河北省蔬菜生产全程机械化发展现状

黄硕 张秀花 尹义蕾 颜华 弋景刚

1、河北农业大学机电工程学院 2、农业部规划设计研究院设施农业研究所 3、中国农业机械化科学研究院

引言

河北省蔬菜年产量超过5000万吨，是河北省农业方面的主要收入来源和重要产业扶贫项目，在全省有30多个规模化特色瓜菜基地。蔬菜产业的飞速发展，面临着劳动力短缺和产业升级困难的问题，机械化的蔬菜生产不仅能解决劳动力问题，还能提高蔬菜产品的质量，促进蔬菜产业发展。但由于大部分农户种植规模较小，缺乏统一标准，因此蔬菜生产全程机械化难以推广，仍主要依靠人工完成蔬菜的生产加工，迫切需要改善蔬菜生产现状以提高全程机械化水平。所以，为提高土地利用效率、蔬菜生产率和蔬菜产品品质，以及实现河北省蔬菜的高效可持续发展，蔬菜全程机械化生产至关重要。

1 河北省蔬菜产业现状

1.1 河北省蔬菜种植情况

河北省作为京津冀地区的主要蔬菜产地，蔬菜种植规模与产量都呈逐年上升趋势，形成了温室、棚室和大田等多种种植模式互补的局面，已初步形成以冀北坝上夏秋露地产区、冀东冬春日光温室瓜菜区、冀中冬春棚室蔬菜产区、冀南春秋大中小拱棚区为基础的环京津蔬菜供应四大规模特色优势产区，能够实现全年供应新鲜蔬菜[1]。河北省以稳定保障京津冀地区蔬菜市场供应为己任，形成了涵盖叶菜类、根茎类、瓜菜类、茄果类、葱蒜类、菜用豆类、水生蔬菜等种类的蔬菜生产体系，并且长期形成鸡泽辣椒、平泉食用菌、永清胡萝卜、崇礼彩椒、玉田包尖白菜、平泉黄瓜等特色蔬菜产品[2]。

近年来设施蔬菜以其季节适应性强的特点在河北省得到迅速发展，年种植面积稳定在40万公顷以上，由于河北省光照条件良好，冬季设施棚室温度也容易保持，因此能够满足不同季节的生产需求。但是由于小型农户的棚室条件较为简陋并且差异性明显，无法满足标准化、规模化和集约化的生产要求[3]。

1.2 蔬菜生产全程机械化现状

河北省农机制造业起步较早，尤其在旋耕机、秸秆还田机、播种机、青饲料收获机、玉米收获机等农机装备领域具备丰硕成果，但是在蔬菜机械化方面发展较为缓慢，蔬菜的生产环节基本由人工完成，随着产业结构的调整，蔬菜的经济价值日益凸显，河北省蔬菜机械的短板愈发明显。

1.2.1 耕整地机械化

耕整地效果对蔬菜生长具有重要影响，并且耕整地的规范化、精细化程度是蔬菜生产全程机械化的基础。蔬菜播种前的整地阶段首先要进行旋耕，粉碎残茬、疏松土块，现在为打破犁底层，加深蔬菜根系生长空间，旋耕深松配合作业模式得到了广泛应用。此外耕整地环节还包括施肥、起垄和覆膜等作业环节，目前耕整地机械的发展方向是联合整地机，一次作业完成多项工作。目前大部分机具都是由拖拉机牵引，适用于大田作业，在棚室难以开展工作，并且棚室是密闭空间，滞留的尾气会对蔬菜造成污染，河北农业大学唐明等研发的温室电动旋平机能够有效适应棚室工作环境，为棚室作业提供了新的动力思路[4]。

1.2.2 蔬菜育苗播种机械

蔬菜种子经济价值较高，蔬菜的精量播种机械需求量较大。目前大田多为机械式播种方式，棚室则广泛采用的是气力式播种方式[5]。其中机械式播种机，机构简单，性能可靠，但是蔬菜种子颗粒小，需要丸粒化处理，种子处理成本较高；气力式播种机相较于机械式播种机因对种子损伤小、精度高等优点得到了广泛的研究与使用[6]。河北省的蔬菜精量直播机械效果较好，已经形成系列化的机具产品，能够适应异形种，在国内处于领先地位。

1.2.3 蔬菜移栽机械

目前蔬菜工厂化育苗发展十分迅速，蔬菜移栽机械需求量增加。由于蔬菜播种机存在漏播补种困难的问题，目前多是出苗后进行识别补苗，需要补苗移栽机；许多蔬菜苗生长到一定程度需要移栽到大田或棚室土地中去，需要蔬菜移栽机。河北省的田间蔬菜移栽机按照投苗自动化程度可分为自动和半自动两种，并且半自动化移栽设备已经趋于成熟，可以完成我省蔬菜的移栽作业，基本上替代了国外机具[7]。

1.2.4 蔬菜田间管理机械

蔬菜的田间管理包括喷药、除草、施肥、灌溉等工作环节。目前设施蔬菜由于铺设地膜等方式，杂草较少，对于杂草较多的蔬菜产地，主要依靠微型旋耕机进行除草作业；较为先进的蔬菜棚室大都具有水肥一体化设备，对蔬菜进行智能化的施肥灌溉，但是目前的水肥一体化技术仍存在一些问题，蔬菜产量较低，所以广泛采用的还是铺设滴灌带等人工施肥灌溉方式[8]。

1.2.5 蔬菜收获机械

按照蔬菜产品器官的不同，蔬菜收获机械也分成很多种类。其中根茎类蔬菜多采用连同土壤整体挖掘，然后震动松土的收获方式；茎叶类蔬菜收获机大都具有自走式底盘和往复式割刀；然而花球类和果菜类由于蔬菜本身易损坏等问题较难实现机械化采摘，目前主要依靠人工完成[9]。

1.3 蔬菜全程机械化存在的问题

河北省蔬菜产业得到了政府的大力支持后，机械化水平与蔬菜种植水平的差距较为明显，在人力成本提高后，由于难以实现蔬菜生产全程机械化，蔬菜产业的利润空间也被压缩了。并且由于缺乏统一管理，蔬菜种植大多是个体农户为了经济效益自发种植的，蔬菜的品种、规模和种植方式等均存在较大差异，虽然蔬菜生产机械在不断研发，但是难以推广使用。

2 河北省蔬菜产业全程机械化发展对策

河北省目前蔬菜生产的主体力量还是个体农户，不仅种植规模较小，种植的蔬菜种类、种植方式等还存在较大的差异性，不利于机械化生产。要解决河北省蔬菜全程机械化问题，应该从政府到生产经营者共同努力，打造新的蔬菜生产模式。

2.1 蔬菜全程机械化的影响因素

蔬菜的种植规模、种植品种和标准化程度是影响蔬菜全程机械化的关键因素。蔬菜全程机械化生产主要解决的是蔬菜生产成本和蔬菜品质的问题，并且从事蔬菜生产的农户主要关心的是生产成本问题。种植规模的大小是影响机械使用成本的关键因素，随着种植规模的增加人力成本逐渐提高，然而机械化生产成本受规模增加影响较小，规模越大越有利于蔬菜全程机械化生产。单一品种种植能够减少蔬菜生产机械种类也便于统一管理，此外单一品种也有利于统一标准的制定，机械化生产也需要统一的标准，便于机具的研发。

2.2 蔬菜生产机械的发展方向

首先，蔬菜种植的土地环境必须有性能可靠的整地机进行处理，自动化的整地机是发展的大潮流，整地机将朝着自动化、精准化的方向迈进，做到各部件精准、可调，适应不同的工作环境。除此之外，要顺应绿色、环保的大方向，设计绿色、无污染的牵引设备，适应棚室工作需要。

蔬菜播种机的研究已经较为深入，目前播种的监测与问题的处理是主要研究方向，处理好这个问题才能加快播种机的自动化进程，应加大传感器技术的使用与研究，使播种环节完全实现以机代人。此外，工厂化育苗中，最欠缺的运输环节也要投入研究，设计出适合的穴盘运输设备，使工厂化育苗形成完整的物流体系。

蔬菜嫁接机的研究方向必将是全自动嫁接机，应当借鉴飞速发展的工业技术，利用视觉识别技术、机器人技术等，实现蔬菜嫁接的全自动化作业。蔬菜移栽机方面，目前的机型大都需要人工上苗，未来的发展方向应该是全机械化上苗，人的工作主要是整体的监控，而不参与实际操作。蔬菜收获环节应加强对瓜果类蔬菜的研究，目前广泛采用的视觉识别技术、柔性采摘技术等都没有实际应用，这是蔬菜采摘可以领先世界的一个机会。

2.3 蔬菜全程机械化发展的整体对策

河北省蔬菜生产的主体力量还是个体农户，种植规模较小，种植的蔬菜种类、种植方式等存在一定的差异性，不利于机械化生产，针对此问题需要加强政策引导，推动统一标准的制定，首先推动河北省特色蔬菜的全程机械化，特色蔬菜种植地点集中，经济价值较高有利于机械化生产的推广，在形成经济效益后带动整个蔬菜产业的转型升级。

为了实现蔬菜生产全程机械化，农艺、农机的科研工作者应当加强农艺与农机的融合，农艺的制定要为农机的研发提供便利，农机的发展也将促进农艺的改革，农机与农艺应当是协同发展的状态，目前许多蔬菜生产的农艺方式较为传统，不适用于机械化生产，应当积极推动农艺改进。

在蔬菜生产机械化的推进过程中，作为蔬菜生产的经营者应当积极响应政策与号召，推进蔬菜生产统一标准的制定与实施。目前技术相对成熟，机械化程度较高的农场、示范基地等要起到带头作用，积极推广新的生产经营理念，让广大农民看到蔬菜生产全程机械化的优势，带领他们转变观念，逐步实现蔬菜产业的转型升级。