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設施蔬菜生產機械化技術 我國設施蔬菜產業發展現狀、存在的問題以及未來發展重點
作者:中外農業概覽 評論(0)

我國設施蔬菜產業發展現狀如何?

郭建業:關于我國設施蔬菜產業發展現狀主要從以下三個方面介紹:


1.首先從發展規模上說,我國設施蔬菜生產的面積是非常大的。20 世紀90 年代中期以來我國設施蔬菜產業快速發展,溫室和大中棚占世界面積的85% 以上,據農業部門公布的數據顯示,早在2016年我國設施蔬菜面積就已經達到了5500多萬畝,目前設施蔬菜種植面積是蔬菜種植面積的三分之一左右。這充分說明了當前設施蔬菜產業的良好發展趨勢。二是產量大,設施蔬菜產量占蔬菜總產量的35%,2016 年全國設施蔬菜總產量2.52 億噸,人均近190千克/年。三是總產值大,2016年設施蔬菜產業的凈產值為5700 多億元。四是出口量大, 我國蔬菜出口世界第一,2020年蔬菜出口1017萬噸,總額達到119.51億美元。


2.其次是分布狀況。從面積分布來看,我國設施蔬菜主要分布在黃淮海及環渤海灣地區,占到總面積的57%,長江中下游地區占20%,西北地區占11%,其他地區占12%。其中,山東省面積最大,約900萬畝,與江蘇、河北、遼寧、安徽、河南、陜西7 省共占全國設施蔬菜面積的69%。


從總產量區域分布來看,山東年產最高,能達到5000萬噸以上,其次是河北年產4200萬噸以上,與遼寧、江蘇、河南5省共生產出設施蔬菜總量的2/3。


從蔬菜種類分布來看, 番茄的種植面積達1200多萬畝占據首位,其次是黃瓜有1000多萬畝,二者與辣椒、茄子、芹菜5 種種植面積占設施蔬菜總面積的一半。從生產類型上來看,北方以日光溫室和大中塑料拱棚為主,南方以大中塑料棚和防雨遮陽棚為主。


3.第三是機械化情況。我國設施蔬菜產業仍處于初級發展階段,總體設施和生產檔次不高。李天來院士曾說,如果按照工業4.0 將我國設施園藝劃分為4 個等級,那么目前我國設施園藝產業1.0(設施和生產均不規范)約占2/3,設施園藝產業2.0(設施和生產有了相應規范)約占1/3,設施園藝產業3.0(設施與生產現代化)占比不到1%,設施園藝產業4.0(智能化)初見端倪。


根據農業農村部農業機械化水平評價指標體系,2019年北京市設施農業生產機械化水平為35.46%,比主要農作物耕種收綜合機械化水平的90%低50多個百分點,還處在機械化初級階段。


從各環節看,設施蔬菜生產耕整地機械化水平比較高。由于設施空間狹小,耕整地作業主要采用微耕機(田園管理機)進行。種植、采運機械化水平比較低,且近幾年提升幅度較慢,現階段還是以人工作業為主。采運機械主要包括采摘或運輸兩個過程,機械采摘相對較少;運輸以省力軌道車等室內運輸設備為主,應用比例不高。灌溉施肥和環境調控機械化水平有待進一步提升。灌溉施肥機械化主要包括灌溉、施肥兩方面內容,節水灌溉包括滴灌、微灌等方式。施肥多采用水肥一體化設備進行作業。環境調控機械以機械卷簾、機械卷膜作業為主。

設施蔬菜機械化發展存在的問題

郭建業:一是設施結構不合理、限制機具使用。目前我國設施栽培生產多采用一些簡易型日光溫室和竹木結構塑料拱棚,設施簡陋、空間小、作業不便、產出率低,受雪、風、低溫、高溫、弱光等自然災害影響大;缺乏有效抵御冬春低溫、高濕、寡照和積雪,夏秋季高溫等不利氣候的措施。


另外在日光溫室中,還存在大量的土鋼、土木結構溫室,制約了機械化的發展,磚鋼結構日光溫室,也由于存在前屋面仰角小、脊高低、跨度短等不利條件,機械作業容易留下死角;塑料大棚跨度、脊高及兩端結構多種多樣,沒有充分考慮機械作業的通過性;與此同時,北京地區還存在大量的中小拱棚,整體較矮,且常有支柱,難以機械化作業。


二是蔬菜種植規模小、品種多、管理不統一。目前,我國設施蔬菜產業仍以個體農戶分散經營為主,蔬菜生產經營戶眾多,戶均(無論是家庭還是園區、合作社)承包面積不超過10畝。部分園區種植多達50余種作物,專業化程度低。在水、肥、藥及栽培管理等方面,農戶種植完全憑經驗進行,主觀差異大,操作隨意性大,行株距等作業指標經常憑經驗判斷,種植管理不統一,不利于起壟機、移栽機等農機裝備的配套。


三是農機設備成本高、種類少、智能化水平低。對于播種、移栽等設備,國內產品種類少,國外進口動輒十幾萬甚至幾十萬,不但購置成本高、使用、維修費用也高;設施農機補貼機具種類少,主要以卷簾機、微耕機、保鮮庫為主。在水肥灌溉、環境控制等環節,人為操作多,只憑經驗感覺把握,不僅造成水肥等資源的浪費,還很難營造出最適宜作物生長的條件,影響作物的產量和品質。


四是農業現代新技術推廣應用普及率低。一是農機技術人員嚴重缺乏,懂蔬菜農藝和機械操作與維護的人員不多,基層農技人員對新機具新技術的知識更新速度跟不上現代農業機械化發展需求,難以向種植戶推薦適宜機具;二是種植戶和蔬菜生產人員知識水平低,生產技能不能滿足機械化生產要求;三是當地特色蔬菜機械化生產技術規范還未形成,缺乏設施農業機械技術標準、作業質量標準和規范,難以進行技術推廣和規范化生產指導。

北京市農業機械試驗鑒定推廣站在設施蔬菜生產機械化技術與設備方面做了哪些工作?有哪些實操案例?

 

郭建業:近年來,我站為綜合提升京郊設施蔬菜生產機械化水平,減少勞動用工,緩解勞動力緊缺的矛盾,采用自主研發、引進改進、引進集成的技術路線,分別圍繞塑料大棚、日光溫室開展技術研究:塑料大棚以蔬菜生產高效為目標創新集成土壤深耕、起壟、移栽關鍵環節機械化技術;日光溫室以省工省力為目標創新集成土壤深耕、卷簾、開窗及果菜、物料運輸機械化技術、溫室環境調控技術。通過大量的篩選、試驗、研究、改進工作,在塑料大棚、日光溫室蔬菜生產各個環節形成了一些機械化技術。


1.集成塑料大棚高效生產機械化技術,解決了中型動力設備門難進、頭難調的問題,提高了大棚果菜生產關鍵環節機械化水平。


設計了2種大棚宜機化改造方案,保障了中型農機設備順暢出入大棚,作業無死角,并可實現多棟大棚連續循環作業。創新研制1種小型有機肥撒施機,解決了人工撒施費時費力的問題,撒肥效率約2.7噸/小時,撒施均勻性95%以上,適合撒施濕度不超過50%的有機肥。篩選出35馬力的塑料大棚動力機械,配套塑料大棚深耕技術方案,耕深達20-25厘米,比傳統微耕機深耕5-15厘米以上,作業效率是傳統微耕機的10倍。結合果菜種植農藝條件,聯合企業開發研制了塑料大棚起壟設備,完善起壟配套技術方案;起壟時輔以液壓壓力,使壟形飽滿整齊;壟高10—15厘米;壟底寬90—110厘米;壟頂寬70—90厘米;作業效率是人工的72倍。建立移栽機選型系統,從國內外9種先進移栽機中選型出3種適用機型:汽油機動力自走式移栽機、電動自走式移栽機與懸掛式復合式移栽機,其中懸掛式復合式移栽機是經過我團隊多次試驗改進完善的一種機型。集成配套形成3種塑料大棚果菜高效生產機械化配套方案,既可適用于大棚果菜膜上、裸地種植也可適用于露地果菜的膜上和裸地種植,在京郊蔬菜園區進行試驗示范,每年示范面積有千余畝。


2.引進開發日光溫室省力生產機械化技術,將耕作、移栽、物資運輸等簡單重復勞動省力化,降低了菜農勞動強度,提高了作業效率。


引進結構緊湊的6馬力深耕機,旋耕作業深度達18-22厘米,比傳統微耕機可深耕3-12厘米,打破了傳統微耕長期留下的犁底層,改善土壤性能、增強蓄水能力。作業效率是傳統微耕機的2倍,比人工作業提高12倍,提高了日光溫室耕整地機械化作業質量和水平。研制了3種小型蔬菜移栽機:一種采用反向電動鏈傳動補償定植時的相對零速運動,以保障栽植質量;一種可實現原地直角轉彎換行,節省作業空間;一種吊杯采用自覆土機構,提高了栽植質量,機架采用鉸接浮動設計等多種新型機構,加大地隙增加通過性,增加了轉彎、過壟方便性。設計了2種移栽輔助栽植器:一種為手持式栽植器,頭部采用三開口尖頂模式,刨穴快,埋穴實;一種為便攜式栽植器,可同時栽植兩行,實現行距、栽植深度可調。采用輔助栽植器,在移栽過程中菜農不需要彎腰就可以完成種植動作,不挖坑,自動埋根,省時省力。研制了3種溫室軌道運輸技術與裝備:吊軌運輸技術、地軌運輸技術與連棟溫室軌道車運輸技術,解決了產前有機肥撒施、產中植保打藥、產后采摘果實、處理殘秧等作業過程中運送大量物料時費工費力的難題。


3.開發研制2種日光溫室果菜生產通用機械技術與設備,突破溫室結構限制以及種植農藝條件約束(南北向種植),解決了溫室果蔬生產機難進、地難耕、苗難栽的問題,實現了溫室果菜生產關鍵環節機械化作業。


針對規模化生產園區,開發研制了日光溫室農機作業3D平臺技術與成套設備,該設備以電源為動力,采用主機平臺+不同農機具方式,通過三維運動可實現土壤耕整地、起壟、移栽、噴灌、植保等關鍵環節自動化或半自動化作業,適宜在大規模生產園區配套使用,從而可建立日光溫室工廠化作業模式,大幅度提高設施蔬菜生產綜合機械化作業水平和作業質量。另一種是針對當前小規模、相對分散的溫室生產現狀,在日光溫室農機作業3D平臺的基礎上,我站果類創新團隊進一步開發研制了小型自動換行換向農機動力平臺,同樣可實現溫室耕整地、起壟與移栽關鍵環節機械化作業。小平臺采用自升降、自平移、自旋轉結構,實現自動換行換向,可解決換行不破壞已作業行的問題;采用水平伸縮結構實現工作部件前后平移,解決作業不到邊的問題。同時輔以電子信息化技術,可實現自動化或半自動化作業及遠程數據傳輸和控制。

覺得溫室的宜機化未來需要重點從哪些方面著手?

郭建業:我市設施農業生產經營戶眾多,單戶的規模較小。以個體生產家庭經營為主的承包戶戶均承包面積為3畝,以集約化生產為主的公司、園區、合作社等戶均承包面積6.5畝,這種小規模的生產經營模式,機械利用效率低,作業成本就高,對全市設施農業機械化水平的提高產生一定的阻礙作用。因此急需實行園區化和適度規模化生產,一個園區可建成100-300畝的規模,種植蔬菜的種類最好也能單一化、專業化,這樣也利于形成品牌化生產。同時無論是新建溫室,還是對溫室進行改造,都要考慮宜機化。依照農機通行和室內作業條件,對出入口、骨架、耳房、緩沖間、室內通道等進行改造,優化種植空間布局,滿足設備安裝轉運、通行作業的需求。比如在距前屋面底腳1m處骨架高度需大于1.8m,這樣能夠使機具作業到邊,充分利用土地面積;再比如在溫室前屋面需留有中小型農機具進出作業通道,等等。


其次要農機農藝融合,推行溫室種植標準化。目前溫室蔬菜生產普遍存在“品種雜、環節多、經驗不一致”的現象。部分園區蔬菜種植多達50余種,種類非常多,葉類、果類、瓜類都有,專業化程度也很低。溫室蔬菜生產從前期的耕整地、起壟,一直到收獲、拉秧,生產環節多,而且各環節農戶種植操作隨意性大,行株距等作業指標經常憑經驗判斷,種植管理不統一,不利于起壟機、移栽機等農機裝備的配套。因此要想提高設施蔬菜生產的機械化水平,實現高效輕簡栽培需要農藝措施的配合。這其中很重要的一點就是要把傳統的南北向種植,改為東西向種植。通常我們會認為東西向種植蔬菜,尤其是果類菜,靠北墻的一側采光會不足,長勢會不好,但通過很多對比試驗發現,像番茄、辣椒、黃瓜等,通過采用寬溝窄壟的方式進行種植,東西向種植的番茄產量不但不會降低,還會節省人工成本,降低病蟲害發病率。


最后要推行操作機械化,中小型農機設備配套化。目前適宜日光溫室生產使用的開溝、起壟、覆膜、移栽、采運等小型化、實用型機械種類較少,因此需要科研機構、設備廠家要加大開溝、起壟、覆膜、移栽、噴藥、采摘等小型機械研發,作為我們農機推廣部門要篩選出適宜的溫室中小型機械并進行集成配套研究,同時要引導溫室大棚種植戶組建設施種植機械服務合作組織,分擔設施生產機具的購置和使用成本,提升生產全過程機械、設備共享服務能力。發展“全程機械化+綜合農事服務”等設施種植社會化服務新模式、新業態。

文章來源:本文選自《中外農業概覽》2021年第24期總第537期,由《中外農業概覽》編輯部采訪報道,未經許可不得轉載;公眾號對話頁回復“雜志”或點擊文章左下角“閱讀原文”即可免費訂閱。

原標題:設施蔬菜生產機械化技術——采訪北京市農業機械試驗鑒定推廣站副科長郭建業。

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