3D農(nóng)機(jī)作業(yè)平臺打開設(shè)施種植全程智能化的新局面—采訪記實(shí)

本刊編輯：如何看待我國設(shè)施蔬菜的發(fā)展現(xiàn)狀及研發(fā)并推廣3D農(nóng)機(jī)作業(yè)平臺的契機(jī)？

張艷紅老師：當(dāng)下，人們對于蔬菜的高品質(zhì)及高產(chǎn)量需求不斷增長，設(shè)施蔬菜在農(nóng)業(yè)發(fā)展中的作用及種植規(guī)模也在不斷提升。由于設(shè)施蔬菜可實(shí)現(xiàn)全年連續(xù)生產(chǎn)，其在蔬菜產(chǎn)業(yè)中占有舉足輕重的地位。

目前，我國設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中機(jī)械化作業(yè)水平比較低，存在勞動(dòng)力短缺的現(xiàn)象，其原因：一是溫室空間狹小，適用于蔬菜生產(chǎn)的設(shè)備少，耕整地環(huán)節(jié)主要靠微耕機(jī)作業(yè)，效率低，質(zhì)量差；二是蔬菜生產(chǎn)技術(shù)環(huán)節(jié)多，施肥、起壟做畦、鋪管覆膜、播種或移栽、輸送等作業(yè)環(huán)節(jié)基本以人工為主。在國外，設(shè)施農(nóng)業(yè)主要以玻璃溫室蔬菜生產(chǎn)為主，在設(shè)施設(shè)計(jì)建造、農(nóng)機(jī)裝備和栽培管理等方面，已經(jīng)形成了完整的技術(shù)體系和生產(chǎn)規(guī)范，實(shí)現(xiàn)了以高投入、高產(chǎn)出、高效益為特征的現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)。我國獨(dú)創(chuàng)的園藝設(shè)施，空間狹小，不利于現(xiàn)有的機(jī)械作業(yè)（80年代有軌道式作業(yè)設(shè)備，主要應(yīng)用于大田灌溉、植保等作業(yè)環(huán)節(jié)，性能單一，尚未見應(yīng)用于設(shè)施溫室內(nèi)），3D農(nóng)機(jī)作業(yè)平臺技術(shù)的研發(fā)為設(shè)施蔬菜的高效生產(chǎn)及全程智能化帶來了曙光。

本刊編輯：何為3D農(nóng)機(jī)作業(yè)平臺技術(shù)？

張艷紅老師：3D是指在三維坐標(biāo)內(nèi)運(yùn)行，運(yùn)動(dòng)軌跡有X、Y、Z 3個(gè)方向，換句話說，也就是立體的，空間的。3D農(nóng)機(jī)作業(yè)平臺技術(shù)就是在設(shè)施溫室內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)空間立體作業(yè)，可以前后、左右、上下運(yùn)動(dòng)，完成作業(yè)要求。

3D平臺以電源為動(dòng)力，采用主機(jī)＋不同工作部件形式，進(jìn)行設(shè)施溫室內(nèi)前后、左右、上下三維運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)多環(huán)節(jié)機(jī)械化作業(yè)。

本刊編輯：3D農(nóng)機(jī)作業(yè)平臺又有哪些誘人的功能呢？

張艷紅老師：3D平臺主機(jī)具備的基本功能：3D平臺主機(jī)和不同工作部件的快速連接；3D平臺主機(jī)帶動(dòng)不同工作部件自動(dòng)作業(yè)；3D平臺主機(jī)和不同工作部件的轉(zhuǎn)移作業(yè)；輔以電子信息技術(shù)，自動(dòng)或半自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)以下作業(yè)功能，如施肥、旋耕、起壟、平地、播種、鋪管、覆膜、移栽、水肥藥管理、運(yùn)輸、土壤消毒等（圖1）。

圖1 3D平臺作業(yè)設(shè)備

北京市農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定推廣站和寶雞創(chuàng)新農(nóng)機(jī)研究所聯(lián)合開發(fā)了日光溫室農(nóng)機(jī)作業(yè)3D平臺，于2016年4月25日，在平谷諾亞農(nóng)莊開展了日光溫室農(nóng)機(jī)作業(yè)3D平臺各作業(yè)性能試驗(yàn)?？蛰d試運(yùn)行，平臺主機(jī)縱向、橫向行走，液壓提升等均運(yùn)行平穩(wěn)，且噪聲低；負(fù)載旋耕作業(yè)、平地作業(yè)、起壟作業(yè)效果良好，且能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制作業(yè)，基本達(dá)到初步設(shè)計(jì)要求。

本刊編輯：經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)效益表現(xiàn)如何？

張艷紅老師：3D農(nóng)機(jī)作業(yè)平臺的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化或半自動(dòng)化生產(chǎn)，減少勞動(dòng)力投入，節(jié)約人工費(fèi)用支出，緩解農(nóng)忙時(shí)節(jié)用工緊張問題，同時(shí)大幅度降低了勞動(dòng)強(qiáng)度；實(shí)現(xiàn)了多功能一體化作業(yè)，可大幅度提高生產(chǎn)效率；采用電能為動(dòng)力，避免了汽油、柴油造成的空氣污染，符合綠色環(huán)保的發(fā)展理念；其經(jīng)濟(jì)、社會(huì)及生態(tài)效益顯著。

經(jīng)濟(jì)效益表現(xiàn)尤為突出。樣機(jī)試驗(yàn)在經(jīng)濟(jì)效益方面具體表現(xiàn)為：在不考慮設(shè)備成本情況下，應(yīng)用農(nóng)機(jī)作業(yè)3D平臺進(jìn)行油菜生產(chǎn)試驗(yàn)，在旋耕、平整地、播種和噴灌澆水等環(huán)節(jié)，每棟日光溫室、每個(gè)茬次可節(jié)約10個(gè)人工，按每人每天120元計(jì)算，每茬可節(jié)約人工成本1.8萬元/hm2，溫室每年按生產(chǎn)6茬次葉類菜（油菜）計(jì)算，可節(jié)約人工成本10.8萬元/hm2。

本刊編輯：我們了解到了3D農(nóng)機(jī)作業(yè)平臺的經(jīng)濟(jì)效益可觀，那成本是不是很高呢？

張艷紅老師：成本問題也不必憂心，3D農(nóng)機(jī)作業(yè)平臺是研發(fā)設(shè)備，前期投資偏高，待批量生產(chǎn)后，可大幅度減低設(shè)備成本。在完成溫室軌道及溫室間轉(zhuǎn)運(yùn)軌道的建設(shè)后，1套3D平臺主機(jī)可以完成多個(gè)溫室的農(nóng)業(yè)作業(yè)，避免了重復(fù)投資。設(shè)備定型后平臺主機(jī)成本低于10萬元。

本刊編輯：您認(rèn)為3D農(nóng)機(jī)作業(yè)平臺在設(shè)施種植中的推廣前景如何呢？

張艷紅老師：3D農(nóng)機(jī)作業(yè)平臺的智能化程度還是相當(dāng)可觀的，正因?yàn)槿绱?，自開展相關(guān)研究以來一直吸引著業(yè)界研究者的目光，其研究及推廣前景廣闊，有望打開設(shè)施種植全程智能化的新局面。

本刊編輯：當(dāng)然，新型的農(nóng)業(yè)技術(shù)在最初推廣階段都會(huì)或多或少遇到一些阻礙，您在實(shí)踐中又遇到了哪些難點(diǎn)呢？又該如何應(yīng)對？

張艷紅老師：在看到設(shè)施種植3D農(nóng)機(jī)作業(yè)平臺的諸多誘人性能的情況下，也應(yīng)該審視其面臨的諸多挑戰(zhàn)。

設(shè)施種植3D農(nóng)機(jī)作業(yè)平臺是設(shè)計(jì)發(fā)明制造一套新設(shè)備，并附帶多種運(yùn)動(dòng)部件，能夠?qū)崿F(xiàn)日光溫室葉類菜、果類菜關(guān)鍵環(huán)節(jié)機(jī)械化作業(yè)，設(shè)備運(yùn)動(dòng)更復(fù)雜，存在多個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，需要通過一步一步試驗(yàn)才能逐一解決生產(chǎn)中出現(xiàn)的技術(shù)難題。需要加大支持力度，進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)計(jì)，才能更好地完善設(shè)備性能，增加設(shè)備使用的可靠性和穩(wěn)定性，使各項(xiàng)技術(shù)進(jìn)一步成熟。

在推廣應(yīng)用過程中，由于一次性投資大，菜農(nóng)承擔(dān)不起，還需要加大培訓(xùn)力度，引導(dǎo)應(yīng)用。