黃碩 張秀花 尹義蕾 顏華 弋景剛

1、河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 2、農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院設(shè)施農(nóng)業(yè)研究所 3、中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院

引言

河北省蔬菜年產(chǎn)量超過(guò)5000萬(wàn)噸，是河北省農(nóng)業(yè)方面的主要收入來(lái)源和重要產(chǎn)業(yè)扶貧項(xiàng)目，在全省有30多個(gè)規(guī)?；厣喜嘶?。蔬菜產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，面臨著勞動(dòng)力短缺和產(chǎn)業(yè)升級(jí)困難的問(wèn)題，機(jī)械化的蔬菜生產(chǎn)不僅能解決勞動(dòng)力問(wèn)題，還能提高蔬菜產(chǎn)品的質(zhì)量，促進(jìn)蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展。但由于大部分農(nóng)戶(hù)種植規(guī)模較小，缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，因此蔬菜生產(chǎn)全程機(jī)械化難以推廣，仍主要依靠人工完成蔬菜的生產(chǎn)加工，迫切需要改善蔬菜生產(chǎn)現(xiàn)狀以提高全程機(jī)械化水平。所以，為提高土地利用效率、蔬菜生產(chǎn)率和蔬菜產(chǎn)品品質(zhì)，以及實(shí)現(xiàn)河北省蔬菜的高效可持續(xù)發(fā)展，蔬菜全程機(jī)械化生產(chǎn)至關(guān)重要。

1 河北省蔬菜產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

1.1 河北省蔬菜種植情況

河北省作為京津冀地區(qū)的主要蔬菜產(chǎn)地，蔬菜種植規(guī)模與產(chǎn)量都呈逐年上升趨勢(shì)，形成了溫室、棚室和大田等多種種植模式互補(bǔ)的局面，已初步形成以冀北壩上夏秋露地產(chǎn)區(qū)、冀東冬春日光溫室瓜菜區(qū)、冀中冬春棚室蔬菜產(chǎn)區(qū)、冀南春秋大中小拱棚區(qū)為基礎(chǔ)的環(huán)京津蔬菜供應(yīng)四大規(guī)模特色優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)，能夠?qū)崿F(xiàn)全年供應(yīng)新鮮蔬菜[1]。河北省以穩(wěn)定保障京津冀地區(qū)蔬菜市場(chǎng)供應(yīng)為己任，形成了涵蓋葉菜類(lèi)、根莖類(lèi)、瓜菜類(lèi)、茄果類(lèi)、蔥蒜類(lèi)、菜用豆類(lèi)、水生蔬菜等種類(lèi)的蔬菜生產(chǎn)體系，并且長(zhǎng)期形成雞澤辣椒、平泉食用菌、永清胡蘿卜、崇禮彩椒、玉田包尖白菜、平泉黃瓜等特色蔬菜產(chǎn)品[2]。

近年來(lái)設(shè)施蔬菜以其季節(jié)適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)在河北省得到迅速發(fā)展，年種植面積穩(wěn)定在40萬(wàn)公頃以上，由于河北省光照條件良好，冬季設(shè)施棚室溫度也容易保持，因此能夠滿(mǎn)足不同季節(jié)的生產(chǎn)需求。但是由于小型農(nóng)戶(hù)的棚室條件較為簡(jiǎn)陋并且差異性明顯，無(wú)法滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；图s化的生產(chǎn)要求[3]。

1.2 蔬菜生產(chǎn)全程機(jī)械化現(xiàn)狀

河北省農(nóng)機(jī)制造業(yè)起步較早，尤其在旋耕機(jī)、秸稈還田機(jī)、播種機(jī)、青飼料收獲機(jī)、玉米收獲機(jī)等農(nóng)機(jī)裝備領(lǐng)域具備豐碩成果，但是在蔬菜機(jī)械化方面發(fā)展較為緩慢，蔬菜的生產(chǎn)環(huán)節(jié)基本由人工完成，隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，蔬菜的經(jīng)濟(jì)價(jià)值日益凸顯，河北省蔬菜機(jī)械的短板愈發(fā)明顯。

1.2.1 耕整地機(jī)械化

耕整地效果對(duì)蔬菜生長(zhǎng)具有重要影響，并且耕整地的規(guī)范化、精細(xì)化程度是蔬菜生產(chǎn)全程機(jī)械化的基礎(chǔ)。蔬菜播種前的整地階段首先要進(jìn)行旋耕，粉碎殘茬、疏松土塊，現(xiàn)在為打破犁底層，加深蔬菜根系生長(zhǎng)空間，旋耕深松配合作業(yè)模式得到了廣泛應(yīng)用。此外耕整地環(huán)節(jié)還包括施肥、起壟和覆膜等作業(yè)環(huán)節(jié)，目前耕整地機(jī)械的發(fā)展方向是聯(lián)合整地機(jī)，一次作業(yè)完成多項(xiàng)工作。目前大部分機(jī)具都是由拖拉機(jī)牽引，適用于大田作業(yè)，在棚室難以開(kāi)展工作，并且棚室是密閉空間，滯留的尾氣會(huì)對(duì)蔬菜造成污染，河北農(nóng)業(yè)大學(xué)唐明等研發(fā)的溫室電動(dòng)旋平機(jī)能夠有效適應(yīng)棚室工作環(huán)境，為棚室作業(yè)提供了新的動(dòng)力思路[4]。

1.2.2 蔬菜育苗播種機(jī)械

蔬菜種子經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高，蔬菜的精量播種機(jī)械需求量較大。目前大田多為機(jī)械式播種方式，棚室則廣泛采用的是氣力式播種方式[5]。其中機(jī)械式播種機(jī)，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，但是蔬菜種子顆粒小，需要丸粒化處理，種子處理成本較高；氣力式播種機(jī)相較于機(jī)械式播種機(jī)因?qū)ΨN子損傷小、精度高等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的研究與使用[6]。河北省的蔬菜精量直播機(jī)械效果較好，已經(jīng)形成系列化的機(jī)具產(chǎn)品，能夠適應(yīng)異形種，在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位。

1.2.3 蔬菜移栽機(jī)械

目前蔬菜工廠化育苗發(fā)展十分迅速，蔬菜移栽機(jī)械需求量增加。由于蔬菜播種機(jī)存在漏播補(bǔ)種困難的問(wèn)題，目前多是出苗后進(jìn)行識(shí)別補(bǔ)苗，需要補(bǔ)苗移栽機(jī)；許多蔬菜苗生長(zhǎng)到一定程度需要移栽到大田或棚室土地中去，需要蔬菜移栽機(jī)。河北省的田間蔬菜移栽機(jī)按照投苗自動(dòng)化程度可分為自動(dòng)和半自動(dòng)兩種，并且半自動(dòng)化移栽設(shè)備已經(jīng)趨于成熟，可以完成我省蔬菜的移栽作業(yè)，基本上替代了國(guó)外機(jī)具[7]。

1.2.4 蔬菜田間管理機(jī)械

蔬菜的田間管理包括噴藥、除草、施肥、灌溉等工作環(huán)節(jié)。目前設(shè)施蔬菜由于鋪設(shè)地膜等方式，雜草較少，對(duì)于雜草較多的蔬菜產(chǎn)地，主要依靠微型旋耕機(jī)進(jìn)行除草作業(yè)；較為先進(jìn)的蔬菜棚室大都具有水肥一體化設(shè)備，對(duì)蔬菜進(jìn)行智能化的施肥灌溉，但是目前的水肥一體化技術(shù)仍存在一些問(wèn)題，蔬菜產(chǎn)量較低，所以廣泛采用的還是鋪設(shè)滴灌帶等人工施肥灌溉方式[8]。

1.2.5 蔬菜收獲機(jī)械

按照蔬菜產(chǎn)品器官的不同，蔬菜收獲機(jī)械也分成很多種類(lèi)。其中根莖類(lèi)蔬菜多采用連同土壤整體挖掘，然后震動(dòng)松土的收獲方式；莖葉類(lèi)蔬菜收獲機(jī)大都具有自走式底盤(pán)和往復(fù)式割刀；然而花球類(lèi)和果菜類(lèi)由于蔬菜本身易損壞等問(wèn)題較難實(shí)現(xiàn)機(jī)械化采摘，目前主要依靠人工完成[9]。

1.3 蔬菜全程機(jī)械化存在的問(wèn)題

河北省蔬菜產(chǎn)業(yè)得到了政府的大力支持后，機(jī)械化水平與蔬菜種植水平的差距較為明顯，在人力成本提高后，由于難以實(shí)現(xiàn)蔬菜生產(chǎn)全程機(jī)械化，蔬菜產(chǎn)業(yè)的利潤(rùn)空間也被壓縮了。并且由于缺乏統(tǒng)一管理，蔬菜種植大多是個(gè)體農(nóng)戶(hù)為了經(jīng)濟(jì)效益自發(fā)種植的，蔬菜的品種、規(guī)模和種植方式等均存在較大差異，雖然蔬菜生產(chǎn)機(jī)械在不斷研發(fā)，但是難以推廣使用。

2 河北省蔬菜產(chǎn)業(yè)全程機(jī)械化發(fā)展對(duì)策

河北省目前蔬菜生產(chǎn)的主體力量還是個(gè)體農(nóng)戶(hù)，不僅種植規(guī)模較小，種植的蔬菜種類(lèi)、種植方式等還存在較大的差異性，不利于機(jī)械化生產(chǎn)。要解決河北省蔬菜全程機(jī)械化問(wèn)題，應(yīng)該從政府到生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)者共同努力，打造新的蔬菜生產(chǎn)模式。

2.1 蔬菜全程機(jī)械化的影響因素

蔬菜的種植規(guī)模、種植品種和標(biāo)準(zhǔn)化程度是影響蔬菜全程機(jī)械化的關(guān)鍵因素。蔬菜全程機(jī)械化生產(chǎn)主要解決的是蔬菜生產(chǎn)成本和蔬菜品質(zhì)的問(wèn)題，并且從事蔬菜生產(chǎn)的農(nóng)戶(hù)主要關(guān)心的是生產(chǎn)成本問(wèn)題。種植規(guī)模的大小是影響機(jī)械使用成本的關(guān)鍵因素，隨著種植規(guī)模的增加人力成本逐漸提高，然而機(jī)械化生產(chǎn)成本受規(guī)模增加影響較小，規(guī)模越大越有利于蔬菜全程機(jī)械化生產(chǎn)。單一品種種植能夠減少蔬菜生產(chǎn)機(jī)械種類(lèi)也便于統(tǒng)一管理，此外單一品種也有利于統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的制定，機(jī)械化生產(chǎn)也需要統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，便于機(jī)具的研發(fā)。

2.2 蔬菜生產(chǎn)機(jī)械的發(fā)展方向

首先，蔬菜種植的土地環(huán)境必須有性能可靠的整地機(jī)進(jìn)行處理，自動(dòng)化的整地機(jī)是發(fā)展的大潮流，整地機(jī)將朝著自動(dòng)化、精準(zhǔn)化的方向邁進(jìn)，做到各部件精準(zhǔn)、可調(diào)，適應(yīng)不同的工作環(huán)境。除此之外，要順應(yīng)綠色、環(huán)保的大方向，設(shè)計(jì)綠色、無(wú)污染的牽引設(shè)備，適應(yīng)棚室工作需要。

蔬菜播種機(jī)的研究已經(jīng)較為深入，目前播種的監(jiān)測(cè)與問(wèn)題的處理是主要研究方向，處理好這個(gè)問(wèn)題才能加快播種機(jī)的自動(dòng)化進(jìn)程，應(yīng)加大傳感器技術(shù)的使用與研究，使播種環(huán)節(jié)完全實(shí)現(xiàn)以機(jī)代人。此外，工廠化育苗中，最欠缺的運(yùn)輸環(huán)節(jié)也要投入研究，設(shè)計(jì)出適合的穴盤(pán)運(yùn)輸設(shè)備，使工廠化育苗形成完整的物流體系。

蔬菜嫁接機(jī)的研究方向必將是全自動(dòng)嫁接機(jī)，應(yīng)當(dāng)借鑒飛速發(fā)展的工業(yè)技術(shù)，利用視覺(jué)識(shí)別技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)蔬菜嫁接的全自動(dòng)化作業(yè)。蔬菜移栽機(jī)方面，目前的機(jī)型大都需要人工上苗，未來(lái)的發(fā)展方向應(yīng)該是全機(jī)械化上苗，人的工作主要是整體的監(jiān)控，而不參與實(shí)際操作。蔬菜收獲環(huán)節(jié)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)瓜果類(lèi)蔬菜的研究，目前廣泛采用的視覺(jué)識(shí)別技術(shù)、柔性采摘技術(shù)等都沒(méi)有實(shí)際應(yīng)用，這是蔬菜采摘可以領(lǐng)先世界的一個(gè)機(jī)會(huì)。

2.3 蔬菜全程機(jī)械化發(fā)展的整體對(duì)策

河北省蔬菜生產(chǎn)的主體力量還是個(gè)體農(nóng)戶(hù)，種植規(guī)模較小，種植的蔬菜種類(lèi)、種植方式等存在一定的差異性，不利于機(jī)械化生產(chǎn)，針對(duì)此問(wèn)題需要加強(qiáng)政策引導(dǎo)，推動(dòng)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的制定，首先推動(dòng)河北省特色蔬菜的全程機(jī)械化，特色蔬菜種植地點(diǎn)集中，經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高有利于機(jī)械化生產(chǎn)的推廣，在形成經(jīng)濟(jì)效益后帶動(dòng)整個(gè)蔬菜產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

為了實(shí)現(xiàn)蔬菜生產(chǎn)全程機(jī)械化，農(nóng)藝、農(nóng)機(jī)的科研工作者應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)農(nóng)藝與農(nóng)機(jī)的融合，農(nóng)藝的制定要為農(nóng)機(jī)的研發(fā)提供便利，農(nóng)機(jī)的發(fā)展也將促進(jìn)農(nóng)藝的改革，農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝應(yīng)當(dāng)是協(xié)同發(fā)展的狀態(tài)，目前許多蔬菜生產(chǎn)的農(nóng)藝方式較為傳統(tǒng)，不適用于機(jī)械化生產(chǎn)，應(yīng)當(dāng)積極推動(dòng)農(nóng)藝改進(jìn)。

在蔬菜生產(chǎn)機(jī)械化的推進(jìn)過(guò)程中，作為蔬菜生產(chǎn)的經(jīng)營(yíng)者應(yīng)當(dāng)積極響應(yīng)政策與號(hào)召，推進(jìn)蔬菜生產(chǎn)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的制定與實(shí)施。目前技術(shù)相對(duì)成熟，機(jī)械化程度較高的農(nóng)場(chǎng)、示范基地等要起到帶頭作用，積極推廣新的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)理念，讓廣大農(nóng)民看到蔬菜生產(chǎn)全程機(jī)械化的優(yōu)勢(shì)，帶領(lǐng)他們轉(zhuǎn)變觀念，逐步實(shí)現(xiàn)蔬菜產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。