设施内菠菜机械化收割试验初探

张寒波

（上海市农业机械鉴定推广站，上海市 201601）

0 引言

菠菜是上海市民主要食用的绿叶菜之一，口感微甜，营养丰富，在上海设施内可周年生产，为保障上海“菜篮子”起到压舱石的作用。菠菜种植精细程度高、用工量大，尤其在收割环节，受居民食根菠菜习惯影响，往往需要大量人工收获带根菠菜。探索解决菠菜收获环节机械替代人工问题就显得迫在眉睫。

本试验以切根型菠菜收割机械作为机械化收获环节的机型。在前期耕整地和播种等环节机械化作业的前提下，重点关注菠菜机械化收割，割刀入土，通过水平震动的方式切割菠菜根系，然后人工拔出，获得商品性更符合上海市民的食用习惯的菠菜，通过试验初步探索考察菠菜收割机对作业环境的适应性、作业效果等的情况。

1 材料与方法

1.1 试验时间和地点

试验分别于2020年10～12月份（冬季）、2021年3～4月份（春季）分两轮在上海市松江区叶榭镇连栋大棚内进行[1]。

1.2 供试材料

供试菠菜品种为石湖菠菜和进口包衣品种翡翠。使用播种机2BS-JT8进行播种、日本引进的菠菜收割机进行收割。

1.3 试验方法

试验前期，将经黄沙、有机肥改良的土壤按要求整平，用旋耕机多次耕地，确保土壤不结块，松散程度好。根据菠菜收割机割刀宽幅做90 cm宽的畦面来匹配。第一轮试验采用2BS-JT8播种机进行播种。播种密度设计3水平，播种轮使用F24，通过调节齿轮比区分播种密度：分别为水平A齿轮比前14后9，株距为2.5 cm；水平B齿轮比为前11后10，株距为3.8 cm；水平C齿轮比为前10后13，株距为5.5 cm。

第二轮试验根据前期筛选的播种密度进行播种，进行机械收获相关参数数据统计。测量环境条件、漏割情况，每1重复随机收取5株样品，测其根长（cm）、根直径（cm）、自然株高（cm）、单株重（g）等，记录并做好数据分析。

1.4 数据分析

原始数据的整理采用Microsoft Excel 2016软件完成，描述统计及直方图测验采用SPSS 19.0软件完成。

2 结果与分析

2.1 适宜菠菜机械收割的机械播种密度情况及分析

第一轮试验，由于选择了未包衣种子，浸种后种皮容易粘连到播种轮，导致播种轮堵塞，不易下种。除了A（齿轮比前14后9）处理达到合适的出苗水平以外，B（齿轮比为前11后10）处理和C（齿轮比为前10后13）处理都存在出苗不整齐、稀稀拉拉的情况（图1、图2）。从播种效果来看，处理A适宜作为下一轮试验的机械播种密度来使用。

图1 A处理生长情况

图2 B、C处理生长情况

2.2 菠菜收割机作业环境适应情况及分析

均匀选取了试验田块中10个点，进行了0～5 cm土层和5～10 cm土层的土壤含水量快速测定，测定结果见表1。

表1 土壤含水量情况表

从土层含水量的情况看，试验地土质偏黏性。0～5 cm土层（菠菜收割机割刀工作层）含水率达到了44.38%，最高的达到53.5%，最低的也有35.9%，同一地块不同区域含水率差异大；5～10 cm土层（菠菜根系生长层）平均含水率37.34%。虽然采取了收割前不浇水的处理，受上海地区地处亚热带季风气候潮湿多雨影响，土壤含水率仍偏高。从收割效果看，多数情况下割刀能顺利作业，遇到特别湿的会出现割刀带土，些许影响收割效果。说明菠菜收割机对土壤含水率有一定要求，但总体上适应范围较广（图3）。

图3 割刀入土情况

2.3 菠菜收割机收割质量情况

2.3.1 收割机作业性能情况

测得菠菜收割机作业效率平均能达到993.33 m2/h。漏割，即切口不整齐（图4、图5）不能直接轻松从土层里拔出的菠菜株数约占19.85%（表2）。

表2 菠菜收割机作业性能情况

图4 根部切口整齐

图5 根部切口不整齐

2.3.2 收割的菠菜情况

对菠菜收割后根长（切割深度）、根直径、自然株高、单株重进行测量和统计分析，得到各形态指标数值（见表3），直方图及正态分布图（图6、图7、图8、图9）。根长，同时也是割刀入土深度，均值在1.11 cm左右，标准差0.36，说明在该数值较为稳定，在1.11 cm左右波动比较小，割刀几乎都是在土层同一深度作业。从直方图中发现，测得的数据集中在1～1.5 cm之间，割刀的入土深度约为1.5 cm左右。菠菜根直径平均值为0.29 cm，数字比较集中，符合正态分布，地下部分长势良好。自然株高均值25.33 cm，标准差3.01，直方图显示符合正态分布，说明包衣种子出苗整齐，植株生长期较为一致。单株重均值20.55 g，标准差5.16，基本符合正态分布，但略有波动，在播种密度上有调整空间，但不影响机收。

表3 菠菜收割后形态指标情况

图6 根长（深度）直方图及正态分布

图7 根直径直方图及正态分布

3 结语

菠菜收割机简单易操作，作业效率为0.67 h/667m2，比较适合设施内作业。土壤改良以后，对于菠菜植株的生长和收割起到了一定的促进作用。该收割机对上海土壤的适应性较广，对土壤含水量高、土块大等不良土情有一定适应性，并能在1.5 cm左右深的土层中稳定地工作，可靠性较强。

同时，受机械结构制约，为防止出现畦面边缘的漏割现象，建议畦面宽应略小于割幅。为了提高土地利用率，建议选择的菠菜收割机宽幅在100～110 cm，小叶菠菜、未包衣菠菜种子应适当密植，大叶菠菜、包衣种子可根据实际情况相对降低密度，推荐使用包衣种子。本试验仅对该收割机进行了初步探索，在以后的试验中需要进一步引进和研究更加便捷高效的菠菜收割机械和技术。

图8 自然株高直方图及正态分布

图9 单株重直方图及正态分布