3D農機作業平臺打開設施種植全程智能化的新局面—采訪記實

本刊編輯：如何看待我國設施蔬菜的發展現狀及研發并推廣3D農機作業平臺的契機？

張艷紅老師：當下，人們對于蔬菜的高品質及高產量需求不斷增長，設施蔬菜在農業發展中的作用及種植規模也在不斷提升。由于設施蔬菜可實現全年連續生產，其在蔬菜產業中占有舉足輕重的地位。

目前，我國設施蔬菜生產中機械化作業水平比較低，存在勞動力短缺的現象，其原因：一是溫室空間狹小，適用于蔬菜生產的設備少，耕整地環節主要靠微耕機作業，效率低，質量差；二是蔬菜生產技術環節多，施肥、起壟做畦、鋪管覆膜、播種或移栽、輸送等作業環節基本以人工為主。在國外，設施農業主要以玻璃溫室蔬菜生產為主，在設施設計建造、農機裝備和栽培管理等方面，已經形成了完整的技術體系和生產規范，實現了以高投入、高產出、高效益為特征的現代設施農業。我國獨創的園藝設施，空間狹小，不利于現有的機械作業（80年代有軌道式作業設備，主要應用于大田灌溉、植保等作業環節，性能單一，尚未見應用于設施溫室內），3D農機作業平臺技術的研發為設施蔬菜的高效生產及全程智能化帶來了曙光。

本刊編輯：何為3D農機作業平臺技術？

張艷紅老師：3D是指在三維坐標內運行，運動軌跡有X、Y、Z 3個方向，換句話說，也就是立體的，空間的。3D農機作業平臺技術就是在設施溫室內可以實現空間立體作業，可以前后、左右、上下運動，完成作業要求。

3D平臺以電源為動力，采用主機＋不同工作部件形式，進行設施溫室內前后、左右、上下三維運動，實現設施蔬菜生產多環節機械化作業。

本刊編輯：3D農機作業平臺又有哪些誘人的功能呢？

張艷紅老師：3D平臺主機具備的基本功能：3D平臺主機和不同工作部件的快速連接；3D平臺主機帶動不同工作部件自動作業；3D平臺主機和不同工作部件的轉移作業；輔以電子信息技術，自動或半自動化實現以下作業功能，如施肥、旋耕、起壟、平地、播種、鋪管、覆膜、移栽、水肥藥管理、運輸、土壤消毒等（圖1）。

圖1 3D平臺作業設備

北京市農業機械試驗鑒定推廣站和寶雞創新農機研究所聯合開發了日光溫室農機作業3D平臺，于2016年4月25日，在平谷諾亞農莊開展了日光溫室農機作業3D平臺各作業性能試驗。空載試運行，平臺主機縱向、橫向行走，液壓提升等均運行平穩，且噪聲低；負載旋耕作業、平地作業、起壟作業效果良好，且能實現自動化控制作業，基本達到初步設計要求。

本刊編輯：經濟、社會、生態效益表現如何？

張艷紅老師：3D農機作業平臺的應用可實現自動化或半自動化生產，減少勞動力投入，節約人工費用支出，緩解農忙時節用工緊張問題，同時大幅度降低了勞動強度；實現了多功能一體化作業，可大幅度提高生產效率；采用電能為動力，避免了汽油、柴油造成的空氣污染，符合綠色環保的發展理念；其經濟、社會及生態效益顯著。

經濟效益表現尤為突出。樣機試驗在經濟效益方面具體表現為：在不考慮設備成本情況下，應用農機作業3D平臺進行油菜生產試驗，在旋耕、平整地、播種和噴灌澆水等環節，每棟日光溫室、每個茬次可節約10個人工，按每人每天120元計算，每茬可節約人工成本1.8萬元/hm2，溫室每年按生產6茬次葉類菜（油菜）計算，可節約人工成本10.8萬元/hm2。

本刊編輯：我們了解到了3D農機作業平臺的經濟效益可觀，那成本是不是很高呢？

張艷紅老師：成本問題也不必憂心，3D農機作業平臺是研發設備，前期投資偏高，待批量生產后，可大幅度減低設備成本。在完成溫室軌道及溫室間轉運軌道的建設后，1套3D平臺主機可以完成多個溫室的農業作業，避免了重復投資。設備定型后平臺主機成本低于10萬元。

本刊編輯：您認為3D農機作業平臺在設施種植中的推廣前景如何呢？

張艷紅老師：3D農機作業平臺的智能化程度還是相當可觀的，正因為如此，自開展相關研究以來一直吸引著業界研究者的目光，其研究及推廣前景廣闊，有望打開設施種植全程智能化的新局面。

本刊編輯：當然，新型的農業技術在最初推廣階段都會或多或少遇到一些阻礙，您在實踐中又遇到了哪些難點呢？又該如何應對？

張艷紅老師：在看到設施種植3D農機作業平臺的諸多誘人性能的情況下，也應該審視其面臨的諸多挑戰。

設施種植3D農機作業平臺是設計發明制造一套新設備，并附帶多種運動部件，能夠實現日光溫室葉類菜、果類菜關鍵環節機械化作業，設備運動更復雜，存在多個技術難點，需要通過一步一步試驗才能逐一解決生產中出現的技術難題。需要加大支持力度，進一步改進設計，才能更好地完善設備性能，增加設備使用的可靠性和穩定性，使各項技術進一步成熟。

在推廣應用過程中，由于一次性投資大，菜農承擔不起，還需要加大培訓力度，引導應用。