蔬菜大棚宜機化改造的實踐與探索

馮敏康

（嘉定區農機技術推廣站，上海市 201800）

關鍵字：蔬菜大棚；宜機化改造；試驗分析

0 引言

近年來，上海市嘉定區圍繞建設都市型現代農業的目標，以機器換人為目的大力發展蔬菜機械，努力提高作業質量和效率，為了適應大棚的機械化耕作，提出了蔬菜大棚宜機化改造的方案和任務，實現蔬菜生產產業化、規模化。蔬菜產業是勞動密集型產業，隨著嘉定區城市化進程的不斷推進，當地蔬菜生產中用工難、成本高、效益低等問題日益凸顯。嘉定區以實施蔬菜大棚“宜機化”改造為抓手，著力解決蔬菜機械入棚難、掉頭難的問題，提高作業效率，降低生產成本。在此背景下，筆者擬通過對百蒂凱蔬菜大棚“合二為一”改造前后作業效率對比、作業成本對比、大棚內環境對比，分析嘉定區蔬菜機械化生產現狀及制約當地蔬菜生產機械化水平提升的主要因素，并提出進一步提升蔬菜生產機械化水平的對策與建議，以供參考。

1 試驗設計及試驗內容

上海百蒂凱蔬果種植合作社擁有同軸線“合二為一”改造大棚（以下簡稱長棚）78個，未連通大棚（以下簡稱短棚）13個。為驗證長棚改造的可行性，采用試驗對比研究的方法，分別就蔬菜長棚、短棚的作業效率、作業成本、大棚內環境三方面進行對比，統計并得出相關結論。大棚改造將縱向雙大棚連接打通，增加單棚長度，以此擴大作業面積、提高作業效率（圖1、圖2）。

圖1 改造后長棚示意圖

圖2 未連通大棚示意圖

1.1 試驗方案

將蔬菜機械化作業中涉及耕、種、管三個環節進行效率對比。長棚、短棚的內環境進行長期跟蹤對比。

1.2 試驗內容

1.2.1 土地耕翻：以遠大石川島604拖拉機為配套動力，采用璟田JT-KING145深翻犁進行耕翻作業對比，要求打破犁底層，改善土壤結構，提高作物生長條件。

1.2.2 土地精整起壟：以東方紅604拖拉機為配套動力，懸掛悅田YTLM-110后置式起壟機進行機械化起壟作業對比。要求針對蔬菜對土壤的特殊要求，進行土地精細化耕整，一次完成精細碎土、整平、起壟作業。

1.2.3 小粒播種：使用康博JT-13蔬菜精密播種機進行播種作業對比。

1.2.4 棚內環境：在長棚和短棚的中央處放置溫度計、濕度計，進行為期70天的內環境對比。同時在棚外放置溫度計進行參照對比。

1.2.5 長棚與短棚完成機械化作業面積率、成本、效益比較，確定長棚在蔬菜“機械換人”上的優勢和劣勢。

2 試驗過程

2.1 長棚與短棚耕、種、管三個環節效率對比

在百蒂凱蔬果種植合作社選取位置相近、外環境情況類似的長棚和短棚各一個，其中長棚寬度8 m、長度83.8 m；短棚寬度8 m、長度40 m。

2.1.1 土地耕翻。長棚、短棚深翻作業數據（表1、表2），作業路線（圖3、圖4）。利用公式：

圖3 長棚深翻作業路線圖

圖4 短棚深翻作業路線圖

表1 長棚深翻作業情況表（km/h）

表2 短棚深翻作業情況表（km/h）

可知：由于長棚長度更長，其深翻作業時長為15′12″，平均轉彎時長為2′2″，有效時長占比為88.2%，平均巡航速度達到了1.57 km/h；短棚的深翻作業時長為7′56″，轉彎時長為2′46″，深翻時長占比為74.14%，平均巡航速度為了1.36 km/h。長棚所做有效時長、巡航速度高于短棚。

2.1.2 土地精整起壟。長棚、短棚起壟作業作業路線（圖5、圖6）。利用試驗數據及有效時長率公式可知：長棚平均巡航速度達2.14 km/h，平均轉彎時間為36″，有效時長率達82.35%；短棚的平均續航速度為1.75 km/h，平均轉彎時間為40″，有效時長率為64.97%。長棚比短棚高出了17.38%。

圖5 長棚起壟作業路線圖（灰色處為人工補壟處）

圖6 短棚起壟作業路線圖（灰色處為人工補壟處）

2.1.3 小粒播種長棚、短棚直播作業。根據實驗數據可知：長棚的平均巡航速度可達2.45 km/h，平均轉彎時間為5″，有效時長率達到了97.15%；短棚的平均續航速度為2.44 km/h，平均轉彎時間為16″，有效時長率為79.14%。長棚比短棚高出了18.01%。

2.1.4 植保。經實地記錄觀察，長棚使用丸山植保機用時為17 min，短棚使用丸山植保機用時為8 min。長棚作業面積為短棚的2.08倍，作業效率幾乎持平。

2.2 長棚、短棚的內環境跟蹤對比

本次試驗溫度記錄時間為4月15日～26日、4月30日～5月18日、5月22日～6月23日，共計64天、共有1 540組溫濕度數據。記錄溫度較低的1天室外溫度為5℃～19℃的內環境數據。在0：31～7：30的時間段內，長棚和短棚的保溫性能差距不大，平均差值在0.2℃，長棚的御寒性能略優于短棚。但是在9：30～17：30期間，受到太陽光照的影響，短棚溫度迅速上升，棚內溫度逐漸高于長棚，最大差值達到了-2.5℃。說明在低溫外環境中，長棚和短棚的抗寒能力接近，白天升溫略慢于短棚。

記錄大暴雨天氣下的內環境數據。凌晨時刻棚內濕度相仿均達到了80%+，濕度差值在2.6%。但到了白天，受到外界通風條件變化，可以看到長棚濕度下降遠快于短棚，在正午12點差值達到了-5.4%。可見，長棚在長時間雨季情況下，棚內環境要略優于短棚，濕度變化快于短棚。這可能是由于長棚南北跨度更大、沒有端面阻擋、利于通風降濕所致。記錄室外最高溫度達到35℃的內環境數據。長棚凌晨升溫速度較為遲緩，但下午13：30達到最高溫度后降溫也比短棚遲緩，全天高溫時間比短棚多了1 h，說明長棚在高溫天氣下的散熱效果略差于短棚。兩個大棚全天平均溫度差為1.25℃。受長棚棚內面積大的影響，長棚升溫慢于短棚，在達到最大溫度后又不能像短棚一樣迅速降溫。所以，要注意長棚在高溫天氣下的降溫，須多開啟大棚薄膜，加快通風，鋪設遮陽膜減少熱輻射，以此減緩長棚升溫速度，減少高溫時間段。

3 結果分析

3.1 蔬菜機械化作業中耕、種、管試驗結果分析

3.1.1 深翻作業方面：長棚可以南北兩個端面進出大棚，所以在作業過程中省去了路線5的倒車時間。它的有效作業時間高達88.2%，比短棚高出14.06%。即在完成同樣面積情況下，短棚的掉頭次數是長棚的2倍，造成短棚效率低下，機手工作強度大。

3.1.2 起壟作業方面：長棚可以南北兩個端面進出大棚，所以在作業過程中省去了路線5的倒車時間。有效時長率達到了82.35%，比短棚高出17.38%。同時，由于機械化起壟作業過后，部分區域需人工修補。相同面積下，長棚人工修補面積僅為8.8 m2，而短棚高達18.3 m2。長棚大大提高了機械化起壟率，減少人工起壟修補面積量。

3.1.3 蔬菜直播方面：康博JT13型直播機，操作簡便，轉彎靈活作業效率高，長棚和短棚效率相差不大。蔬菜移栽方面：由于天氣原因，試驗期間，合作社暫無機械移栽，后期將繼續跟蹤機械移栽數據。

3.1.4 植保方面：因為種植結構布局原因，不會連片大棚一起打，只有少數是幾個大棚一起打的，所以其實際效率并不能體現出來。同時棚內所用植保器械不涉及掉頭、線路等問題，所以長棚和短棚的效率差距也不大。

綜上所述，長棚在深耕、起壟方面優勢較為明顯，可以大幅提高作業效率，降低農機操作手勞動強度。另外，后置式起壟機作業質量遠高于手扶式起壟機，為后期開展機械化收割做好鋪墊。在直播、植保方面，長棚和短棚差距不大，目前主要以小型的農機具為主，暫不能體現出長棚優勢。

3.2 長棚、短棚的內環境跟蹤結果分析

經過長達64天的棚內環境記錄，1 540組溫濕度數據分析。利用配對t檢驗去研究實驗數據的差異性，從全程的數據上看，沒有呈現出較大差異性（p＞0.05），長棚和短棚在內環境的變化上具有一定的一致性。在早春低溫情況下，長棚能保持較好的夜間抗寒性、結果優于現有的短棚；在上海多雨季節時，能保持較好的棚內濕度，有利于作物生長發育；在高溫天氣中，長棚由于內部面積過大，降溫所需能量要遠大于短棚。其溫度過高時間會高于現有的短棚，不利于棚內作物生長。

4 結語

本次試驗受時間所限，對長棚、短棚的觀察記錄時間未能完整覆蓋全年，數據方面還略有缺失，筆者后期將繼續跟進觀察分析。通過“宜機化”改造試點，百蒂凱蔬果合作社的機械化作業水平及作業效率均得到了明顯提升，基本達到了“宜機化”改造的任務目標。

為此，首先，嘉定區將以大棚“宜機化”改造為抓手，進一步推進蔬菜生產經營主體大棚“宜機化”改造，彌補蔬菜機械化生產設施的短板。同時，加強對蔬菜生產經營主體的培訓，通過農機現場會、農機培訓班等形式，宣傳示范各類新機械、新技術、新模式，促使農機手熟練掌握農機使用技巧，促進農藝與農機的融合。其次，在現有或新建的蔬菜基地內，通過政策引導、統籌規劃，將主栽品種和搭配品種進行分類歸并，形成主栽品種的集中規模化種植基地，以此為基礎開展農機裝備、農藝技術的融合試點，并進行總結歸納，最終形成針對某一蔬菜品種的標準化、可操作性強的機械化生產技術規程，從而促進設施蔬菜機械化生產裝備和技術的推廣應用。最后，完善蔬菜“宜機化”改造、“機器換人”工程的配套扶持政策，一方面，對現有合適的蔬菜機械加大補貼力度，另一方面對蔬菜生產環節應用“機器換人”作業達到一定比例的蔬菜生產經營主體進行專項補貼，以增強蔬菜生產經營主體購置農機、使用農機的積極性。