上海地區(qū)主要設(shè)施大棚蔬菜種植機(jī)械化作業(yè)模式

岳崇勤

導(dǎo)讀：通過對(duì)上海地區(qū)主要設(shè)施大棚類型進(jìn)行調(diào)研，確定該地區(qū)主要為8 m寬的設(shè)施大棚，在此基礎(chǔ)上開展機(jī)械化作業(yè)試驗(yàn)研究，得出較為科學(xué)統(tǒng)一的設(shè)施大棚蔬菜種植機(jī)械化作業(yè)模式，建議將幅寬為1.1 m畦面的5畦作業(yè)模式作為以后本地區(qū)統(tǒng)一推廣模式，對(duì)蔬菜生產(chǎn)機(jī)械化技術(shù)的推廣具有一定的指導(dǎo)意義。

隨著鄉(xiāng)村振興國(guó)家戰(zhàn)略的深入推進(jìn)，以產(chǎn)業(yè)興旺為抓手發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)，成為我國(guó)推動(dòng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、促進(jìn)農(nóng)民增收的重要路徑。我國(guó)是世界上設(shè)施農(nóng)業(yè)面積最大的國(guó)家，占比80%以上，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年設(shè)施面積已有410萬hm2，主要形式是溫室、大棚[1]。設(shè)施農(nóng)業(yè)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的顯著代表，是指利用人工技術(shù)手段改變自然光溫條件，創(chuàng)造動(dòng)植物生長(zhǎng)所需要的最佳環(huán)境因子[2]。目前來看，設(shè)施農(nóng)業(yè)主要分為兩類，即設(shè)施園藝和設(shè)施養(yǎng)殖，均發(fā)展良好[3]。本文討論的設(shè)施大棚僅指應(yīng)用在基于蔬菜生產(chǎn)上的設(shè)施栽培農(nóng)業(yè)。設(shè)施栽培是指為了克服自然環(huán)境的不利條件，利用專門控制環(huán)境條件的設(shè)備、材料，人為地創(chuàng)造適宜農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育的局部小氣候條件，進(jìn)行栽培生產(chǎn)的一種環(huán)控農(nóng)業(yè)形式[4]。設(shè)施蔬菜是蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，塑料大棚是蔬菜設(shè)施的重要類型[5]。設(shè)施大棚蔬菜生產(chǎn)具體是指以鋼材結(jié)構(gòu)或竹結(jié)構(gòu)為骨架，在上面覆蓋保溫薄膜構(gòu)成基礎(chǔ)框架，同時(shí)搭配與之相應(yīng)的各項(xiàng)技術(shù)，如溫度控制、施肥、起壟、定植、病蟲害防治、濕度控制技術(shù)等。必須嚴(yán)格把控各項(xiàng)生產(chǎn)技術(shù)，才能確保設(shè)施大棚蔬菜生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)[6]。

1 蔬菜生產(chǎn)情況

1.1 蔬菜種植情況

上海市綠葉菜種植農(nóng)藝制度各地迥然不同，農(nóng)機(jī)具相互配套銜接和通用性不強(qiáng)。涉農(nóng)郊區(qū)遍布上海周邊，不同區(qū)域綠葉菜本地種植戶和外來從事綠葉菜生產(chǎn)人員，在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中形成了自己的種植習(xí)慣和生產(chǎn)方式，農(nóng)藝種植技術(shù)模式自成一體，以盡可能提高土地利用率、增加產(chǎn)量為目標(biāo)，畦面作業(yè)方式各不相同。這些情況導(dǎo)致蔬菜機(jī)具通用性差，蔬菜機(jī)械需求多為個(gè)性化定制品，生產(chǎn)成本高，影響了蔬菜機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)研發(fā)投入的積極性，進(jìn)一步影響了蔬菜生產(chǎn)機(jī)械化技術(shù)的推廣。

1.2 設(shè)施大棚情況

上海地區(qū)存量設(shè)施大棚類型有8型棚、6型棚，單跨6 m寬的連棟大棚、單跨8 m寬的連棟大棚，以及最近幾年新建的少量單跨9 m、9.1 m、12 m的連棟大棚。其中，據(jù)筆者調(diào)研，6型棚和8型棚面積占了全市蔬菜設(shè)施大棚總面積的92.16%，而8型棚面積又占了蔬菜設(shè)施大棚總面積的60.34%。6型棚一般肩高1.5 m以下，甚至有些高度在1 m左右，門寬1.8 m左右，該種形式的大棚棚齡一般在10年以上，甚至達(dá)到20年及以上，在修建之初受生產(chǎn)力水平的制約，當(dāng)時(shí)蔬菜生產(chǎn)主要依靠人工作業(yè)，基本沒有動(dòng)力機(jī)具作業(yè)，修建時(shí)僅僅滿足農(nóng)藝種植要求和行人通過。因此，6型棚機(jī)械化作業(yè)的先天條件不夠，從適用性、土地作業(yè)利用率和產(chǎn)量等方面通盤考慮，本市設(shè)施菜田機(jī)械化僅在8型棚及連棟大棚推廣應(yīng)用，故不對(duì)6型棚開展機(jī)械化作業(yè)試驗(yàn)研究，僅對(duì)大棚寬度為8 m的主要大棚進(jìn)行試驗(yàn)研究。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 適用性

上海地區(qū)雨水季節(jié)較長(zhǎng)，單次下雨量較大，高溫高濕天氣持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，上述氣候特點(diǎn)決定了上海蔬菜種植必須作畦，以保證通透性和排水性。耕整地（耕地和作畦）環(huán)節(jié)動(dòng)力需求最大，因此本文以耕整地環(huán)節(jié)的所需機(jī)具及配套動(dòng)力進(jìn)行研究和評(píng)判。在耕地環(huán)節(jié)，探索通過深耕深翻方式有效緩解了大棚土壤連年種植造成的病害等連作障礙，以及相對(duì)封閉的環(huán)境造成土壤鹽漬化逐年加重的問題，效果較好。因此，按照農(nóng)藝種植需求，需要滿足極端耕深40 cm的深耕機(jī)配套動(dòng)力，理想狀況下配套拖拉機(jī)外形尺寸越小越不容易受到大棚的制約，國(guó)產(chǎn)354、404等型號(hào)的拖拉機(jī)動(dòng)力不足，難以達(dá)到耕深要求，遴選了市場(chǎng)上較為成熟的較大動(dòng)力的大棚王拖拉機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，包括雷沃公司604L-E、東風(fēng)農(nóng)機(jī)公司的DF604-15 2款大棚王拖拉機(jī)，如圖1、2所示。

圖1 雷沃公司604L-E拖拉機(jī)懸掛深耕機(jī)作業(yè)

選擇的試驗(yàn)大棚位于上海西部的松江區(qū)葉榭鎮(zhèn)，該連棟大棚試驗(yàn)田塊屬于青紫泥菜田，為上海地區(qū)典型的黏性土壤，相對(duì)砂性土較難耕作，在該種田塊試驗(yàn)，具有較強(qiáng)的說服力。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，2款拖拉機(jī)能夠滿足耕深40 cm的作業(yè)要求，同時(shí)能夠在8型棚和跨度8 m的連棟大棚進(jìn)行耕地、掉頭等作業(yè)，需要指出的是，該60馬力（1馬力=0.735 kW）段拖拉機(jī)通過性沒有問題，但對(duì)于馬力更大的拖拉機(jī)則較為困難，尤其8型棚單體棚，70馬力以上拖拉機(jī)因“體型”太大，會(huì)明顯受到棚室結(jié)構(gòu)的限制，而無法行駛。因此，8型棚和跨度8 m的連棟大棚能夠滿足60馬力大棚王拖拉機(jī)適用性要求。

2.2 土地利用率

圖2 東風(fēng)農(nóng)機(jī)公司DF604-15拖拉機(jī)懸掛深耕機(jī)作業(yè)

效益決定蔬菜是否持續(xù)，地產(chǎn)菜價(jià)隨市場(chǎng)波動(dòng)而波動(dòng)，同時(shí)受天氣、突發(fā)事件等因素影響較大，純粹用收入來衡量效益不恰當(dāng)，本文用土地利用率和產(chǎn)量來衡量效益這一經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。上海地區(qū)氣候決定了蔬菜必須生長(zhǎng)在畦面上，因此，設(shè)施大棚在作畦的前提下，畦面的總面積越大，土地利用率就越高，相應(yīng)理論產(chǎn)量就越高。通過單棚和單跨內(nèi)分別作業(yè)不同幅寬的畦面，畦面高度0.15～0.20 m，計(jì)算土地利用率，試驗(yàn)基地包括松江區(qū)葉榭農(nóng)機(jī)綜合試驗(yàn)基地、嘉定區(qū)綠望蔬菜生產(chǎn)專業(yè)合作社、奉賢區(qū)揚(yáng)升蔬菜生產(chǎn)專業(yè)合作社等，均選用駕齡較長(zhǎng)的熟練拖拉機(jī)機(jī)手，設(shè)施大棚開展生產(chǎn)試驗(yàn)，對(duì)8 m寬管棚、單跨8 m寬連棟大棚，分別進(jìn)行0.80 m、1.00 m、1.05 m、1.00 m、1.15 m、1.20 m等不同畦面作業(yè)幅寬的比較試驗(yàn)（表1）。

表1 8型棚和單跨8 m寬連棟大棚機(jī)械化作畦及土地利用率

畦面寬0.80 m時(shí)，可作6個(gè)畦面，最后大棚內(nèi)基本沒有剩余土地；畦面1.00 m時(shí)，可作5個(gè)畦面，大棚內(nèi)有少量剩余土地；畦面為1.05 m時(shí)，可作5個(gè)畦面；畦面為1.10 m時(shí)，可作5個(gè)畦面；畦面為1.15 m時(shí)，可作4個(gè)畦面，棚內(nèi)有剩余土地待作業(yè)，剩余有效作業(yè)寬度為0.80 m；畦面為1.20 m時(shí)，可作4個(gè)畦面，棚內(nèi)有剩余土地待作業(yè)，剩余有效作業(yè)寬度為0.60 m。綜合分析，同時(shí)考慮到要保證棚內(nèi)畦面寬度的一致性，最終確定主要8 m寬大棚內(nèi)，采用1.10 m畦面幅寬的5畦作業(yè)模式，該模式土地利用率為68.8%，土地利用率最高，最終在全市推廣該作業(yè)模式。該模式下畦面成型情況如圖3，蔬菜種植后情況如圖4。

圖3 1.10 m畦面幅寬的5畦作業(yè)模式下畦面成型情況

圖4 設(shè)施大棚內(nèi)每棚5畦作業(yè)模式蔬菜生長(zhǎng)情況

3 結(jié)論

在大棚寬度為8 m的情況下，兩相鄰畦面中心線的中心距的整數(shù)倍，余數(shù)越小，機(jī)械作業(yè)土地利用率越高；作畦后，溝的數(shù)量越少，土地利用率越高。上海地區(qū)主要設(shè)施大棚蔬菜種植機(jī)械化作業(yè)宜采用1.10 m畦面幅寬的5畦模式，該模式土地利用率最高，達(dá)68.8%。

設(shè)施大棚機(jī)械化作業(yè)受到機(jī)械外形尺寸的限制，大棚肩高越高，大型機(jī)具更容易通過，對(duì)于新建設(shè)施大棚，也不能想當(dāng)然地認(rèn)為大棚建造地越高越大越好，還需要綜合考慮大棚建設(shè)成本、大棚種植作物、擬使用機(jī)具等因素，“夠用”即可，即最小成本滿足適用性要求。

根據(jù)每棚5畦的1.10 m作業(yè)模式，建議蔬菜機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)按照該模式設(shè)計(jì)動(dòng)力、作畦、播種、移栽、植保、收獲等環(huán)節(jié)相應(yīng)農(nóng)機(jī)具，尤其是機(jī)具兩側(cè)輪胎中心距盡可能與畦面兩側(cè)溝的中心距相一致。