上海地區主要設施大棚蔬菜種植機械化作業模式

基金項目：上海市科技興農項目“滬農科産字（ 2021 ）第 2 号”《上海市綠葉蔬菜産業技術體系》

_嶽崇勤

随着鄉村振興國家戰略的深入推進，以産業興旺為抓手發展設施農業，成為我國推動農業現代化、促進農民增收的重要路徑。 我國是世界上設施農業面積最大的國家， 占比 80% 以上， 據統計， 2019年設施面積已有 410 萬 hm 2 ，主要形式是溫室、大棚 。 設施農業是現代農業的顯著代表， 是指利用人工技術手段改變自然光溫條件，創造動植物生長所需要的最佳環境因子 。目前來看，設施農業主要分為兩類，即設施園藝和設施養殖，均發展良好 。 本文讨論的設施大棚僅指應用在基于蔬菜生産上的設施栽培農業。 設施栽培是指為了克服自然環境的不利條件，利用專門控制環境條件的設備、材料，人為地創造适宜農作物生長發育的局部小氣候條件，進行栽培生産的一種環控農業形式 。設施蔬菜是蔬菜産業發展的關鍵，塑料大棚是蔬菜設施的重要類型 。 設施大棚蔬菜生産具體是指以鋼材結構或竹結構為骨架，在上面覆蓋保溫薄膜構成基礎框架，同時搭配與之相應的各項技術，如溫度控制、施肥、起壟、定植、病蟲害防治、濕度控制技術等。 必須嚴格把控各項生産技術，才能确保設施大棚蔬菜生産實現高産、穩産 。

1 蔬菜生産情況

1.1 蔬菜種植情況

上海市綠葉菜種植農藝制度各地迥然不同，農機具相互配套銜接和通用性不強。 涉農郊區遍布上海周邊，不同區域綠葉菜本地種植戶和外來從事綠葉菜生産人員，在長期的生産實踐中形成了自己的種植習慣和生産方式，農藝種植技術模式自成一體， 以盡可能提高土地利用率、增加産量為目标，畦面作業方式各不相同。 這些情況導緻蔬菜機具通用性差，蔬菜機械需求多為個性化定制品，生産成本高，影響了蔬菜機械生産企業研發投入的積極性，進一步影響了蔬菜生産機械化技術的推廣。

1.2 設施大棚情況

上海地區存量設施大棚類型有 8 型棚、 6 型棚，單跨 6 m 寬的連棟大棚、 單跨 8 m 寬的連棟大棚，以及最近幾年新建的少量單跨 9 m 、 9.1 m 、 12 m 的連棟大棚。 其中，據筆者調研， 6 型棚和 8 型棚面積占了全市蔬菜設施大棚總面積的 92.16% ， 而 8 型棚面積又占了蔬菜設施大棚總面積的 60.34% 。 6 型棚一般肩高 1.5 m 以下， 甚至有些高度在 1 m 左右，門寬 1.8 m 左右，該種形式的大棚棚齡一般在10 年以上，甚至達到 20 年及以上，在修建之初受生産力水平的制約， 當時蔬菜生産主要依靠人工作業，基本沒有動力機具作業，修建時僅僅滿足農藝種植要求和行人通過。因此， 6 型棚機械化作業的先天條件不夠，從适用性、土地作業利用率和産量等方面通盤考慮，本市設施菜田機械化僅在 8 型棚及連棟大棚推廣應用，故不對 6 型棚開展機械化作業試驗研究，僅對大棚寬度為 8 m 的主要大棚進行試驗研究。

2 試驗結果與分析

2.1 适用性

上海地區雨水季節較長， 單次下雨量較大，高溫高濕天氣持續時間長，上述氣候特點決定了上海蔬菜種植必須作畦，以保證通透性和排水性。 耕整地（耕地和作畦）環節動力需求最大，因此本文以耕整地環節的所需機具及配套動力進行研究和評判。在耕地環節，探索通過深耕深翻方式有效緩解了大棚土壤連年種植造成的病害等連作障礙，以及相對封閉的環境造成土壤鹽漬化逐年加重的問題，效果較好。 因此，按照農藝種植需求，需要滿足極端耕深40 cm 的深耕機配套動力， 理想狀況下配套拖拉機外形尺寸越小越不容易受到大棚的制約，國産 354 、404 等型号的拖拉機動力不足，難以達到耕深要求，遴選了市場上較為成熟的較大動力的大棚王拖拉機進行試驗，包括雷沃公司 604L-E 、東風農機公司的 DF604-15 2 款大棚王拖拉機，如圖 1 、 2 所示。

圖 1 雷沃公司 604L-E 拖拉機懸挂深耕機作業

圖 2 東風農機公司 DF604-15 拖拉機懸挂深耕機作業

選擇的試驗大棚位于上海西部的松江區葉榭鎮，該連棟大棚試驗田塊屬于青紫泥菜田，為上海地區典型的黏性土壤，相對砂性土較難耕作，在該種田塊試驗，具有較強的說服力。 試驗發現， 2 款拖拉機能夠滿足耕深 40 cm 的作業要求，同時能夠在8 型棚和跨度 8 m 的連棟大棚進行耕地、 掉頭等作業，需要指出的是，該 60 馬力（ 1 馬力 =0.735 kW ）段拖拉機通過性沒有問題，但對于馬力更大的拖拉機則較為困難，尤其 8 型棚單體棚， 70 馬力以上拖拉機因“體型”太大，會明顯受到棚室結構的限制，而無法行駛。 因此， 8 型棚和跨度 8 m 的連棟大棚能夠滿足60 馬力大棚王拖拉機适用性要求。

2.2 土地利用率

效益決定蔬菜是否持續，地産菜價随市場波動而波動，同時受天氣、突發事件等因素影響較大，純粹用收入來衡量效益不恰當，本文用土地利用率和産量來衡量效益這一經濟性指标。 上海地區氣候決定了蔬菜必須生長在畦面上，因此，設施大棚在作畦的前提下，畦面的總面積越大，土地利用率就越高，相應理論産量就越高。 通過單棚和單跨内分别作業不同幅寬的畦面，畦面高度 0.15～0.20 m ，計算土地利用率，試驗基地包括松江區葉榭農機綜合試驗基地、嘉定區綠望蔬菜生産專業合作社、奉賢區揚升蔬菜生産專業合作社等，均選用駕齡較長的熟練拖拉機機手，設施大棚開展生産試驗，對 8 m 寬管棚、單跨 8 m 寬連棟大棚，分别進行 0.80 m 、 1.00 m 、1.05 m 、 1.00 m 、 1.15 m 、 1.20 m 等不同畦面作業幅寬的比較試驗（表 1 ）。

表 1 8 型棚和單跨 8 m 寬連棟大棚機械化作畦及土地利用率

畦面寬 0.80 m 時，可作 6 個畦面，最後大棚内基本沒有剩餘土地； 畦面 1.00 m 時， 可作 5 個畦面，大棚内有少量剩餘土地；畦面為 1.05 m 時，可作 5 個畦面；畦面為 1.10 m 時，可作 5 個畦面；畦面為 1.15 m 時，可作 4 個畦面，棚内有剩餘土地待作業，剩餘有效作業寬度為 0.80 m ；畦面為 1.20 m時，可作 4 個畦面，棚内有剩餘土地待作業，剩餘有效作業寬度為 0.60 m 。 綜合分析，同時考慮到要保證棚内畦面寬度的一緻性，最終确定主要 8 m 寬大棚内，采用 1.10 m 畦面幅寬的 5 畦作業模式，該模式土地利用率為 68.8% ，土地利用率最高，最終在全市推廣該作業模式。 該模式下畦面成型情況如圖3 ，蔬菜種植後情況如圖 4 。

圖 3 1.10 m 畦面幅寬的 5 畦作業模式下畦面成型情況

圖 4 設施大棚内每棚 5 畦作業模式蔬菜生長情況

3 結論

在大棚寬度為 8 m 的情況下，兩相鄰畦面中心線的中心距的整數倍，餘數越小，機械作業土地利用率越高；作畦後，溝的數量越少，土地利用率越高。 上海地區主要設施大棚蔬菜種植機械化作業宜采用 1.10 m 畦面幅寬的 5 畦模式， 該模式土地利用率最高，達 68.8% 。

設施大棚機械化作業受到機械外形尺寸的限制，大棚肩高越高，大型機具更容易通過，對于新建設施大棚，也不能想當然地認為大棚建造地越高越大越好，還需要綜合考慮大棚建設成本、大棚種植作物、拟使用機具等因素，“夠用”即可，即最小成本滿足适用性要求。

根據每棚 5 畦的 1.10 m 作業模式，建議蔬菜機械生産企業按照該模式設計動力、作畦、播種、移栽、植保、收獲等環節相應農機具，尤其是機具兩側輪胎中心距盡可能與畦面兩側溝的中心距相一緻。

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