劉莉 杜錚 郭翔 涂建東 汪愛華 萬勇

導讀：介紹了湖北省蔬菜機械現(xiàn)狀，從技術儲備、農(nóng)機農(nóng)藝融合、種植模式等方面分析了蔬菜機械發(fā)展現(xiàn)狀，以及存在問題。 同時，項目組根據(jù)分析指出問題的由來，并提出相關建議，希望通過提高蔬菜機械化、 標準化生產(chǎn)，為蔬菜產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展提供技術保障。

1 湖北蔬菜生產(chǎn)優(yōu)勢帶

湖北省位于我國中部偏南地區(qū)，是我國蔬菜種植大省。 據(jù)統(tǒng)計，湖北省蔬菜種植面積約138.8萬hm2，產(chǎn)值約1515億元，占種植業(yè)的40%左右。 湖北省山地面積占總面積的56%，丘陵面積占總面積的24%，平原湖區(qū)面積占總面積的20%，地理環(huán)境優(yōu)越，蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有很強的多樣性。 因地理特征多樣，湖北氣候資源獨特，平原地區(qū)、高山地區(qū)同時不同天，形成了蔬菜生產(chǎn)過程中2 種截然不同的蔬菜區(qū)域帶。

1.1 冬春平原葉菜優(yōu)勢帶

省內(nèi)平原地區(qū)四季分明，夏長冬短，屬亞熱帶季風氣候，日照充足，全年日照時數(shù)1100～2150 h，光合潛力明顯；無霜期長，占全年天數(shù)2/3 的以上，年平均氣溫在15～17℃。 1月平均氣溫為2～4℃，冬春氣溫穩(wěn)定在-5～15℃，耐寒、半耐寒葉類蔬菜可在露天條件下正常越冬生產(chǎn)，連續(xù)生產(chǎn)時間長。

1.2 夏秋高山蔬菜優(yōu)勢帶

省內(nèi)山地資源豐富，高山蔬菜自然條件優(yōu)越。 高山地區(qū)具有高原地貌，海拔跨度大，呈現(xiàn)出多種氣候梯度和立體氣候的特點。 其中，海拔800 m 以上的高山，夏季冷涼氣候特征明顯，年平均氣溫7～12℃，夏季高溫月平均氣溫為19.4～22.9℃，晝夜溫差大，水氣充足，為各種喜冷涼蔬菜、半喜溫蔬菜生產(chǎn)提供了適宜的條件。

隨著蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，蔬菜生產(chǎn)呈現(xiàn)出“用工難”“用工貴”的問題，大量農(nóng)村青壯年勞動力進城打工，不愿從事繁重的農(nóng)業(yè)勞動，對蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)。 湖北省蔬菜產(chǎn)業(yè)具有先天優(yōu)勢，但蔬菜生產(chǎn)機械化迫在眉睫，“機器換人”也就成為產(chǎn)業(yè)提檔升級必經(jīng)之路。 本文從技術儲備、農(nóng)機農(nóng)藝融合、種植模式等多個方面分析了湖北蔬菜生產(chǎn)機械化發(fā)展現(xiàn)狀、存在問題，并提出相關建議，希望通過提高蔬菜機械化、標準化生產(chǎn)，為蔬菜產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展提供技術保障。

2 湖北省蔬菜機械基本情況

2.1 蔬菜生產(chǎn)主要環(huán)節(jié)

湖北省整地蔬菜機械化水平良莠不齊，質量不高。雖蔬菜種類繁多，但是產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化不夠。我國設施園藝面積中設施蔬菜占比95%以上，設施園藝機械化水平約35%[1]，遠遠低于主要糧食作物綜合機械化水平（60%）。 而湖北省蔬菜機械化水平低于平均水平，蔬菜生產(chǎn)機械化發(fā)展面臨“三難”：蔬菜種植農(nóng)藝復雜，農(nóng)機研制難；蔬菜種植規(guī)模小，農(nóng)機作業(yè)難；裝備技術儲備少，用戶選購難。 這些成為湖北省蔬菜生產(chǎn)機械化推進的短板。

湖北蔬菜機械化生產(chǎn)的關鍵環(huán)節(jié)主要包含耕地、整地、育苗、播種、移栽、灌溉、植保、收獲以及蔬菜廢棄物處理等（圖1）。 沿海經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)則通過優(yōu)化蔬菜產(chǎn)業(yè)結構與機械化初級加工，延伸了蔬菜產(chǎn)業(yè)鏈條，培育了蔬菜品牌，提升了產(chǎn)品價值[2]。

圖1 蔬菜生產(chǎn)主要環(huán)節(jié)

2.2 耕整地機械

目前，湖北省內(nèi)蔬菜耕整地相關機械及其配套技術較為成熟，主要機具有撒肥機、鏵式犁、深松機、滅茬還田機、旋耕機等，蔬菜地翻耕、旋耕已基本使用機具進行機械化操作（圖2、3）。由于種植規(guī)模限制和農(nóng)藝習慣，廣泛采用拖拉機帶動旋耕機加上開溝器進行起廂開溝操作，蔬菜精整機具還有待進一步完善[3]。 省內(nèi)平原地區(qū)蔬菜種植有單一品種，適當規(guī)?；内厔荩瑸槭卟伺c糧食作物耕整地機械設備通用化提供了條件，代表性機具有旋耕機、微耕機、深松機、開溝機、起壟機等，機械性能可靠且穩(wěn)定。近些年來不少智能農(nóng)機產(chǎn)品也在應用推廣中，如北斗導航技術、深松技術、激光平地技術等。 蔬菜的耕整地機械化作業(yè)基本可以實現(xiàn)。

圖2 機械化耕整地

圖3 機械化深耕

2.3 播種機械

省內(nèi)蔬菜直播機具有國產(chǎn)與國外機型共存、互補以及相互競爭的特點。 國內(nèi)直播機械通過引進和吸收國外同類機型而不斷發(fā)展。 隨著蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，部分蔬菜種植大戶、專業(yè)合作社在蔬菜生產(chǎn)過程中逐步認識到先進農(nóng)業(yè)機械的重要性，不惜成本直接引進國外先進的氣力式播種機具，自動化程度高，可一次性完成施肥、旋耕、起壟和播種復式作業(yè)，大大提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本[4]。

蔬菜生產(chǎn)過程中，除去直播，還有很多育苗環(huán)節(jié)。 近些年來，湖北省廣泛推廣連棟溫室設施育苗技術，通過建立育苗中心集中育苗，可大幅提高幼苗成活率，降低育苗成本，縮短蔬菜生產(chǎn)周期[5]（與4）。 育苗中心往往采用蔬菜播種設備進行穴盤直播，播種機根據(jù)結構不同，分為針式、板式、滾筒式等； 往往較高檔的育苗中心采用播種流水線作業(yè)，包含基質攪拌、裝盤、播種、覆蓋基質、澆水等環(huán)節(jié)。

2.4 移栽蔬菜機械

圖4 蔬菜育苗

圖5 機械化移栽

省內(nèi)蔬菜移栽環(huán)節(jié)普遍采用人工完成，生產(chǎn)成本高、勞動強度大，受蔬菜品種、種植農(nóng)藝特征等因素影響，往往差異巨大。 甚至相同地區(qū)，因土壤環(huán)境不同，移栽過程中對移栽機要求都不盡一致。 因此，針對一種或者某一類型蔬菜設計專用型移栽機，或者在通用移栽設備的基礎上進行二次開發(fā)改造非常有必要。

蔬菜移栽機根據(jù)主要工作部件不同，大致區(qū)分為鉗夾式、鏈夾式、撓性圓盤式、導苗管式、帶式等[6]（圖5）。 隨著蔬菜移栽研究的逐漸興起，根據(jù)不同農(nóng)藝要求和種植環(huán)境設計不同的移栽機械成為必然。目前移栽過程中，取苗和投苗環(huán)節(jié)仍需人工輔助，還未達到自動化程度。 通過優(yōu)化機構，實現(xiàn)提高取苗機械化與自動化，集成旋耕、起壟和移栽等復式作業(yè)。

2.5 田間管理機械

省內(nèi)蔬菜噴灌設施的機械化水平相對較高。 在規(guī)?；卟松a(chǎn)基地，多采用噴灌或滴灌設備（圖6），部分基礎設施較好的基地采用水肥一體化技術，節(jié)水節(jié)肥效果明顯。

圖6 灌溉設施

近年來，食品安全成為人們關注的熱點，農(nóng)藥殘留問題不容忽視，減量高效不但對農(nóng)藥提出新的要求，也對農(nóng)業(yè)機械及其施放技術提出新的挑戰(zhàn)，田間管理機械升級換代層出不窮。

①農(nóng)用植保無人機 通過地面遙控或導航飛控，實現(xiàn)田間高效噴灑作業(yè)。 一般農(nóng)用植保無人機，可負載15～30 kg 農(nóng)藥，在低空噴灑農(nóng)藥，每1 min可完成667 m2地的作業(yè)，噴灑效率是傳統(tǒng)人工植保的30倍，節(jié)水80%～90%，節(jié)省農(nóng)藥30%～50%，殺蟲效率達95%以上，節(jié)約了生產(chǎn)成本，主要用于蔬菜病蟲害的高效防治等工作[7]（圖7）。

圖7 植保無人機

②噴桿式噴霧機 該機型可分為懸掛式、固定式、牽引式和自走式。 作業(yè)效率高，噴灑質量好，噴液量分布均勻，適合大面積噴灑各種農(nóng)藥、肥料和植物生產(chǎn)調節(jié)劑等的液態(tài)制劑等。 自走式噴桿噴霧機自身可以提供驅動動力、行走動力，不需要其他動力提供就能完成自身工作，自走式噴霧機還具備轉彎半徑小、操作靈活的優(yōu)點。

2.6 蔬菜收獲機械

省內(nèi)蔬菜收獲環(huán)節(jié)機械化率較低，亟待技術研究發(fā)展。以華中農(nóng)業(yè)大學和武漢市農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)機械化研究所為主，湖北省農(nóng)業(yè)技術推廣總站、武漢市農(nóng)機推廣指導中心，以及農(nóng)機有關生產(chǎn)企業(yè)為輔，分別形成蔬菜收獲機械化科研團隊，打通“產(chǎn)學研”的一體化農(nóng)機創(chuàng)新平臺，在甘藍、白蘿卜、藜蒿、蓮藕等蔬菜上進行探索，極大推動了蔬菜生產(chǎn)全程機械化發(fā)展（圖8、9）。

圖8 甘藍機械化收獲

圖9 蘿卜機械化收獲

當前蔬菜收獲機械的研發(fā)處于起步階段，由于蔬菜種植模式各異，且以鮮食為主，因此要求收獲過程中機械損傷低、運輸和保鮮要求高（圖10），技術創(chuàng)新難度大，機械化收獲質量達不到人工收獲的要求，因此收獲機械作業(yè)對人工的依賴度仍較高[8]。

圖10 蔬菜冷庫儲藏

圖11 菜葉殘渣廢棄物發(fā)酵處理

2.7 蔬菜廢棄物處理機械

蔬菜產(chǎn)業(yè)良好的經(jīng)濟價值，使其成為“建設美麗鄉(xiāng)村、扶貧攻堅”中重要的支柱產(chǎn)業(yè)，但隨著蔬菜生產(chǎn)面積擴大，蔬菜廢棄物增多，給環(huán)境帶來的壓力越來越大。 蔬菜廢棄物綜合利用與無害化處理，就是將蔬菜尾菜以及蔬菜廢棄物經(jīng)過機械化、無害化、資源化處理，向著肥料化、能源化、飼料化、基料化、原料化的利用方向拓展，從而有效遏制農(nóng)業(yè)廢棄物的污染，改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境[9]。

蔬菜廢棄物種類繁多，養(yǎng)分含量、碳氮比差異較大，傳統(tǒng)處理方式是直接堆埋，造成物質資源的浪費，并且產(chǎn)生嚴重的面源污染。 武漢市農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)機械化研究所根據(jù)蔬菜廢棄物種類、收獲季節(jié)、生化特性差異等，自主研發(fā)蔬菜廢棄物裝置，應用好氧發(fā)酵處理、厭氧消化工藝聯(lián)合處理技術直接就地處理廢棄物（圖11）。通過回收發(fā)酵產(chǎn)生沼氣能源和沼液沼渣有機肥，既能防止和消除集約化種植帶來的嚴重面源污染，又可以直接促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，符合農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求[10]。

3 蔬菜機械化發(fā)展存在的問題

3.1 裝備缺乏，機械化技術薄弱

長期以來，省內(nèi)各項農(nóng)業(yè)科研政策對糧、油等大宗作物傾斜，對蔬菜機械化重視不足，相關機械研發(fā)投入少。 蔬菜機械專用動力底盤、精量直播、高速移栽、機械收獲等“卡脖子”技術還有待突破。 在生產(chǎn)過程中，機械不配套，上下環(huán)節(jié)相互制約的問題非常突出。 現(xiàn)有蔬菜機械缺乏嚴格技術標準，多為仿國外機型，機型開發(fā)定位與農(nóng)藝不匹配，有待改型設計，通過機械化改造適應國內(nèi)生產(chǎn)需求。

3.2 種植品種、模式繁雜，農(nóng)機農(nóng)藝融合不足

省內(nèi)蔬菜品種繁多，栽培農(nóng)藝沒有形成統(tǒng)一的標準。 蔬菜生產(chǎn)過程中，為追求高產(chǎn)，研究出套作、間作、密植等多種模式，但往往忽略了勞動成本，降低了蔬菜生產(chǎn)過程中機械的適應性。 另外，蔬菜鮮食習慣和品相要求，對機械生產(chǎn)要求較高。 蔬菜機械研發(fā)過程中，面對不同的種植模式、加工對象，研發(fā)難度大。

3.3 種植標準化程度低，農(nóng)機社會化服務體系滯后

省內(nèi)蔬菜種植規(guī)模不均衡，土地不連片，一家一戶種植分散，制約了機具的使用效率。 平原地區(qū)，大型機具價格昂貴，農(nóng)戶承擔不起；丘陵山區(qū)，機械難以發(fā)揮優(yōu)勢；專用機械，使用和維護難度高，容易閑置。 因此，蔬菜機械難以推廣和應用。 蔬菜專業(yè)種植合作社等組織在蔬菜生產(chǎn)也未有標準化的種植體系，蔬菜農(nóng)藝各參數(shù)隨意調整；農(nóng)機合作社機械化作業(yè)水平有限，組織化程度不高，影響了機械推廣。

4 建議及討論

4.1 緊盯關鍵技術和裝備的研發(fā)，提高自主創(chuàng)新能力

根據(jù)蔬菜機械裝備現(xiàn)狀，找準技術裝備薄弱環(huán)節(jié)，加強政策引導，創(chuàng)新示范項目資金投入等環(huán)節(jié)，實現(xiàn)對關鍵技術攻關的政策支持。 加大省內(nèi)蔬菜機械研發(fā)資金的投入，支持技術研發(fā)中心、重點實驗室、示范基地的建設，鼓勵科研單位、農(nóng)機企業(yè)、農(nóng)機用戶之間的合作，推動“用產(chǎn)學研”協(xié)同創(chuàng)新，實現(xiàn)蔬菜機械“有機可乘”。 同時，將互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)與蔬菜機械相結合，智能化、自動化與蔬菜機械裝備相互融合發(fā)展，以信息技術提高蔬菜機械化水平，實現(xiàn)蔬菜機械的智能決策和精準作業(yè)能力。

4.2 建設協(xié)同創(chuàng)新平臺，提高蔬菜農(nóng)機農(nóng)藝多學科、多部門融合度

提高蔬菜農(nóng)機農(nóng)藝融合度，探索蔬菜生產(chǎn)環(huán)節(jié)機械化關鍵技術，實現(xiàn)高產(chǎn)與高效協(xié)同發(fā)展。 在培育新品種、新模式、新技術時，充分考慮新機具的客觀要求，形成標準化種植技術，使蔬菜生產(chǎn)易于機械化作業(yè)；對現(xiàn)有的蔬菜農(nóng)藝進行試驗，制訂區(qū)域統(tǒng)一、規(guī)范和標準的技術規(guī)范，提高農(nóng)機的區(qū)域適應性。

4.3 培育新型經(jīng)營主體，創(chuàng)新發(fā)展農(nóng)機社會化服務

通過技術、政策扶持，加快種植大戶、農(nóng)機合作社、龍頭企業(yè)等新型經(jīng)營主體的適當發(fā)展。 完善新型經(jīng)營主體在規(guī)?；?、標準化、品牌化生產(chǎn)上的引領示范作用。 落實政策引導、資金支持等有效措施，創(chuàng)新發(fā)展農(nóng)機社會化服務，鼓勵規(guī)模經(jīng)營主體和農(nóng)機社會化服務組織開展面向廣大農(nóng)戶的農(nóng)技推廣、土地托管、代耕代種、統(tǒng)防統(tǒng)治等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務，拓寬農(nóng)機社會化服務的內(nèi)涵。