設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展模式及機(jī)械化采摘技術(shù)

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摘要：設(shè)施農(nóng)業(yè)是山西省的重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)之一，而采摘是設(shè)施農(nóng)業(yè)高效發(fā)展的一個(gè)制約因素。文章概述了山西省當(dāng)前設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，分析指出了當(dāng)前設(shè)施農(nóng)業(yè)采摘環(huán)節(jié)的問(wèn)題，提出了對(duì)策建議，以推動(dòng)全省設(shè)施農(nóng)業(yè)采摘技術(shù)向智能化發(fā)展。

關(guān)鍵詞：設(shè)施農(nóng)業(yè)；機(jī)械化；采摘

設(shè)施農(nóng)業(yè)是山西省重點(diǎn)發(fā)展的五大特色優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)之一，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要組成部分，是轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式、持續(xù)增加農(nóng)民收入的有效途徑。發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)可以有效提高土地產(chǎn)出率、資源利用率和勞動(dòng)生產(chǎn)率，解決山西省無(wú)霜期短、半年不能種和很多優(yōu)良品種種不活等問(wèn)題，減少災(zāi)害性天氣的影響。特別是在2020年肺炎疫情影響下，設(shè)施農(nóng)業(yè)有效保證了居民對(duì)重要農(nóng)產(chǎn)品的生活需求，對(duì)保持社會(huì)繁榮穩(wěn)定具有巨大的意義。據(jù)山西省統(tǒng)計(jì)年鑒，2018年全省設(shè)施蔬菜種植面積為36.65khm2，占全省蔬菜種植總面積約20.7%，設(shè)施蔬菜總產(chǎn)量為232.91×104t。近年，隨著居民生活水平的提高，設(shè)施農(nóng)業(yè)面積不斷增加，設(shè)施農(nóng)業(yè)規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化、機(jī)械化水平在不斷提高，截至2018年底，山西省設(shè)施栽培機(jī)械化率達(dá)到34.9%，但與玉米、小麥等主要農(nóng)作物機(jī)械化率相比還有很大差距，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，山西省設(shè)施農(nóng)業(yè)裝備自動(dòng)化、信息化等水平還很低。因此，提高全省設(shè)施農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平，特別是用工量較大的采摘環(huán)節(jié)，具有非常重要的意義。

1山西省現(xiàn)有設(shè)施農(nóng)業(yè)主要形式

目前，隨著設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)水平的不斷提升、國(guó)內(nèi)外交流合作加強(qiáng)，國(guó)內(nèi)溫室大棚發(fā)展迅速,形成了各式各樣的風(fēng)格,但是山西省目前主要存在的還是日光溫室、塑料大棚及連棟溫室3種。

1.1日光溫室

日光溫室是以太陽(yáng)能為主要能源并可進(jìn)行作物越冬生產(chǎn)的溫室。在不適宜植物生長(zhǎng)的季節(jié)，加火強(qiáng)化保溫或少加溫的情況下，就可以生產(chǎn)喜溫性蔬菜，節(jié)約燃料、減少環(huán)境污染。山西位于北緯34°34′~40°44′，屬于大陸性季風(fēng)氣候，晝夜溫差大，冬季寒冷干燥，特別適合使用該種溫室用于冬季蔬菜生產(chǎn)，因此，日光溫室是目前山西省最多的一種設(shè)施農(nóng)業(yè)溫室類型。日光溫室坐北朝南，由北側(cè)和東西兩面保溫蓄熱墻體、北向保溫斜屋面、南向拱型采光屋面、晝開夜閉的保溫被或草席（苫）構(gòu)成。在山西的丘陵山區(qū)、梯田地塊，只要是向陽(yáng)，可就地取材，依地形而建造，面積大小不限，建造成本低，可進(jìn)行瓜果蔬菜、菌類以及花卉等植物栽培生產(chǎn)，也可進(jìn)行動(dòng)物養(yǎng)殖生產(chǎn)。

1.2塑料大棚

塑料大棚俗稱冷棚，利用竹木、鋼材等材料并覆蓋塑料薄膜，搭成拱形棚，充分利用太陽(yáng)能，有一定的保溫作用，并通過(guò)卷膜能在一定范圍調(diào)節(jié)棚內(nèi)的溫度和濕度，是一種簡(jiǎn)易實(shí)用的保護(hù)地栽培設(shè)施，建造容易、使用方便、投資較少。在山西省主要是起到春提前、秋延后的保溫栽培作用，提高單位面積產(chǎn)量，能在早春和晚秋淡季供應(yīng)鮮嫩蔬菜。一般春季可提前30~35d，秋季能延后20~25d，但不能進(jìn)行越冬栽培。

1.3連棟溫室

連棟溫室是溫室的一種升級(jí)，用科學(xué)的手段、合理的設(shè)計(jì)、優(yōu)秀的材料將原有的獨(dú)立單間模式溫室連起來(lái)。與傳統(tǒng)溫室相比，空間利用面積遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)溫室，管理更統(tǒng)一、操作更科學(xué)，既節(jié)約時(shí)間又提高效率。利用現(xiàn)代信息技術(shù)可以人為制造農(nóng)作物的生長(zhǎng)環(huán)境，為農(nóng)作物的生長(zhǎng)提供適當(dāng)?shù)墓?、溫度、水、肥料等必須的營(yíng)養(yǎng)成分。如在山西農(nóng)谷建設(shè)的占地15×104m2的“山西農(nóng)谷番茄小鎮(zhèn)”就是現(xiàn)代化程度較高的智能化連棟溫室。內(nèi)有番茄生產(chǎn)自動(dòng)化數(shù)控育苗和水肥一體化滴灌系統(tǒng)、遮陽(yáng)幕布系統(tǒng)、作物懸掛系統(tǒng)、采摘電動(dòng)車、電子溫室數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控自動(dòng)升降天窗系統(tǒng)、高壓壓力霧系統(tǒng)、精細(xì)分選包裝流水線等，生產(chǎn)全部自動(dòng)化。

2設(shè)施農(nóng)業(yè)采摘裝備的重要性

采摘是果蔬生產(chǎn)過(guò)程中最為耗時(shí)、耗力、實(shí)效性強(qiáng)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)之一。關(guān)于設(shè)施農(nóng)業(yè)作業(yè)機(jī)械化程度的評(píng)價(jià)[1]：A=0.2A1+0.2A2+0.2A3+0.1A4+0.3A5.（1）式中：A為設(shè)施農(nóng)業(yè)作業(yè)機(jī)械化程度（%）；A1為耕整地機(jī)械化程度（%）；A2為種植機(jī)械化程度（%）；A3為采運(yùn)機(jī)械化程度（%）；A4為灌溉施肥機(jī)械化程度（%）；A5為環(huán)境調(diào)控機(jī)械化程度（%）。從不同作業(yè)環(huán)節(jié)的權(quán)重可以看出，設(shè)施農(nóng)業(yè)采摘機(jī)械化水平對(duì)整個(gè)設(shè)施農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平而言有非常重要的作用，而且采摘階段需要輔助搬運(yùn)等作業(yè)，勞動(dòng)力需求量大、勞動(dòng)強(qiáng)度高，所需投入的勞動(dòng)力約占整個(gè)生產(chǎn)種植過(guò)程的40%~50%[2]。目前，農(nóng)村勞動(dòng)力特別是青壯年勞力逐漸減少，留在農(nóng)村的勞動(dòng)力以婦女和老年人為主，僅能進(jìn)行一些輕微的體力勞動(dòng)。因此，采摘作業(yè)環(huán)節(jié)勞動(dòng)力不足的矛盾尤為突出，迫切需要機(jī)器人、智能化裝備替代人進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，滿足設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的需求。設(shè)施農(nóng)業(yè)采摘裝備特別是采摘機(jī)器人的應(yīng)用將在減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，提高果蔬質(zhì)量，保障采摘作業(yè)不誤農(nóng)時(shí)等方面具有巨大的作用。

3山西省設(shè)施農(nóng)業(yè)采摘環(huán)節(jié)存在的問(wèn)題

3.1分散經(jīng)營(yíng)為主，采摘機(jī)具需求疲軟

調(diào)研發(fā)現(xiàn)，山西省目前設(shè)施農(nóng)業(yè)還是以分戶經(jīng)營(yíng)為主，農(nóng)戶自己建設(shè)農(nóng)業(yè)設(shè)施，自主經(jīng)營(yíng)，有的是租用別人的設(shè)施農(nóng)業(yè)地塊后自主經(jīng)營(yíng)，均屬于小規(guī)模生產(chǎn)。另一種是以專業(yè)合作社形式股份經(jīng)營(yíng)，農(nóng)民以土地承包經(jīng)營(yíng)權(quán)入股，組建農(nóng)業(yè)開發(fā)專業(yè)合作社，有效整合土地資源、促進(jìn)農(nóng)業(yè)適度規(guī)模經(jīng)營(yíng)、加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。再有就是以企業(yè)形式規(guī)?；N植，實(shí)行科技化生產(chǎn)、企業(yè)化管理、品牌化營(yíng)銷，極大地提高了農(nóng)業(yè)綜合效益。關(guān)于采摘機(jī)具，對(duì)個(gè)體經(jīng)營(yíng)戶而言，由于投入成本較大，機(jī)具回收期長(zhǎng)，此外其種植面積小，家庭成員基本可以滿足勞動(dòng)力需求，因此需求意愿不大；而對(duì)于合作社或者企業(yè)而言，由于種植規(guī)模較大，采摘季節(jié)集中采摘量大、用工量大，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)用工荒或者人工成本短期增加的現(xiàn)象，而且人工采摘效率較低，因此急需能可靠使用的采摘機(jī)具用于生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)。

3.2耕種類機(jī)具為主，采摘機(jī)具應(yīng)用較少

調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前山西省設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的農(nóng)業(yè)機(jī)械主要以耕作類、播種類機(jī)具為主，如小型翻轉(zhuǎn)犁、起壟機(jī)、旋耕機(jī)、微耕機(jī)、覆膜機(jī)、條播機(jī)、起壟播種機(jī)、精量播種機(jī)等，使用機(jī)具后作業(yè)效率比人工提高10倍以上，作業(yè)成本與人工作業(yè)相比0.067hm2上地可節(jié)省100~200元，而且機(jī)械播種省工、省時(shí)、省種、出苗率高，可提高作物產(chǎn)量。此外，應(yīng)用較多的就是卷簾機(jī)、設(shè)施環(huán)境調(diào)控裝備、施肥設(shè)備等輔助設(shè)備。在采收環(huán)節(jié)，目前主要使用的就是輔助采摘作業(yè)的電動(dòng)果蔬轉(zhuǎn)運(yùn)車，有的果蔬轉(zhuǎn)運(yùn)車上面設(shè)置有可升降的操作平臺(tái)，采摘一些較高植株的果實(shí)時(shí)，采摘者可自行調(diào)整至合適高度，方便采摘。除此以外，采摘機(jī)具或者機(jī)器人應(yīng)用基本還是空白。

3.3日光溫室為主，室內(nèi)采摘空間受限

調(diào)研發(fā)現(xiàn)對(duì)于日光溫室，由于前屋面斷面形狀為弧度形狀，靠近前屋面方向，作業(yè)高度逐漸降低，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定作業(yè)最低高度不小于0.8m，對(duì)采摘機(jī)具的作業(yè)高度限制較大。有一些簡(jiǎn)易的日光溫室為了滿足強(qiáng)度要求，里邊設(shè)置較多的支撐支柱，會(huì)使作業(yè)空間嚴(yán)重受限，再則在日光溫室內(nèi)，為了方便人工作業(yè)，植物種植一般是南北向成行，這種種植方式需要機(jī)具頻繁掉頭，也制約了采摘機(jī)具的使用。而塑料大棚和連棟溫室跨度為6~14m、高度為2.3~3.5m，有的尺寸甚至更大，與日光溫室相比，空間充足、寬敞，較方正，具有較大的栽培空間，此外較現(xiàn)代化的塑料大棚或者連棟溫室多是東西向種植成行，有的為立體種植，苗床可移動(dòng)，室內(nèi)操作空間大，采摘作業(yè)機(jī)具基本不受限制，為在設(shè)施內(nèi)使用各種采摘機(jī)具提供了較大的可能。

4山西省設(shè)施農(nóng)業(yè)機(jī)械化采摘發(fā)展建議

4.1農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合，向標(biāo)準(zhǔn)化靠攏

為了推動(dòng)設(shè)施農(nóng)業(yè)機(jī)械化快速發(fā)展，一是需要將農(nóng)機(jī)農(nóng)藝深度融合，在不影響總體收益的情況下，為了便于機(jī)械化生產(chǎn)作業(yè)，可以在行距、株距等農(nóng)藝方面做適當(dāng)變動(dòng)，將我們傳統(tǒng)種植觀念和種植模式做出改變；二是向標(biāo)準(zhǔn)化靠攏，包括設(shè)施的建造、種植的農(nóng)藝，做好頂層設(shè)計(jì)，至少在一個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)形成適合該區(qū)域的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體系，以點(diǎn)帶面，增加機(jī)具的適應(yīng)性，便于推廣使用。通過(guò)這些舉措，在設(shè)施農(nóng)業(yè)采摘環(huán)節(jié)有機(jī)可用，提高作業(yè)效率，降低作業(yè)成本，讓作物達(dá)到高產(chǎn)量增收、高質(zhì)量增值，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值的極大提升，進(jìn)而提高農(nóng)民朋友的收入。

4.2政策引導(dǎo)，增加研發(fā)投入及機(jī)具補(bǔ)貼

設(shè)施采摘設(shè)備研究和應(yīng)用均處于起步階段，因此需要政府參與、政策引導(dǎo)，對(duì)于處于研究階段的裝備適當(dāng)增加研發(fā)投入，從而帶動(dòng)企業(yè)提高自身研發(fā)投入,提高研發(fā)的積極性，取得更多創(chuàng)新成果,縮短采摘機(jī)具的研發(fā)周期。對(duì)于處于剛開始應(yīng)用的設(shè)施農(nóng)業(yè)采摘裝備，由于其投入成本較高，則通過(guò)補(bǔ)貼減輕農(nóng)戶的投入成本，提高機(jī)具應(yīng)用范圍，以便機(jī)具后續(xù)升級(jí)改造優(yōu)化，促進(jìn)設(shè)施農(nóng)業(yè)采摘環(huán)節(jié)機(jī)械化程度提高。

4.3注重培訓(xùn)，提高從業(yè)者知識(shí)水平

設(shè)施農(nóng)業(yè)是一種多學(xué)科交叉的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，采摘機(jī)器人等現(xiàn)代化裝備的使用操作均需要懂技術(shù)、有文化、會(huì)經(jīng)營(yíng)的具有較高素質(zhì)的新型農(nóng)民，因此，為了保證設(shè)施農(nóng)業(yè)健康順利發(fā)展，必須注重新型農(nóng)民的培訓(xùn)。讓廣大農(nóng)民掌握新技術(shù)，學(xué)會(huì)熟練使用機(jī)具，便于推廣應(yīng)用智能化、機(jī)械化技術(shù)裝備，提高專業(yè)化服務(wù)水平，擴(kuò)寬設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的新路子。

5結(jié)論

設(shè)施蔬菜栽培對(duì)緩解山西省蔬菜淡季的供求矛盾起到了特殊重要的作用，設(shè)施蔬菜的單產(chǎn)是露地蔬菜的5~7倍，是糧食作物的10~20倍，同時(shí)還有較高的提升空間，發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)采摘環(huán)節(jié)機(jī)械化就是重要途徑之一。目前，結(jié)合全省實(shí)際，對(duì)于設(shè)施農(nóng)業(yè)采摘環(huán)節(jié)方面，葉菜類、根莖類等生長(zhǎng)期、收獲期基本一致的作物，可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)地塊同時(shí)采摘收獲，該類機(jī)具已有量產(chǎn)機(jī)具，通過(guò)引進(jìn)試驗(yàn)加快應(yīng)用速度；而茄果類、瓜類等作物，由于果實(shí)成熟期不一致，此類作物采摘期較長(zhǎng)，消耗人工大，機(jī)器收獲難度大，應(yīng)重點(diǎn)投入研發(fā)此類采摘機(jī)器人的經(jīng)費(fèi)。此外，設(shè)施農(nóng)業(yè)空間相對(duì)狹小,因此，設(shè)施農(nóng)業(yè)裝備以小型化為鮮明特點(diǎn)作為其發(fā)展模式。隨著采摘設(shè)備研發(fā)推廣、政策的支撐、從業(yè)者知識(shí)水平提高等多種舉措，山西省設(shè)施農(nóng)業(yè)采摘機(jī)械化水平將快速提高，設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更加優(yōu)質(zhì)、高效，將有更加顯著的社會(huì)效益和巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]何芬,丁小明,李中華,等.設(shè)施農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建[J].農(nóng)機(jī)化研究,2013(12):53-57+61.

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作者：馮彩霞 單位：山西省農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展中心