設施草莓生產破壟、起壟關鍵環節機械化作業對比試驗

王媛媛，張 嵐，李志強，王立成，楊 燁，宋愛敏，王曉平

（北京市農業機械試驗鑒定推廣站，北京 100079）

草莓營養豐富、色彩艷麗、香味濃郁，種植收益高、見效快，是京郊采摘的主要果品，已經成為提高農民收入的重要經濟作物。隨著種植面積的逐年快速增長，草莓產業已成為北京市農業主導產業。現階段，京郊基本上采用日光溫室種植草莓，草莓種植仍以人工為主，人工成本逐年增加，草莓生產成本也隨之水漲船高；加之草莓種植中耕整地、起壟、破壟等關鍵環節勞動強度大，人工作業效率低，作業質量不能滿足農藝要求，種植戶對關鍵環節農機作業社會化服務需求非常強烈。因此，開展草莓生產關鍵環節農機化作業規范化和社會化服務運行模式示范研究，對有效解決草莓生產對機械化和社會化農機作業服務需求非常必要。

本研究針對目前京郊草莓生產關鍵環節缺少適宜機具問題，選用2臺草莓破壟機具、3臺草莓起壟機具，分別開展草莓機械化破壟與人工對比試驗以及草莓機械化起壟與人工對比試驗，通過檢測破壟作業后碎土率、地表平整度以及起壟作業后土壟橫截面尺寸、土壟壟形一致性以及土壤容重變化率等指標，明確適宜京郊草莓種植應用的農機裝備。

1 材料和方法

1.1 試驗時間和地點

破壟試驗時間為2022年7月13日，起壟試驗時間為8月23日。地點均為北京市克滿農機專業合作社，土質為砂壤土，7月13日土壤含水率26%，8月23日土壤含水率28%，符合機具作業要求。

1.2 參試農機具

試驗農機具型號和主要技術參數見表1。

表1 機具主要技術參數

1.3 試驗方法

破壟試驗采用BCS拖拉機（K600）配牽引式破壟機1GQN-140、BCS拖拉機（K600）配套高密度精度滅茬機YTMC-140，共計2臺機器與人工進行對比試驗。2臺草莓破壟機與人工分別在3個不同日光溫室進行作業，共計3次作業，不設重復。試驗需測試其田間作業性能，包括作業效率、作業質量（碎土率、地表平整度和旋耕深度），并計算作業成本。

起壟試驗由草莓起壟機YT8-K30型、K802P型草莓開溝起壟機以及TT4-604E型草莓起壟機，共計3臺機器與人工進行對比試驗。3臺草莓起壟機與人工分別在同一園區的4個日光溫室進行作業，其中K802P型草莓開溝起壟機以及YT8-K30型草莓起壟機分別開展東西和南北作業，共計6次作業，不設重復。試驗需測試其田間作業性能，包括作業效率、作業質量（土壟橫截面尺寸、土壟壟形一致性及土壤容重變化率），并計算作業成本。

1.4 調查項目及方法

1.4.1 作業質量測試

1.4.1.1 破壟試驗 破壟試驗完成后當天，沿地塊長寬方向的中點連十字線，將地塊劃為4塊，隨機選取對角的2塊作為檢測樣本，采用5點法測定。具體方法：在四方形的試驗區內找到2條對角線（非四方形試驗區近似按四方形對待），2條對角線的交點作為1個取樣點，然后，在2條對角線上，距4個頂點距離約為對角線長的1/4處取另外4個點作為取樣點進行取樣和測量，測量旋耕深度，計算碎土率和地表平整度。

碎土率計算：每個檢測點面積取0.5 m×0.5 m，在其全耕層內，以最長邊小于4 cm的土塊質量占總質量的百分比為該點的碎土率，求5點平均值。

地表平整度計算：破壟后地表線的最高點以上取一水平基準線，在其適當位置取一定寬度（大于破壟機幅寬），分成十等分，并在等分點上作垂線與地表線相交，分別量出破壟后地表線上各交點至基準線的距離，以標準差表示該點的平整度，求5點的平均值。

1.4.1.2 起壟試驗 土壟橫截面尺寸、土壟壟形一致性測試：作業后，分別測量土壟的橫截面尺寸，包括上底寬度、下底寬度、土壟高度。求5點的平均值（取樣方法同1.4.1.1）。計算各測量尺寸平均值及各橫截面面積，按照下式計算土壟壟形一致性：土壟壟形一致性＝（1－土壟橫截面面積標準差/土壟橫截面面積平均值）×100%。

土壤容重變化率測定：在測定區內，沿前進方向測量20 cm長度土段質量，每行程各壟隨機測取5點，按下式計算：土壤容重＝測點土段質量/（土壟橫截面面積×20）；土壤容重變化率＝（1－土壟的土壤容重平均值/原始土壤容重）×100%。

1.4.2 作業效率測試

為保證試驗數據采集的科學性和有效性，破壟和起壟作業必須連續進行完試驗，不能中途停止。

機械作業效率＝Σ（作業面積）/Σ（作業時間）；人工破壟效率＝Σ（作業面積）/Σ（作業時間）/用工數量。

1.4.3 作業成本測試

以作業的整體面積作為測試區域。機械作業成本＝（機手人工費＋折舊費＋燃油費）/作業面積。人工破壟成本：人工按破1條壟8元，1個棚53個壟，每個棚人工費用為424元。

2 結果與分析

2.1 機械破壟與人工破壟試驗對比

2.1.1 機械破壟與人工破壟作業效率對比

由表2可知，1GQN-140型破壟機作業效率956.97 m2/h，YTMC-140型滅茬機作業效率955.75 m2/h，人工單人破壟效率68.09 m2/h，機械化作業效率大約為人工的14倍。

2.1.2 機械破壟與人工破壟作業成本對比

由表2可知，1GQN-140型破壟機667 m2作業成本為65.17元，YTMC-140型滅茬機667 m2作業成本65.14元，人工破壟作業成本887.46元，人工作業成本大概是機械化作業成本的13倍。

2.1.3 機械破壟與人工破壟作業質量對比

由表2可知，機械破壟碎土率和耕后地表平整度要優于人工破壟。1GQN-140型破壟機作業后旋耕深度為26.33 cm，碎土率為95.15%，均高于YTMC-140型滅茬機，且耕后地表平整度更好。

2.2 機械起壟與人工起壟試驗對比

2.2.1 機械起壟與人工起壟作業效率對比

由表3可知，3臺草莓起壟機中，草莓起壟機TT4-604E型作業效率最高，約為975.917 m2/h；人工作業效率最低，為31.533 m2/h；而YT8-K30型機械作業和K802P兩種機型作業效率相當；TT4-604E型起壟機東西作業效率是人工作業的30倍。在實際生產中，草莓起壟機由于體積大容易造成溫室兩端作業留白，因此起壟機的實際工作中還需一定的人工輔助，整體起壟效率會有所下降。

2.2.2 機械起壟與人工起壟作業成本對比

由表3可知，南北機械化作業中，人工作業成本最高，每667 m2作業成本為1 268.50元，大約是YT8-K30型起壟機和K802P型起壟機南北化作業的4倍；YT8-K30型起壟機和K802P型起壟機東西機械化作業成本均低于南北化作業成本。

表3 機械起壟與人工起壟作業效率、作業成本對比

2.2.3 機械起壟與人工起壟作業質量對比

由表4可知，機械化作業比人工作業土壤容重變化率更大，說明機械化起壟土壤緊實，起壟效果好，更適宜草莓栽植農藝要求；YT8-K30型和K802P型機械化作業后土壤容重變化率要大于TT4-604E型。

表4 機械起壟與人工起壟土壤容重變化率

由圖1可知，TT4-604E型機械化起壟與人工起壟因為是一次性成型，土壤壟型一致性稍高些，而YT8-K30型和K802P型起壟機屬于壟溝行走，一次作業形成2個半壟，完成整壟需要2次作業，所以壟型一致性就稍差一些。

圖1 機械起壟與人工起壟土壤壟型一致性

3 結論與討論

根據試驗數據表明，破壟機械化作業效率大概是人工的14倍，人工成本大約是機械化的13倍。機械化碎土率達到90%以上，大約是人工碎土率的2倍。YTMC-140滅茬機用于草莓溫室破壟滅茬作業，能夠在一次作業中完成滅茬、旋耕、整平3道工序，提高了農業生產效率，降低了農業生產成本。

起壟機械化作業與人工作業對比，從土壤緊實度上看，因為YT8-K30型、K802P型起壟機配有土壟拍實裝置，因此所起土壟較實，未出現塌壟現象，TT4-604E型起壟機起壟因壟側、壟頂經過設備擠壓，土壟不夠疏松，但是符合“壟側實、壟頂虛”的農藝要求；從作業效率來看，同一種農機設備東西作業比南北作業效率高，TT4-604E型起壟機東西作業效率是人工作業的30倍。綜合來看，YT8-K30型和K802P型草莓起壟機所起的土壟在高度、寬度、緊實度等方面能夠完全滿足京郊草莓的農藝種植要求，同時機型適宜日光溫室進出、作業，且除機手外基本不需要額外的人工輔助，對于提高作業效率、減少生產成本、減輕作業強度等方面具有顯著作用。

通過調研與試驗研究表明，相對于南北向方式，東西向草莓種植有以下優勢：一是更適于機械化作業，尤其是在起壟、破壟等勞動強度大的環節，作業效率高、勞動強度低、生產成本低，以起壟環節為例，使用草莓起壟機進行東西向起壟，作業時間較南北向起壟可節省30%以上；二是更加方便管理，東西長壟可以減少管理人員在疏花疏果、去葉打藥時的跨壟次數，有效避免來回跨壟對草莓植株造成的傷害；三是能夠保障產量，東西向種植草莓時，通常每棚草莓種植數量會有所減少，但草莓單株果品產量增大，同時病蟲害發生率有所降低，因此，相較于南北向種植總量并沒有顯著減少。然而，由于種植習慣、傳統觀念以及對草莓產量、甜度等方面的考慮，當前京郊大部分草莓園區及農戶還是采用南北向土壤種植的模式，僅有一小部分園區及農戶接受了草莓東西向種植模式。本次試驗通過園區進行試驗示范，最后進行示范推廣，對于有效推動北京市乃至全國草莓產業發展具有極大的促進作用。