東北地區(qū)日光溫室果菜生產(chǎn)現(xiàn)狀與輕簡(jiǎn)化途徑

余朝閣 何 堯 岳紅巖 趙洪志 趙連軍 李政國(guó) 衛(wèi)向東 章麗麗 李本帥 孫周平*

（1 沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，設(shè)施園藝教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧沈陽(yáng) 110866；2 遼寧依農(nóng)農(nóng)業(yè)科技有限責(zé)任公司，遼寧沈陽(yáng) 110400；3 綏中縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，遼寧葫蘆島 125200；4 朝陽(yáng)市設(shè)施農(nóng)業(yè)管理中心，遼寧朝陽(yáng) 122000；5 西豐縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，遼寧鐵嶺 112400；6 新民市升子農(nóng)資商店，遼寧新民 110324；7 赤峰市農(nóng)牧業(yè)局，內(nèi)蒙古赤峰 025150；8 遼陽(yáng)新特現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)，遼寧遼陽(yáng) 111302；9 遼寧省農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展中心，遼寧沈陽(yáng) 110085）

針對(duì)當(dāng)前我國(guó)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)用工多、勞動(dòng)強(qiáng)度大、機(jī)械化程度低，而農(nóng)村勞動(dòng)力老齡化日趨嚴(yán)重等問(wèn)題（宋衛(wèi)堂和李明，2020），對(duì)東北地區(qū)日光溫室果菜類蔬菜主產(chǎn)區(qū)配套設(shè)備情況及生產(chǎn)效益進(jìn)行調(diào)研和分析，以期為提高設(shè)施果菜生產(chǎn)的省力化和機(jī)械化水平，提高勞動(dòng)效率，提升產(chǎn)品的產(chǎn)量、品質(zhì)和效益提供依據(jù)和參考。

1 調(diào)研方法

1.1 調(diào)研區(qū)域

調(diào)研時(shí)間為2021 年1—5 月，調(diào)研區(qū)域選擇東北地區(qū)日光溫室蔬菜主產(chǎn)區(qū)，具體在遼寧省的沈陽(yáng)市、朝陽(yáng)市、葫蘆島市、錦州市、遼陽(yáng)市、鐵嶺市，河北省的承德市，內(nèi)蒙古自治區(qū)的赤峰市。在各市日光溫室果菜主產(chǎn)區(qū)選取10～15 個(gè)代表當(dāng)?shù)刂髁髑闆r的日光溫室，剔除填寫不完整和數(shù)據(jù)不可靠的問(wèn)卷，各市回收10 份左右有效問(wèn)卷，共計(jì)110 份。

1.2 調(diào)研對(duì)象基本情況及方法

各市調(diào)研日光溫室中種植的蔬菜種類主要為番茄和黃瓜，栽培茬口除朝陽(yáng)市的凌源市、承德市的平泉市、赤峰市的寧城縣黃瓜主要為越冬一大茬，朝陽(yáng)市的北票市番茄主要為越冬茬和越夏茬以外，其他地點(diǎn)日光溫室番茄和黃瓜的栽培茬口均主要為冬春茬和秋冬茬。各市日光溫室種植的果菜種類及茬口詳見(jiàn)表1，番茄和黃瓜各茬口栽培時(shí)間參見(jiàn)DB21/T 3416.2—2021《日光溫室蔬菜綠色生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程第2 部分：番茄》和DB21/T 3416.3—2021《日光溫室蔬菜綠色生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程第3 部分：黃瓜》。

表1 東北地區(qū)日光溫室主要果菜種植種類及茬口

不管是哪種栽培茬口，生產(chǎn)效益和成本均為日光溫室內(nèi)每667 m土地全年的效益和成本。另外，由于各市調(diào)研的日光溫室番茄和黃瓜之間在配套設(shè)備、用工情況、生產(chǎn)效益及成本構(gòu)成等方面無(wú)顯著差異，存在的主要問(wèn)題也基本一致，所以本文將兩種果菜的相關(guān)調(diào)研數(shù)據(jù)共同分析，主要為解決東北地區(qū)日光溫室番茄和黃瓜共性問(wèn)題提供參考。

1.3 調(diào)研內(nèi)容

調(diào)研以現(xiàn)場(chǎng)訪問(wèn)和“一對(duì)一”問(wèn)答填寫問(wèn)卷的形式進(jìn)行，受訪人為調(diào)研溫室的直接管理者，調(diào)研內(nèi)容主要包括日光溫室配套設(shè)備、用工情況、生產(chǎn)效益、生產(chǎn)成本及成本構(gòu)成等。其中日光溫室配套設(shè)備主要包括環(huán)境調(diào)控設(shè)備（電動(dòng)卷簾機(jī)、電動(dòng)放風(fēng)器、加溫設(shè)備、循環(huán)風(fēng)機(jī)、補(bǔ)光燈）、耕整地設(shè)備（旋耕機(jī)、起壟機(jī)）、運(yùn)輸設(shè)備（軌道車、簡(jiǎn)易運(yùn)輸車）和灌溉設(shè)備（滴灌、微噴灌）等；生產(chǎn)成本包括直接生產(chǎn)成本（秧苗、肥料、農(nóng)藥、水電、棚膜等）、用工成本（包括定植前、定植、生長(zhǎng)管理、水肥管理、植保管理等用工）和設(shè)備折舊成本（除基本建筑以外的環(huán)境調(diào)控、耕整地、灌溉、運(yùn)輸?shù)仍O(shè)備）等；生產(chǎn)效益=總收益-生產(chǎn)成本。

1.4 數(shù)據(jù)處理

對(duì)各市有效調(diào)研問(wèn)卷中的數(shù)據(jù)取平均值，并對(duì)有效問(wèn)卷數(shù)及其數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)平均。采用Excel 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和作圖。

2 東北地區(qū)日光溫室果菜生產(chǎn)配套設(shè)備及效益現(xiàn)狀

2.1 常用配套設(shè)備

對(duì)東北地區(qū)日光溫室環(huán)境調(diào)控、耕整地、運(yùn)輸和灌溉等配套設(shè)備調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)：環(huán)境調(diào)控設(shè)備中，電動(dòng)卷簾機(jī)應(yīng)用率最高，達(dá)100%，其次為電動(dòng)放風(fēng)器，應(yīng)用率達(dá)81.6%，補(bǔ)光燈和循環(huán)風(fēng)機(jī)應(yīng)用率分別為22.4%和10.2%，加溫設(shè)備應(yīng)用率最低，僅為4.1%；耕整地設(shè)備中，旋耕機(jī)和起壟機(jī)應(yīng)用率分別為34.7%和28.6%；運(yùn)輸設(shè)備中，軌道車和簡(jiǎn)易運(yùn)輸車應(yīng)用率分別為42.9%和59.2%；所調(diào)研日光溫室全部應(yīng)用節(jié)水灌溉，包括膜下滴灌和膜下微噴灌兩種，其中膜下滴灌占69.4%，膜下微噴灌占30.6%（圖1）。由此可見(jiàn)，東北地區(qū)日光溫室蔬菜生產(chǎn)中節(jié)水灌溉、電動(dòng)卷簾機(jī)、電動(dòng)放風(fēng)器、簡(jiǎn)易運(yùn)輸車等常規(guī)設(shè)備應(yīng)用最為普遍；耕整地設(shè)備和軌道車也有一定規(guī)模的應(yīng)用；而加溫、降濕（如循環(huán)風(fēng)機(jī)）和補(bǔ)光等環(huán)境調(diào)控設(shè)備應(yīng)用率較低。另外，上述配套設(shè)備（如卷簾機(jī)、耕整地和運(yùn)輸設(shè)備）的自動(dòng)化程度和精準(zhǔn)度（如水肥控制）方面還有較大的提升空間。

圖1 東北地區(qū)日光溫室果菜生產(chǎn)常用配套設(shè)備

2.2 主要生產(chǎn)用工情況

對(duì)東北地區(qū)日光溫室果菜主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)用工情況調(diào)研發(fā)現(xiàn)，定植前的耕、整地勞動(dòng)強(qiáng)度大，定植也具一定的勞動(dòng)強(qiáng)度，但二者均易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，也是當(dāng)前輕簡(jiǎn)化的重要內(nèi)容；而棚膜和保溫覆蓋材料（保溫被等）的安裝和撤除雖然總用工時(shí)間不多，但勞動(dòng)強(qiáng)度大，靠個(gè)體種植戶往往無(wú)法單獨(dú)完成，操作難度大，需雇傭多人才可共同完成，且機(jī)械化難度也較大，迫切需要探尋輕簡(jiǎn)化途徑；植株調(diào)整、授粉或蘸花、肥水管理和病蟲(chóng)害防治等，雖然勞動(dòng)強(qiáng)度均不大，但在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中耗時(shí)長(zhǎng)，且整體上機(jī)械化程度不高，可以通過(guò)不同方式或在某些環(huán)節(jié)不同程度地實(shí)現(xiàn)輕簡(jiǎn)化；產(chǎn)后拉秧勞動(dòng)強(qiáng)度也較大，可通過(guò)植株還田方式減少勞動(dòng)量，也可以實(shí)行機(jī)械化操作（表2）。

表2 東北地區(qū)日光溫室果菜主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)用工情況

2.3 生產(chǎn)效益分析

2.3.1 總效益及運(yùn)行成本構(gòu)成 在日光溫室生產(chǎn)中，直接生產(chǎn)成本、配套設(shè)備折舊成本和人工成本是除日光溫室基本建筑成本以外的主要運(yùn)行成本。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，東北地區(qū)日光溫室果菜每年總收益平均達(dá)55 299 元·（667 m），運(yùn)行成本每年為23 840元·（667 m），占總收益的43.1%，每年的純收益為31 459 元·（667 m）（圖2-a）。進(jìn)一步對(duì)構(gòu)成運(yùn)行成本的3 因素分析表明，直接生產(chǎn)成本和配套設(shè)備折舊成本每年分別為9 967 元·（667 m）和3 272 元·（667 m），占運(yùn)行成本的41.8%和13.7%；人工成本最高，每年達(dá)10 601 元·（667 m），占運(yùn)行成本的44.5%（圖2-b）。說(shuō)明日光溫室生產(chǎn)運(yùn)行成本較高，而運(yùn)行成本中人工成本最高，其次為直接生產(chǎn)成本。

圖2 東北地區(qū)日光溫室果菜年生產(chǎn)效益及運(yùn)行成本構(gòu)成

2.3.2 人工成本構(gòu)成 日光溫室果菜生產(chǎn)過(guò)程中，通常在定植前（耕、整地及鋪設(shè)灌溉設(shè)施等）、定植、生長(zhǎng)管理、水肥管理和病蟲(chóng)害防治等環(huán)節(jié)需要人工。調(diào)查結(jié)果顯示，用工量最多的環(huán)節(jié)為植株日常生長(zhǎng)管理，包括植株調(diào)整、吊蔓、落蔓、蘸花、授粉、采收等環(huán)節(jié)，占全部用工量的66.1%；定植占全部用工量的5.1%；而定植前、水肥管理和病蟲(chóng)害防治各占全部用工量的10%左右（圖3）。整體看來(lái)，植株日常生長(zhǎng)管理用工量最多，且機(jī)械化難度較大，而在該環(huán)節(jié)減少用工量的潛力也最大；定植前耕、整地及定植后拉秧勞動(dòng)強(qiáng)度大，但相對(duì)易于機(jī)械化，是當(dāng)前輕簡(jiǎn)化的重點(diǎn)。

圖3 東北地區(qū)日光溫室果菜生產(chǎn)人工成本構(gòu)成及其占比

2.3.3 直接生產(chǎn)成本構(gòu)成 在直接生產(chǎn)成本中，棚膜和秧苗分別占20.1%和23.1%；肥料和農(nóng)藥分別占35.2%和10.6%，其中肥料占比最大，達(dá)1/3 左右；水電費(fèi)占比最小，為直接生產(chǎn)成本的4.4%；其他直接生產(chǎn)成本占6.7%（圖4）。棚膜、秧苗、肥水和農(nóng)藥等是保證蔬菜優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的基礎(chǔ)和前提，但當(dāng)前設(shè)施蔬菜生產(chǎn)普遍存在肥料和農(nóng)藥過(guò)量施用現(xiàn)象（張紅升 等，2021），可通過(guò)科學(xué)施肥和病蟲(chóng)害防控措施，在保證作物健康生長(zhǎng)發(fā)育的前提下減少肥料和農(nóng)藥的施用量，實(shí)現(xiàn)日光溫室果菜生產(chǎn)提質(zhì)增效。

圖4 東北地區(qū)日光溫室果菜生產(chǎn)直接生產(chǎn)成本構(gòu)成及其占比

3 東北地區(qū)日光溫室果菜生產(chǎn)輕簡(jiǎn)化途徑

3.1 實(shí)行東西壟向栽培，探索宜機(jī)化栽培參數(shù)

日光溫室南北壟向栽培是當(dāng)前制約設(shè)施果菜機(jī)械化的瓶頸，實(shí)行東西壟向栽培是日光溫室起壟、鋪滴灌、覆地膜、定植、植株管理、產(chǎn)品采收、投入品和產(chǎn)品運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化的基礎(chǔ)和前提。實(shí)行東西壟向栽培模式首先必須確定宜機(jī)化栽培參數(shù)，而宜機(jī)化栽培參數(shù)的確定主要涉及以下兩方面問(wèn)題：一是作業(yè)道寬度，即作業(yè)道多大寬度才能既可保證配套機(jī)器在田間正常工作和運(yùn)行，又不造成不必要的溫室空間浪費(fèi)。二是作物栽培模式及株行距，即采用同一行距的單行栽培還是大小行距的雙行栽培，單行栽培的行距等同于作業(yè)道寬度，而雙行栽培的大行距通常為作業(yè)道寬度，其合理的株距為多少。

由于單位面積的作物定植密度及其生長(zhǎng)發(fā)育狀況是保證產(chǎn)量和品質(zhì)的基礎(chǔ)，所以在確定宜機(jī)化作業(yè)道寬度的同時(shí)，還必須綜合考慮作物的栽培模式及其株行距，從而保證作物在其相應(yīng)栽培季節(jié)里能夠獲得足夠的光照，以滿足植株生長(zhǎng)發(fā)育與產(chǎn)量形成所需。沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)輕簡(jiǎn)化栽培課題組前期對(duì)日光溫室番茄和黃瓜不同壟向和壟距栽培模式進(jìn)行示范比較，東西壟向壟間大行距（作業(yè)道）分別設(shè)為1.20～1.25 m、1.40～1.45 m 和1.60～1.65 m，壟內(nèi)小行距均為0.35～0.40 m，即作業(yè)道和壟臺(tái)總寬度分別為1.6、1.8、2.0 m 的3 種大壟雙行栽培模式，以南北壟向1.6 m 壟距大壟雙行栽培（大行距1.20～1.25 m、小行距0.35～0.40 m）模式為對(duì)照；所有處理種植密度相同，株距依行距和密度進(jìn)行調(diào)整，分別在弱光季節(jié)/區(qū)域（＜5 萬(wàn)lx）和中強(qiáng)光季節(jié)/區(qū)域（5 萬(wàn)～8 萬(wàn)lx）試驗(yàn)示范。結(jié)果顯示東西壟向1.8 m 壟距（大行距1.40～1.45 m、小行距0.35～0.40 m）對(duì)番茄和黃瓜的采光、生長(zhǎng)和產(chǎn)量等無(wú)顯著影響，既可滿足作物生長(zhǎng)發(fā)育與產(chǎn)量形成的需要，又符合機(jī)械化作業(yè)的要求。

3.2 關(guān)鍵裝備及配套技術(shù)的研發(fā)與優(yōu)化

東西壟向栽培模式為日光溫室果菜生產(chǎn)的機(jī)械化提供可能，但是由于我國(guó)日光溫室長(zhǎng)期以南北壟向栽培為主，目前尚缺少與東西壟向栽培相適應(yīng)的機(jī)械裝備，或機(jī)械裝備在應(yīng)用中還不夠成熟和完善，所以必須加強(qiáng)適于日光溫室果菜東西壟向栽培配套裝備的研發(fā)與優(yōu)化。

在眾多配套裝備中，對(duì)以下幾類裝備要求尤為突出：①耕整地與定植裝備。當(dāng)前耕整地機(jī)具（旋耕機(jī)、起壟機(jī)）在日光溫室中有一定規(guī)模的應(yīng)用，但普遍存在耕作深度不夠、起壟取土量少等問(wèn)題；定植機(jī)具也有應(yīng)用，但還存在自動(dòng)化程度不高和脫苗問(wèn)題。所以仍需要對(duì)上述設(shè)備進(jìn)一步優(yōu)化，以達(dá)到相應(yīng)作物生產(chǎn)的要求。② 壟間運(yùn)輸工具。由于東西壟長(zhǎng)度較大，如不能配套相應(yīng)的運(yùn)輸工具，日常植株管理如摘除枝葉和采收產(chǎn)品就需要在壟間走較遠(yuǎn)距離才能運(yùn)輸?shù)綁诺囊欢?，?dāng)前示范戶主要通過(guò)簡(jiǎn)易的手推車運(yùn)送植株枝葉和產(chǎn)品，但仍會(huì)增加植株管理和產(chǎn)品采收的工作量，所以必須研發(fā)出可在壟間自由運(yùn)行的運(yùn)輸工具。③多功能作業(yè)車及其配套裝備。壟間運(yùn)輸工具也可作為多功能作業(yè)車，只需對(duì)其配套植株管理（綁蔓、落蔓、疏葉、授粉等）、肥水管理、病蟲(chóng)害防治、產(chǎn)品采收及運(yùn)輸，乃至操作者臨時(shí)休息的工具或裝備。④ 其他操作難度和勞動(dòng)強(qiáng)度大的環(huán)節(jié)配套裝備的研發(fā)。例如覆棚膜或保溫被、棚膜清潔、冬季除雪、植株拉秧等設(shè)備。

要充分發(fā)揮硬件裝備的功能作用，必須配套與之相應(yīng)技術(shù)措施，隨著日光溫室生產(chǎn)機(jī)械化程度的不斷提高，機(jī)械裝備必然越來(lái)越需要與信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等相融合。日光溫室輕簡(jiǎn)化生產(chǎn)關(guān)鍵裝備及配套技術(shù)的研發(fā)、集成與優(yōu)化，將對(duì)降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高勞動(dòng)效率、增加勞動(dòng)樂(lè)趣、保證生產(chǎn)者健康和安全具有劃時(shí)代的意義。

3.3 栽培管理技術(shù)創(chuàng)新，農(nóng)藝與農(nóng)機(jī)相融合

日光溫室果菜實(shí)行東西壟向栽培模式，除上述要求宜機(jī)化的株行距之外，還需要栽培管理技術(shù)與之相適應(yīng)。例如，為保證后排的作物能夠接受相對(duì)充足的光照，可以改變傳統(tǒng)的全棚等高度落蔓和統(tǒng)一單稈整枝的植株管理方式，探索前低后高梯度式落蔓，部分栽培行或壟可采用更為適宜的整枝方式；還可以在栽培品種方面選擇植株開(kāi)展度、葉片大小、厚度、仰角等株形因素更為適宜的品種。同時(shí)探明果菜的植株群體和個(gè)體在生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量等方面的關(guān)系，指導(dǎo)栽培管理技術(shù)的創(chuàng)新與集成。除栽培技術(shù)創(chuàng)新外，還需加強(qiáng)對(duì)環(huán)境調(diào)控、肥水管理、病蟲(chóng)害防治等關(guān)鍵配套技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和科學(xué)集成，從而實(shí)現(xiàn)東西壟向栽培模式下的農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合。

3.4 制訂技術(shù)規(guī)程，實(shí)現(xiàn)輕簡(jiǎn)化和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)

將關(guān)鍵配套設(shè)備和技術(shù)科學(xué)集成，加強(qiáng)試驗(yàn)示范，構(gòu)建日光溫室果菜輕簡(jiǎn)化高效生產(chǎn)技術(shù)模式，根據(jù)示范結(jié)果不斷調(diào)整優(yōu)化，形成技術(shù)規(guī)程，依托研發(fā)團(tuán)隊(duì)、教學(xué)科研部門、農(nóng)技推廣部門、農(nóng)資或農(nóng)機(jī)經(jīng)營(yíng)企業(yè)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)、網(wǎng)絡(luò)、電視、雜志等媒體宣傳、技術(shù)指導(dǎo)和培訓(xùn)，發(fā)放技術(shù)資料和產(chǎn)品等方式，使日光溫室蔬菜輕簡(jiǎn)化高效生產(chǎn)技術(shù)和理念得到廣泛傳播和認(rèn)可，最終實(shí)現(xiàn)日光溫室果菜輕簡(jiǎn)化、標(biāo)準(zhǔn)化高效生產(chǎn)。