上海地區(qū)生菜全程機(jī)械化生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展對(duì)策*

顧大國(guó) 劉凱歌 張麗麗 宋云鵬**

（1.上海星輝蔬菜有限公司，上海 奉賢 201419；2.上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院設(shè)施園藝研究所，上海 奉賢 201403）

生菜為菊科萵苣屬一年或兩年生草本作物，又名葉用萵苣，因其口感脆嫩爽口適宜生食而得名。近年來(lái)，生菜為人們餐桌上的常見(jiàn)蔬菜，在我國(guó)的栽培面積不斷擴(kuò)大。聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2020年我國(guó)生菜及菊苣類蔬菜播種面積為60.64萬(wàn)hm2，產(chǎn)量達(dá)1 432.31萬(wàn)t[1]。當(dāng)前我國(guó)人口老齡化嚴(yán)重，上海地區(qū)不少合作社出現(xiàn)“3個(gè)工人200歲”的現(xiàn)象，務(wù)農(nóng)年輕人在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占比不足10%，而綠葉菜生產(chǎn)屬于勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，人工成本約占總生產(chǎn)成本的60%，生產(chǎn)者老齡化嚴(yán)重制約了綠葉蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。隨著上海市各級(jí)政府對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)越來(lái)越重視，上海市蔬菜生產(chǎn)機(jī)械化水平得到很大的改善與提高，尤其在上海市綠葉菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專業(yè)組、試驗(yàn)站成員的多年努力下，上海地區(qū)青菜、雞毛菜等綠葉菜已實(shí)現(xiàn)全程機(jī)械化生產(chǎn)，但有些綠葉菜如生菜等還未實(shí)現(xiàn)全程機(jī)械化生產(chǎn)?，F(xiàn)將上海地區(qū)生菜的生產(chǎn)特點(diǎn)、全程機(jī)械化生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展對(duì)策介紹如下。

1 上海地區(qū)生菜的生產(chǎn)特點(diǎn)

生菜為上海地區(qū)主要種植的綠葉菜種類之一，種植面積逐年遞增。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年上海地區(qū)生菜種植面積超過(guò)3 333.33 hm2，其中意大利生菜品種的種植面積占60%以上，結(jié)球生菜、散葉生菜、直立生菜、油麥菜、苦苣類占30%以上。上海地區(qū)春秋兩季氣候較適宜生菜生長(zhǎng)，生菜的播種量是夏冬兩季的2.2倍[2]，主要以設(shè)施栽培為主（占70%以上）。上海農(nóng)業(yè)科技有限公司、上海星輝蔬菜有限公司、上海綠立方農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司應(yīng)用智能溫室栽培生菜，智能溫室栽培生菜管理精細(xì)、生產(chǎn)效率高，但前期投入和生產(chǎn)成本較高，對(duì)技術(shù)要求高，正處于推廣示范階段。目前上海地區(qū)生菜的生產(chǎn)模式仍以傳統(tǒng)的溫室栽培為主，機(jī)械化程度較低。

2 生菜全程機(jī)械化生產(chǎn)現(xiàn)狀

2.1 國(guó)內(nèi)外生菜機(jī)械化生產(chǎn)現(xiàn)狀

生菜作為歐美國(guó)家主要種植的葉菜類蔬菜種類，在其居民飲食結(jié)構(gòu)中占很高比例。歐美國(guó)家生菜的種植模式有以荷蘭、以色列等為主的智能溫室栽培，及以意大利、美國(guó)等為主的露地栽培。智能溫室具有專業(yè)化程度高、自動(dòng)化性能好、生態(tài)化要求嚴(yán)、一體化運(yùn)轉(zhuǎn)服務(wù)佳等優(yōu)點(diǎn)，單位面積生菜產(chǎn)量高，可周年生產(chǎn)；不足之處在于造價(jià)高、折損率高，對(duì)從事生產(chǎn)的技術(shù)人員的專業(yè)化水平要求高。一些歐美國(guó)家土地規(guī)模大而集中，地塊規(guī)整且農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化程度高，生菜栽培的集約化育苗、耕整地、移栽、田間管理、采收等環(huán)節(jié)基本實(shí)現(xiàn)了全程機(jī)械化。

近年來(lái)，我國(guó)很多省市的農(nóng)技人員開(kāi)展了生菜全程機(jī)械化生產(chǎn)的試驗(yàn)、示范、推廣工作。2018年，北京市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局在通州區(qū)開(kāi)展了生菜生產(chǎn)全程機(jī)械化示范展示活動(dòng)，農(nóng)技人員演示了生菜全程機(jī)械化生產(chǎn)關(guān)鍵環(huán)節(jié)作業(yè)的技術(shù)路線；青島浩豐生物科技有限公司在育苗移栽、精量直播等環(huán)節(jié)已實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)突破（機(jī)械化率達(dá)80%以上），創(chuàng)建了以生菜為主的蔬菜全程機(jī)械化生產(chǎn)模式，大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約了勞動(dòng)成本，經(jīng)濟(jì)效益得到顯著提高。

2.2 上海地區(qū)生菜機(jī)械化生產(chǎn)現(xiàn)狀

2.2.1 宜機(jī)化設(shè)施結(jié)構(gòu)改造

與國(guó)外及我國(guó)農(nóng)業(yè)大省不同，上海地區(qū)蔬菜種植面積僅有3.33萬(wàn)hm2左右，基地分散，成片規(guī)?；剌^少，僅部分合作社的蔬菜基地土地成片、面積大、地塊規(guī)整，適宜生菜露地規(guī)?；瘷C(jī)械化種植，如上海浩豐果蔬專業(yè)合作社等。為滿足設(shè)施蔬菜全程機(jī)械化生產(chǎn)的要求，2020年開(kāi)始，上海地區(qū)有些合作社專門針對(duì)8 m寬大棚進(jìn)行了宜機(jī)化改造，如擴(kuò)大棚門、采用全開(kāi)卷簾門或推拉門、加寬加固過(guò)橋板等[3]。

2.2.2 集約化育苗

生菜栽培多為育苗移栽，定植株行距大于20 cm，培育壯苗是生菜機(jī)械化栽培成功的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，生菜栽培采用128孔穴盤育苗既可節(jié)約成本，栽培苗又可在機(jī)械移栽時(shí)利用基質(zhì)坨的重力自由掉落，可避免卡苗。精量化播種流水線作業(yè)可一次性完成基質(zhì)裝盤、壓孔、播種、覆土、噴淋等操作，播種速率超過(guò)500盤/h，作業(yè)效率高，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。播種后，注意控制溫度和水肥，加強(qiáng)苗期管理，培育苗高適宜、盤根性好、不易散坨、適合機(jī)械化移栽的穴盤苗。

2.2.3 機(jī)械化耕整地

高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量地進(jìn)行耕整土，要求壟面平整、壟直不彎，利于生菜機(jī)械化移栽和收獲。20世紀(jì)70年代起，我國(guó)部分地區(qū)采用機(jī)械進(jìn)行耕整地，2019年耕整地環(huán)節(jié)機(jī)械化率已達(dá)94.14%[4]。上海浩豐果蔬專業(yè)合作社使用約翰迪爾拖拉機(jī)5E954配套法拉利埋石起壟機(jī)起壟，壟直，壟面平整，壟距均勻。約翰迪爾拖拉機(jī)5E954安裝有北斗導(dǎo)航系統(tǒng)，操作人員提前設(shè)置好路徑，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛耕作，作業(yè)效率為0.4 hm2/h。有些棚內(nèi)作業(yè)的起壟筑畦機(jī)為拖拉機(jī)帶動(dòng)，一次性完成起壟和精整地作業(yè)，壟寬1.1 m左右，壟高0.2 m左右，每壟種植4行，可滿足機(jī)械化移栽要求。部分小型起壟筑畦機(jī)還可一次性完成起壟、鋪滴灌管和鋪地膜操作，大大提高了工作效率，可滿足本地生菜種植要求。

2.2.4 機(jī)械化移栽

生菜移栽主要采用井關(guān)牌壟上移栽機(jī)和法拉利生菜移栽機(jī)。（1）井關(guān)牌壟上移栽機(jī)。將生菜苗放在移栽機(jī)的幼苗杯中，隨著移栽機(jī)在壟面上行走，幼苗杯杯底打開(kāi)，幼苗靠自身重力落到鴨嘴栽植器中；鴨嘴栽植器在機(jī)器前進(jìn)過(guò)程中有規(guī)律地上下運(yùn)動(dòng)在土中打穴坑，同時(shí)打開(kāi)栽植器，幼苗掉落至穴坑，之后V型覆土，最后由鎮(zhèn)壓輪覆土壓實(shí)。井關(guān)移栽機(jī)行駛1個(gè)來(lái)回可移栽4行，40 m長(zhǎng)的壟面十幾分鐘即可完成移栽，可滿足露地和設(shè)施大棚生菜的移栽需求。（2）法拉利生菜移栽機(jī)。該機(jī)械采用拖拉機(jī)懸掛牽引，機(jī)上乘坐4人進(jìn)行人工取苗和投苗。采用種植杯定植，1次移栽4行，移栽機(jī)前端增加了覆膜裝置，可一次性完成覆膜和移栽作業(yè)，移栽質(zhì)量較好，效率高。

2.2.5 機(jī)械化植保

無(wú)人機(jī)的興起為蔬菜機(jī)械化植保提供了更便捷、更有效的監(jiān)控系統(tǒng)。大疆植保無(wú)人機(jī)配置光反射圖像采集設(shè)備，可收集露地生菜表面反射的肉眼不可見(jiàn)光，經(jīng)軟件處理后生成植物CT照片，并可通過(guò)圖片分析確定生菜感染病蟲(chóng)害情況（15 min可監(jiān)測(cè)26.67 hm2）。根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，菜農(nóng)駕駛自走式打藥機(jī)3WPZ-700GA進(jìn)行精準(zhǔn)施藥、施肥、除草、滅蟲(chóng)、殺菌等作業(yè)。3WPZ-700GA打藥機(jī)藥箱容量700 L，作業(yè)效率4 hm2/h，是人工噴藥效率的10多倍。

2.2.6 機(jī)械化收獲

不同生菜品種植株形態(tài)差異較大，采收方式不盡相同。國(guó)產(chǎn)生菜收獲機(jī)較少，目前生菜采收一般采用進(jìn)口機(jī)械，但移栽時(shí)須采用與收獲機(jī)配套的移栽機(jī)，以便完成標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械化種植過(guò)程。上海市有關(guān)部門自主研發(fā)了生菜采收機(jī)，并在上海百蒂凱農(nóng)業(yè)科技有限公司進(jìn)行生產(chǎn)試驗(yàn)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，使用自主研發(fā)的采收機(jī)械進(jìn)行生菜采收，雖然提高了采收效率，但仍需人工輔助作業(yè)。上海浩豐果蔬專業(yè)合作社菜農(nóng)使用自主研發(fā)的采收機(jī)械進(jìn)行露地結(jié)球生菜采收時(shí)，將采后的生菜放在傳送帶和分揀設(shè)備上即可完成凈菜初加工，采收速度從0.33 hm2/h提高至2 hm2/h，不僅在采收環(huán)節(jié)完成了初加工，還大大提高了生菜商品率。

3 蔬菜機(jī)械化生產(chǎn)發(fā)展對(duì)策

隨著我國(guó)人口老齡化速度的加快，適齡勞動(dòng)力逐漸減少，勞動(dòng)成本逐步提高，蔬菜生產(chǎn)機(jī)械化勢(shì)在必行。目前，上海地區(qū)的生菜全程機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)還不完善，存在農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝脫節(jié)、示范推廣力度不強(qiáng)、生產(chǎn)水平較低、生產(chǎn)成本較高、效益偏低、缺乏先進(jìn)適用的栽植與收獲技術(shù)等一系列問(wèn)題，生菜生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展緩慢。為響應(yīng)市政府“機(jī)器換人”號(hào)召，推進(jìn)上海蔬菜產(chǎn)業(yè)升級(jí)，進(jìn)一步擴(kuò)大生菜機(jī)械化生產(chǎn)面積，應(yīng)從政策引導(dǎo)、設(shè)備改造、農(nóng)機(jī)開(kāi)發(fā)、機(jī)藝協(xié)作、規(guī)范制定標(biāo)準(zhǔn)等方面開(kāi)展系列工作。

3.1 加快智能化、無(wú)人化蔬菜生產(chǎn)設(shè)備的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)是我國(guó)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)由高速發(fā)展向高質(zhì)量發(fā)展的必經(jīng)之路，相關(guān)部門和單位應(yīng)加大智能化復(fù)合型農(nóng)業(yè)機(jī)械的引進(jìn)、試驗(yàn)及自主研發(fā)的力度，破解蔬菜機(jī)械化生產(chǎn)的難題，科技人員應(yīng)開(kāi)展跨學(xué)科、跨領(lǐng)域、跨行業(yè)的交流合作攻關(guān)，將農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝深度融合，不斷優(yōu)化生產(chǎn)模式，在注重技術(shù)引進(jìn)的同時(shí)根據(jù)國(guó)情有所創(chuàng)新。我國(guó)目前應(yīng)用的蔬菜生產(chǎn)人機(jī)智能協(xié)作技術(shù)，以機(jī)藝融合、人機(jī)協(xié)作為主線，以智能化管理技術(shù)為支撐，通過(guò)天、空、地立體化監(jiān)測(cè)傳感網(wǎng)絡(luò)，農(nóng)業(yè)大腦和智能作業(yè)集群研發(fā)，針對(duì)不同蔬菜種類、不同生產(chǎn)模式、不同生產(chǎn)區(qū)域條件等應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行科學(xué)組配和集成應(yīng)用，集中實(shí)現(xiàn)了蔬菜規(guī)?；a(chǎn)全生長(zhǎng)周期的人機(jī)智能協(xié)作管理。如在北京小湯山一家蔬菜示范基地，蔬菜采收機(jī)械完成甘藍(lán)的切割、收獲、處理、轉(zhuǎn)運(yùn)等工作，實(shí)現(xiàn)了全流程無(wú)人化操作；江蘇大學(xué)和沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)自主研發(fā)了針爪自動(dòng)取苗、自動(dòng)間隔投苗、苗盤平移直送等自動(dòng)移栽機(jī)及自取苗裝置，單行移栽效率60株/min，取苗成功率達(dá)95%以上[5]；南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所采用基質(zhì)塊育苗，實(shí)現(xiàn)了多株取苗、帶式自動(dòng)送苗、間隔自動(dòng)分苗，取苗速度是穴盤苗人工取苗的4倍以上；北京市一蔬菜基地引進(jìn)意大利基質(zhì)塊育苗和移栽成套裝備，并用于結(jié)球生菜機(jī)械化生產(chǎn)。

3.2 推進(jìn)蔬菜育苗生產(chǎn)向工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化、宜機(jī)化方向發(fā)展

蔬菜全程機(jī)械化生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是育苗。蔬菜育苗只有實(shí)現(xiàn)工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化、宜機(jī)化生產(chǎn)才能完成后續(xù)的機(jī)械化移栽、機(jī)械化收獲。生產(chǎn)實(shí)踐證明，采用專用的宜機(jī)種子、秧苗，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一管理進(jìn)行工廠化育苗，才能保證蔬菜幼苗長(zhǎng)勢(shì)一致，降低移栽損耗，利于蔬菜生產(chǎn)單位合理規(guī)劃各茬口的蔬菜布局。

3.3 制定蔬菜機(jī)械化生產(chǎn)通用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，培養(yǎng)專業(yè)型人才

標(biāo)準(zhǔn)化種植是推進(jìn)蔬菜機(jī)械化生產(chǎn)的重要前提和必由之路[6]。我國(guó)地域廣闊，地質(zhì)結(jié)構(gòu)與栽培模式多樣，蔬菜品種結(jié)構(gòu)繁多，各地的蔬菜生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)各不相同。要拓展蔬菜生產(chǎn)機(jī)械裝備的市場(chǎng)空間，必須制定機(jī)械化生產(chǎn)通用規(guī)范，簡(jiǎn)化規(guī)范種植模式，通過(guò)跨地域合作，探尋共性技術(shù)要求，確定共同技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并將基本技術(shù)模式以標(biāo)注、規(guī)范等形式固定，使蔬菜機(jī)械推廣及生產(chǎn)部門有章可循[7]。農(nóng)民專業(yè)知識(shí)匱乏、機(jī)械操作能力偏低、對(duì)新機(jī)具接受能力低，導(dǎo)致蔬菜生產(chǎn)機(jī)具應(yīng)用難、推廣難、用好難。專業(yè)技術(shù)型人才不僅能操作蔬菜生產(chǎn)機(jī)械，還能對(duì)農(nóng)機(jī)具進(jìn)行維修保養(yǎng)，降低農(nóng)機(jī)具的故障發(fā)生率。因此，加強(qiáng)對(duì)農(nóng)民和專業(yè)技術(shù)人員的培訓(xùn)，有助于促進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械使用的示范推廣。

3.4 加強(qiáng)政策引導(dǎo)，完善購(gòu)機(jī)和用機(jī)補(bǔ)貼體系

為加快推進(jìn)“機(jī)器換人”，政府職能部門應(yīng)出臺(tái)相關(guān)文件或擬定相關(guān)課題，吸引企業(yè)和科研院所的農(nóng)技人員積極參與蔬菜生產(chǎn)機(jī)械的研發(fā)、創(chuàng)新與應(yīng)用工作；將蔬菜生產(chǎn)常用機(jī)械及新型機(jī)械納入國(guó)家和地方財(cái)政補(bǔ)貼目錄，減輕蔬菜合作社購(gòu)買機(jī)械的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)；打造農(nóng)機(jī)公共服務(wù)平臺(tái)，鼓勵(lì)蔬菜農(nóng)機(jī)專業(yè)化服務(wù)組織開(kāi)展棚室建造、農(nóng)機(jī)作業(yè)、維護(hù)保養(yǎng)、機(jī)具租賃、作業(yè)托管等服務(wù)，通過(guò)社會(huì)組織的加入，激發(fā)蔬菜機(jī)械化生產(chǎn)的市場(chǎng)活力，調(diào)動(dòng)合作社和種植大戶購(gòu)機(jī)、用機(jī)的積極性。