胡建平，岳仁才，武東東，張今旗，靖昌瑞

(1.江蘇大學(xué)，江蘇 鎮(zhèn)江 212013；2.無錫悅田農(nóng)業(yè)機械科技有限公司，江蘇 無錫 214105)

0 引言

草莓又叫洋莓，屬于薔薇科草莓屬植物，原產(chǎn)南美，外觀呈心形，因其果實色澤鮮艷，果肉多汁，酸甜適口，故有“水果皇后”的美譽[1]。

表1 近幾年草莓的播種面積及總產(chǎn)量[2-11]

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和消費水平的不斷提高，我國草莓產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，栽培面積不斷擴大，根據(jù)中國農(nóng)業(yè)統(tǒng)計資料的數(shù)據(jù)顯示，我國草莓種植面積及總產(chǎn)量保持持續(xù)增長的市場態(tài)勢，草莓種植面積由2007年的79 360 hm2增長至 2016年的 129 700 hm2，總產(chǎn)量也由187.20萬t增長到342萬t。經(jīng)濟效益大幅提高，從而刺激我國草莓產(chǎn)業(yè)的快速興起和蓬勃發(fā)展。

草莓產(chǎn)業(yè)是勞動密集型產(chǎn)業(yè)，由于我國城鎮(zhèn)化水平的不斷提高，從事農(nóng)業(yè)人口區(qū)域老齡化，勞動力價格上漲，并且我國的設(shè)施農(nóng)業(yè)的機械化水平遠遠低于發(fā)達國家，設(shè)施草莓栽培模式和栽培管理技術(shù)粗放，集約化程度低，嚴重制約了草莓種植產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[12]。隨著農(nóng)業(yè)機械化進程的推進，傳統(tǒng)人工栽植模式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代化草莓種植的需求，了解和掌握國內(nèi)外草莓移栽的發(fā)展現(xiàn)狀，探討國內(nèi)草莓移栽存在的主要問題，對于我國草莓移栽機械的研究和發(fā)展具有重要意義。

1 草莓移栽特點

草莓為無性繁殖，栽植數(shù)量為一穴一株，草莓移栽時，要注意苗心基部與表土平齊，栽植過深會埋沒苗心，容易引起苗心腐爛，導(dǎo)致秧苗死亡；移栽過淺則根莖外露，容易引起秧苗的干枯致死[13]。

其次，秧苗的生長具有獨特的特性,幼苗形狀略呈弓背形，草莓的花卉以及果實都是從弓背一側(cè)伸出。在移栽過程中需要將弓背朝向畦溝一側(cè)，這樣可使草莓果實結(jié)在壟的外側(cè)，通風(fēng)透光良好，病蟲危害輕，提高成活率。為了方便管理與采摘，需要對草莓進行定向移栽，定植質(zhì)量的好壞對草莓的生長及以后的管理有很大影響[14]。

因此,草莓秧苗的移栽機除了具有普通移栽機的性能外，還要能根據(jù)草莓不同的栽培方式,實現(xiàn)定向栽植。目前，我國已成為世界上最大的草莓生產(chǎn)國，但大多仍采用手工移栽的方式，國內(nèi)外市場上未見針對草莓的全自動移栽裝備。

2 國內(nèi)外草莓移栽機械的研究發(fā)展

2.1 國外草莓移栽相關(guān)機型發(fā)展歷程

國外移栽技術(shù)的研究起步較早，20世紀30年代就已經(jīng)研制出手工喂苗的移栽機械，到50年代發(fā)展成為結(jié)構(gòu)多樣、類型齊全的半自動移栽機，并開始制作缽苗。目前，國外的移栽技術(shù)已基本成熟，并且注重與當?shù)氐霓r(nóng)藝生產(chǎn)相結(jié)合，工作可靠自動化程度高。通過多年發(fā)展整個移栽機技術(shù)已經(jīng)比較成熟，因此移栽機械得到了很好的推廣和應(yīng)用[15]。

意大利Rain-Flo公司生產(chǎn)的1600型草莓移植機，工作部件主要由打穴成孔部件、覆土、鎮(zhèn)壓部件、行走部件、操作平臺及機架等組成，如圖1所示。工作原理為，在工作過程中由均勻分布在打穴輪外緣的打穴鏟在膜上打穴形成栽植孔，投苗機構(gòu)同步或者坐在尾部的工作人員把秧苗投放在打好的孔穴內(nèi)，然后覆土與鎮(zhèn)壓，完成栽植過程，其移栽作業(yè)的對象主要為缽苗。該類移栽機可以實現(xiàn)單行或多行的膜上或無膜壟上作業(yè)，結(jié)構(gòu)簡單且經(jīng)濟實用，對秧苗無夾持力，不易傷苗。但移栽速度慢，勞動強度大、作業(yè)效率低，僅適合于裸苗及缽體苗大株距的草莓移栽。

相關(guān)機型：美國kennco公司研制的半自動打穴移栽機系列產(chǎn)品、美國rain-flo系列半自動打穴移栽機、加拿大PlastiTech公司開發(fā)的半自動移栽機等[16]。

Mechanical Transplanter公司生產(chǎn)的948T型草莓移栽機，末端栽植器為鴨嘴結(jié)構(gòu)，鴨嘴閉合時將秧苗人工投喂至吊籃中，鴨嘴打開時將秧苗移栽到土壤里，該移栽機可適應(yīng)雙行裸苗和缽苗移栽，為半自動栽植方式，行走方式為牽引，應(yīng)用范圍廣，市場占有率高，性能可靠，株距均勻性好，在栽植過程中秧苗不受任何沖擊，傷苗率低。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜無分苗機構(gòu)，生產(chǎn)率和栽植質(zhì)量受人工投苗速度和精度的影響嚴重，并且無法實現(xiàn)定向移栽。

相關(guān)機型：日本井關(guān)PVH1TC半自動移栽機；久保田2ZS-1C全自動蔬菜移栽機；美國Holland公司的1265型吊籃式移栽機，意大利Ferrari公司的缽體苗移栽機[17]。

圖3為英國Pearson公司生產(chǎn)的自動移栽機，該移栽機是一款5行全自動移栽機。取苗爪采用指針式結(jié)構(gòu)并排排列，移栽作業(yè)時，取苗指針通過扎取缽苗基質(zhì)塊進行取苗，成排取出的缽苗放入到回轉(zhuǎn)式或往復(fù)式苗杯機構(gòu)，然后再通過導(dǎo)苗管機構(gòu)進行栽植，移栽效率高，易實現(xiàn)大規(guī)模移栽作業(yè)。移栽機具有自動感應(yīng)選擇裝置以處理生長不良的穴盤苗，平均每秒最高可處理3.5棵缽苗。

相關(guān)機型：如意大利Ferrarl公司的Futura系列全自動移栽機以及澳大利亞Williames公司的自動移栽機等，采用成排取苗以提高效率，融合液壓、氣動和控制等先進技術(shù)，具有很高的自動化水平[18]。

總之，國外在育苗方面起步早、發(fā)展快、栽植器通用性比較強，育苗技術(shù)跟移栽機械相互配套的也較為合理，推廣應(yīng)用的比較廣泛，但都無針對草莓苗的定向移栽功能。此外，由于國外全自動移栽機械一般體型較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴，適用于超大型農(nóng)場的大規(guī)?；灾沧鳂I(yè)，并不完全適用于我國蔬菜種植產(chǎn)業(yè)[19]。

2.2 國內(nèi)草莓移栽相關(guān)機型發(fā)展歷程

國內(nèi)移栽機研究起步相對較晚，發(fā)展比較慢，移栽作業(yè)仍以人工為主，從制缽、育苗到缽苗入土，中間的工作環(huán)節(jié)大部分依靠人力來完成，勞動強度大，效率低。目前現(xiàn)有的移栽機主要用于水稻、蔬菜、煙草、棉花等作物的移栽，針對草莓的移栽機械大多數(shù)均處于研發(fā)狀態(tài)，尚無完全自主創(chuàng)新且適合國內(nèi)移栽農(nóng)藝要求的草莓全自動移栽機。

2018年江蘇大學(xué)劉繼展[20]團隊研發(fā)的高架栽培的草莓全自動移栽機，集機械、控制、氣動于一體，可由單人操作。提前對穴盤苗中的草莓進行擺放，可以確保草莓的定向移栽，栽植速度在1 000株/h，移栽成功率在85%左右。該機械自動化程度較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，適用于高架草莓種植，定向栽植需要人工輔助。

圖5為江蘇大學(xué)胡建平、潘杰等人研發(fā)的全自動蔬菜苗移栽機。該機型采用五桿栽植機構(gòu)，適合大株距移栽，圓形口苗杯，對秧苗無夾持力，不易傷苗，吊杯在栽植過程中對幼苗起到扶持作用，直立度較好，可以進行膜上移栽。但其對幼苗苗齡和外觀形狀要求較高，機構(gòu)較復(fù)雜，喂苗速度不能過高，工作速度受限制，圓形小杯口旋轉(zhuǎn)式分苗機構(gòu)，不適用于大缽體草莓穴盤苗的移栽。

中國農(nóng)機院現(xiàn)代農(nóng)裝公司顏華等[21]成功研制出2ZBJ-4型自動移栽機，在取苗機構(gòu)的自動化控制技術(shù)上有較為深入的研究。該移栽機取苗機構(gòu)采用機電氣組合、傳感器和微機控制技術(shù)實現(xiàn)缽苗的自動取苗和輸苗過程，一個取苗機構(gòu)包含多組取苗爪，且采用周期回轉(zhuǎn)送盤方式供苗，取苗效率較高。由于我國蔬菜產(chǎn)業(yè)存在種植模式多樣、標準化低以及農(nóng)機與農(nóng)藝脫節(jié)等問題，該類自動移栽機仍處于試驗階段，還需進一步研究與開發(fā)。

綜上所述，國內(nèi)草莓移栽機械研究尚在起步階段，大部分草莓種植采用人工種植，勞動強度大。國內(nèi)現(xiàn)有分苗機構(gòu)無針對草莓缽體的定向功能，移栽機的栽植機構(gòu)不適用于草莓移栽的大缽體形態(tài)，國內(nèi)缺少針對草莓穴盤苗的手扶式定向移栽機械的研究。

3 我國草莓移栽機存在問題及發(fā)展趨勢

3.1 草莓移栽機存在問題

草莓育苗移栽技術(shù)，能夠在一定程度上實現(xiàn)大面積移栽，減輕勞動強度，提高移栽效率，國內(nèi)在移栽機械方面也取得了一定的進展，但是大多數(shù)的移栽機械還處在實驗研究階段。國外的機械移栽技術(shù)發(fā)展比較成熟，而我國機械移栽起步較晚，發(fā)展比較緩慢，與發(fā)達國家相比還有明顯的差距。

從草莓移栽機與其配套設(shè)施來看，制缽、育苗和移栽等環(huán)節(jié)相互脫離，農(nóng)機與農(nóng)藝融合不緊密，育苗技術(shù)不配套，苗盤尺寸、缽苗形狀和尺寸沒有統(tǒng)一標準，給提高移栽自動化程度帶來一定困難。

目前，國內(nèi)現(xiàn)有分苗機構(gòu)無針對草莓缽體的定向功能，移栽機的栽植機構(gòu)不適用于草莓移栽的大缽體形態(tài)，國內(nèi)缺少針對草莓穴盤苗的手扶式定向移栽機械的研究。

3.2 草莓移栽機的發(fā)展趨勢

草莓育苗移栽機械研發(fā)是一個系統(tǒng)工程，需移栽、育苗、制缽3個環(huán)節(jié)協(xié)同作業(yè)。農(nóng)機、農(nóng)藝與其它學(xué)科既要有分工又需要協(xié)作，以確保農(nóng)藝更適應(yīng)于農(nóng)機，農(nóng)機更好地為農(nóng)藝服務(wù)，實現(xiàn)農(nóng)機與農(nóng)藝的緊密結(jié)合。

專用草莓移栽機與通用草莓移栽機的研究開發(fā)相結(jié)合，由于草莓定向栽培需求不同于其他作物的栽植，需要開發(fā)專用移栽機，國內(nèi)在這方面存在許多空白。草莓移栽機械的發(fā)展方向應(yīng)當以全自動機型為主，采用成排取苗以提高效率，融合液壓、氣動和控制等先進技術(shù)，能夠自動識別草莓苗的弓背朝向，并實現(xiàn)定向栽植，實現(xiàn)草莓移栽機械的自動化與智能化。

4 結(jié)語

草莓生產(chǎn)是我國部分農(nóng)村在經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整后的重要支柱產(chǎn)業(yè)之一,又是一種勞動密集型的產(chǎn)業(yè)。降低其生產(chǎn)成本,提高經(jīng)濟效益,研制開發(fā)草莓移栽機械,實現(xiàn)草莓生產(chǎn)的機械化和自動化,對促進我國農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整、增加農(nóng)民收入都具有重要意義。

國外農(nóng)業(yè)發(fā)達國家移栽機械起步較早，育苗移栽配套設(shè)施較全，自動化程度較高，機械作業(yè)性能較好，但由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，并沒有在我國推廣應(yīng)用。受國內(nèi)現(xiàn)有移栽技術(shù)的影響，穴盤草莓的長苗、大苗株特點和弓背向外的特殊移栽要求，使其自動化移栽存在困難，制約了我國草莓自動移栽機的快速發(fā)展。并且農(nóng)機與農(nóng)藝結(jié)合還不完善，缺乏完整的“育苗—移栽—管理”系統(tǒng)工程配套體系。因此，草莓的定向移栽以及農(nóng)藝與農(nóng)機相融合是未來草莓移栽機的發(fā)展方向。