东北地区日光温室果菜生产现状与轻简化途径

余朝阁 何 尧 岳红岩 赵洪志 赵连军 李政国 卫向东 章丽丽 李本帅 孙周平*

（1 沈阳农业大学园艺学院，设施园艺教育部重点实验室，辽宁沈阳 110866；2 辽宁依农农业科技有限责任公司，辽宁沈阳 110400；3 绥中县农业农村局，辽宁葫芦岛 125200；4 朝阳市设施农业管理中心，辽宁朝阳 122000；5 西丰县农业技术推广中心，辽宁铁岭 112400；6 新民市升子农资商店，辽宁新民 110324；7 赤峰市农牧业局，内蒙古赤峰 025150；8 辽阳新特现代农业园区，辽宁辽阳 111302；9 辽宁省农业机械化发展中心，辽宁沈阳 110085）

针对当前我国设施蔬菜生产用工多、劳动强度大、机械化程度低，而农村劳动力老龄化日趋严重等问题（宋卫堂和李明，2020），对东北地区日光温室果菜类蔬菜主产区配套设备情况及生产效益进行调研和分析，以期为提高设施果菜生产的省力化和机械化水平，提高劳动效率，提升产品的产量、品质和效益提供依据和参考。

1 调研方法

1.1 调研区域

调研时间为2021 年1—5 月，调研区域选择东北地区日光温室蔬菜主产区，具体在辽宁省的沈阳市、朝阳市、葫芦岛市、锦州市、辽阳市、铁岭市，河北省的承德市，内蒙古自治区的赤峰市。在各市日光温室果菜主产区选取10～15 个代表当地主流情况的日光温室，剔除填写不完整和数据不可靠的问卷，各市回收10 份左右有效问卷，共计110 份。

1.2 调研对象基本情况及方法

各市调研日光温室中种植的蔬菜种类主要为番茄和黄瓜，栽培茬口除朝阳市的凌源市、承德市的平泉市、赤峰市的宁城县黄瓜主要为越冬一大茬，朝阳市的北票市番茄主要为越冬茬和越夏茬以外，其他地点日光温室番茄和黄瓜的栽培茬口均主要为冬春茬和秋冬茬。各市日光温室种植的果菜种类及茬口详见表1，番茄和黄瓜各茬口栽培时间参见DB21/T 3416.2—2021《日光温室蔬菜绿色生产技术规程第2 部分：番茄》和DB21/T 3416.3—2021《日光温室蔬菜绿色生产技术规程第3 部分：黄瓜》。

表1 东北地区日光温室主要果菜种植种类及茬口

不管是哪种栽培茬口，生产效益和成本均为日光温室内每667 m土地全年的效益和成本。另外，由于各市调研的日光温室番茄和黄瓜之间在配套设备、用工情况、生产效益及成本构成等方面无显著差异，存在的主要问题也基本一致，所以本文将两种果菜的相关调研数据共同分析，主要为解决东北地区日光温室番茄和黄瓜共性问题提供参考。

1.3 调研内容

调研以现场访问和“一对一”问答填写问卷的形式进行，受访人为调研温室的直接管理者，调研内容主要包括日光温室配套设备、用工情况、生产效益、生产成本及成本构成等。其中日光温室配套设备主要包括环境调控设备（电动卷帘机、电动放风器、加温设备、循环风机、补光灯）、耕整地设备（旋耕机、起垄机）、运输设备（轨道车、简易运输车）和灌溉设备（滴灌、微喷灌）等；生产成本包括直接生产成本（秧苗、肥料、农药、水电、棚膜等）、用工成本（包括定植前、定植、生长管理、水肥管理、植保管理等用工）和设备折旧成本（除基本建筑以外的环境调控、耕整地、灌溉、运输等设备）等；生产效益=总收益-生产成本。

1.4 数据处理

对各市有效调研问卷中的数据取平均值，并对有效问卷数及其数据进行加权平均。采用Excel 软件进行数据分析和作图。

2 东北地区日光温室果菜生产配套设备及效益现状

2.1 常用配套设备

对东北地区日光温室环境调控、耕整地、运输和灌溉等配套设备调查结果发现：环境调控设备中，电动卷帘机应用率最高，达100%，其次为电动放风器，应用率达81.6%，补光灯和循环风机应用率分别为22.4%和10.2%，加温设备应用率最低，仅为4.1%；耕整地设备中，旋耕机和起垄机应用率分别为34.7%和28.6%；运输设备中，轨道车和简易运输车应用率分别为42.9%和59.2%；所调研日光温室全部应用节水灌溉，包括膜下滴灌和膜下微喷灌两种，其中膜下滴灌占69.4%，膜下微喷灌占30.6%（图1）。由此可见，东北地区日光温室蔬菜生产中节水灌溉、电动卷帘机、电动放风器、简易运输车等常规设备应用最为普遍；耕整地设备和轨道车也有一定规模的应用；而加温、降湿（如循环风机）和补光等环境调控设备应用率较低。另外，上述配套设备（如卷帘机、耕整地和运输设备）的自动化程度和精准度（如水肥控制）方面还有较大的提升空间。

图1 东北地区日光温室果菜生产常用配套设备

2.2 主要生产用工情况

对东北地区日光温室果菜主要生产环节用工情况调研发现，定植前的耕、整地劳动强度大，定植也具一定的劳动强度，但二者均易于实现机械化，也是当前轻简化的重要内容；而棚膜和保温覆盖材料（保温被等）的安装和撤除虽然总用工时间不多，但劳动强度大，靠个体种植户往往无法单独完成，操作难度大，需雇佣多人才可共同完成，且机械化难度也较大，迫切需要探寻轻简化途径；植株调整、授粉或蘸花、肥水管理和病虫害防治等，虽然劳动强度均不大，但在整个生产过程中耗时长，且整体上机械化程度不高，可以通过不同方式或在某些环节不同程度地实现轻简化；产后拉秧劳动强度也较大，可通过植株还田方式减少劳动量，也可以实行机械化操作（表2）。

表2 东北地区日光温室果菜主要生产环节用工情况

2.3 生产效益分析

2.3.1 总效益及运行成本构成 在日光温室生产中，直接生产成本、配套设备折旧成本和人工成本是除日光温室基本建筑成本以外的主要运行成本。调查发现，东北地区日光温室果菜每年总收益平均达55 299 元·（667 m），运行成本每年为23 840元·（667 m），占总收益的43.1%，每年的纯收益为31 459 元·（667 m）（图2-a）。进一步对构成运行成本的3 因素分析表明，直接生产成本和配套设备折旧成本每年分别为9 967 元·（667 m）和3 272 元·（667 m），占运行成本的41.8%和13.7%；人工成本最高，每年达10 601 元·（667 m），占运行成本的44.5%（图2-b）。说明日光温室生产运行成本较高，而运行成本中人工成本最高，其次为直接生产成本。

图2 东北地区日光温室果菜年生产效益及运行成本构成

2.3.2 人工成本构成 日光温室果菜生产过程中，通常在定植前（耕、整地及铺设灌溉设施等）、定植、生长管理、水肥管理和病虫害防治等环节需要人工。调查结果显示，用工量最多的环节为植株日常生长管理，包括植株调整、吊蔓、落蔓、蘸花、授粉、采收等环节，占全部用工量的66.1%；定植占全部用工量的5.1%；而定植前、水肥管理和病虫害防治各占全部用工量的10%左右（图3）。整体看来，植株日常生长管理用工量最多，且机械化难度较大，而在该环节减少用工量的潜力也最大；定植前耕、整地及定植后拉秧劳动强度大，但相对易于机械化，是当前轻简化的重点。

图3 东北地区日光温室果菜生产人工成本构成及其占比

2.3.3 直接生产成本构成 在直接生产成本中，棚膜和秧苗分别占20.1%和23.1%；肥料和农药分别占35.2%和10.6%，其中肥料占比最大，达1/3 左右；水电费占比最小，为直接生产成本的4.4%；其他直接生产成本占6.7%（图4）。棚膜、秧苗、肥水和农药等是保证蔬菜优质高产的基础和前提，但当前设施蔬菜生产普遍存在肥料和农药过量施用现象（张红升 等，2021），可通过科学施肥和病虫害防控措施，在保证作物健康生长发育的前提下减少肥料和农药的施用量，实现日光温室果菜生产提质增效。

图4 东北地区日光温室果菜生产直接生产成本构成及其占比

3 东北地区日光温室果菜生产轻简化途径

3.1 实行东西垄向栽培，探索宜机化栽培参数

日光温室南北垄向栽培是当前制约设施果菜机械化的瓶颈，实行东西垄向栽培是日光温室起垄、铺滴灌、覆地膜、定植、植株管理、产品采收、投入品和产品运输等环节实现机械化的基础和前提。实行东西垄向栽培模式首先必须确定宜机化栽培参数，而宜机化栽培参数的确定主要涉及以下两方面问题：一是作业道宽度，即作业道多大宽度才能既可保证配套机器在田间正常工作和运行，又不造成不必要的温室空间浪费。二是作物栽培模式及株行距，即采用同一行距的单行栽培还是大小行距的双行栽培，单行栽培的行距等同于作业道宽度，而双行栽培的大行距通常为作业道宽度，其合理的株距为多少。

由于单位面积的作物定植密度及其生长发育状况是保证产量和品质的基础，所以在确定宜机化作业道宽度的同时，还必须综合考虑作物的栽培模式及其株行距，从而保证作物在其相应栽培季节里能够获得足够的光照，以满足植株生长发育与产量形成所需。沈阳农业大学轻简化栽培课题组前期对日光温室番茄和黄瓜不同垄向和垄距栽培模式进行示范比较，东西垄向垄间大行距（作业道）分别设为1.20～1.25 m、1.40～1.45 m 和1.60～1.65 m，垄内小行距均为0.35～0.40 m，即作业道和垄台总宽度分别为1.6、1.8、2.0 m 的3 种大垄双行栽培模式，以南北垄向1.6 m 垄距大垄双行栽培（大行距1.20～1.25 m、小行距0.35～0.40 m）模式为对照；所有处理种植密度相同，株距依行距和密度进行调整，分别在弱光季节/区域（＜5 万lx）和中强光季节/区域（5 万～8 万lx）试验示范。结果显示东西垄向1.8 m 垄距（大行距1.40～1.45 m、小行距0.35～0.40 m）对番茄和黄瓜的采光、生长和产量等无显著影响，既可满足作物生长发育与产量形成的需要，又符合机械化作业的要求。

3.2 关键装备及配套技术的研发与优化

东西垄向栽培模式为日光温室果菜生产的机械化提供可能，但是由于我国日光温室长期以南北垄向栽培为主，目前尚缺少与东西垄向栽培相适应的机械装备，或机械装备在应用中还不够成熟和完善，所以必须加强适于日光温室果菜东西垄向栽培配套装备的研发与优化。

在众多配套装备中，对以下几类装备要求尤为突出：①耕整地与定植装备。当前耕整地机具（旋耕机、起垄机）在日光温室中有一定规模的应用，但普遍存在耕作深度不够、起垄取土量少等问题；定植机具也有应用，但还存在自动化程度不高和脱苗问题。所以仍需要对上述设备进一步优化，以达到相应作物生产的要求。② 垄间运输工具。由于东西垄长度较大，如不能配套相应的运输工具，日常植株管理如摘除枝叶和采收产品就需要在垄间走较远距离才能运输到垄的一端，当前示范户主要通过简易的手推车运送植株枝叶和产品，但仍会增加植株管理和产品采收的工作量，所以必须研发出可在垄间自由运行的运输工具。③多功能作业车及其配套装备。垄间运输工具也可作为多功能作业车，只需对其配套植株管理（绑蔓、落蔓、疏叶、授粉等）、肥水管理、病虫害防治、产品采收及运输，乃至操作者临时休息的工具或装备。④ 其他操作难度和劳动强度大的环节配套装备的研发。例如覆棚膜或保温被、棚膜清洁、冬季除雪、植株拉秧等设备。

要充分发挥硬件装备的功能作用，必须配套与之相应技术措施，随着日光温室生产机械化程度的不断提高，机械装备必然越来越需要与信息技术、自动控制技术等相融合。日光温室轻简化生产关键装备及配套技术的研发、集成与优化，将对降低劳动强度、提高劳动效率、增加劳动乐趣、保证生产者健康和安全具有划时代的意义。

3.3 栽培管理技术创新，农艺与农机相融合

日光温室果菜实行东西垄向栽培模式，除上述要求宜机化的株行距之外，还需要栽培管理技术与之相适应。例如，为保证后排的作物能够接受相对充足的光照，可以改变传统的全棚等高度落蔓和统一单秆整枝的植株管理方式，探索前低后高梯度式落蔓，部分栽培行或垄可采用更为适宜的整枝方式；还可以在栽培品种方面选择植株开展度、叶片大小、厚度、仰角等株形因素更为适宜的品种。同时探明果菜的植株群体和个体在生长发育、产量等方面的关系，指导栽培管理技术的创新与集成。除栽培技术创新外，还需加强对环境调控、肥水管理、病虫害防治等关键配套技术进行优化和科学集成，从而实现东西垄向栽培模式下的农机农艺融合。

3.4 制订技术规程，实现轻简化和标准化生产

将关键配套设备和技术科学集成，加强试验示范，构建日光温室果菜轻简化高效生产技术模式，根据示范结果不断调整优化，形成技术规程，依托研发团队、教学科研部门、农技推广部门、农资或农机经营企业，通过现场、网络、电视、杂志等媒体宣传、技术指导和培训，发放技术资料和产品等方式，使日光温室蔬菜轻简化高效生产技术和理念得到广泛传播和认可，最终实现日光温室果菜轻简化、标准化高效生产。