王莎莎

（黑龍江工商學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150025）

草莓這種作物對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的要求比較低，在我國(guó)很多地區(qū)均有種植。我國(guó)作為草莓主要的生產(chǎn)國(guó)家之一，早在2018 年總產(chǎn)量便已經(jīng)達(dá)到了全球總產(chǎn)量的35.6%[1]。但草莓的生長(zhǎng)周期比較長(zhǎng)，在生產(chǎn)管理流程方面比較復(fù)雜，當(dāng)前仍以人工作業(yè)的方式為主，機(jī)械化水平總體比較低，因此，草莓全程生產(chǎn)機(jī)械化技術(shù)與裝備的研發(fā)已經(jīng)成為重點(diǎn)話題。草莓的栽培技術(shù)要求以及植物學(xué)特征均具有獨(dú)特性，不同地區(qū)的經(jīng)營(yíng)規(guī)模以及栽培模式均存在較大的差異，導(dǎo)致草莓全程生產(chǎn)機(jī)械化技術(shù)與裝備的特點(diǎn)也存在差異[2]。因此，本文針對(duì)草莓種植管理的整個(gè)流程，對(duì)草莓全程生產(chǎn)機(jī)械化技術(shù)與裝備進(jìn)行研究，并對(duì)其技術(shù)和裝備的發(fā)展動(dòng)向進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，從而為草莓全程生產(chǎn)機(jī)械化技術(shù)與裝備的應(yīng)用和發(fā)展提供支持。

1 草莓種植管理模式分析

1.1 平地栽培模式

該模式通常是在平地進(jìn)行畦栽或行栽，這種模式下，草莓秧苗會(huì)附著地面生長(zhǎng)，并且產(chǎn)出的草莓果實(shí)還會(huì)與土壤直接接觸，當(dāng)降雨后或者是用水灌溉后容易出現(xiàn)積水，果實(shí)的光照也不夠充足，葉片以及果實(shí)容易被感染，導(dǎo)致果實(shí)非常容易出現(xiàn)灰霉病，影響果實(shí)品質(zhì)[3]。此外，這種栽培模式費(fèi)工費(fèi)力，田間管理的難度比較大，所以這種模式當(dāng)前較少采用。

1.2 高壟栽培模式

這種模式是將栽培行制成壟，然后將草莓秧苗栽培在壟上。這種模式具有良好的透氣通風(fēng)效果，且土壤的保溫效果也比較好，田間管理比較方便，能夠降低病害發(fā)生的可能性，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高質(zhì)，已成為當(dāng)前草莓種植的一種主流模式。如果草莓種植的品種不同，則起壟的壟寬、溝寬以及壟高均存在差異，以溧水縣、金壇區(qū)以及鎮(zhèn)江市三個(gè)草莓種植基地為例，其草莓種植的壟寬、壟高以及溝寬數(shù)據(jù)如表1 所示[4]。如果起壟數(shù)據(jù)存在差異，則草莓全程生產(chǎn)機(jī)械化技術(shù)與裝備的規(guī)格也會(huì)存在差異，由此可見(jiàn)，草莓的種植模式、種植品種均會(huì)對(duì)所用的技術(shù)和設(shè)備產(chǎn)生一定影響。

表1 不同地區(qū)對(duì)應(yīng)的起壟數(shù)據(jù)

1.3 高架栽培模式

這種栽培模式主要是在溫室大棚中設(shè)置一些高架栽培床，確保其寬度和高度一定，在床內(nèi)均勻攤鋪基質(zhì)，將草莓栽植在攤鋪好的高架床上。這種模式便于人工作業(yè)，可使勞動(dòng)強(qiáng)度有效降低，并且對(duì)溫室的空間進(jìn)行了充分利用，可有效避免病蟲害傳播，是當(dāng)前我國(guó)各地區(qū)廣泛推廣的一種栽培技術(shù)[5]。此外，高架栽培模式還衍生出多種模式，例如A 字架栽培模式、H架雙層栽培模式等等。

2 草莓全程生產(chǎn)機(jī)械化技術(shù)與裝備的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 耕整機(jī)械的應(yīng)用

現(xiàn)階段，我國(guó)草莓種植使用的溫室或塑料大棚寬度一般能夠達(dá)到6 m 以上，可以使用微耕機(jī)開(kāi)展耕整作業(yè)，也可以使用手扶拖拉機(jī)來(lái)完成耕整，但這些耕整機(jī)械并非專門針對(duì)草莓種植而研發(fā)的，并且在起壟高度以及溝深方面也無(wú)法滿足草莓種植的實(shí)際要求，在開(kāi)溝起壟方面并不具備良好的穩(wěn)定性，仍需依靠人工作業(yè)的方式完成耕整[6]。目前，市場(chǎng)上已經(jīng)開(kāi)始對(duì)草莓種植專用的新型起壟機(jī)進(jìn)行推廣應(yīng)用，例如YT8-K30 草莓開(kāi)溝起壟精整機(jī)，其能夠?qū)崿F(xiàn)耕整工作的精細(xì)化，并且在實(shí)際應(yīng)用中取得了一定的效果，該設(shè)備的技術(shù)參數(shù)如表2所示。

表2 YT8-K30型草莓開(kāi)溝起壟精整機(jī)技術(shù)參數(shù)

草莓秧苗栽植之前還需要噴灑殺蟲劑以及除草劑，并使用黑色塑料薄膜將壟面以及壟溝全面覆蓋，使草莓秧苗的根系得以有效發(fā)育，并發(fā)揮保濕作用，避免病害發(fā)生，當(dāng)前對(duì)薄膜的覆蓋主要使用開(kāi)溝、起壟鋪膜機(jī)，也有部分使用鋪膜播種一體機(jī)，但適用于高壟草莓種植的小型、專用型鋪膜機(jī)較為少見(jiàn)。

2.2 移栽機(jī)械的應(yīng)用

我國(guó)在移栽機(jī)研發(fā)方面有著較快的發(fā)展速度，現(xiàn)階段，我國(guó)已經(jīng)研發(fā)了適用于油菜、西蘭花、薯類等農(nóng)作物的半自動(dòng)式秧苗移栽機(jī)，并且已經(jīng)在市場(chǎng)中投入應(yīng)用。但由于草莓秧苗在移栽時(shí)存在弓背朝外的特點(diǎn)，并且很多草莓秧苗屬于超大苗，若采用半自動(dòng)式秧苗移栽機(jī)進(jìn)行移栽容易出現(xiàn)問(wèn)題[7]。對(duì)此，市面上已經(jīng)啟用了小型高架草莓移栽機(jī)，該機(jī)械設(shè)備能夠解決超大苗的移栽問(wèn)題，同時(shí)還具有自動(dòng)換盤、自動(dòng)導(dǎo)航等先進(jìn)功能，適用于高架草莓秧苗的移栽，移栽成功率高達(dá)95%，并且在行距和株距方面要明顯優(yōu)于人工操作。

2.3 植保機(jī)械的應(yīng)用

草莓栽培管理中容易出現(xiàn)較多的病蟲害，例如灰霉病、蚜蟲病、白粉病等等，導(dǎo)致草莓的栽培管理難度增加，因而需要在草莓秧苗生長(zhǎng)周期內(nèi)定期施藥。隨著智能化、信息化技術(shù)在農(nóng)機(jī)中的不斷應(yīng)用，針對(duì)草莓植保作業(yè)，已經(jīng)研發(fā)出了一種智能噴霧機(jī)，這種噴霧機(jī)自帶攝像頭，當(dāng)發(fā)現(xiàn)草莓秧苗存在病蟲害跡象時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)智能識(shí)別，并對(duì)出現(xiàn)病蟲害跡象的秧苗噴灑藥物[8]。在智能噴霧機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，我國(guó)研發(fā)人員又將溫室軌道、智能機(jī)器人等應(yīng)用到溫室施藥方面，從而使施藥的穩(wěn)定性和高效性得以提升。此外，還有研發(fā)人員利用氣流送藥的原理研發(fā)了小型霧化威風(fēng)施藥機(jī)，該植保機(jī)械在草莓植株兩行中間位置的正上方設(shè)置了噴筒，利用微風(fēng)和側(cè)傾助力藥物噴灑，從而使微小的霧化藥物顆粒隨著微風(fēng)均勻地噴灑到植株上，避免植株花蕊受到損傷，但需要將風(fēng)速控制在7 m/s 左右，側(cè)傾角應(yīng)該控制在30°之內(nèi)，藥液使用量?jī)H為0.5 L/min，能夠以最少的藥量獲取最顯著的植保成效。

2.4 授粉機(jī)械的應(yīng)用

草莓若要結(jié)果，必須要經(jīng)歷授粉，當(dāng)前草莓授粉仍采用蜂群授粉的方式。但是由于一些地區(qū)冬季的氣溫比較低，蜂群授粉易出現(xiàn)停授、漏授等情況，導(dǎo)致草莓授粉的效果受到影響。草莓的花期一般比較短，其花粉量非常少，并且在收集方面難度比較大，如果先將花粉進(jìn)行收集，然后再采用鼓風(fēng)噴粉的方式進(jìn)行授粉，則無(wú)法完全滿足草莓授粉的需求，并且常用的機(jī)械振動(dòng)授粉方式非常容易對(duì)花序產(chǎn)生損傷。隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，其在草莓授粉方面展現(xiàn)出了巨大優(yōu)勢(shì)，未來(lái)可以將無(wú)人機(jī)應(yīng)用于草莓采粉授粉，從而滿足草莓授粉需求。

2.5 采收機(jī)械的應(yīng)用

當(dāng)前國(guó)內(nèi)草莓采收依然是通過(guò)人工提籃的方式來(lái)完成的，在采收之后直接將合格的草莓果實(shí)就地裝入商品包裝內(nèi)，再將包裝好的商品直接運(yùn)輸?shù)礁鞯剡M(jìn)行銷售。在草莓采收方面，機(jī)器人已經(jīng)成為草莓采收的重點(diǎn)研發(fā)目標(biāo)。尤其是在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及模型構(gòu)建的方法引入到農(nóng)機(jī)改良之后，可以積極使用這些技術(shù)方法研發(fā)草莓成熟度快速識(shí)別采摘機(jī)械。還有學(xué)者將激光技術(shù)以及機(jī)器視覺(jué)技術(shù)應(yīng)用于草莓采收中，實(shí)現(xiàn)了定位采摘。我國(guó)農(nóng)業(yè)智能化裝備權(quán)威機(jī)構(gòu)與中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)等高校聯(lián)合研發(fā)了草莓采摘機(jī)器人，該機(jī)器人由機(jī)械臂、剪叉升降機(jī)、末端執(zhí)行裝置等組成，通過(guò)遠(yuǎn)景與近景視覺(jué)組合的形式對(duì)草莓果實(shí)進(jìn)行定位，之后研發(fā)了“采摘童1 號(hào)”樣機(jī)，該采收機(jī)器人能夠?qū)⒍ㄎ徽`差控制在4.82 mm 之內(nèi)，采摘成功率可以達(dá)到95%以上[9]。

2.6 轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)械的應(yīng)用

草莓采收后還需要在田間完成轉(zhuǎn)運(yùn)操作，對(duì)于已經(jīng)包裝好的草莓則需要整箱轉(zhuǎn)運(yùn)。尤其是一些大規(guī)模草莓生產(chǎn)基地，需要開(kāi)展轉(zhuǎn)運(yùn)工作，該環(huán)節(jié)的工作量非常大，如果通過(guò)人工轉(zhuǎn)運(yùn)需要耗費(fèi)較多的人力資源[10]。目前大型的轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備均產(chǎn)于國(guó)外，例如美國(guó)GK 公司便研發(fā)了一種用于大型草莓包裝箱轉(zhuǎn)運(yùn)的裝置，并且可以通過(guò)遙控的方式使該設(shè)備在壟溝內(nèi)行走，能夠一次搬運(yùn)多個(gè)草莓包裝箱，適合高壟作業(yè)。再如，日本使用的My Donkey 機(jī)器人不僅能夠做到草莓的接運(yùn)、測(cè)定草莓的產(chǎn)量，還能夠?qū)崿F(xiàn)高壟自動(dòng)行走，且具有防撞功能。雖然我國(guó)在該領(lǐng)域的研發(fā)還處于起步階段，但也已經(jīng)開(kāi)始研發(fā)智能機(jī)器人用于草莓果實(shí)包裝箱的轉(zhuǎn)運(yùn)。

3 草莓全程生產(chǎn)機(jī)械化技術(shù)與裝備的發(fā)展展望

3.1 一機(jī)多能集成化

草莓的種植周期一般在6 個(gè)月以上，并且還具有多茬管理的生產(chǎn)特點(diǎn)，尤其是對(duì)于一些經(jīng)營(yíng)規(guī)模比較小的生產(chǎn)基地，應(yīng)該在高架或者是高壟的基礎(chǔ)上保證機(jī)械設(shè)備底盤的通用性，并且還要實(shí)現(xiàn)接口統(tǒng)一，將各種作業(yè)模塊開(kāi)發(fā)出來(lái)，使其可以更換掛接，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能，從而滿足草莓種植周期內(nèi)多次更換部件的生產(chǎn)需要；也可以將各種功能的部件集成一體，使部件更換的頻率降低，便于作業(yè)。

3.2 輕便智能

由于溫室大棚的內(nèi)部空間比較狹小，并且高壟、高架的通道比較狹窄，在使用小型作業(yè)機(jī)械裝備進(jìn)行作業(yè)時(shí)，很難通過(guò)以往的方式駕駛機(jī)械設(shè)備，可以依照當(dāng)前技術(shù)的成熟度并結(jié)合草莓實(shí)際生產(chǎn)需要，通過(guò)在壟上以及架間開(kāi)展無(wú)人機(jī)操作，在一端進(jìn)行遙控掉頭，可以進(jìn)行補(bǔ)充藥物、秧苗、花粉等操作，再加入較少的人工操作，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的全程作業(yè)，降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了智能化作業(yè)。

3.3 綠色環(huán)保

由于很多地區(qū)采用溫室大棚栽植草莓，屬于半封閉環(huán)境，且人們對(duì)草莓種植的需求日漸提升，綠色環(huán)保種植已成為當(dāng)前草莓種植的主要要求。因此，應(yīng)該合理使用當(dāng)前的栽培設(shè)施，避免大溫差等環(huán)境問(wèn)題。在使用機(jī)械進(jìn)行補(bǔ)藥時(shí)，還要注意用藥量，避免過(guò)度用藥造成的環(huán)境污染問(wèn)題。此外，草莓全程生產(chǎn)機(jī)械化技術(shù)還要向易控、零尾氣排放、全面電動(dòng)化等方向發(fā)展，從而實(shí)現(xiàn)草莓種植全程的綠色環(huán)保。

3.4 小型低成本

國(guó)內(nèi)當(dāng)前的草莓種植多是以塑料大棚、溫室等環(huán)境為主，這種環(huán)境的入口比較窄，并且棚肩存在高低差，壟行之間的距離也比較小，在機(jī)械化作業(yè)方面適合小型機(jī)械作業(yè)、自動(dòng)化作業(yè)，可以提高草莓生產(chǎn)全過(guò)程的效率，降低生產(chǎn)成本，滿足當(dāng)前散戶經(jīng)營(yíng)的實(shí)際需要。此外，信息化、智能化技術(shù)手段的應(yīng)用也可以為草莓種植生產(chǎn)的小型化、低成本化發(fā)展提供有力支持。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，當(dāng)前我國(guó)草莓全程生產(chǎn)機(jī)械化水平已經(jīng)有所提高，并且已經(jīng)將智能化技術(shù)、信息技術(shù)應(yīng)用于草莓生產(chǎn)機(jī)械技術(shù)與裝備之中，提升了草莓生產(chǎn)質(zhì)效，在智慧農(nóng)業(yè)的引導(dǎo)下，草莓全程生產(chǎn)機(jī)械化技術(shù)與裝備將持續(xù)向小型輕量化、綠色化、智能化、集成化等方向發(fā)展，使草莓種植生產(chǎn)得到有效的技術(shù)支撐。