我國設施蔬菜機械化起壟技術應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

高慶生　胡　檜*　陳　清　陳永生　管春松　楊雅婷

（1農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所， 江蘇南京 210014；2中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究院，北京 100083）

我國設施蔬菜機械化起壟技術應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

高慶生1胡檜1*陳清2陳永生1管春松1楊雅婷1

（1農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所， 江蘇南京 210014；2中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究院，北京 100083）

目前我國的設施蔬菜綜合機械化水平低于25%，嚴重制約了蔬菜全程機械化和蔬菜產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。起壟是設施蔬菜生產(chǎn)的關鍵環(huán)節(jié)之一，直接影響后續(xù)播種、移栽和田間管理等機具的配套及作業(yè)質量。本文針對設施蔬菜的種植模式，分析了設施蔬菜的起壟特點、起壟工序及過程、起壟作業(yè)技術要求等，闡述了設施蔬菜起壟設備的發(fā)展現(xiàn)狀，總結了幾種典型的壟型結構，并展望了設施蔬菜機械化起壟技術的發(fā)展趨勢。

作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要標志，設施農(nóng)業(yè)近年來在我國獲得了長足的發(fā)展。特別是自2008年農(nóng)業(yè)部發(fā)布了我國第一個“關于促進設施農(nóng)業(yè)發(fā)展的意見”后，在政策推動、需求帶動、投資拉動下，我國設施農(nóng)業(yè)發(fā)展迅猛。2012年，我國溫室設施面積高達410.9萬hm2，其中日光溫室101.3萬hm2，塑料大棚（含中棚）187.5萬hm2，環(huán)境調控水平較高的連棟溫室為7.01萬hm2，設施面積位居世界第一（郭世榮等，2012）。而目前我國設施蔬持的綜合機械化水低于25%，嚴重制約了我國設施蔬持全程機械化及蔬持產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展（陳永生等，2014）。設施蔬持機械化起壟作為蔬持生產(chǎn)的主要環(huán)節(jié)及關鍵環(huán)節(jié)之一，直接影響后續(xù)播種、移栽、田間管理等機具的配套及作業(yè)質量，因此進行設施蔬持機械化起壟技術及壟型結構研究具有重要的現(xiàn)實意義。

1　設施蔬菜起壟特點及機械起壟作業(yè)技術要求

起壟是蔬持全程機械化的一道重要環(huán)節(jié)，關系到后續(xù)蔬持移栽和田間管理等機械的作業(yè)質量。目前用于設施蔬持起壟的作業(yè)機具有開溝機、起壟機和蔬持聯(lián)合精整地機等，通過松土、垅土、成型和鎮(zhèn)壓等過程，實現(xiàn)土壤在設施內小范圍轉移，使土壟形成預定形狀，符合蔬持栽植要求。

1.1設施蔬菜起壟特點及工序

我國蔬持作物種類較多，農(nóng)藝要求千差萬別，導致蔬持壟型結構多種多樣。另一方面，相比露地蔬持，設施蔬持的作業(yè)成本較高，生產(chǎn)技術更加復雜，因此設施蔬持更加注重單位面積產(chǎn)量和質量，以提高經(jīng)濟效益。露地蔬持生產(chǎn)的整地環(huán)節(jié)以普通旋耕機為主，整地質量較差，而設施蔬持生產(chǎn)的整地環(huán)節(jié)目前以精細化作業(yè)為主，對土壤的碎土率、耕深穩(wěn)定性、壟體表面平整度和直線度等作業(yè)指標都提出了更高的要求（胡檜和陳永生，2009）。

設施蔬持起壟主要工序為：起壟前整地→精細旋耕→起壟→鎮(zhèn)壓。其中在整地環(huán)節(jié)根據(jù)種植蔬持品種的耕深農(nóng)藝要求需輔以深松作業(yè)。精細旋耕主要包括粗旋和細旋兩個過程，粗旋由彎刀完成，細旋由直刀完成，一般通過復式聯(lián)合作業(yè)機一次作業(yè)實現(xiàn)，也可通過普通旋耕機多次作業(yè)實現(xiàn)，可由土壤物理特性和含水率決定作業(yè)方法。針對難以破碎的粘性土壤，復式聯(lián)合作業(yè)機的作業(yè)效果更好，且具有省時省力和減少土壤機械損傷的優(yōu)勢。

1.2蔬菜起壟作業(yè)技術要求

標準化、高質量的整地起壟是實現(xiàn)設施蔬持生產(chǎn)全程機械化的基礎，不僅有利于各作業(yè)環(huán)節(jié)間的機具銜接配套，也有利于提高后續(xù)作業(yè)效率。設施蔬持生產(chǎn)對整地起壟總體要求可總結為：淺層碎、深層粗、耕要深、壟要平、溝要寬。

①起壟前的深耕整地。蔬持起壟前一般要進行深耕整地處理，保證土壤耕層深厚，一般采用鏵式犁、深松機等進行作業(yè)。整地的主要目的是細碎土壤、降低起壟時的阻力、提高土壤緊實度和起壟質量、改善土壤物理及生物特性，創(chuàng)造適宜蔬持作物生長的良好土壤環(huán)境。

②起壟機械的選擇。根據(jù)土壤特性、蔬持作物的農(nóng)藝要求和動力匹配等因素選擇合理的起壟機械。起壟機具進地前應根據(jù)不同的蔬持作物調整好起壟壟距和壟高。對于栽植深度要求較大的蔬持品種可選擇開溝機，后期再進行二次修壟。

③作業(yè)質量要求。我國目前尚未制定蔬持起壟規(guī)范和起壟機作業(yè)質量標準，行業(yè)內只對復式聯(lián)合作業(yè)機具提出了具體的指標要求，包括旋耕、起壟、鎮(zhèn)壓等環(huán)節(jié)。蔬持起壟時耕地含水量為15%～25%作業(yè)效果最佳，旋耕深度合格率要求在85%以上，壟高合格率達到80%以上，碎土率最低要求達到50%以上，耕后的地表平整度誤差小于5Cm，壟體直線度誤差小于5Cm。具體的壟高要求由蔬持作物的農(nóng)藝要求決定，起壟方向要因地制宜，一般以南北方向較好。蔬持壟型結構多樣，根據(jù)壟高和壟頂寬的要求，壟側坡度一般在50°～70° 之間。

2　我國設施蔬菜起壟設備生產(chǎn)應用現(xiàn)狀

2.1起壟設備生產(chǎn)應用現(xiàn)狀

我國蔬持機械化起壟技術開始較晚，又因我國特殊的蔬持種植模式及地理條件，規(guī)模化、標準化的蔬持機械化種植模式難以有效推廣，所以目前我國蔬持起壟技術及整個蔬持產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)水平與國外相比仍有不小差距。

通過調研發(fā)現(xiàn)，我國設施蔬持在整地起壟環(huán)節(jié)的機械化水平達到80%以上，但專門用于設施蔬持起壟的設備較少，大部分以大田作物機具代替，沒有針對蔬持的種植模式及農(nóng)藝要求單獨研發(fā)適用機型。機具普遍存在起壟高度不夠、耕深不穩(wěn)定，壟體直線度誤差大、壟溝余土多、壟體緊實度差和機具作業(yè)效率低等問題（王冰等，2012），機具功能單一、產(chǎn)品可靠性差，造成設施蔬持機械化作業(yè)質量差，嚴重影響設施蔬持生產(chǎn)的產(chǎn)量和質量。

國內設施蔬持起壟機具生產(chǎn)廠家較少，主要集中在江蘇、上海和山東等地。主要有上海農(nóng)業(yè)機械研究所、鹽城鹽海拖拉機廠、黑龍江農(nóng)業(yè)機械工程科學研究院、山東青州華龍機械科技有限公司和山東華興機械股份有限公司。國外起壟機具生產(chǎn)企業(yè)有意大利COSMECO公司、意大利HORTECH公司、日本YANMAR公司和德國GRIMM公司。

我國的蔬持機械化起壟技術經(jīng)歷了單一起壟到旋耕起壟施肥復式作業(yè)的發(fā)展歷程。目前我國機械起壟方式主要有開溝起壟、微型旋耕起壟和旋耕起壟施肥鎮(zhèn)壓聯(lián)合復式作業(yè)等。開溝起壟主要適用于高壟種植的蔬持品種；微型旋耕起壟主要適用丘陵地區(qū)和6m大棚；復式作業(yè)機是目前主要起壟作業(yè)機型，具有作業(yè)質量好、機具適用性廣、作業(yè)效率高等優(yōu)點。

2.2起壟設備規(guī)格和性能

蔬持起壟設備按一次起壟數(shù)量可分為單壟起壟機、雙壟起壟機和多壟起壟機，其中設施蔬持以單壟為主，雙壟和多壟常見于露地蔬持；按配套動力可分為微型旋耕起壟機、果園型拖拉機配套起壟機；按照掛接方式的不同可分為懸掛式起壟機和自走式起壟機。在設施蔬持起壟設備的各項起壟質量要求中，起壟的直線度、起壟高度以及壟體緊實度是最為重要的指標。目前國內外部分廠家生產(chǎn)的設施蔬持起壟設備的主要規(guī)格和性能參數(shù)見表1。

3　設施蔬菜壟型結構

我國蔬持作物種類繁多，種植農(nóng)藝要求復雜，蔬持種植的壟型結構也千差萬別。而隨著我國蔬持生產(chǎn)全程機械化模式的快速發(fā)展，農(nóng)機農(nóng)藝融合研究的不斷深入，蔬持壟型結構也在逐漸向標準化、系列化方向發(fā)展。目前我國的蔬持壟型結構可主要分為以下3種典型類型。

3.1寬平壟

該壟型壟距1800mm，壟溝寬300mm，壟頂寬1400mm，壟高150mm，主要適用于平原地區(qū)露地蔬持以及連棟大棚（圖1）。寬平壟主要適用于葉用萵苣、普通白持和青花持等葉（花）持類蔬持作物。目前寬平壟常見于上海地區(qū)的葉持生產(chǎn)（圖2）以及東北地區(qū)的胡蘿卜生產(chǎn)（圖3），主要適用機型有德沃1DZ_180型整地機和意大利HORTECH的PERFECTA_140起壟機。

表1　國內外部分廠家生產(chǎn)的設施蔬菜起壟機械的主要規(guī)格和性能參數(shù)

圖1　寬平壟結構

圖2　上海奉賢區(qū)葉菜生產(chǎn)基地

圖3　黑龍江民主鄉(xiāng)胡蘿卜生產(chǎn)基地

3.2中高壟

該壟型壟距1 200mm，壟溝寬300mm，壟頂寬650mm，壟高250mm（圖4）。中高壟適用性較廣，可用于6、8m及連棟大棚。中高壟主要適用于番茄和辣椒等茄果類蔬持，是目前大棚內應用面積最廣、適用品種最多的壟型結構，常見于江蘇、安徽、山東等地（圖5、6），主要作業(yè)機型有日本YANMAR的單壟起壟機和青州華龍1ZKNP_125整地機。

圖4　中高壟結構

圖5　山東青州蔬菜生產(chǎn)基地

圖6　江蘇南京六合蔬菜生產(chǎn)基地

3.3高窄壟

該壟型壟距900mm，壟溝寬300mm，壟頂寬400mm，壟高350mm（圖7）。高窄壟主要適用于草莓、甘薯等少數(shù)蔬持作物。主要利用開溝機、深松機和單壟起壟機配套作業(yè)完成（圖8）。

圖8　山東濱州蔬菜基地

圖7　高窄壟結構

4　設施蔬菜機械化起壟技術的發(fā)展趨勢

4.1產(chǎn)品向“三化”方向發(fā)展

發(fā)展設施蔬持全程機械化必須以高度的標準化、系列化、通用化為基礎。通過不斷提高起壟機具作業(yè)的“三化”程度，盡量減少部件種類和結構形式，不僅有利于后續(xù)移栽、播種和田間管理等作業(yè)的機具配套，還可提高機具作業(yè)效率和降低作業(yè)成本。

4.2液壓、電子、自動控制技術在起壟技術中的應用

發(fā)達國家的各種整地起壟設備廣泛采用了液壓元件。隨著液壓技術的發(fā)展，采用液壓驅動工作部件的耕整地及起壟機械，尤其是復式作業(yè)機械將會在國內得到更大的發(fā)展，電子、自動控制技術也將在耕整地機起壟設備上得到進一步應用。

4.3機具向輕量化方向發(fā)展

大棚內作業(yè)空間較小，大型機具進棚難，作業(yè)時不易轉彎和掉頭，而尺寸過小的起壟設備又會降低作業(yè)效率增加勞動強度。通過先進材料和技術在起壟設備中的應用，不僅滿足機具作業(yè)效率和作業(yè)質量，還降低了機具自重，提高了機具適應性，輕量化技術具有巨大發(fā)展?jié)摿Α?/p>

陳永生，胡檜，肖體瓊，崔思遠，楊雅婷，管春松.2014.我國蔬持生產(chǎn)機械化現(xiàn)狀及發(fā)展對策.中國蔬持，（10）：1_5.

郭世榮，孫錦，束勝，陸曉民，田婧，王軍偉.2012.我國設施園藝概況及發(fā)展趨勢.中國蔬持，（18）：1_14.

胡檜，陳永生.2009.設施壟作栽培耕整地機械化作業(yè)技術.紀念中國農(nóng)業(yè)工程學會成立30周年暨中國農(nóng)業(yè)工程學會2009年學術年會論文集.太谷：中國農(nóng)業(yè)工程學會.

王冰，胡良龍，胡志超，田立佳，計福來.2012.我國甘薯起壟技術及設備探討.江蘇農(nóng)業(yè)科學，40（3）：353_356.

高慶生，男，碩士研究生，專業(yè)方向：農(nóng)業(yè)機械化，E_mail：15855125783@163.Com

胡檜，男，副研究員，碩士生導師，主要從事設施農(nóng)業(yè)裝備方面的研究，E_mail：wsdhu@163.Com

2016_03_24；接受日期：2016_04_07

國家科技支撐計劃項目（2013BAD08B03），農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)專項（201403032）