[摘要]我國蔬菜的產(chǎn)需量大，但蔬菜機(jī)械化生產(chǎn)起步晚，蔬菜生產(chǎn)以人工為主，國內(nèi)蔬菜耕、種、收綜合機(jī)械化水平約為20%，蔬菜收獲機(jī)械的研發(fā)近年才開始。本文通過分析了解國內(nèi)外蔬菜生產(chǎn)機(jī)械技術(shù)現(xiàn)狀，指出了國內(nèi)蔬菜生產(chǎn)需要重點(diǎn)解決的技術(shù)與裝備，提出了蔬菜機(jī)械化技術(shù)的發(fā)展研究，建議加強(qiáng)農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝相融合技術(shù)，大力培育適宜機(jī)械化種植的品種，制定科學(xué)合理的栽培模式，建立農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝同步機(jī)制，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)與高效協(xié)同發(fā)展機(jī)制，加快推進(jìn)蔬菜生產(chǎn)機(jī)械化進(jìn)程。

[關(guān)鍵詞]蔬菜生產(chǎn);機(jī)械化技術(shù);現(xiàn)狀;問題;發(fā)展研究

中圖分類號：S-1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.201810

我國是蔬菜鮮食大國。蔬菜的播種面積和產(chǎn)量分別占世界總量的40%和50%以上[1]，且呈連續(xù)增長態(tài)勢，2012-2016年全國蔬菜種植面積和蔬菜產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)見表1。據(jù)表1可知，2016年全國蔬菜種植面積達(dá)2 232.83萬hm2，總產(chǎn)量79 779.71萬t，蔬菜出口總金額為122.95億美元，比上年增長了14.8%。蔬菜產(chǎn)業(yè)是農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)，與農(nóng)民“錢袋子”和城鎮(zhèn)居民“菜籃子”息息相關(guān)[2]，占農(nóng)民人均收入的15%，直接從事蔬菜生產(chǎn)的人員約9 000萬[3]。但我國蔬菜機(jī)械化生產(chǎn)起步晚，蔬菜種收以人工為主，即使在農(nóng)機(jī)生產(chǎn)強(qiáng)省江蘇省，其主要糧食農(nóng)作物綜合機(jī)械化水平達(dá)82%，而設(shè)施蔬菜綜合機(jī)械化水平也只有26.8%[4-5]。國內(nèi)蔬菜種植機(jī)械化率不到20%[6]，蔬菜收獲機(jī)械近幾年才開始研發(fā)，蔬菜耕、種、收綜合機(jī)械化水平約為20%。

蔬菜可分為葉類蔬菜、根莖類蔬菜和茄果類蔬菜。葉類蔬菜包括甘藍(lán)、白菜、菠菜、雞毛菜等;根莖類蔬菜包括土豆、山芋、胡蘿卜、洋蔥、山藥等;茄果類蔬菜包括番茄、黃瓜、辣椒、毛豆等。人工費(fèi)已成為蔬菜生產(chǎn)成本的主要部分，從事葉類蔬菜類生產(chǎn)的勞動力成本占總成本的60%左右，茄果類蔬菜占50%左右[3，7]。隨著農(nóng)村人口的不斷轉(zhuǎn)移，人口老齡化加速，勞動力成本不斷增高，勞動力緊缺的問題也日益嚴(yán)重，從事蔬菜耕、種、管、收等作業(yè)的勞動力越來越少。雖然人工費(fèi)在不斷攀升，但蔬菜產(chǎn)業(yè)依舊是農(nóng)民收入的來源之一，居民對蔬菜需求增長、城郊失地、勞動力流失，使得確保蔬菜產(chǎn)量增加、質(zhì)量安全、價格穩(wěn)定的難度加大，用工貴、用工難成不爭的事實(shí)[7]。因此，我國迫切需要加快推進(jìn)蔬菜生產(chǎn)機(jī)械化進(jìn)程[3，7]，解決蔬菜價格波動大、質(zhì)量安全隱患、勞動力緊缺、科技支撐不足、適用蔬菜種植和收獲機(jī)械少等突出問題[8]，研究蔬菜生產(chǎn)機(jī)械化及配套技術(shù)意義重大。

1 國內(nèi)外蔬菜機(jī)械化技術(shù)現(xiàn)狀

肖體瓊等[8]從蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的角度，將國外典型模式分為美加模式、日韓等海島模式和歐盟模式。這些國家歷經(jīng)百年發(fā)展，農(nóng)機(jī)裝備達(dá)8 000多種，幾乎覆蓋了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的所有領(lǐng)域，而我國只有4 000多種[9]，其中蔬菜全程機(jī)械化有很大的發(fā)展空間。蔬菜機(jī)械化是農(nóng)機(jī)化新的增長點(diǎn)和轉(zhuǎn)型升級的重要內(nèi)容，但蔬菜系列機(jī)械產(chǎn)品和機(jī)械化依然是我國推進(jìn)全面機(jī)械化的板短。

1.1 國外發(fā)達(dá)國家蔬菜機(jī)械化技術(shù)現(xiàn)狀

發(fā)達(dá)國家蔬菜機(jī)械化程度高，基本實(shí)現(xiàn)了蔬菜種植農(nóng)藝標(biāo)準(zhǔn)化、水肥藥和農(nóng)機(jī)管控精細(xì)化與智能化、作業(yè)全程機(jī)械化。如美國、日本、德國、法國、意大利等，其設(shè)施蔬菜栽培與環(huán)境控制技術(shù)十分先進(jìn)，日本的植物工廠、荷蘭的設(shè)施農(nóng)業(yè)、以色列的節(jié)水灌溉等在世界上占有重要地位[10-13]。

1.1.1 美國蔬菜機(jī)械化技術(shù)現(xiàn)狀

以美國為例，其產(chǎn)業(yè)特征為大生產(chǎn)、大流通。以農(nóng)場為主體，生產(chǎn)高度專業(yè)化，基本實(shí)行了產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后全方位社會化服務(wù)，大規(guī)模農(nóng)場生產(chǎn)。蔬菜生產(chǎn)機(jī)械化水平高，從育種到田間管理均實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，在整地和播種環(huán)節(jié)，機(jī)械化率達(dá)到100%，機(jī)械化育苗80%以上。西紅柿、芹菜、花菜等蔬菜移栽已實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，田間管理環(huán)節(jié)以溝灌和噴滴灌為主，已基本實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。收獲環(huán)節(jié)除部分果菜和葉菜類蔬菜的收獲尚需要依靠人工，塊根類蔬菜已基本實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化收獲[8，11-12，14]。

1.1.2 日本蔬菜機(jī)械化技術(shù)現(xiàn)狀

以日本為例，其產(chǎn)業(yè)特征是小生產(chǎn)、大流通。由政府宏觀管理，通過發(fā)展和培養(yǎng)農(nóng)協(xié)等合作組織提高蔬菜流通的組織化程度[8，11]，從中央到地方實(shí)行一體化的管理體制，依法指定品種、產(chǎn)地、消費(fèi)地的計(jì)劃管理模式，廣泛采用先進(jìn)的蔬菜栽培技術(shù)、良種繁育技術(shù)和機(jī)械化裝備技術(shù)，形成了規(guī)?；I(yè)化的蔬菜生產(chǎn)基地，生產(chǎn)趨向設(shè)施化、小型配套機(jī)械化。除部分果菜類蔬菜的采收環(huán)節(jié)尚未實(shí)現(xiàn)機(jī)械化外，其余蔬菜生產(chǎn)從播種、育苗、施肥、收獲、包裝、上市都基本上實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，并向高性能、低油耗、自動化和智能化方向發(fā)展[8，11-12]。

1.2 國內(nèi)蔬菜機(jī)械化技術(shù)現(xiàn)狀

組織化、機(jī)械化、標(biāo)準(zhǔn)化程度低，是國內(nèi)發(fā)展蔬菜機(jī)械化面臨的主要問題。國內(nèi)蔬菜機(jī)械化現(xiàn)狀主要為蔬菜種植規(guī)模小、農(nóng)藝復(fù)雜、標(biāo)準(zhǔn)化程度低、農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝結(jié)合不緊。蔬菜作物 - 土壤 - 環(huán)境 - 機(jī)器等互作機(jī)理不清楚，智能化、精細(xì)化水平不高，耕、種、管、收等環(huán)節(jié)關(guān)鍵裝備技術(shù)缺乏，不成熟、不配套。

國內(nèi)蔬菜機(jī)械化主要包括耕、種、管、收及收后處理等環(huán)節(jié)裝備的應(yīng)用[10]。不同環(huán)節(jié)蔬菜生產(chǎn)的適用機(jī)具對機(jī)械要求不同，其應(yīng)用程度也會有所差異。機(jī)械化程度最高的環(huán)節(jié)是耕地、灌溉和運(yùn)輸，通用性強(qiáng)，適用機(jī)械多，機(jī)械化水平達(dá)80%以上。育苗、植保環(huán)節(jié)的機(jī)械化程度次之，只有在一些蔬菜示范園區(qū)，機(jī)械化育苗、水肥一體化、植保機(jī)械水平相對較高。隨著旱地育苗移栽技術(shù)的研究和推廣，國內(nèi)移栽機(jī)械也得到了進(jìn)一步發(fā)展，目前常見的移栽機(jī)械主要有鉗夾式、鏈夾式、撓性圓盤式、吊籃式和導(dǎo)苗管式等類型。較為常用的是導(dǎo)管式移栽機(jī)，相對其他類型具有不傷苗、秧苗的直立度好、株距均勻和栽植深度穩(wěn)定的特點(diǎn)，且裸根苗不會產(chǎn)生窩根現(xiàn)象。但真正在使用過程中還是會出現(xiàn)傷苗、漏栽、窩根、傷根問題，土壤黏性大影響栽植效果并且直立度不好，故大面積示范推廣蔬菜移栽還有待時日。采收環(huán)節(jié)幾乎無商品化機(jī)械，其原因不僅是蔬菜品種和形態(tài)不一，還因其葉片和果實(shí)等新鮮果蔬極易受損，這些環(huán)節(jié)對農(nóng)機(jī)自動化控制、智能測控技術(shù)等要求較高、研制難度較大、適應(yīng)性差，所以在采收環(huán)節(jié)以人工操作為主[15]。

2 國內(nèi)蔬菜生產(chǎn)機(jī)械重點(diǎn)研發(fā)的技術(shù)與裝備

2.1 重點(diǎn)研發(fā)菜地耕整作畦技術(shù)與裝備

通過數(shù)值計(jì)算、仿真技術(shù)和試驗(yàn)分析驗(yàn)證等方法，探索耕整作業(yè)裝備與土壤互作機(jī)理，開展針對蔬菜的多項(xiàng)技術(shù)融合的耕精細(xì)作、苗床作畦精整聯(lián)合作業(yè)機(jī)具研究，研發(fā)集耕翻、埋茬、覆土、平整及作畦等多功能于一體的作業(yè)機(jī)械。解決現(xiàn)有作畦裝備存在的耕深不夠、畦面平整度和細(xì)碎度差，畦溝不直不清等問題，提高對黏濕土的適應(yīng)性，提高裝備作業(yè)質(zhì)量。

2.2 研發(fā)異形蔬菜種子播種技術(shù)與裝備

對異形蔬菜種子進(jìn)行丸?；に囂幚?。開發(fā)蔬菜氣力式精量播種和機(jī)械式精量直播裝備。優(yōu)化排種器結(jié)構(gòu)及氣流場參數(shù)，搭建精準(zhǔn)定位播種在線檢測試驗(yàn)臺，對播種量進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。提高蔬菜播種機(jī)的智能化水平，設(shè)計(jì)智能監(jiān)控系統(tǒng)功能模塊等。

2.3 研發(fā)低損傷高效收獲、有序收獲、帶根收獲葉類蔬菜

根據(jù)不同葉類蔬菜的收獲要求，研制葉類蔬菜的低損傷高效收獲、有序收獲、帶根收獲技術(shù)與裝備，提高采收葉類蔬菜的品相。葉類蔬菜低損傷高效收獲技術(shù)，以降低碎葉率、提高完整率為目標(biāo)，研究扶葉、仿形、柔性收獲技術(shù)，利用柔性輸送裝置實(shí)現(xiàn)葉菜側(cè)向有序堆放，使葉菜收獲整齊排列，實(shí)現(xiàn)有序收獲技術(shù)[16]。帶根收獲葉菜，需研究低切和土下切割技術(shù)，割后的清土除雜，提高葉類蔬菜收獲的品相。

2.4 加強(qiáng)農(nóng)機(jī)農(nóng)藝配套技術(shù)與裝備的研究

提升蔬菜機(jī)械化水平是一個系統(tǒng)工程，需多學(xué)科知識、多部門聯(lián)合協(xié)同創(chuàng)新，以經(jīng)濟(jì)適用的裝備技術(shù)為支撐，建設(shè)完備先進(jìn)的園區(qū)、方便作業(yè)的設(shè)施、規(guī)范的栽培模式、適宜的機(jī)具配置、統(tǒng)一的作業(yè)質(zhì)量要求[3]。蔬菜生產(chǎn)機(jī)械化需要農(nóng)機(jī)和農(nóng)藝相互協(xié)調(diào)融合發(fā)展，農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)制造必須結(jié)合農(nóng)藝要求，根據(jù)蔬菜的種植品種、耕整作畦起壟、栽植、水肥管理、收獲等要求，進(jìn)行系列優(yōu)化設(shè)計(jì)和改進(jìn);農(nóng)藝要求的種植模式必須與農(nóng)機(jī)相配套，二者協(xié)調(diào)發(fā)展才能滿足機(jī)械化作業(yè)的需求[2，14，17-21]。

3 結(jié) 論

發(fā)達(dá)國家蔬菜生產(chǎn)機(jī)械化程度高，主要是農(nóng)業(yè)機(jī)械化設(shè)備及配套技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)程度高，蔬菜種類少、田塊大、種植規(guī)范。通過選育適宜蔬菜機(jī)械化收獲的品種、優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)等模式，從農(nóng)藝的角度，科學(xué)規(guī)定作業(yè)行間距，選育蔬菜品種成熟期一致或采用催熟技術(shù)，突破技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝緊密融合[2]。建議借鑒國外先進(jìn)的生產(chǎn)模式，消化、吸收、改進(jìn)、優(yōu)化國外適用的機(jī)型，鼓勵農(nóng)技與農(nóng)機(jī)研究人員聯(lián)合，研發(fā)推廣適于機(jī)械化作業(yè)的品種，在同一區(qū)域盡可能采用規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的農(nóng)藝，統(tǒng)一行距、株距及栽培模式等，提高農(nóng)機(jī)的區(qū)域適應(yīng)性;培育推廣性狀穩(wěn)定、出芽整齊、農(nóng)藝簡單、抗病害能力強(qiáng)的優(yōu)良品種，以適應(yīng)機(jī)械化作業(yè)[15];從農(nóng)藝的視角，開展產(chǎn)品技術(shù)研究，蔬菜采收可從茄果類、葉菜類等大類品種重點(diǎn)作物、關(guān)鍵裝備開始，逐步向其他種類延伸[12];構(gòu)建農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝緊密融合的機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)體系是降低蔬菜生產(chǎn)成本、提高蔬菜生產(chǎn)效益的有效途徑[8，12]。

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Research on the Status and Development of Vegetable Production

Mechanization Technology

Liao Yu1， Pan Song1， Huang Junbao1， Wang Kangjun1， He Jie1， Yang Weiguang1， Feng Xiping2

（1.Institute of Agricultural Engineering， Jiangxi Academy of Agricultural Sciences， Nanchang， Jiangxi 330200;

2.Jiangxi Yuefeng Agricultural Technology Co.，Ltd.， Fuzhou， Jiangxi 344200）

Abstract： The production and demand of vegetables in China is large， but the mechanization of vegetable production starts late， the production of vegetables is mainly artificial， the comprehensive mechanization level of vegetable cultivation and harvest in China is about 20%， and the research and development of vegetable harvesting machinery has just started in recent years. In this article， through analysis to study the status quo of vegetable production machinery technology at home and abroad， points out the key to solve domestic vegetable production technology and equipment， puts forward the development of vegetable mechanization technology research， Suggestions to strengthen the integration of agricultural machinery and agronomy technology， vigorously foster suitable mechanization planting varieties， formulate scientific and rational cultivation mode， set up the mechanism of agricultural machinery and agronomy， realize the coordinated development of high-yielding and efficient mechanism， accelerate the process of vegetable production mechanization.

Key Words： vegetable production， mechanization， technology， development， research