高温天气下的降温，须多开启大棚薄膜，加快通风，铺设遮阳膜减少热辐射，以此减缓长棚升温速度，减少高温时间段。

3 结果分析

3.1 蔬菜机械化作业中耕、种、管试验结果分析

3.1.1 深翻作业方面：长棚可以南北两个端面进出大棚，所以在作业过程中省去了路线5的倒车时间。它的有效作业时间高达88.2%，比短棚高出14.06%。即在完成同样面积情况下，短棚的掉头次数是长棚的2倍，造成短棚效率低下，机手工作强度大。

3.1.2 起垄作业方面：长棚可以南北两个端面进出大棚，所以在作业过程中省去了路线5的倒车时间。有效时长率达到了82.35%，比短棚高出17.38%。同时，由于机械化起垄作业过后，部分区域需人工修补。相同面积下，长棚人工修补面积仅为8.8 m2，而短棚高达18.3 m2。长棚大大提高了机械化起垄率，减少人工起垄修补面积量。

3.1.3 蔬菜直播方面：康博JT13型直播机，操作简便，转弯灵活作业效率高，长棚和短棚效率相差不大。蔬菜移栽方面：由于天气原因，试验期间，合作社暂无机械移栽，后期将继续跟踪机械移栽数据。

3.1.4 植保方面：因为种植结构布局原因，不会连片大棚一起打，只有少数是几个大棚一起打的，所以其实际效率并不能体现出来。同时棚内所用植保器械不涉及掉头、线路等问题，所以长棚和短棚的效率差距也不大。

综上所述，长棚在深耕、起垄方面优势较为明显，可以大幅提高作业效率，降低农机操作手劳动强度。另外，后置式起垄机作业质量远高于手扶式起垄机，为后期开展机械化收割做好铺垫。在直播、植保方面，长棚和短棚差距不大，目前主要以小型的农机具为主，暂不能体现出长棚优势。

3.2 长棚、短棚的内环境跟踪结果分析

经过长达64天的棚内环境记录，1 540组温湿度数据分析。利用配对t检验去研究实验数据的差异性，从全程的数据上看，没有呈现出较大差异性（p＞0.05），长棚和短棚在内环境的变化上具有一定的一致性。在早春低温情况下，长棚能保持较好的夜间抗寒性、结果优于现有的短棚；在上海多雨季节时，能保持较好的棚内湿度，有利于作物生长发育；在高温天气中，长棚由于内部面积过大，降温所需能量要远大于短棚。其温度过高时间会高于现有的短棚，不利于棚内作物生长。

4 结语

本次试验受时间所限，对长棚、短棚的观察记录时间未能完整覆盖全年，数据方面还略有缺失，笔者后期将继续跟进观察分析。通过“宜机化”改造试点，百蒂凯蔬果合作社的机械化作业水平及作业效率均得到了明显提升，基本达到了“宜机化”改造的任务目标。

为此，首先，嘉定区将以大棚“宜机化”改造为抓手，进一步推进蔬菜生产经营主体大棚“宜机化”改造，弥补蔬菜机械化生产设施的短板。同时，加强对蔬菜生产经营主体的培训，通过农机现场会、农机培训班等形式，宣传示范各类新机械、新技术、新模式，促使农机手熟练掌握农机使用技巧，促进农艺与农机的融合。其次，在现有或新建的蔬菜基地内，通过政策引导、统筹规划，将主栽品种和搭配品种进行分类归并，形成主栽品种的集中规模化种植基地，以此为基础开展农机装备、农艺技术的融合试点，并进行总结归纳，最终形成针对某一蔬菜品种的标准化、可操作性强的机械化生产技术规程，从而促进设施蔬菜机械化生产装备和技术的推广应用。最后，完善蔬菜“宜机化”改造、“机器换人”工程的配套扶持政策，一方面，对现有合适的蔬菜机械加大补贴力度，另一方面对蔬菜生产环节应用“机器换人”作业达到一定比例的蔬菜生产经营主体进行专项补贴，以增强蔬菜生产经营主体购置农机、使用农机的积极性。