陳永生，管春松，楊雅婷 ，崔志超 ，許斌星 ，劉先才

（1.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所，南京 210014；2.江蘇現(xiàn)代園藝工程技術中心，江蘇句容 212400）

固定道作業(yè)依據(jù)農(nóng)藝和農(nóng)機具作業(yè)要求，在田間規(guī)劃出固定的、間隔一致、均勻排列的作物生長帶和固定的機具行走帶。在作物生產(chǎn)的耕、種、管、收各環(huán)節(jié)，機器行走系統(tǒng)在固定的車道上行駛，車道上不種植作物，作物生長帶不被車輪壓實。作物生長帶因為沒有機器碾壓，不需要每年耕翻或深松就可保持良好的作物土壤環(huán)境，保證作物生長最佳狀態(tài)，達到保護性耕作的技術要求。固定的行走帶上不種植作物，確保較高的土壤緊實度和承壓能力，改善動力機械的附著力和牽引效率。澳大利亞、美國、英國、荷蘭等國已在棉花、玉米、小麥、蔬菜等多種作物生產(chǎn)中成功推廣應用固定道作業(yè)模式。早在2003年，澳大利亞固定道作業(yè)面積已達到100萬hm2[1]。目前全世界固定道作業(yè)面積約300萬hm2，歐洲把固定道稱為“田間高速公路”，大量采用24 m和48 m標準距離的固定道機械化作業(yè)模式。固定道作業(yè)模式的核心是輪距和工作幅寬的兼容性。除了對通用農(nóng)機進行適當改裝以適應固定道外，也出現(xiàn)了專門定制的“龍門型”作業(yè)裝備。

國外多年來的實踐表明，固定道作業(yè)技術是一項高效節(jié)能、保土增產(chǎn)的技術，有利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。其優(yōu)點體現(xiàn)在以下3點：①改善土壤結(jié)構(gòu)，增強土壤水分的入滲能力，促進增產(chǎn)，減少溫室氣體排放；②減少功率浪費，提高作業(yè)質(zhì)量和作業(yè)效率；③有利于農(nóng)田作業(yè)的便捷化、精細化、智能化、無人化。

國內(nèi)對固定道作業(yè)模式研究起步較晚，主要集中在糧食作物生產(chǎn)中，未見蔬菜生產(chǎn)固定道作業(yè)模式相關的報道。杜兵[2]等通過試驗研究表明，在設定試驗環(huán)境下，無論在免耕還是在已耕地條件下，采用固定道耕作法，消耗在開溝破土上的能量可減少40%左右，這說明固定道耕作法在節(jié)約能耗、降低投入方面，具有很大的潛力。甘肅農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院楊榮[3]等在大田試驗條件下，研究了固定道耕作對土壤物理性狀的影響。結(jié)果表明不同區(qū)域作物收獲后土壤容重總體表現(xiàn)出固定道最大、平作區(qū)次之、壟耕區(qū)最小的變化趨勢。固定道壓實顯著增加了固定道內(nèi)0～20 cm土層土壤容重，但避免了機械和灌溉對作物生長區(qū)的影響。固定道耕作技術具有減少作物生長區(qū)機械和灌溉干擾的作用，而且機械行走區(qū)所形成的土壤隔水層能起到減緩裸露地土壤水分蒸發(fā)的作用。為適應固定道作業(yè)模式，山西省農(nóng)業(yè)科學院、中國農(nóng)業(yè)大學等機構(gòu)開展了“固定道玉米播種機”“固定道壟作免耕播種機”等研究[4-5]。

國外蔬菜地固定道作業(yè)模式

以澳洲和歐美地區(qū)為代表，國外蔬菜地固定道作業(yè)模式主要應用于露地生產(chǎn)。

澳大利亞塔斯馬尼亞蔬菜地固定道作業(yè)模式

John E.McPhee等[7]以澳大利亞塔斯馬尼亞蔬菜生產(chǎn)為對象，研究了復雜地形的固定道耕作方式下的蔬菜生產(chǎn)布局設計（圖1），以及多樣化蔬菜生產(chǎn)機械化面臨的挑戰(zhàn)和技術途徑，探索了在蔬菜生產(chǎn)中采用固定道保護性耕作方式對土壤物理性質(zhì)及耕作效果的影響，結(jié)果表明固定道耕作較傳統(tǒng)耕作方式減少耕作強度20%～60%，并有利于改善土壤物理性質(zhì)[6]。另外，機械在固定道上運動與在耕翻后壟面運動比較，僅綜合能耗一項可降低60%左右。Vermeulen等[8]對澳大利亞有機蔬菜種植（菠菜、洋蔥、胡蘿卜等6 種作物）的研究表明，與傳統(tǒng)耕作方式相比，固定道耕作可使土壤N2O排放量降低20%～50%，土壤對CH4的吸收量增加5～20 倍。

圖1 澳大利亞蔬菜固定道作業(yè)示意圖/m

澳大利亞塔斯馬尼亞蔬菜農(nóng)場采用的是2 m軌距的固定道作業(yè)模式。耕、種、管、收各環(huán)節(jié)的作業(yè)機械的輪距也都是2 m，僅作業(yè)幅寬有所不同，但作業(yè)幅寬和輪距之間是整數(shù)倍的關系。如耕整地、播種、移栽、收獲時的作業(yè)幅寬是6 m，植保作業(yè)的幅寬是18 m。

荷蘭Langeweg有機農(nóng)場蔬菜地固定道作業(yè)模式

位于荷蘭西南部的Langeweg有機農(nóng)場在種植胡蘿卜、洋蔥、青豌豆、菠菜時實行的是軌距3.15 m的季節(jié)性固定道作業(yè)模式[8]。所謂季節(jié)性固定道作業(yè)（圖2）即并非所有環(huán)節(jié)的作業(yè)都是在固定道上。軌距3.15 m的機耕道只是對應春季基肥撒施、苗床精整、播種移栽和田間管理環(huán)節(jié)時的作業(yè)，作業(yè)幅寬都是6.3 m，而在秋季收獲以及耕翻時都是不按固定道作業(yè)的。

圖2 荷蘭蔬菜固定道作業(yè)示意圖/cm

綠葉類蔬菜標準化種植模式的探索

所謂綠葉類蔬菜，是指雞毛菜、茼蒿、蕹菜、菠菜、芫荽等以直播為主、一次性切割收獲的綠葉菜。中國此類蔬菜種植面廣量大，尤其是在城郊蔬菜產(chǎn)業(yè)中的地位尤其重要。在江蘇，城郊地產(chǎn)蔬菜中綠葉類蔬菜播種面積和產(chǎn)量分別約占蔬菜總量的40%和30%左右。在上海，綠葉類蔬菜年上市量130 萬t左右，約占地產(chǎn)蔬菜總量的54%。綠葉類蔬菜有設施和露地兩種種植模式，種植設施以單體鋼架塑料大棚和連棟塑料溫室為主。綠葉菜設施種植可以實現(xiàn)全年多茬生產(chǎn)，品質(zhì)和產(chǎn)量都可得到有效保障，因此設施種植占比將會增加。

從2012年以來，江蘇、上海等地開始重視發(fā)展綠葉類蔬菜生產(chǎn)機械化。通過引進、消化、吸收再創(chuàng)新，先后成功研發(fā)了多種精整地起壟（作畦）機、精量直播機、葉菜收獲機。綠葉菜生產(chǎn)全程機械化開始在上海、江蘇、湖北、北京等全國多地推廣應用。

綠葉類蔬菜生產(chǎn)是典型的精耕細作模式，對整地、播種和收獲每個環(huán)節(jié)的作業(yè)要求都很高。土壤細碎度、壟（畦）面平整度、播深一致性、灌溉均勻度，以及品種適應性等諸多因素都給最后采收環(huán)節(jié)的作業(yè)質(zhì)量帶來了很大影響。人們在致力于提高綠葉類蔬菜耕、種、收各環(huán)節(jié)機具作業(yè)性能和質(zhì)量穩(wěn)定性的同時，也發(fā)現(xiàn)了一個新問題，即因機具作業(yè)幅寬不一而帶來的機具難配套的問題[9]。針對此問題，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所的科研團隊在國內(nèi)率先提出了1.5 m壟距的標準化壟型規(guī)格（圖3），并形成了小型手扶式和大中型乘座式兩類機具配置方案，這是綜合考慮了綠葉類蔬菜種植產(chǎn)量保障、機具作業(yè)質(zhì)量控制、田間管理方便，并兼顧設施和露地生產(chǎn)條件等因素提出的。實踐證明此方案符合中國綠葉類蔬菜生產(chǎn)實際，利于機具配套共用，利于保障作業(yè)質(zhì)量，得到了行業(yè)內(nèi)的高度認同。2021年6月，包括綠葉菜在內(nèi)的14 個蔬菜適宜品種全程機械化生產(chǎn)模式與典型案例在行業(yè)內(nèi)發(fā)布。2022年3月，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)機械化管理司正式發(fā)文在全國推介。

圖3 綠葉菜種植標準化壟型圖/cm

基于綠葉菜標準化種植模式，2021年下半年，江蘇省蔬菜產(chǎn)業(yè)技術體系有關團隊在南京市谷里現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園內(nèi)聯(lián)合開展了綠葉菜1.5 m壟距固定道作業(yè)模式試驗（圖4），并對整地和收獲環(huán)節(jié)機具做了優(yōu)化，進一步證明了這種模式可以有效保障耕、種、收三個環(huán)節(jié)的作業(yè)質(zhì)量，還具有顯著的節(jié)能減排作用，完全可以在更多蔬菜生產(chǎn)中推廣應用。

圖4 南京谷里綠葉菜固定道種植模式生產(chǎn)試驗

綠葉類蔬菜固定道種植全程機械化模式簡介

適宜品種

適宜品種為雞毛菜、米莧、廣東菜心、高桿茼蒿、菠菜等。

技術路線

機械撒施基肥—機械耕整地—機械播種—肥水管理、植?！獧C械收獲—機械搬運。

主要環(huán)節(jié)機具配置方案及作業(yè)要點

施基肥與耕整地

（1）作業(yè)方式及配套機具：機械整地，采用等輪距拖拉機（輪距150 cm、胎寬22 cm）配套深耕機、滅茬機、旋耕機、起壟機作業(yè)。

（2）作業(yè)要點：耕前施有機肥和復合肥?？缍? m的連棟大棚做5壟畦面，壟距150 cm，頂寬約110 cm（圖5）。拖拉機在溝內(nèi)行走，只對中間部分進行碎土整地起壟，保持土碎壟平、溝平溝清。碎土率≥ 85%，壟頂面的平整度≤ 2 cm。

圖5 綠葉菜固定道種植壟型圖/cm

直播

（1）作業(yè)方式及配套機具：機械直播，采用懸掛式或手扶式蔬菜播種機作業(yè)。

（2）作業(yè)要點：根據(jù)不同作物選擇不同播量和行距，均勻條播，播深一致，適度鎮(zhèn)壓。使用手扶式播種機時，機手應在溝內(nèi)行走。

灌溉

（1）作業(yè)方式及配套機具：微噴灌溉，采用水肥一體化滴灌或噴淋裝備作業(yè)。

（2）作業(yè)要點：根據(jù)作物需求，噴灑均勻，灌溉量適中，溝內(nèi)積水少。

植保

（1）作業(yè)方式及配套機具：機械綠色植保，采用噴桿式植保車或自走式動力噴霧機作業(yè)。

（2）作業(yè)要點：綜合采用機械、生物等高效綠色防控措施。根據(jù)病蟲害情況，藥劑噴灑均勻，覆蓋全面。

收獲

（1）作業(yè)方式及配套機具：機械采收，采用割幅120 cm以上綠葉類葉菜收獲機，有土上和土下兩種切割收獲方式、壟面/壟溝兩種行走方式。壟溝行走收獲機輪間距為150 cm。

（2）作業(yè)要點：視蔬菜長勢和市場需求，適時采收。

棚內(nèi)運輸

（1）作業(yè)方式及配套機具：機械運輸，采用輪式或履帶式搬運車作業(yè)。

（2）作業(yè)要點：采收后葉菜的包裝箱放置到搬運車上，運輸至整理車間。

綠葉類蔬菜固定道種植模式展望

綠葉類蔬菜固定道種植模式為全程機械化作業(yè)奠定了良好基礎，也為其他蔬菜生產(chǎn)全程機械化提供了參考。今后建議在以下4方面進一步探索和發(fā)展。

（1）基于固定道模式的周年蔬菜茬口優(yōu)化。結(jié)合設施和露地不同種植模式，在品種選擇、茬口安排上既保障蔬菜周年均衡生產(chǎn)，又減少因重茬帶來的連作障礙問題。

（2）良好耕層構(gòu)建和耕作模式優(yōu)化。要研究不同土壤條件和種植品種下，局部深松、深翻頻次、強度對構(gòu)建合理耕層結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)合基肥和土壤調(diào)理劑等的施用，優(yōu)化固定道耕作模式。

（3）適應固定道模式的全程作業(yè)機具優(yōu)化。有必要研究基于電動共用平臺的綠葉菜耕、種、收自動化、無人化作業(yè)技術，開發(fā)系列化機型。

（4）在固定道模式下進行節(jié)能減排降碳效果試驗研究。