我国叶菜类蔬菜种收主流机型作业效果综合评判

冯健 吴传云 管春松 崔志超 岳崇勤 金晓刚 陈 佶 夏焕

（1 农业农村部农业机械化总站，北京 100122；2 农业农村部南京农业机械化研究所，江苏南京 210014；3 上海市农业机械鉴定推广站，上海 201601）

叶菜类蔬菜是我国蔬菜作物中的重要种类，其品类繁多且种植区域广泛，但生产过程中机械化水平仍然较低。通过测试表明，在农艺条件满足机具作业要求的前提下，市场上主流蔬菜移栽机和叶菜类蔬菜收获机的作业性能均能满足结球甘蓝和小白菜（鸡毛菜）的生产要求；全自动是蔬菜移栽机械发展的方向，从经济性上考虑宜选择作业效率高的移栽机具；结球类蔬菜和小叶菜类蔬菜机械化收获已具备推广条件，但前期配套环节机械化作业的标准化、规范化程度是关键；国产小叶菜类蔬菜收获机性价比高，具有良好的推广应用前景。

蔬菜是我国除粮食作物外栽培面积最大的作物，2019 年我国蔬菜播种面积0.2 亿hm2（3.1 亿亩），总产量7.2 亿t，居世界第一位（丁海凤 等，2020）。叶菜类蔬菜是蔬菜产业的重要组成部分，因其营养丰富，富含多种维生素和矿物质，同时具有复种指数高、生长期短、生长速度快等特点，在我国种植较为广泛，播种面积占蔬菜总播种面积的30%～40%（金月 等，2019），在“菜篮子”工程实施及保障方面具有不可或缺的地位。叶菜类蔬菜种类繁多，按采收类型可分为结球类蔬菜（结球甘蓝、结球生菜等）和小叶菜类蔬菜（小白菜、苋菜、茼蒿等）；农艺多样，如设施和露地栽培、平作和垄作、裸地和覆膜等；作业工序繁琐，如施基肥、耕整地、起垄、播种、移栽、灌溉、植保、环境调控、收获等。除耕整地、植保、搬运等环节有少量机具作业外，其余环节几乎皆采用人工作业，尤其种植和收获环节用工成本占比已超60%，综合机械化水平仍在30%以下（陈永生，2017），极大地制约了叶菜类蔬菜产业的发展。为确保叶菜类蔬菜的稳定供给，提升其生产能力及效益，亟须大力发展全程机械化生产，以促进蔬菜产业节本增效。

据此，农业农村部农业机械化总站选择结球甘蓝和小白菜（鸡毛菜）为叶菜类蔬菜的代表，重点关注用工量较大的移栽和收获环节，联合蔬菜主产省份农机鉴定和推广部门、有关科研院校和生产企业开展了叶菜类蔬菜机械的试验示范、现场演示和综合测评等活动，对国内主流的叶菜类蔬菜移栽和收获机型的作业性能和经济性进行试验验证，并对各机具的作业效果进行综合评判，以期遴选出叶菜类蔬菜种收关键环节的适用装备，填补领域空白，推动叶菜类蔬菜生产全程机械化解决方案出台。

1 叶菜类蔬菜种收环节主流机型

1.1 蔬菜移栽机

我国蔬菜的种植方式通常包括直播和移栽两种，因育苗移栽可缩短作物生长周期，提高幼苗成活率和土地利用率，我国60%以上的蔬菜都采用育苗移栽的方式（崔志超 等，2020）。蔬菜移栽机的分类方式多样，按育苗方式，可分为裸苗移栽、穴盘苗移栽和基质块苗移栽等，其中以穴盘苗移栽应用最为广泛；按取（投）苗方式，移栽机可分为全自动、半自动单株和半自动成排取（投）苗；按栽植方式，移栽机可分为鸭嘴式、钳夹式、链夹式、导苗管式、挠性圆盘式等（吴传云 等，2021）。

在叶菜类蔬菜中，小叶菜类蔬菜因一年多茬、生长期短，通常采用撒播、条播等播种方式；而结球类蔬菜通常采用育苗移栽的方式，其移栽机型与市场上现有的蔬菜移栽机型具有通用性。蔬菜移栽机需根据作业田块大小、设施类型、种植农艺等要求进行选择，目前适合我国结球类蔬菜的移栽机主要有露地用大型多行复式移栽机和设施用小型单行或双行移栽机，其中小型机型占多数。考虑到试验地连栋温室的结构，所选的5 款主流蔬菜移栽机均为小型自走式双行机型（表1）。其中亚美柯2ZS-2型、润禾2ZBA-2 型和洋马2ZQ-2 型为全自动机型，井关2ZY-2A型和鼎铎2ZB-2型为半自动机型；亚美柯2ZS-2 型和洋马2ZQ-2 型需采用220 穴专用可弯曲穴盘育苗，其余均采用常规的128 穴塑料穴盘育苗；鼎铎2ZB-2 型为电动驱动，其他4 台为燃油驱动。

表1 5 款主流小型蔬菜移栽机的基本情况

1.2 叶菜类蔬菜收获机

我国蔬菜机械化收获研究起步较晚，加之叶菜类蔬菜在机械收获时存在柔软易碎、损伤高、归齐难等问题，目前叶菜类蔬菜收获机多为国外引进机型，自主研制的成熟机型相对较少。因结球甘蓝多采用垄作移栽，其收获易采用对行有序机收（管春松 等，2019）；小白菜（鸡毛菜）多采用垄作直播或撒播，单位面积种植密度较高，成熟菜叶相互交错，目前仅可实现无序机收，效率高、可靠性好，收获后需人工二次清理、码放整齐。

目前国内应用的甘蓝收获机都为进口单行机型，主要有比利时Vanhoucke 公司的KOROVMDB型、意大利Hortech 公司的Rapid T 型和德国Grimme 公司的MK1000 型等，其中KOROVMDB型和MK1000 型皆采用“先拔摘、后机械切柄茎，再人工装筐”的全自动收获方式；而Rapid T 型则采用“先切根、后人工砍柄茎，再传送带装筐”的半自动收获方式（姚森 等，2019）。考虑到全自动和半自动机型作业特点不同，选择Vanhoucke 公司的KOROVMDB 型和Hortech 公司的Rapid T 型作为试验机型（表2）。

表2 参试叶菜类蔬菜收获机的基本情况

我国现有的小白菜收获机包括进口和国产两类，其中进口机型主要有意大利Hortech 公司的SLIDE 型、法国Terrateck 公司的RJP 120 型等；国产机型主要有南通富来威农业装备有限公司的4UM-120 型、泰州携创农业装备有限公司的4VY-120 型、上海康博实业有限公司的MT-2001 型等。上述机型均采用“收割、传送、收集装筐一体化作业”的全自动收获方式，多数为电动机型，少量为汽油机动力机型。由于收获原理相似，国内外各选择1 种机型作为试验机型（表2）。

2 作业效果评判方法

于2021 年6 月1——3 日在上海市农业机械鉴定推广站农机综合试验基地开展叶菜类蔬菜种收环节机械化作业效果综合测评活动，依据农业农村部发布的相关推广鉴定大纲，分别制定了机械移栽和机械收获作业效果（含作业性能和经济性两方面）的测评方法。

2.1 作业性能评判方法

蔬菜移栽机：为降低不同蔬菜类型和品种对移栽机作业性能的影响，结球甘蓝测评品种统一为亚非丽丽，采用育苗移栽方式，移栽时幼苗平均株高9.2 cm。依据鉴定大纲DG/T 103——2021《油菜栽植机》要求，在统一行距（35 cm）、株距（35 cm）、栽植深度（4 cm）的农艺条件下，测定蔬菜移栽机具的漏栽率、栽植深度合格率、栽植合格率、栽植频率、作业效率等技术性能指标。

蔬菜收获机：收获用的结球甘蓝品种为亚非丽丽，露地垄作种植，小白菜品种为上海青，设施垄作种植，统一水肥管理。依据鉴定大纲DG/T 249——2021《叶类蔬菜收割机》要求，在统一生长期（结球甘蓝平均株高31 cm、小白菜平均株高9.5 cm）、割茬高度（结球甘蓝4 cm、小白菜2.5～3.0 cm）的条件下，测定蔬菜收获机具的割台损失率、漏割损失率、损伤率、作业效率等技术性能指标。

2.2 经济性评判方法

依据GB/T 5667——2008《农业机械 生产试验方法》，结合现场条件对蔬菜移栽机和叶菜类蔬菜收获机进行实际生产条件下经济性指标测定。在机具正常作业速度下连续开展1 小时的生产考核，统计作业面积，测算作业效率。以作业面积和作业效率为依据测算包含人工成本、能耗成本与机具折旧成本等经济性指标的综合作业成本，其中：人工成本包括驾驶人员、辅助人员的用工费等，按照上海农村每天人均工时费150 元、工作量8 小时的标准进行折算；能耗成本包括燃油费或耗电费等，油价按照汽、柴油折中均价6 元·L-1，电价按照全国居民用电均价0.6 元·（kW·h）-1进行折算；机具折旧成本按机具销售价格5 年折旧，每年100 天作业季折算。

3 作业效果分析

3.1 叶菜类蔬菜移栽机作业效果分析

3.1.1 作业性能比较 蔬菜移栽机作业性能试验结果表明（表3），5 款主流移栽机的漏栽率均小于5%，栽植深度合格率均大于95%，栽植合格率均大于90%，作业性能均能达到行业标准（DG/T 103——2021《油菜栽植机》），能够满足生产需要。半自动机型因采用人工单株取（投）苗，无漏栽现象；而全自动机型均有少量的漏栽，其与甘蓝幼苗质量、体积大小以及叶片重叠程度等因素密切相关。从栽植频率和作业效率上可以看出，全自动机型作业效率明显高于半自动机型，其中亚美柯2ZS-2 型采用挠性圆盘式的连续栽植方式，且机型小巧、转弯掉头方便，在全自动机型中优势更为明显。

表3 叶菜类蔬菜移栽机具作业性能

3.1.2 经济性比较 从表4 可以看出：5 款叶菜类蔬菜移栽机均可由1 人独自完成操作机具、投放秧苗或穴盘的移栽作业，人工成本与作业效率成反比，人工数相同时全自动移栽机的人工成本仅为半自动移栽机的1/5～1/2；采用电动驱动的鼎铎2ZB-2 型能耗成本远低于采用燃油驱动的机具；机具折旧成本受作业效率影响较大，相同价位条件下，作业效率越高，机具折旧成本越低；综合考虑人工、能耗及机具折旧成本，叶菜类蔬菜移栽机综合作业成本与作业效率呈反比；当价位相近时，综合作业成本对作业效率比较敏感，即应优选作业效率高的移栽机具。

表4 叶菜类蔬菜移栽机具作业成本

3.2 叶菜类蔬菜收获机作业效果分析

3.2.1 作业性能比较 由表5 可知：4 款蔬菜收获机的割台损失率、漏割损失率均小于2%，损伤率均不超过5%，作业性能均能达到行业标准要求（DG/T 249——2021《叶类蔬菜收割机》），能够满足生产需要。作业行数相同条件下，全自动收获方式的结球甘蓝收获机（Vanhoucke KOROVMDB 型）作业效率高于半自动收获方式的收获机（Hortech Rapid T 型），且损伤率较小；受田块大小和种植方式等条件的限制，2 款甘蓝收获机具无法实现“回”字形连续作业，田间生产考核所测的作业效率均低于理论设计值，机具效能未得到充分发挥。2 款小白菜收获机作业性能差异较小，表明国产机型与国外机型之间的差距在缩小。

表5 叶菜类蔬菜收获机具作业性能

3.2.2 经济性比较 Vanhoucke公司的KOROVMDB型甘蓝收获机需要1 人驾驶、2 人装筐，Hortech 公司的Rapid T 型甘蓝收获机需要1 人驾驶、4 人砍柄茎，人工成本与作业效率成反比，与作业人工数成正比；Hortech 公司的SLIDE 型和富来威4UM-120型小白菜收获机均为1 人驾驶操作。由表6 可知，蔬菜收获机具采用电动驱动的能耗成本远低于采用燃油驱动；甘蓝收获机具折旧成本受作业效率影响，作业效率越高，机具折旧成本越低；2 款小白菜收获机具折旧成本则受机具价格影响，价格越高，机具折旧成本越高。综合而言，叶菜类蔬菜收获机具综合作业成本与作业效率呈反比；但机具价位相差较大时，综合作业成本受机具价位影响更明显。

表6 叶菜类蔬菜收获机具作业成本

4 结论与建议

4.1 叶菜类蔬菜种收机械化已初具推广条件

对于可规模化穴盘育苗的叶菜类蔬菜，如甘蓝、花椰菜、青花菜、生菜等，市场上主流移栽机具的作业性能均能满足生产要求，但保证其作业质量的前提是能配套相应的苗床土壤整理（土壤细碎度和含水率、垄面平整度等）及宜机化秧苗培育（秧苗株型、株高、盘根性等）等农艺条件；但对于速生多茬的小叶菜类蔬菜，如小白菜、苋菜、茼蒿等，育苗费工费时，仍建议采用直播方式。

在适宜机械收获的标准化、规范化、规模化种植条件下，对于甘蓝等结球类蔬菜，目前进口蔬菜收获机型均可满足生产要求；对于小白菜等小叶菜类蔬菜，目前国内外蔬菜收获机均可满足生产要求，机具作业性能均达标，初步具备大规模推广的条件。

4.2 结球类蔬菜宜加速发展推广高效全自动移栽机

全自动移栽机型比半自动机型作业效率提升了2～5 倍，而用工成本仅为半自动移栽机的1/5～1/2；从经济性上看，在降低育苗成本的前提下，应从综合作业成本角度考虑，优先选择作业效率较高的蔬菜移栽机，即建议优先发展国产全自动移栽机型。

全自动移栽机虽综合性能最优，但目前仍存在少量漏栽、育苗要求高、维修复杂、成本高等问题，推广中应做好以下措施：①提高移栽苗床整理质量，保证土壤松碎且紧实、含水量适宜；② 积极推广工厂化“小苗密育”技术，提高秧苗培育质量，严格控制移栽秧苗株型大小、株高、叶片展开度、苗钵成坨性等参数；③宜研发仿形底盘、漏苗报警及智能补苗系统等关键技术，减少秧苗漏栽率，降低人工补苗成本；④ 加强国产农用传感器的研发，提升作业精度和稳定性，并加速推广，有效替代国外同类产品。

4.3 叶菜类蔬菜机械化收获挑战与机遇并存

目前我国结球类蔬菜收获机仍依赖国外进口，价格过高，机具折旧成本占综合作业成本的55%以上，部分甚至超过85%，综合作业成本均在2 400 元·hm-2以上，有的甚至达到4 170 元·hm-2（以单机年作业季100 天折算）。而实际生产中，国内蔬菜种植规模大多无法满足单机年作业季100天的作业量，综合作业成本将达4 500～7 500 元·hm-2，远超出国内蔬菜种植户的接受程度。因此，结球类蔬菜收获机急需国产化，降低购机成本。而在小叶菜类蔬菜收获机中，国产机型具有明显价格优势，综合作业成本远低于国外同类机型，易被国内蔬菜种植户接受，具有良好的推广应用前景。

针对目前国内应用的结球类蔬菜收获机存在进口机型售价高、结构庞大、漏割率及损伤率高等问题，提出以下建议：①提升种植标准化程度，分区域分地形规范垄型尺寸、栽植行距及密度等农艺参数，合理规划作业路径，减少田块边角漏割，提高机收占比率；② 提高收获前道工序作业质量，如达到起垄“上虚下实、垄直沟平”、移栽“株行距精准、栽深一致”、田间管理“水肥合理、植保同步”等要求，以保证植株成熟度一致；③加速研发推广国产机型，尤其加强针对我国南方小地块、丘陵及高山等片区的小型机型的研发；④ 改进扶正拔取、柄茎精准切割、柔性夹持输送等关键部件，减少拔取堵塞、夹持撞击、切碎伤根等现象出现。

小叶菜类蔬菜收获机虽已实现国产化，但仍存在机具通用性差、切根收获质量差、机收无序散乱、码齐难等问题，可通过以下措施进行改进：①积极推进宜机化品种的选育，提升设施宜机化建设水平，制订推广适宜8 m 钢架大棚或连栋温室机械作业的标准化垄型规格，明确播种质量要求，提高种子发芽的整齐度；② 针对小叶菜类蔬菜品类和种植要求多样的特点，同时考虑产品的商品性，宜对小叶菜类蔬菜按收获要求进行分类，对于采取无序机收的小白菜（鸡毛菜）、苋菜等品类，市场上现有机型已能够满足要求，但是对于芹菜、菠菜、小白菜（上海青）等需切根收获的棵菜，应加速研发国产带根叶菜收获机；③改进研发垄沟仿形、夹持换向输送装置、码放收集装置、柔性切割锯条材料等，提升现有蔬菜收获机具高质低损、有序收集的能力。

致谢：感谢北京市农业机械试验鉴定推广站（李治国、刘旺），江苏省农业机械技术推广站（赵敏、崔军），江苏省农业机械鉴定站（陆庆刚），山东省农业机械技术推广站（李鹍鹏、王萍、徐文艺、朱月浩），武汉市农业机械化技术推广指导中心（宋承琦、陈柳清）等农业机械鉴定推广单位和专家参与蔬菜移栽机和收获机测评工作，并给予详细的试验数据支持，在此一并致谢！