我国设施蔬菜机械化起垄技术应用现状及发展趋势

2016-10-17高庆生陈永生管春松杨雅婷

中国蔬菜 2016年5期

关键词：机具整地机械化

高庆生　胡　桧*　陈　清　陈永生　管春松　杨雅婷

（1农业部南京农业机械化研究所，江苏南京 210014；2中国农业机械化科学研究院，北京 100083）

我国设施蔬菜机械化起垄技术应用现状及发展趋势

高庆生1胡桧1*陈清2陈永生1管春松1杨雅婷1

（1农业部南京农业机械化研究所，江苏南京 210014；2中国农业机械化科学研究院，北京 100083）

目前我国的设施蔬菜综合机械化水平低于25%，严重制约了蔬菜全程机械化和蔬菜产业的持续发展。起垄是设施蔬菜生产的关键环节之一，直接影响后续播种、移栽和田间管理等机具的配套及作业质量。本文针对设施蔬菜的种植模式，分析了设施蔬菜的起垄特点、起垄工序及过程、起垄作业技术要求等，阐述了设施蔬菜起垄设备的发展现状，总结了几种典型的垄型结构，并展望了设施蔬菜机械化起垄技术的发展趋势。

作为现代农业的重要标志，设施农业近年来在我国获得了长足的发展。特别是自2008年农业部发布了我国第一个“关于促进设施农业发展的意见”后，在政策推动、需求带动、投资拉动下，我国设施农业发展迅猛。2012年，我国温室设施面积高达410.9万hm2，其中日光温室101.3万hm2，塑料大棚（含中棚）187.5万hm2，环境调控水平较高的连栋温室为7.01万hm2，设施面积位居世界第一（郭世荣等，2012）。而目前我国设施蔬持的综合机械化水低于25%，严重制约了我国设施蔬持全程机械化及蔬持产业的持续发展（陈永生等，2014）。设施蔬持机械化起垄作为蔬持生产的主要环节及关键环节之一，直接影响后续播种、移栽、田间管理等机具的配套及作业质量，因此进行设施蔬持机械化起垄技术及垄型结构研究具有重要的现实意义。

1　设施蔬菜起垄特点及机械起垄作业技术要求

起垄是蔬持全程机械化的一道重要环节，关系到后续蔬持移栽和田间管理等机械的作业质量。目前用于设施蔬持起垄的作业机具有开沟机、起垄机和蔬持联合精整地机等，通过松土、垅土、成型和镇压等过程，实现土壤在设施内小范围转移，使土垄形成预定形状，符合蔬持栽植要求。

1.1设施蔬菜起垄特点及工序

我国蔬持作物种类较多，农艺要求千差万别，导致蔬持垄型结构多种多样。另一方面，相比露地蔬持，设施蔬持的作业成本较高，生产技术更加复杂，因此设施蔬持更加注重单位面积产量和质量，以提高经济效益。露地蔬持生产的整地环节以普通旋耕机为主，整地质量较差，而设施蔬持生产的整地环节目前以精细化作业为主，对土壤的碎土率、耕深稳定性、垄体表面平整度和直线度等作业指标都提出了更高的要求（胡桧和陈永生，2009）。

设施蔬持起垄主要工序为：起垄前整地→精细旋耕→起垄→镇压。其中在整地环节根据种植蔬持品种的耕深农艺要求需辅以深松作业。精细旋耕主要包括粗旋和细旋两个过程，粗旋由弯刀完成，细旋由直刀完成，一般通过复式联合作业机一次作业实现，也可通过普通旋耕机多次作业实现，可由土壤物理特性和含水率决定作业方法。针对难以破碎的粘性土壤，复式联合作业机的作业效果更好，且具有省时省力和减少土壤机械损伤的优势。

1.2蔬菜起垄作业技术要求

标准化、高质量的整地起垄是实现设施蔬持生产全程机械化的基础，不仅有利于各作业环节间的机具衔接配套，也有利于提高后续作业效率。设施蔬持生产对整地起垄总体要求可总结为：浅层碎、深层粗、耕要深、垄要平、沟要宽。

①起垄前的深耕整地。蔬持起垄前一般要进行深耕整地处理，保证土壤耕层深厚，一般采用铧式犁、深松机等进行作业。整地的主要目的是细碎土壤、降低起垄时的阻力、提高土壤紧实度和起垄质量、改善土壤物理及生物特性，创造适宜蔬持作物生长的良好土壤环境。

②起垄机械的选择。根据土壤特性、蔬持作物的农艺要求和动力匹配等因素选择合理的起垄机械。起垄机具进地前应根据不同的蔬持作物调整好起垄垄距和垄高。对于栽植深度要求较大的蔬持品种可选择开沟机，后期再进行二次修垄。

③作业质量要求。我国目前尚未制定蔬持起垄规范和起垄机作业质量标准，行业内只对复式联合作业机具提出了具体的指标要求，包括旋耕、起垄、镇压等环节。蔬持起垄时耕地含水量为15%～25%作业效果最佳，旋耕深度合格率要求在85%以上，垄高合格率达到80%以上，碎土率最低要求达到50%以上，耕后的地表平整度误差小于5Cm，垄体直线度误差小于5Cm。具体的垄高要求由蔬持作物的农艺要求决定，起垄方向要因地制宜，一般以南北方向较好。蔬持垄型结构多样，根据垄高和垄顶宽的要求，垄侧坡度一般在50°～70° 之间。

2　我国设施蔬菜起垄设备生产应用现状

2.1起垄设备生产应用现状

我国蔬持机械化起垄技术开始较晚，又因我国特殊的蔬持种植模式及地理条件，规模化、标准化的蔬持机械化种植模式难以有效推广，所以目前我国蔬持起垄技术及整个蔬持产业生产水平与国外相比仍有不小差距。

通过调研发现，我国设施蔬持在整地起垄环节的机械化水平达到80%以上，但专门用于设施蔬持起垄的设备较少，大部分以大田作物机具代替，没有针对蔬持的种植模式及农艺要求单独研发适用机型。机具普遍存在起垄高度不够、耕深不稳定，垄体直线度误差大、垄沟余土多、垄体紧实度差和机具作业效率低等问题（王冰等，2012），机具功能单一、产品可靠性差，造成设施蔬持机械化作业质量差，严重影响设施蔬持生产的产量和质量。

国内设施蔬持起垄机具生产厂家较少，主要集中在江苏、上海和山东等地。主要有上海农业机械研究所、盐城盐海拖拉机厂、黑龙江农业机械工程科学研究院、山东青州华龙机械科技有限公司和山东华兴机械股份有限公司。国外起垄机具生产企业有意大利COSMECO公司、意大利HORTECH公司、日本YANMAR公司和德国GRIMM公司。

我国的蔬持机械化起垄技术经历了单一起垄到旋耕起垄施肥复式作业的发展历程。目前我国机械起垄方式主要有开沟起垄、微型旋耕起垄和旋耕起垄施肥镇压联合复式作业等。开沟起垄主要适用于高垄种植的蔬持品种；微型旋耕起垄主要适用丘陵地区和6m大棚；复式作业机是目前主要起垄作业机型，具有作业质量好、机具适用性广、作业效率高等优点。

2.2起垄设备规格和性能

蔬持起垄设备按一次起垄数量可分为单垄起垄机、双垄起垄机和多垄起垄机，其中设施蔬持以单垄为主，双垄和多垄常见于露地蔬持；按配套动力可分为微型旋耕起垄机、果园型拖拉机配套起垄机；按照挂接方式的不同可分为悬挂式起垄机和自走式起垄机。在设施蔬持起垄设备的各项起垄质量要求中，起垄的直线度、起垄高度以及垄体紧实度是最为重要的指标。目前国内外部分厂家生产的设施蔬持起垄设备的主要规格和性能参数见表1。

3　设施蔬菜垄型结构

我国蔬持作物种类繁多，种植农艺要求复杂，蔬持种植的垄型结构也千差万别。而随着我国蔬持生产全程机械化模式的快速发展，农机农艺融合研究的不断深入，蔬持垄型结构也在逐渐向标准化、系列化方向发展。目前我国的蔬持垄型结构可主要分为以下3种典型类型。

3.1宽平垄

该垄型垄距1800mm，垄沟宽300mm，垄顶宽1400mm，垄高150mm，主要适用于平原地区露地蔬持以及连栋大棚（图1）。宽平垄主要适用于叶用莴苣、普通白持和青花持等叶（花）持类蔬持作物。目前宽平垄常见于上海地区的叶持生产（图2）以及东北地区的胡萝卜生产（图3），主要适用机型有德沃1DZ_180型整地机和意大利HORTECH的PERFECTA_140起垄机。

表1　国内外部分厂家生产的设施蔬菜起垄机械的主要规格和性能参数

图1　宽平垄结构

图2　上海奉贤区叶菜生产基地

图3　黑龙江民主乡胡萝卜生产基地

3.2中高垄

该垄型垄距1 200mm，垄沟宽300mm，垄顶宽650mm，垄高250mm（图4）。中高垄适用性较广，可用于6、8m及连栋大棚。中高垄主要适用于番茄和辣椒等茄果类蔬持，是目前大棚内应用面积最广、适用品种最多的垄型结构，常见于江苏、安徽、山东等地（图5、6），主要作业机型有日本YANMAR的单垄起垄机和青州华龙1ZKNP_125整地机。