設(shè)施草莓生產(chǎn)破壟、起壟關(guān)鍵環(huán)節(jié)機(jī)械化作業(yè)對比試驗(yàn)

王媛媛，張 嵐，李志強(qiáng)，王立成，楊 燁，宋愛敏，王曉平

（北京市農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定推廣站，北京 100079）

草莓營養(yǎng)豐富、色彩艷麗、香味濃郁，種植收益高、見效快，是京郊采摘的主要果品，已經(jīng)成為提高農(nóng)民收入的重要經(jīng)濟(jì)作物。隨著種植面積的逐年快速增長，草莓產(chǎn)業(yè)已成為北京市農(nóng)業(yè)主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)?，F(xiàn)階段，京郊基本上采用日光溫室種植草莓，草莓種植仍以人工為主，人工成本逐年增加，草莓生產(chǎn)成本也隨之水漲船高；加之草莓種植中耕整地、起壟、破壟等關(guān)鍵環(huán)節(jié)勞動強(qiáng)度大，人工作業(yè)效率低，作業(yè)質(zhì)量不能滿足農(nóng)藝要求，種植戶對關(guān)鍵環(huán)節(jié)農(nóng)機(jī)作業(yè)社會化服務(wù)需求非常強(qiáng)烈。因此，開展草莓生產(chǎn)關(guān)鍵環(huán)節(jié)農(nóng)機(jī)化作業(yè)規(guī)范化和社會化服務(wù)運(yùn)行模式示范研究，對有效解決草莓生產(chǎn)對機(jī)械化和社會化農(nóng)機(jī)作業(yè)服務(wù)需求非常必要。

本研究針對目前京郊草莓生產(chǎn)關(guān)鍵環(huán)節(jié)缺少適宜機(jī)具問題，選用2臺草莓破壟機(jī)具、3臺草莓起壟機(jī)具，分別開展草莓機(jī)械化破壟與人工對比試驗(yàn)以及草莓機(jī)械化起壟與人工對比試驗(yàn)，通過檢測破壟作業(yè)后碎土率、地表平整度以及起壟作業(yè)后土壟橫截面尺寸、土壟壟形一致性以及土壤容重變化率等指標(biāo)，明確適宜京郊草莓種植應(yīng)用的農(nóng)機(jī)裝備。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)時(shí)間和地點(diǎn)

破壟試驗(yàn)時(shí)間為2022年7月13日，起壟試驗(yàn)時(shí)間為8月23日。地點(diǎn)均為北京市克滿農(nóng)機(jī)專業(yè)合作社，土質(zhì)為砂壤土，7月13日土壤含水率26%，8月23日土壤含水率28%，符合機(jī)具作業(yè)要求。

1.2 參試農(nóng)機(jī)具

試驗(yàn)農(nóng)機(jī)具型號和主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 機(jī)具主要技術(shù)參數(shù)

1.3 試驗(yàn)方法

破壟試驗(yàn)采用BCS拖拉機(jī)（K600）配牽引式破壟機(jī)1GQN-140、BCS拖拉機(jī)（K600）配套高密度精度滅茬機(jī)YTMC-140，共計(jì)2臺機(jī)器與人工進(jìn)行對比試驗(yàn)。2臺草莓破壟機(jī)與人工分別在3個(gè)不同日光溫室進(jìn)行作業(yè)，共計(jì)3次作業(yè)，不設(shè)重復(fù)。試驗(yàn)需測試其田間作業(yè)性能，包括作業(yè)效率、作業(yè)質(zhì)量（碎土率、地表平整度和旋耕深度），并計(jì)算作業(yè)成本。

起壟試驗(yàn)由草莓起壟機(jī)YT8-K30型、K802P型草莓開溝起壟機(jī)以及TT4-604E型草莓起壟機(jī)，共計(jì)3臺機(jī)器與人工進(jìn)行對比試驗(yàn)。3臺草莓起壟機(jī)與人工分別在同一園區(qū)的4個(gè)日光溫室進(jìn)行作業(yè)，其中K802P型草莓開溝起壟機(jī)以及YT8-K30型草莓起壟機(jī)分別開展東西和南北作業(yè)，共計(jì)6次作業(yè)，不設(shè)重復(fù)。試驗(yàn)需測試其田間作業(yè)性能，包括作業(yè)效率、作業(yè)質(zhì)量（土壟橫截面尺寸、土壟壟形一致性及土壤容重變化率），并計(jì)算作業(yè)成本。

1.4 調(diào)查項(xiàng)目及方法

1.4.1 作業(yè)質(zhì)量測試

1.4.1.1 破壟試驗(yàn) 破壟試驗(yàn)完成后當(dāng)天，沿地塊長寬方向的中點(diǎn)連十字線，將地塊劃為4塊，隨機(jī)選取對角的2塊作為檢測樣本，采用5點(diǎn)法測定。具體方法：在四方形的試驗(yàn)區(qū)內(nèi)找到2條對角線（非四方形試驗(yàn)區(qū)近似按四方形對待），2條對角線的交點(diǎn)作為1個(gè)取樣點(diǎn)，然后，在2條對角線上，距4個(gè)頂點(diǎn)距離約為對角線長的1/4處取另外4個(gè)點(diǎn)作為取樣點(diǎn)進(jìn)行取樣和測量，測量旋耕深度，計(jì)算碎土率和地表平整度。

碎土率計(jì)算：每個(gè)檢測點(diǎn)面積取0.5 m×0.5 m，在其全耕層內(nèi)，以最長邊小于4 cm的土塊質(zhì)量占總質(zhì)量的百分比為該點(diǎn)的碎土率，求5點(diǎn)平均值。

地表平整度計(jì)算：破壟后地表線的最高點(diǎn)以上取一水平基準(zhǔn)線，在其適當(dāng)位置取一定寬度（大于破壟機(jī)幅寬），分成十等分，并在等分點(diǎn)上作垂線與地表線相交，分別量出破壟后地表線上各交點(diǎn)至基準(zhǔn)線的距離，以標(biāo)準(zhǔn)差表示該點(diǎn)的平整度，求5點(diǎn)的平均值。

1.4.1.2 起壟試驗(yàn) 土壟橫截面尺寸、土壟壟形一致性測試：作業(yè)后，分別測量土壟的橫截面尺寸，包括上底寬度、下底寬度、土壟高度。求5點(diǎn)的平均值（取樣方法同1.4.1.1）。計(jì)算各測量尺寸平均值及各橫截面面積，按照下式計(jì)算土壟壟形一致性：土壟壟形一致性＝（1－土壟橫截面面積標(biāo)準(zhǔn)差/土壟橫截面面積平均值）×100%。

土壤容重變化率測定：在測定區(qū)內(nèi)，沿前進(jìn)方向測量20 cm長度土段質(zhì)量，每行程各壟隨機(jī)測取5點(diǎn)，按下式計(jì)算：土壤容重＝測點(diǎn)土段質(zhì)量/（土壟橫截面面積×20）；土壤容重變化率＝（1－土壟的土壤容重平均值/原始土壤容重）×100%。

1.4.2 作業(yè)效率測試

為保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集的科學(xué)性和有效性，破壟和起壟作業(yè)必須連續(xù)進(jìn)行完試驗(yàn)，不能中途停止。

機(jī)械作業(yè)效率＝Σ（作業(yè)面積）/Σ（作業(yè)時(shí)間）；人工破壟效率＝Σ（作業(yè)面積）/Σ（作業(yè)時(shí)間）/用工數(shù)量。

1.4.3 作業(yè)成本測試

以作業(yè)的整體面積作為測試區(qū)域。機(jī)械作業(yè)成本＝（機(jī)手人工費(fèi)＋折舊費(fèi)＋燃油費(fèi)）/作業(yè)面積。人工破壟成本：人工按破1條壟8元，1個(gè)棚53個(gè)壟，每個(gè)棚人工費(fèi)用為424元。

2 結(jié)果與分析

2.1 機(jī)械破壟與人工破壟試驗(yàn)對比

2.1.1 機(jī)械破壟與人工破壟作業(yè)效率對比

由表2可知，1GQN-140型破壟機(jī)作業(yè)效率956.97 m2/h，YTMC-140型滅茬機(jī)作業(yè)效率955.75 m2/h，人工單人破壟效率68.09 m2/h，機(jī)械化作業(yè)效率大約為人工的14倍。

2.1.2 機(jī)械破壟與人工破壟作業(yè)成本對比

由表2可知，1GQN-140型破壟機(jī)667 m2作業(yè)成本為65.17元，YTMC-140型滅茬機(jī)667 m2作業(yè)成本65.14元，人工破壟作業(yè)成本887.46元，人工作業(yè)成本大概是機(jī)械化作業(yè)成本的13倍。

2.1.3 機(jī)械破壟與人工破壟作業(yè)質(zhì)量對比

由表2可知，機(jī)械破壟碎土率和耕后地表平整度要優(yōu)于人工破壟。1GQN-140型破壟機(jī)作業(yè)后旋耕深度為26.33 cm，碎土率為95.15%，均高于YTMC-140型滅茬機(jī)，且耕后地表平整度更好。

2.2 機(jī)械起壟與人工起壟試驗(yàn)對比

2.2.1 機(jī)械起壟與人工起壟作業(yè)效率對比

由表3可知，3臺草莓起壟機(jī)中，草莓起壟機(jī)TT4-604E型作業(yè)效率最高，約為975.917 m2/h；人工作業(yè)效率最低，為31.533 m2/h；而YT8-K30型機(jī)械作業(yè)和K802P兩種機(jī)型作業(yè)效率相當(dāng)；TT4-604E型起壟機(jī)東西作業(yè)效率是人工作業(yè)的30倍。在實(shí)際生產(chǎn)中，草莓起壟機(jī)由于體積大容易造成溫室兩端作業(yè)留白，因此起壟機(jī)的實(shí)際工作中還需一定的人工輔助，整體起壟效率會有所下降。

2.2.2 機(jī)械起壟與人工起壟作業(yè)成本對比

由表3可知，南北機(jī)械化作業(yè)中，人工作業(yè)成本最高，每667 m2作業(yè)成本為1 268.50元，大約是YT8-K30型起壟機(jī)和K802P型起壟機(jī)南北化作業(yè)的4倍；YT8-K30型起壟機(jī)和K802P型起壟機(jī)東西機(jī)械化作業(yè)成本均低于南北化作業(yè)成本。

表3 機(jī)械起壟與人工起壟作業(yè)效率、作業(yè)成本對比

2.2.3 機(jī)械起壟與人工起壟作業(yè)質(zhì)量對比

由表4可知，機(jī)械化作業(yè)比人工作業(yè)土壤容重變化率更大，說明機(jī)械化起壟土壤緊實(shí)，起壟效果好，更適宜草莓栽植農(nóng)藝要求；YT8-K30型和K802P型機(jī)械化作業(yè)后土壤容重變化率要大于TT4-604E型。

表4 機(jī)械起壟與人工起壟土壤容重變化率

由圖1可知，TT4-604E型機(jī)械化起壟與人工起壟因?yàn)槭且淮涡猿尚?，土壤壟型一致性稍高些，而YT8-K30型和K802P型起壟機(jī)屬于壟溝行走，一次作業(yè)形成2個(gè)半壟，完成整壟需要2次作業(yè)，所以壟型一致性就稍差一些。

圖1 機(jī)械起壟與人工起壟土壤壟型一致性

3 結(jié)論與討論

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，破壟機(jī)械化作業(yè)效率大概是人工的14倍，人工成本大約是機(jī)械化的13倍。機(jī)械化碎土率達(dá)到90%以上，大約是人工碎土率的2倍。YTMC-140滅茬機(jī)用于草莓溫室破壟滅茬作業(yè)，能夠在一次作業(yè)中完成滅茬、旋耕、整平3道工序，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，降低了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本。

起壟機(jī)械化作業(yè)與人工作業(yè)對比，從土壤緊實(shí)度上看，因?yàn)閅T8-K30型、K802P型起壟機(jī)配有土壟拍實(shí)裝置，因此所起土壟較實(shí)，未出現(xiàn)塌壟現(xiàn)象，TT4-604E型起壟機(jī)起壟因壟側(cè)、壟頂經(jīng)過設(shè)備擠壓，土壟不夠疏松，但是符合“壟側(cè)實(shí)、壟頂虛”的農(nóng)藝要求；從作業(yè)效率來看，同一種農(nóng)機(jī)設(shè)備東西作業(yè)比南北作業(yè)效率高，TT4-604E型起壟機(jī)東西作業(yè)效率是人工作業(yè)的30倍。綜合來看，YT8-K30型和K802P型草莓起壟機(jī)所起的土壟在高度、寬度、緊實(shí)度等方面能夠完全滿足京郊草莓的農(nóng)藝種植要求，同時(shí)機(jī)型適宜日光溫室進(jìn)出、作業(yè)，且除機(jī)手外基本不需要額外的人工輔助，對于提高作業(yè)效率、減少生產(chǎn)成本、減輕作業(yè)強(qiáng)度等方面具有顯著作用。

通過調(diào)研與試驗(yàn)研究表明，相對于南北向方式，東西向草莓種植有以下優(yōu)勢：一是更適于機(jī)械化作業(yè)，尤其是在起壟、破壟等勞動強(qiáng)度大的環(huán)節(jié)，作業(yè)效率高、勞動強(qiáng)度低、生產(chǎn)成本低，以起壟環(huán)節(jié)為例，使用草莓起壟機(jī)進(jìn)行東西向起壟，作業(yè)時(shí)間較南北向起壟可節(jié)省30%以上；二是更加方便管理，東西長壟可以減少管理人員在疏花疏果、去葉打藥時(shí)的跨壟次數(shù)，有效避免來回跨壟對草莓植株造成的傷害；三是能夠保障產(chǎn)量，東西向種植草莓時(shí)，通常每棚草莓種植數(shù)量會有所減少，但草莓單株果品產(chǎn)量增大，同時(shí)病蟲害發(fā)生率有所降低，因此，相較于南北向種植總量并沒有顯著減少。然而，由于種植習(xí)慣、傳統(tǒng)觀念以及對草莓產(chǎn)量、甜度等方面的考慮，當(dāng)前京郊大部分草莓園區(qū)及農(nóng)戶還是采用南北向土壤種植的模式，僅有一小部分園區(qū)及農(nóng)戶接受了草莓東西向種植模式。本次試驗(yàn)通過園區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)示范，最后進(jìn)行示范推廣，對于有效推動北京市乃至全國草莓產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有極大的促進(jìn)作用。