我國葉菜類蔬菜種收主流機型作業(yè)效果綜合評判

馮健 吳傳云 管春松 崔志超 岳崇勤 金曉剛 陳 佶 夏煥

（1 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)機械化總站，北京 100122；2 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所，江蘇南京 210014；3 上海市農(nóng)業(yè)機械鑒定推廣站，上海 201601）

葉菜類蔬菜是我國蔬菜作物中的重要種類，其品類繁多且種植區(qū)域廣泛，但生產(chǎn)過程中機械化水平仍然較低。通過測試表明，在農(nóng)藝條件滿足機具作業(yè)要求的前提下，市場上主流蔬菜移栽機和葉菜類蔬菜收獲機的作業(yè)性能均能滿足結(jié)球甘藍和小白菜（雞毛菜）的生產(chǎn)要求；全自動是蔬菜移栽機械發(fā)展的方向，從經(jīng)濟性上考慮宜選擇作業(yè)效率高的移栽機具；結(jié)球類蔬菜和小葉菜類蔬菜機械化收獲已具備推廣條件，但前期配套環(huán)節(jié)機械化作業(yè)的標(biāo)準化、規(guī)范化程度是關(guān)鍵；國產(chǎn)小葉菜類蔬菜收獲機性價比高，具有良好的推廣應(yīng)用前景。

蔬菜是我國除糧食作物外栽培面積最大的作物，2019 年我國蔬菜播種面積0.2 億hm2（3.1 億畝），總產(chǎn)量7.2 億t，居世界第一位（丁海鳳 等，2020）。葉菜類蔬菜是蔬菜產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，因其營養(yǎng)豐富，富含多種維生素和礦物質(zhì)，同時具有復(fù)種指數(shù)高、生長期短、生長速度快等特點，在我國種植較為廣泛，播種面積占蔬菜總播種面積的30%～40%（金月 等，2019），在“菜籃子”工程實施及保障方面具有不可或缺的地位。葉菜類蔬菜種類繁多，按采收類型可分為結(jié)球類蔬菜（結(jié)球甘藍、結(jié)球生菜等）和小葉菜類蔬菜（小白菜、莧菜、茼蒿等）；農(nóng)藝多樣，如設(shè)施和露地栽培、平作和壟作、裸地和覆膜等；作業(yè)工序繁瑣，如施基肥、耕整地、起壟、播種、移栽、灌溉、植保、環(huán)境調(diào)控、收獲等。除耕整地、植保、搬運等環(huán)節(jié)有少量機具作業(yè)外，其余環(huán)節(jié)幾乎皆采用人工作業(yè)，尤其種植和收獲環(huán)節(jié)用工成本占比已超60%，綜合機械化水平仍在30%以下（陳永生，2017），極大地制約了葉菜類蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。為確保葉菜類蔬菜的穩(wěn)定供給，提升其生產(chǎn)能力及效益，亟須大力發(fā)展全程機械化生產(chǎn)，以促進蔬菜產(chǎn)業(yè)節(jié)本增效。

據(jù)此，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)機械化總站選擇結(jié)球甘藍和小白菜（雞毛菜）為葉菜類蔬菜的代表，重點關(guān)注用工量較大的移栽和收獲環(huán)節(jié)，聯(lián)合蔬菜主產(chǎn)省份農(nóng)機鑒定和推廣部門、有關(guān)科研院校和生產(chǎn)企業(yè)開展了葉菜類蔬菜機械的試驗示范、現(xiàn)場演示和綜合測評等活動，對國內(nèi)主流的葉菜類蔬菜移栽和收獲機型的作業(yè)性能和經(jīng)濟性進行試驗驗證，并對各機具的作業(yè)效果進行綜合評判，以期遴選出葉菜類蔬菜種收關(guān)鍵環(huán)節(jié)的適用裝備，填補領(lǐng)域空白，推動葉菜類蔬菜生產(chǎn)全程機械化解決方案出臺。

1 葉菜類蔬菜種收環(huán)節(jié)主流機型

1.1 蔬菜移栽機

我國蔬菜的種植方式通常包括直播和移栽兩種，因育苗移栽可縮短作物生長周期，提高幼苗成活率和土地利用率，我國60%以上的蔬菜都采用育苗移栽的方式（崔志超 等，2020）。蔬菜移栽機的分類方式多樣，按育苗方式，可分為裸苗移栽、穴盤苗移栽和基質(zhì)塊苗移栽等，其中以穴盤苗移栽應(yīng)用最為廣泛；按?。ㄍ叮┟绶绞?，移栽機可分為全自動、半自動單株和半自動成排?。ㄍ叮┟?；按栽植方式，移栽機可分為鴨嘴式、鉗夾式、鏈夾式、導(dǎo)苗管式、撓性圓盤式等（吳傳云 等，2021）。

在葉菜類蔬菜中，小葉菜類蔬菜因一年多茬、生長期短，通常采用撒播、條播等播種方式；而結(jié)球類蔬菜通常采用育苗移栽的方式，其移栽機型與市場上現(xiàn)有的蔬菜移栽機型具有通用性。蔬菜移栽機需根據(jù)作業(yè)田塊大小、設(shè)施類型、種植農(nóng)藝等要求進行選擇，目前適合我國結(jié)球類蔬菜的移栽機主要有露地用大型多行復(fù)式移栽機和設(shè)施用小型單行或雙行移栽機，其中小型機型占多數(shù)?？紤]到試驗地連棟溫室的結(jié)構(gòu)，所選的5 款主流蔬菜移栽機均為小型自走式雙行機型（表1）。其中亞美柯2ZS-2型、潤禾2ZBA-2 型和洋馬2ZQ-2 型為全自動機型，井關(guān)2ZY-2A型和鼎鐸2ZB-2型為半自動機型；亞美柯2ZS-2 型和洋馬2ZQ-2 型需采用220 穴專用可彎曲穴盤育苗，其余均采用常規(guī)的128 穴塑料穴盤育苗；鼎鐸2ZB-2 型為電動驅(qū)動，其他4 臺為燃油驅(qū)動。

表1 5 款主流小型蔬菜移栽機的基本情況

1.2 葉菜類蔬菜收獲機

我國蔬菜機械化收獲研究起步較晚，加之葉菜類蔬菜在機械收獲時存在柔軟易碎、損傷高、歸齊難等問題，目前葉菜類蔬菜收獲機多為國外引進機型，自主研制的成熟機型相對較少。因結(jié)球甘藍多采用壟作移栽，其收獲易采用對行有序機收（管春松 等，2019）；小白菜（雞毛菜）多采用壟作直播或撒播，單位面積種植密度較高，成熟菜葉相互交錯，目前僅可實現(xiàn)無序機收，效率高、可靠性好，收獲后需人工二次清理、碼放整齊。

目前國內(nèi)應(yīng)用的甘藍收獲機都為進口單行機型，主要有比利時Vanhoucke 公司的KOROVMDB型、意大利Hortech 公司的Rapid T 型和德國Grimme 公司的MK1000 型等，其中KOROVMDB型和MK1000 型皆采用“先拔摘、后機械切柄莖，再人工裝筐”的全自動收獲方式；而Rapid T 型則采用“先切根、后人工砍柄莖，再傳送帶裝筐”的半自動收獲方式（姚森 等，2019）。考慮到全自動和半自動機型作業(yè)特點不同，選擇Vanhoucke 公司的KOROVMDB 型和Hortech 公司的Rapid T 型作為試驗機型（表2）。

表2 參試葉菜類蔬菜收獲機的基本情況

我國現(xiàn)有的小白菜收獲機包括進口和國產(chǎn)兩類，其中進口機型主要有意大利Hortech 公司的SLIDE 型、法國Terrateck 公司的RJP 120 型等；國產(chǎn)機型主要有南通富來威農(nóng)業(yè)裝備有限公司的4UM-120 型、泰州攜創(chuàng)農(nóng)業(yè)裝備有限公司的4VY-120 型、上海康博實業(yè)有限公司的MT-2001 型等。上述機型均采用“收割、傳送、收集裝筐一體化作業(yè)”的全自動收獲方式，多數(shù)為電動機型，少量為汽油機動力機型。由于收獲原理相似，國內(nèi)外各選擇1 種機型作為試驗機型（表2）。

2 作業(yè)效果評判方法

于2021 年6 月1——3 日在上海市農(nóng)業(yè)機械鑒定推廣站農(nóng)機綜合試驗基地開展葉菜類蔬菜種收環(huán)節(jié)機械化作業(yè)效果綜合測評活動，依據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布的相關(guān)推廣鑒定大綱，分別制定了機械移栽和機械收獲作業(yè)效果（含作業(yè)性能和經(jīng)濟性兩方面）的測評方法。

2.1 作業(yè)性能評判方法

蔬菜移栽機：為降低不同蔬菜類型和品種對移栽機作業(yè)性能的影響，結(jié)球甘藍測評品種統(tǒng)一為亞非麗麗，采用育苗移栽方式，移栽時幼苗平均株高9.2 cm。依據(jù)鑒定大綱DG/T 103——2021《油菜栽植機》要求，在統(tǒng)一行距（35 cm）、株距（35 cm）、栽植深度（4 cm）的農(nóng)藝條件下，測定蔬菜移栽機具的漏栽率、栽植深度合格率、栽植合格率、栽植頻率、作業(yè)效率等技術(shù)性能指標(biāo)。

蔬菜收獲機：收獲用的結(jié)球甘藍品種為亞非麗麗，露地壟作種植，小白菜品種為上海青，設(shè)施壟作種植，統(tǒng)一水肥管理。依據(jù)鑒定大綱DG/T 249——2021《葉類蔬菜收割機》要求，在統(tǒng)一生長期（結(jié)球甘藍平均株高31 cm、小白菜平均株高9.5 cm）、割茬高度（結(jié)球甘藍4 cm、小白菜2.5～3.0 cm）的條件下，測定蔬菜收獲機具的割臺損失率、漏割損失率、損傷率、作業(yè)效率等技術(shù)性能指標(biāo)。

2.2 經(jīng)濟性評判方法

依據(jù)GB/T 5667——2008《農(nóng)業(yè)機械 生產(chǎn)試驗方法》，結(jié)合現(xiàn)場條件對蔬菜移栽機和葉菜類蔬菜收獲機進行實際生產(chǎn)條件下經(jīng)濟性指標(biāo)測定。在機具正常作業(yè)速度下連續(xù)開展1 小時的生產(chǎn)考核，統(tǒng)計作業(yè)面積，測算作業(yè)效率。以作業(yè)面積和作業(yè)效率為依據(jù)測算包含人工成本、能耗成本與機具折舊成本等經(jīng)濟性指標(biāo)的綜合作業(yè)成本，其中：人工成本包括駕駛?cè)藛T、輔助人員的用工費等，按照上海農(nóng)村每天人均工時費150 元、工作量8 小時的標(biāo)準進行折算；能耗成本包括燃油費或耗電費等，油價按照汽、柴油折中均價6 元·L-1，電價按照全國居民用電均價0.6 元·（kW·h）-1進行折算；機具折舊成本按機具銷售價格5 年折舊，每年100 天作業(yè)季折算。

3 作業(yè)效果分析

3.1 葉菜類蔬菜移栽機作業(yè)效果分析

3.1.1 作業(yè)性能比較 蔬菜移栽機作業(yè)性能試驗結(jié)果表明（表3），5 款主流移栽機的漏栽率均小于5%，栽植深度合格率均大于95%，栽植合格率均大于90%，作業(yè)性能均能達到行業(yè)標(biāo)準（DG/T 103——2021《油菜栽植機》），能夠滿足生產(chǎn)需要。半自動機型因采用人工單株取（投）苗，無漏栽現(xiàn)象；而全自動機型均有少量的漏栽，其與甘藍幼苗質(zhì)量、體積大小以及葉片重疊程度等因素密切相關(guān)。從栽植頻率和作業(yè)效率上可以看出，全自動機型作業(yè)效率明顯高于半自動機型，其中亞美柯2ZS-2 型采用撓性圓盤式的連續(xù)栽植方式，且機型小巧、轉(zhuǎn)彎掉頭方便，在全自動機型中優(yōu)勢更為明顯。

表3 葉菜類蔬菜移栽機具作業(yè)性能

3.1.2 經(jīng)濟性比較 從表4 可以看出：5 款葉菜類蔬菜移栽機均可由1 人獨自完成操作機具、投放秧苗或穴盤的移栽作業(yè)，人工成本與作業(yè)效率成反比，人工數(shù)相同時全自動移栽機的人工成本僅為半自動移栽機的1/5～1/2；采用電動驅(qū)動的鼎鐸2ZB-2 型能耗成本遠低于采用燃油驅(qū)動的機具；機具折舊成本受作業(yè)效率影響較大，相同價位條件下，作業(yè)效率越高，機具折舊成本越低；綜合考慮人工、能耗及機具折舊成本，葉菜類蔬菜移栽機綜合作業(yè)成本與作業(yè)效率呈反比；當(dāng)價位相近時，綜合作業(yè)成本對作業(yè)效率比較敏感，即應(yīng)優(yōu)選作業(yè)效率高的移栽機具。

表4 葉菜類蔬菜移栽機具作業(yè)成本

3.2 葉菜類蔬菜收獲機作業(yè)效果分析

3.2.1 作業(yè)性能比較 由表5 可知：4 款蔬菜收獲機的割臺損失率、漏割損失率均小于2%，損傷率均不超過5%，作業(yè)性能均能達到行業(yè)標(biāo)準要求（DG/T 249——2021《葉類蔬菜收割機》），能夠滿足生產(chǎn)需要。作業(yè)行數(shù)相同條件下，全自動收獲方式的結(jié)球甘藍收獲機（Vanhoucke KOROVMDB 型）作業(yè)效率高于半自動收獲方式的收獲機（Hortech Rapid T 型），且損傷率較??；受田塊大小和種植方式等條件的限制，2 款甘藍收獲機具無法實現(xiàn)“回”字形連續(xù)作業(yè)，田間生產(chǎn)考核所測的作業(yè)效率均低于理論設(shè)計值，機具效能未得到充分發(fā)揮。2 款小白菜收獲機作業(yè)性能差異較小，表明國產(chǎn)機型與國外機型之間的差距在縮小。

表5 葉菜類蔬菜收獲機具作業(yè)性能

3.2.2 經(jīng)濟性比較 Vanhoucke公司的KOROVMDB型甘藍收獲機需要1 人駕駛、2 人裝筐，Hortech 公司的Rapid T 型甘藍收獲機需要1 人駕駛、4 人砍柄莖，人工成本與作業(yè)效率成反比，與作業(yè)人工數(shù)成正比；Hortech 公司的SLIDE 型和富來威4UM-120型小白菜收獲機均為1 人駕駛操作。由表6 可知，蔬菜收獲機具采用電動驅(qū)動的能耗成本遠低于采用燃油驅(qū)動；甘藍收獲機具折舊成本受作業(yè)效率影響，作業(yè)效率越高，機具折舊成本越低；2 款小白菜收獲機具折舊成本則受機具價格影響，價格越高，機具折舊成本越高。綜合而言，葉菜類蔬菜收獲機具綜合作業(yè)成本與作業(yè)效率呈反比；但機具價位相差較大時，綜合作業(yè)成本受機具價位影響更明顯。

表6 葉菜類蔬菜收獲機具作業(yè)成本

4 結(jié)論與建議

4.1 葉菜類蔬菜種收機械化已初具推廣條件

對于可規(guī)模化穴盤育苗的葉菜類蔬菜，如甘藍、花椰菜、青花菜、生菜等，市場上主流移栽機具的作業(yè)性能均能滿足生產(chǎn)要求，但保證其作業(yè)質(zhì)量的前提是能配套相應(yīng)的苗床土壤整理（土壤細碎度和含水率、壟面平整度等）及宜機化秧苗培育（秧苗株型、株高、盤根性等）等農(nóng)藝條件；但對于速生多茬的小葉菜類蔬菜，如小白菜、莧菜、茼蒿等，育苗費工費時，仍建議采用直播方式。

在適宜機械收獲的標(biāo)準化、規(guī)范化、規(guī)模化種植條件下，對于甘藍等結(jié)球類蔬菜，目前進口蔬菜收獲機型均可滿足生產(chǎn)要求；對于小白菜等小葉菜類蔬菜，目前國內(nèi)外蔬菜收獲機均可滿足生產(chǎn)要求，機具作業(yè)性能均達標(biāo)，初步具備大規(guī)模推廣的條件。

4.2 結(jié)球類蔬菜宜加速發(fā)展推廣高效全自動移栽機

全自動移栽機型比半自動機型作業(yè)效率提升了2～5 倍，而用工成本僅為半自動移栽機的1/5～1/2；從經(jīng)濟性上看，在降低育苗成本的前提下，應(yīng)從綜合作業(yè)成本角度考慮，優(yōu)先選擇作業(yè)效率較高的蔬菜移栽機，即建議優(yōu)先發(fā)展國產(chǎn)全自動移栽機型。

全自動移栽機雖綜合性能最優(yōu)，但目前仍存在少量漏栽、育苗要求高、維修復(fù)雜、成本高等問題，推廣中應(yīng)做好以下措施：①提高移栽苗床整理質(zhì)量，保證土壤松碎且緊實、含水量適宜；② 積極推廣工廠化“小苗密育”技術(shù)，提高秧苗培育質(zhì)量，嚴格控制移栽秧苗株型大小、株高、葉片展開度、苗缽成坨性等參數(shù)；③宜研發(fā)仿形底盤、漏苗報警及智能補苗系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)，減少秧苗漏栽率，降低人工補苗成本；④ 加強國產(chǎn)農(nóng)用傳感器的研發(fā)，提升作業(yè)精度和穩(wěn)定性，并加速推廣，有效替代國外同類產(chǎn)品。

4.3 葉菜類蔬菜機械化收獲挑戰(zhàn)與機遇并存

目前我國結(jié)球類蔬菜收獲機仍依賴國外進口，價格過高，機具折舊成本占綜合作業(yè)成本的55%以上，部分甚至超過85%，綜合作業(yè)成本均在2 400 元·hm-2以上，有的甚至達到4 170 元·hm-2（以單機年作業(yè)季100 天折算）。而實際生產(chǎn)中，國內(nèi)蔬菜種植規(guī)模大多無法滿足單機年作業(yè)季100天的作業(yè)量，綜合作業(yè)成本將達4 500～7 500 元·hm-2，遠超出國內(nèi)蔬菜種植戶的接受程度。因此，結(jié)球類蔬菜收獲機急需國產(chǎn)化，降低購機成本。而在小葉菜類蔬菜收獲機中，國產(chǎn)機型具有明顯價格優(yōu)勢，綜合作業(yè)成本遠低于國外同類機型，易被國內(nèi)蔬菜種植戶接受，具有良好的推廣應(yīng)用前景。

針對目前國內(nèi)應(yīng)用的結(jié)球類蔬菜收獲機存在進口機型售價高、結(jié)構(gòu)龐大、漏割率及損傷率高等問題，提出以下建議：①提升種植標(biāo)準化程度，分區(qū)域分地形規(guī)范壟型尺寸、栽植行距及密度等農(nóng)藝參數(shù)，合理規(guī)劃作業(yè)路徑，減少田塊邊角漏割，提高機收占比率；② 提高收獲前道工序作業(yè)質(zhì)量，如達到起壟“上虛下實、壟直溝平”、移栽“株行距精準、栽深一致”、田間管理“水肥合理、植保同步”等要求，以保證植株成熟度一致；③加速研發(fā)推廣國產(chǎn)機型，尤其加強針對我國南方小地塊、丘陵及高山等片區(qū)的小型機型的研發(fā)；④ 改進扶正拔取、柄莖精準切割、柔性夾持輸送等關(guān)鍵部件，減少拔取堵塞、夾持撞擊、切碎傷根等現(xiàn)象出現(xiàn)。

小葉菜類蔬菜收獲機雖已實現(xiàn)國產(chǎn)化，但仍存在機具通用性差、切根收獲質(zhì)量差、機收無序散亂、碼齊難等問題，可通過以下措施進行改進：①積極推進宜機化品種的選育，提升設(shè)施宜機化建設(shè)水平，制訂推廣適宜8 m 鋼架大棚或連棟溫室機械作業(yè)的標(biāo)準化壟型規(guī)格，明確播種質(zhì)量要求，提高種子發(fā)芽的整齊度；② 針對小葉菜類蔬菜品類和種植要求多樣的特點，同時考慮產(chǎn)品的商品性，宜對小葉菜類蔬菜按收獲要求進行分類，對于采取無序機收的小白菜（雞毛菜）、莧菜等品類，市場上現(xiàn)有機型已能夠滿足要求，但是對于芹菜、菠菜、小白菜（上海青）等需切根收獲的棵菜，應(yīng)加速研發(fā)國產(chǎn)帶根葉菜收獲機；③改進研發(fā)壟溝仿形、夾持換向輸送裝置、碼放收集裝置、柔性切割鋸條材料等，提升現(xiàn)有蔬菜收獲機具高質(zhì)低損、有序收集的能力。

致謝：感謝北京市農(nóng)業(yè)機械試驗鑒定推廣站（李治國、劉旺），江蘇省農(nóng)業(yè)機械技術(shù)推廣站（趙敏、崔軍），江蘇省農(nóng)業(yè)機械鑒定站（陸慶剛），山東省農(nóng)業(yè)機械技術(shù)推廣站（李鹍鵬、王萍、徐文藝、朱月浩），武漢市農(nóng)業(yè)機械化技術(shù)推廣指導(dǎo)中心（宋承琦、陳柳清）等農(nóng)業(yè)機械鑒定推廣單位和專家參與蔬菜移栽機和收獲機測評工作，并給予詳細的試驗數(shù)據(jù)支持，在此一并致謝！