陳杰 李曉強(qiáng) 吳軍輝 司慧萍 林開顏

導(dǎo)讀：介紹了上海地區(qū)蔬菜生產(chǎn)的主要設(shè)施類型及其環(huán)境特點(diǎn)，總結(jié)了上海設(shè)施蔬菜宜機(jī)化生產(chǎn)難點(diǎn)，并提出種子加工和處理、設(shè)施蔬菜生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、遮蔭通風(fēng)改善、大棚結(jié)構(gòu)改進(jìn)、農(nóng)機(jī)和農(nóng)藝融合5條對(duì)策。

蔬菜生產(chǎn)有一定的地域限制，特別是綠葉蔬菜，長(zhǎng)途運(yùn)輸對(duì)于其品質(zhì)有較大的影響。上海作為我國(guó)一個(gè)特大型城市，有2 400多萬(wàn)常住人口，從供應(yīng)優(yōu)質(zhì)安全的生鮮產(chǎn)品角度考慮，在上海發(fā)展一定規(guī)模的設(shè)施蔬菜生產(chǎn)有著重要的意義。近年來(lái)，上海蔬菜生產(chǎn)面積常年保持在50萬(wàn)～60萬(wàn)畝（1畝=667 m2），月供新鮮蔬菜30萬(wàn)t左右。其中，設(shè)施蔬菜生產(chǎn)面積4萬(wàn)～5萬(wàn)畝，設(shè)施主要是單棟塑料大棚，多為6 m和8 m寬的單棟塑料大棚，占設(shè)施蔬菜生產(chǎn)面積的70%左右。單棟塑料大棚相對(duì)簡(jiǎn)易，但性價(jià)比較高，其結(jié)構(gòu)和特性對(duì)設(shè)施農(nóng)機(jī)的使用有著較大的阻礙。上海設(shè)施農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展，及上海農(nóng)業(yè)生產(chǎn)勞動(dòng)力緊缺和勞力成本飛漲的現(xiàn)狀，使得上海設(shè)施蔬菜生產(chǎn)的省力化和宜機(jī)化工作迫在眉睫。分析目前上海設(shè)施蔬菜宜機(jī)化生產(chǎn)中的難點(diǎn)，總結(jié)歸納上海設(shè)施蔬菜宜機(jī)化對(duì)策，是提升上海蔬菜保供能力、綠色生產(chǎn)能力和產(chǎn)業(yè)增效能力，推進(jìn)高效率機(jī)器換人行動(dòng)的重要舉措。

1 上海蔬菜生產(chǎn)主要設(shè)施類型的環(huán)境特點(diǎn)

上海設(shè)施蔬菜生產(chǎn)以塑料薄膜大棚為主，包括單棟塑料大棚（圖1、2）和連棟塑料大棚（圖3、4），這2種設(shè)施的生產(chǎn)環(huán)境差異主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面。

圖1 單棟塑料大棚

圖3 連棟塑料大棚

1.1 光照

通常上海地區(qū)2～3月會(huì)遭遇早春連續(xù)低溫陰雨天氣，6～7月則遭遇梅雨天氣，長(zhǎng)時(shí)間的陰雨天氣不能滿足蔬菜正常生長(zhǎng)對(duì)光照的要求，所以提升設(shè)施內(nèi)的光照條件對(duì)上海地區(qū)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)尤為重要。與單棟大棚相比，連棟大棚的受光面積大，所以連棟大棚內(nèi)采光性能較好，光照更為均勻[1]，而且連棟大棚具有更高的透光率[2]，無(wú)論采用何種走向，對(duì)大棚內(nèi)光照影響均較小，因此能為設(shè)施蔬菜提供更佳適宜的光照環(huán)境，更適合在設(shè)施周年生產(chǎn)中推廣和應(yīng)用[3]。

圖2 單棟塑料大棚群

圖4 連棟塑料大棚群

1.2 溫濕度

上海冬季低溫和夏季高溫，也會(huì)對(duì)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)帶來(lái)較大的影響。與單棟大棚相比，連棟大棚在大棚的保溫、土壤增溫方面有較好效果，所以在低溫季節(jié)，連棟塑料大棚的土壤和空氣溫度均高于單棟大棚[4，5]。而在高溫季節(jié)，恰恰相反，單棟大棚的最高土壤溫度和空氣溫度明顯高于連棟塑料大棚，而且不論是冬季還是夏季，單棟大棚的濕度都要高于連棟大棚，容易引發(fā)病蟲害，總體而言，連棟塑料大棚的溫濕度環(huán)境更適宜植物生長(zhǎng)[4]。

1.3 棚內(nèi)環(huán)境的均一性

蔬菜生長(zhǎng)需要較為穩(wěn)定的環(huán)境條件，環(huán)境要素的變動(dòng)越小越有利于作物生長(zhǎng)。設(shè)施內(nèi)部的環(huán)境可認(rèn)為是一種小氣候環(huán)境，有研究表明，設(shè)施越小，設(shè)施內(nèi)部的溫度、濕度、二氧化碳濃度和光照的不均勻性更為明顯，且波動(dòng)幅度更大，與單棟大棚相比，連棟大棚因?yàn)榭臻g更大，環(huán)境要素變化相對(duì)平穩(wěn)，分布更為均勻，更利于植物生長(zhǎng)[6，7]。

2 上海設(shè)施蔬菜宜機(jī)化生產(chǎn)難點(diǎn)

2.1 蔬菜品種的多樣性

在上海設(shè)施蔬菜機(jī)器換人工作推進(jìn)中，機(jī)械化播種是其中的一個(gè)重要工作，但我國(guó)蔬菜種類很多，不同蔬菜種子的大小、形狀、光滑度、含水率、摩擦系數(shù)、黏著系數(shù)各不相同，種子物理特性的差異給播種機(jī)的開發(fā)與應(yīng)用帶來(lái)了較大困難，特別是對(duì)于通用播種機(jī)的開發(fā)來(lái)說，如果一種播種機(jī)只適合一類或幾類蔬菜種子，其利用效率大大降低，且增加設(shè)施蔬菜生產(chǎn)成本，阻礙宜機(jī)化工作的推進(jìn)[8，9]。

2.2 設(shè)施蔬菜生產(chǎn)的復(fù)雜性

設(shè)施蔬菜生產(chǎn)種類繁多、設(shè)施類型各不相同，上海地區(qū)蔬菜生產(chǎn)設(shè)施有單棟塑料大棚、連棟塑料大棚、文洛型玻璃溫室、屋頂全開型玻璃溫室等類型，生產(chǎn)環(huán)境差異較大，而且種植模式各不相同，茬口安排也各具特色，執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)也有差異、管理者水平差異較大，蔬菜生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化是一項(xiàng)全方位、全鏈條的系統(tǒng)工程，要在設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)難度較大，但如果不能進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，相關(guān)配套的農(nóng)業(yè)機(jī)械就會(huì)面臨應(yīng)用面十分狹窄，通用型農(nóng)機(jī)難以推廣應(yīng)用等問題，給以機(jī)換人工作帶來(lái)阻礙[10，11]。

2.3 大棚遮蔭設(shè)施的缺失

上海地區(qū)夏季酷暑高溫，最高氣溫一般會(huì)超過40℃。在沒有其他任何遮蔭條件和降溫措施的大棚中，即使最大限度開啟側(cè)窗或卷起側(cè)膜，以保持良好的通風(fēng)，大棚內(nèi)的溫度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了植物生長(zhǎng)所需的環(huán)境溫度，而單棟大棚往往不配置遮陽(yáng)網(wǎng)[12，13]，如果要在夏季利用單棟大棚進(jìn)行蔬菜生產(chǎn)，必須在大棚上人工鋪設(shè)遮陽(yáng)網(wǎng)（圖5），而且秋季還要將遮陽(yáng)網(wǎng)拆下，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)人工。

圖5 夏季鋪上遮陽(yáng)網(wǎng)的單棟塑料大棚

2.4 大棚結(jié)構(gòu)的限制

目前上海地區(qū)的塑料大棚結(jié)構(gòu)主要為拱形鋼龍骨覆塑料膜，單棟塑料大棚一般有6 m和8 m 2種規(guī)格，長(zhǎng)度30～100 m，僅大棚兩端有門，門寬約2 m，高約2 m，大型農(nóng)機(jī)難以進(jìn)入，而且大棚兩側(cè)邊緣肩高一般只有1.0～1.5 m，存在作業(yè)死角，即使農(nóng)機(jī)勉強(qiáng)進(jìn)入，但受空間限制，作業(yè)、掉頭都困難，作業(yè)效率和覆蓋率都大打折扣，因此塑料大棚特別是單棟塑料大棚的結(jié)構(gòu)嚴(yán)重阻礙了機(jī)械化技術(shù)的推廣與應(yīng)用[14]。

2.5 農(nóng)機(jī)和農(nóng)藝嚴(yán)重脫節(jié)

設(shè)施蔬菜生產(chǎn)是一項(xiàng)綜合性的系統(tǒng)工程，涉及植物栽培、設(shè)施配置、機(jī)械應(yīng)用等多項(xiàng)技術(shù)和工程，而且由于蔬菜種類繁多，種植方式各異、栽培習(xí)慣不同，發(fā)展宜機(jī)化設(shè)施蔬菜生產(chǎn)須建立農(nóng)機(jī)和農(nóng)藝相互融合的綜合技術(shù)體系[15]。農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝結(jié)合的問題由來(lái)已久，而目前我國(guó)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝結(jié)合的工作還沒有得到很好地解決，影響了設(shè)施生產(chǎn)宜機(jī)化發(fā)展。目前中國(guó)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中的農(nóng)機(jī)和栽培技術(shù)研發(fā)與推廣應(yīng)用缺乏系統(tǒng)性和整合性，栽培技術(shù)不兼顧機(jī)具使用特性，機(jī)具研發(fā)缺乏農(nóng)藝參數(shù)作為支撐，農(nóng)機(jī)和農(nóng)藝研究與推廣應(yīng)用脫節(jié)現(xiàn)象較為嚴(yán)重[16，17]。

3 上海設(shè)施蔬菜宜機(jī)化生產(chǎn)發(fā)展對(duì)策

3.1 種子加工和處理

不同蔬菜種子的大小、形狀、光滑度、含水率、摩擦系數(shù)、黏著系數(shù)各不相同，種子物理特性的差異給播種機(jī)的開發(fā)應(yīng)用帶來(lái)了較大困難，要在塑料大棚中實(shí)現(xiàn)機(jī)械化播種，種子的預(yù)處理和加工是切實(shí)可行的解決方法。種子丸?；录庸ず头N子帶精量播種是近幾年逐步普及推廣的設(shè)施蔬菜宜機(jī)化配套種子工程。種子丸?；怯每扇苄阅z將填充料、有益于種子萌發(fā)的附料以及防病防蟲的藥物粘合在種子表面，使種子成為一個(gè)個(gè)表面光滑、形狀大小一致的圓球，其粒徑變大，質(zhì)量增加，因而適于機(jī)械化播種，還能節(jié)省種子用量[18～20]。種子帶精量播種是按照預(yù)先設(shè)定的株距和行距，將蔬菜種子定量、定位包裹在可降解的天然纖維組成的種子帶中，然后用種子帶播種機(jī)將種子帶埋入土壤中，實(shí)現(xiàn)省力、省時(shí)的機(jī)械化播種[21，22]。種子丸?；录庸ず头N子帶精量播種能夠很好地解決蔬菜種子差異導(dǎo)致的播種機(jī)械適應(yīng)性差的問題，用同一種播種機(jī)就能夠播種不同的蔬菜種子，對(duì)于實(shí)現(xiàn)設(shè)施蔬菜宜機(jī)化生產(chǎn)有著重要的意義。

3.2 設(shè)施蔬菜生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化

針對(duì)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)復(fù)雜性的問題，推行設(shè)施蔬菜生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化是解決蔬菜生產(chǎn)機(jī)械難以普遍適用的一個(gè)重要舉措[10，11]。設(shè)施蔬菜生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化要做到產(chǎn)前準(zhǔn)備、產(chǎn)中管理和采收要求統(tǒng)一。相同或相近的品種，產(chǎn)前的整地、株行距、底肥種類和用量等要做到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化，產(chǎn)中的播種密度、定植規(guī)格、灌溉、施肥、病蟲害防治、溫度、通風(fēng)管理等農(nóng)事要實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化操作，蔬菜采收要統(tǒng)一規(guī)范，只有實(shí)現(xiàn)了設(shè)施蔬菜生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化，農(nóng)機(jī)的適用性才可以大大提高，對(duì)于設(shè)施蔬菜農(nóng)機(jī)的推廣應(yīng)用以及宜機(jī)化發(fā)展有積極的推進(jìn)作用。

3.3 遮蔭通風(fēng)改善

夏季塑料大棚內(nèi)的高溫給設(shè)施生產(chǎn)和宜機(jī)化發(fā)展帶來(lái)了考驗(yàn)。目前上海新建的連棟塑料大棚一般都配置了外遮陽(yáng)用于降溫，但原有的大多數(shù)單棟塑料大棚沒有外遮陽(yáng)，建議對(duì)單棟塑料大棚進(jìn)行整體規(guī)劃，成排或連片的單棟塑料大棚統(tǒng)一配置外遮陽(yáng)，另外，單棟塑料大棚在原來(lái)側(cè)卷膜的基礎(chǔ)上增加頂卷膜，以降低夏季棚內(nèi)的溫度（圖6）。解決夏季棚內(nèi)高溫問題，能夠在夏季將農(nóng)機(jī)引進(jìn)大棚，實(shí)現(xiàn)夏季的蔬菜宜機(jī)化生產(chǎn)[12，13]。

圖6 增加了頂卷膜的單棟塑料大棚

3.4 大棚結(jié)構(gòu)改進(jìn)

①門 塑料大棚，特別是單棟塑料大棚，一般在大棚兩頭設(shè)置大門，門一般較小，建議將2 m寬的門調(diào)整到5 m寬（圖7），或者采用無(wú)立柱結(jié)構(gòu)安裝全開啟移門，也可用可折疊、可拆卸大門，能極大方便作業(yè)農(nóng)機(jī)進(jìn)出大棚，有利于蔬菜生產(chǎn)宜機(jī)化的推進(jìn)[23～27]。

圖7 擴(kuò)大了門開幅的單棟塑料大棚

②大棚長(zhǎng)度 單棟塑料大棚一般長(zhǎng)30多m，在條件允許的前提下，盡可能延伸大棚長(zhǎng)度，使農(nóng)業(yè)機(jī)械在大棚中作業(yè)時(shí)盡可能按直線行走和作業(yè)，避免多次轉(zhuǎn)向和掉頭，提高農(nóng)機(jī)的作業(yè)效率。

③單棟大棚的連棟化 目前上海有大面積的單棟塑料大棚，部分已使用多年，而且仍有使用價(jià)值，如果全部拆除新建連棟塑料大棚極其浪費(fèi)，可利用單棟塑料大棚的骨架進(jìn)行連棟化改造，將原有的單棟塑料大棚改造成連棟塑料大棚（圖8、9），這樣既能克服單棟塑料大棚生產(chǎn)上的缺點(diǎn)，發(fā)揮連棟大棚的優(yōu)勢(shì)，特別是連棟大棚的空間優(yōu)勢(shì)，有利于設(shè)施蔬菜生產(chǎn)機(jī)械化操作，又能節(jié)省大棚建設(shè)成本，對(duì)促進(jìn)設(shè)施蔬菜宜機(jī)化生產(chǎn)有積極作用。

圖8 連棟化改造后的塑料大棚

3.5 農(nóng)機(jī)和農(nóng)藝融合

設(shè)施蔬菜生產(chǎn)是一項(xiàng)綜合性系統(tǒng)工作，設(shè)施、農(nóng)機(jī)和農(nóng)藝技術(shù)缺一不可，所以在發(fā)展設(shè)施蔬菜宜機(jī)化生產(chǎn)時(shí)，一定要考慮到農(nóng)機(jī)和農(nóng)藝的有機(jī)結(jié)合，農(nóng)機(jī)的研發(fā)要考慮到大棚生產(chǎn)的實(shí)際，農(nóng)藝技術(shù)的改進(jìn)提升也要為農(nóng)機(jī)的導(dǎo)入和使用留下可操作空間[28，29]。對(duì)于綠葉蔬菜，可以參照壯苗指數(shù)研究宜機(jī)化采收指數(shù)[30～32]，從莖粗、株高、開展度、葉片底部離土壤的距離、株型錐角、根冠比、地上部與地下部的質(zhì)量比等方面探究宜機(jī)采收指數(shù)，并從育種、栽培技術(shù)等方面提升宜機(jī)采收指數(shù)，真正實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)和農(nóng)藝的高度融合。

圖9 連棟化改造后的塑料大棚天溝