上海设施蔬菜宜机化生产难点和对策建议

陈杰 李晓强 吴军辉 司慧萍 林开颜

导读：介绍了上海地区蔬菜生产的主要设施类型及其环境特点，总结了上海设施蔬菜宜机化生产难点，并提出种子加工和处理、设施蔬菜生产标准化、遮荫通风改善、大棚结构改进、农机和农艺融合5条对策。

蔬菜生产有一定的地域限制，特别是绿叶蔬菜，长途运输对于其品质有较大的影响。上海作为我国一个特大型城市，有2 400多万常住人口，从供应优质安全的生鲜产品角度考虑，在上海发展一定规模的设施蔬菜生产有着重要的意义。近年来，上海蔬菜生产面积常年保持在50万～60万亩（1亩=667 m2），月供新鲜蔬菜30万t左右。其中，设施蔬菜生产面积4万～5万亩，设施主要是单栋塑料大棚，多为6 m和8 m宽的单栋塑料大棚，占设施蔬菜生产面积的70%左右。单栋塑料大棚相对简易，但性价比较高，其结构和特性对设施农机的使用有着较大的阻碍。上海设施农业的不断发展，及上海农业生产劳动力紧缺和劳力成本飞涨的现状，使得上海设施蔬菜生产的省力化和宜机化工作迫在眉睫。分析目前上海设施蔬菜宜机化生产中的难点，总结归纳上海设施蔬菜宜机化对策，是提升上海蔬菜保供能力、绿色生产能力和产业增效能力，推进高效率机器换人行动的重要举措。

1 上海蔬菜生产主要设施类型的环境特点

上海设施蔬菜生产以塑料薄膜大棚为主，包括单栋塑料大棚（图1、2）和连栋塑料大棚（图3、4），这2种设施的生产环境差异主要体现在如下几个方面。

图1 单栋塑料大棚

图3 连栋塑料大棚

1.1 光照

通常上海地区2～3月会遭遇早春连续低温阴雨天气，6～7月则遭遇梅雨天气，长时间的阴雨天气不能满足蔬菜正常生长对光照的要求，所以提升设施内的光照条件对上海地区设施蔬菜生产尤为重要。与单栋大棚相比，连栋大棚的受光面积大，所以连栋大棚内采光性能较好，光照更为均匀[1]，而且连栋大棚具有更高的透光率[2]，无论采用何种走向，对大棚内光照影响均较小，因此能为设施蔬菜提供更佳适宜的光照环境，更适合在设施周年生产中推广和应用[3]。

图2 单栋塑料大棚群

图4 连栋塑料大棚群

1.2 温湿度

上海冬季低温和夏季高温，也会对设施蔬菜生产带来较大的影响。与单栋大棚相比，连栋大棚在大棚的保温、土壤增温方面有较好效果，所以在低温季节，连栋塑料大棚的土壤和空气温度均高于单栋大棚[4，5]。而在高温季节，恰恰相反，单栋大棚的最高土壤温度和空气温度明显高于连栋塑料大棚，而且不论是冬季还是夏季，单栋大棚的湿度都要高于连栋大棚，容易引发病虫害，总体而言，连栋塑料大棚的温湿度环境更适宜植物生长[4]。

1.3 棚内环境的均一性

蔬菜生长需要较为稳定的环境条件，环境要素的变动越小越有利于作物生长。设施内部的环境可认为是一种小气候环境，有研究表明，设施越小，设施内部的温度、湿度、二氧化碳浓度和光照的不均匀性更为明显，且波动幅度更大，与单栋大棚相比，连栋大棚因为空间更大，环境要素变化相对平稳，分布更为均匀，更利于植物生长[6，7]。

2 上海设施蔬菜宜机化生产难点

2.1 蔬菜品种的多样性

在上海设施蔬菜机器换人工作推进中，机械化播种是其中的一个重要工作，但我国蔬菜种类很多，不同蔬菜种子的大小、形状、光滑度、含水率、摩擦系数、黏着系数各不相同，种子物理特性的差异给播种机的开发与应用带来了较大困难，特别是对于通用播种机的开发来说，如果一种播种机只适合一类或几类蔬菜种子，其利用效率大大降低，且增加设施蔬菜生产成本，阻碍宜机化工作的推进[8，9]。

2.2 设施蔬菜生产的复杂性

设施蔬菜生产种类繁多、设施类型各不相同，上海地区蔬菜生产设施有单栋塑料大棚、连栋塑料大棚、文洛型玻璃温室、屋顶全开型玻璃温室等类型，生产环境差异较大，而且种植模式各不相同，茬口安排也各具特色，执行的标准等级也有差异、管理者水平差异较大，蔬菜生产标准化是一项全方位、全链条的系统工程，要在设施蔬菜生产中实现标准化生产难度较大，但如果不能进行标准化生产，相关配套的农业机械就会面临应用面十分狭窄，通用型农机难以推广应用等问题，给以机换人工作带来阻碍[10，11]。

2.3 大棚遮荫设施的缺失

上海地区夏季酷暑高温，最高气温一般会超过40℃。在没有其他任何遮荫条件和降温措施的大棚中，即使最大限度开启侧窗或卷起侧膜，以保持良好的通风，大棚内的温度也远远超出了植物生长所需的环境温度，而单栋大棚往往不配置遮阳网[12，13]，如果要在夏季利用单栋大棚进行蔬菜生产，必须在大棚上人工铺设遮阳网（图5），而且秋季还要将遮阳网拆下，既费时又费人工。

图5 夏季铺上遮阳网的单栋塑料大棚

2.4 大棚结构的限制

目前上海地区的塑料大棚结构主要为拱形钢龙骨覆塑料膜，单栋塑料大棚一般有6 m和8 m 2种规格，长度30～100 m，仅大棚两端有门，门宽约2 m，高约2 m，大型农机难以进入，而且大棚两侧边缘肩高一般只有1.0～1.5 m，存在作业死角，即使农机勉强进入，但受空间限制，作业、掉头都困难，作业效率和覆盖率都大打折扣，因此塑料大棚特别是单栋塑料大棚的结构严重阻碍了机械化技术的推广与应用[14]。

2.5 农机和农艺严重脱节

设施蔬菜生产是一项综合性的系统工程，涉及植物栽培、设施配置、机械应用等多项技术和工程，而且由于蔬菜种类繁多，种植方式各异、栽培习惯不同，发展宜机化设施蔬菜生产须建立农机和农艺相互融合的综合技术体系[15]。农机与农艺结合的问题由来已久，而目前我国设施蔬菜生产中农机与农艺结合的工作还没有得到很好地解决，影响了设施生产宜机化发展。目前中国设施蔬菜生产中的农机和栽培技术研发与推广应用缺乏系统性和整合性，栽培技术不兼顾机具使用特性，机具研发缺乏农艺参数作为支撑，农机和农艺研究与推广应用脱节现象较为严重[16，17]。

3 上海设施蔬菜宜机化生产发展对策

3.1 种子加工和处理

不同蔬菜种子的大小、形状、光滑度、含水率、摩擦系数、黏着系数各不相同，种子物理特性的差异给播种机的开发应用带来了较大困难，要在塑料大棚中实现机械化播种，种子的预处理和加工是切实可行的解决方法。种子丸粒化包衣加工和种子带精量播种是近几年逐步普及推广的设施蔬菜宜机化配套种子工程。种子丸粒化是用可溶性胶将填充料、有益于种子萌发的附料以及防病防虫的药物粘合在种子表面，使种子成为一个个表面光滑、形状大小一致的圆球，其粒径变大，质量增加，因而适于机械化播种，还能节省种子用量[18～20]。种子带精量播种是按照预先设定的株距和行距，将蔬菜种子定量、定位包裹在可降解的天然纤维组成的种子带中，然后用种子带播种机将种子带埋入土壤中，实现省力、省时的机械化播种[21，22]。种子丸粒化包衣加工和种子带精量播种能够很好地解决蔬菜种子差异导致的播种机械适应性差的问题，用同一种播种机就能够播种不同的蔬菜种子，对于实现设施蔬菜宜机化生产有着重要的意义。

3.2 设施蔬菜生产标准化

针对设施蔬菜生产复杂性的问题，推行设施蔬菜生产标准化是解决蔬菜生产机械难以普遍适用的一个重要举措[10，11]。设施蔬菜生产标准化要做到产前准备、产中管理和采收要求统一。相同或相近的品种，产前的整地、株行距、底肥种类和用量等要做到标准规范化，产中的播种密度、定植规格、灌溉、施肥、病虫害防治、温度、通风管理等农事要实现标准化操作，蔬菜采收要统一规范，只有实现了设施蔬菜生产的标准化，农机的适用性才可以大大提高，对于设施蔬菜农机的推广应用以及宜机化发展有积极的推进作用。

3.3 遮荫通风改善

夏季塑料大棚内的高温给设施生产和宜机化发展带来了考验。目前上海新建的连栋塑料大棚一般都配置了外遮阳用于降温，但原有的大多数单栋塑料大棚没有外遮阳，建议对单栋塑料大棚进行整体规划，成排或连片的单栋塑料大棚统一配置外遮阳，另外，单栋塑料大棚在原来侧卷膜的基础上增加顶卷膜，以降低夏季棚内的温度（图6）。解决夏季棚内高温问题，能够在夏季将农机引进大棚，实现夏季的蔬菜宜机化生产[12，13]。

图6 增加了顶卷膜的单栋塑料大棚

3.4 大棚结构改进

①门 塑料大棚，特别是单栋塑料大棚，一般在大棚两头设置大门，门一般较小，建议将2 m宽的门调整到5 m宽（图7），或者采用无立柱结构安装全开启移门，也可用可折叠、可拆卸大门，能极大方便作业农机进出大棚，有利于蔬菜生产宜机化的推进[23～27]。

图7 扩大了门开幅的单栋塑料大棚

②大棚长度 单栋塑料大棚一般长30多m，在条件允许的前提下，尽可能延伸大棚长度，使农业机械在大棚中作业时尽可能按直线行走和作业，避免多次转向和掉头，提高农机的作业效率。

③单栋大棚的连栋化 目前上海有大面积的单栋塑料大棚，部分已使用多年，而且仍有使用价值，如果全部拆除新建连栋塑料大棚极其浪费，可利用单栋塑料大棚的骨架进行连栋化改造，将原有的单栋塑料大棚改造成连栋塑料大棚（图8、9），这样既能克服单栋塑料大棚生产上的缺点，发挥连栋大棚的优势，特别是连栋大棚的空间优势，有利于设施蔬菜生产机械化操作，又能节省大棚建设成本，对促进设施蔬菜宜机化生产有积极作用。

图8 连栋化改造后的塑料大棚

3.5 农机和农艺融合

设施蔬菜生产是一项综合性系统工作，设施、农机和农艺技术缺一不可，所以在发展设施蔬菜宜机化生产时，一定要考虑到农机和农艺的有机结合，农机的研发要考虑到大棚生产的实际，农艺技术的改进提升也要为农机的导入和使用留下可操作空间[28，29]。对于绿叶蔬菜，可以参照壮苗指数研究宜机化采收指数[30～32]，从茎粗、株高、开展度、叶片底部离土壤的距离、株型锥角、根冠比、地上部与地下部的质量比等方面探究宜机采收指数，并从育种、栽培技术等方面提升宜机采收指数，真正实现农机和农艺的高度融合。

图9 连栋化改造后的塑料大棚天沟