顧小小，朱春燕，成松松

（上海市農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所，上海 201106）

近幾年，上海市綠葉菜年播種面積穩(wěn)定在28萬(wàn)畝（18676 hm2）以上，且上海市民消費(fèi)的85% 以上綠葉菜主要依靠上海本地生產(chǎn)[1]。從食品安全和食用口感的角度出發(fā)，實(shí)現(xiàn)綠葉菜自產(chǎn)自銷一直是上海農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要目標(biāo)。為切實(shí)保障綠葉菜的周年穩(wěn)定供應(yīng)，加快實(shí)現(xiàn)綠葉菜生產(chǎn)的全程機(jī)械化，須進(jìn)一步加強(qiáng)綠葉菜移栽種植的相關(guān)研究與應(yīng)用。

綠葉菜移栽以缽苗移栽為主要方式，該方式育苗配套技術(shù)相對(duì)成熟，苗移栽后成活率高，產(chǎn)量有保障。現(xiàn)普遍采用人工移栽，勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低，機(jī)械化移栽能省工省力，提高生產(chǎn)效率，且移栽深度、間距一致，既提高成活率[2]，又便于后續(xù)機(jī)械化收獲，有利于實(shí)現(xiàn)綠葉菜的全程機(jī)械化。

移栽設(shè)備按自動(dòng)化程度可分為手動(dòng)、半自動(dòng)和全自動(dòng)，按栽植部件持苗及植苗機(jī)構(gòu)工作原理可分為鉗夾式、鏈夾式、導(dǎo)苗管式、吊籃式夾式、輸送帶式、撓性圓盤式[3]。其中，鉗夾式、鏈夾式移栽機(jī)除傳動(dòng)方式外原理相同，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，株距和栽植深度穩(wěn)定[4]，但作業(yè)效率低，一般為1800～2400 株/h，且易傷苗，苗易傾倒，易埋苗[5]；導(dǎo)苗管式移栽機(jī)不易傷苗，人工喂苗時(shí)作業(yè)速度可達(dá)3600～4200 株/h，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高[4]；吊籃式夾式移栽機(jī)適用較大尺寸缽體，可膜上打孔，缽苗不受沖擊，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，效率較低[5]；輸送帶式移栽機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高，但可靠性差，栽植質(zhì)量低；撓性圓盤式移栽機(jī)對(duì)株距適應(yīng)性較好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用[4]，但株距和栽植深度不穩(wěn)定，存在傷苗、漏苗、埋苗現(xiàn)象[5]。

國(guó)外對(duì)蔬菜移栽機(jī)械的研究起步較早。歐美幾種典型移栽機(jī)采用了機(jī)電液一體化技術(shù)。缽苗從穴盤到植入田間由頂出機(jī)構(gòu)、取苗機(jī)構(gòu)、輸苗機(jī)構(gòu)、植苗機(jī)構(gòu)接力完成，移栽效率高，但整機(jī)偏向于大型化[2]，不適用于設(shè)施內(nèi)的蔬菜移栽[6]。日韓偏向采用純機(jī)械結(jié)構(gòu)，體積小，可靠性強(qiáng)，制造精度高[2]。一般只適用于一種作物，專用性強(qiáng)[5]；栽植行數(shù)少，不適用于高密度移栽；且需要特制的撓性軟盤，與國(guó)內(nèi)普遍使用的穴盤不配套[6]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)開展蔬菜移栽設(shè)備研究，研制出一批半自動(dòng)移栽機(jī)械，需要人工將缽苗從穴盤中取出后向栽植器中投苗，栽植器再將缽苗栽植到土壤中。此類設(shè)備僅替代了人工栽植的動(dòng)作，仍需要多人才能完成作業(yè)，移栽機(jī)連續(xù)作業(yè)時(shí)，人工勞動(dòng)強(qiáng)度大，且機(jī)器間歇步進(jìn)，效率很難提高，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益提高不明顯[6]。國(guó)內(nèi)尚缺乏成熟可靠的全自動(dòng)高密度蔬菜移栽機(jī)[2]。

上海市綠葉菜移栽基本情況

上海市綠葉菜移栽基本模式

根據(jù)調(diào)研，上海地區(qū)青菜種植約6～7 茬/ 年，合作社通過移栽種植模式，可增加1～3 茬/ 年。在菜價(jià)較低的時(shí)間段采用直播，在菜價(jià)較高的時(shí)間段（夏季、過年、雨雪天等），為搶時(shí)間采用移栽。普遍采用人工移栽模式，部分合作社采用自主育苗后缽苗移栽，大部分合作社將直播后間苗時(shí)多余的苗用于移栽。栽植深度為缽淺入土。上海地區(qū)生菜因其既不耐寒，又不耐熱的特性而主要集中在春秋兩季種植，一年2～4 茬。生菜種子細(xì)小且較貴，直播無(wú)法保證種子發(fā)芽率和生長(zhǎng)統(tǒng)一性，所以一般均采用移栽模式。

青菜育苗14～30 天至兩葉一心到四葉一心進(jìn)行移栽，移栽對(duì)土壤堅(jiān)實(shí)度要求較高（直播則土壤不易過于緊實(shí)）。畦面寬度在1.2～1.5 m，每畦6～12 行，株距10～20 cm。移栽后澆水1～3 次，第一次需澆透。移栽后設(shè)施內(nèi)種植需1 個(gè)月，露地種植需2.5 個(gè)月。

生菜育苗約1 個(gè)月。如采用移栽機(jī)移栽，需控制苗的大小，避免因苗過大而堵塞移栽機(jī)栽植部件。在帶鎮(zhèn)壓的作畦機(jī)所起的畦面上移栽，畦面寬度1.1 m，根據(jù)生菜品種的不同，每畦栽植2 行、4 行、5 行或者6 行，要求畦面盡量高，方便控水，移栽后露地種植需2 個(gè)月。

上海地區(qū)應(yīng)用的移栽設(shè)備

根據(jù)調(diào)研結(jié)果，上海市有移栽需求的合作社普遍配備‘韓國(guó)A5-1200’八行移栽機(jī)用于綠葉菜的移栽，該移栽機(jī)需兩個(gè)人手動(dòng)投苗，有人跟著補(bǔ)苗，雖減少了彎腰移栽的勞動(dòng)強(qiáng)度，但勞動(dòng)力投入并沒有減少。部分合作社根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需求，將該移栽機(jī)的栽植部件拆掉部分，改為四行、六行移栽機(jī)。

部分合作社采用‘日本洋馬PH1’兩行全自動(dòng)移栽機(jī)用于甘藍(lán)的移栽，也有合作社用該兩行移栽機(jī)在畦面上來(lái)回行駛兩遍，完成四行移栽。該移栽機(jī)可自動(dòng)取苗投苗，人工只需將苗盤推入指定位置即可，但移栽質(zhì)量有待提高，漏栽現(xiàn)象還是較多。此外該移栽機(jī)行距較大，不適用于常規(guī)的青菜、生菜移栽作業(yè)。

還有一些合作社應(yīng)用‘鼎鐸2ZB-4’四行半自動(dòng)移栽機(jī)。個(gè)別合作社自主研發(fā)綠葉菜移栽機(jī)。經(jīng)走訪發(fā)現(xiàn)，大多擁有移栽設(shè)備的合作社都仍普遍采用人工移栽，移栽機(jī)械仍作為試驗(yàn)用途。部分移栽設(shè)備性能對(duì)比如表1。

表1 部分移栽設(shè)備性能對(duì)比[7-8]

此外，本市綠葉菜植物工廠化種植技術(shù)蓬勃發(fā)展，移栽作為自動(dòng)化、智能化生產(chǎn)流水線上重要的一環(huán)，得到了充分的重視。上海多吉山農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司、上海綠立方農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司等都實(shí)現(xiàn)了工廠化自動(dòng)移栽，可完成缽苗從高密度到低密度穴盤的稀植移栽，且前后工序自動(dòng)銜接，育苗和種植時(shí)間短、效率高。上海星輝蔬菜有限公司實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別和剔除穴盤里不健康缽苗并利用移栽機(jī)械臂自動(dòng)補(bǔ)齊合格的苗，能有效保證種苗一致性，為高質(zhì)量移栽提供保證。

分析與討論

移栽模式對(duì)比分析

人工移栽效率約為1000～1400 株/h[7]，機(jī)械移栽作業(yè)效率顯著優(yōu)于人工移栽。人工移栽對(duì)土壤土質(zhì)、含水量，畦面堅(jiān)實(shí)度、平整度，種苗高度、展葉寬度等無(wú)特殊要求，適應(yīng)性極強(qiáng)。機(jī)械移栽對(duì)農(nóng)業(yè)環(huán)境有一定的要求，且溫室設(shè)施的規(guī)格，設(shè)施是否宜機(jī)化，土壤是否適宜機(jī)械化作業(yè)，前道耕整地工序是否達(dá)標(biāo)，育苗質(zhì)量，機(jī)手和作業(yè)人員的熟練度等都會(huì)對(duì)移載設(shè)備的質(zhì)量產(chǎn)生較大影響。

人工移栽不傷苗不埋苗，栽植合格率高，但株行距參差不齊，影響后續(xù)植保、收獲等作業(yè)工序。機(jī)械移栽的移栽合格率能達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，移栽質(zhì)量符合要求。

成本收益對(duì)比分析

直播成本主要包括種子、農(nóng)藥、化肥等物料成本；間苗、補(bǔ)苗人工成本；土地租賃成本、設(shè)施折舊等。人工移栽主要增加了移栽人工成本。機(jī)械移栽成本主要增加了購(gòu)機(jī)成本；機(jī)手和作業(yè)人工成本；燃料動(dòng)力成本；基質(zhì)、穴盤等物料成本等。其中，有機(jī)肥約100 元/667 m2，種子約60～80元/667 m2，人工費(fèi)用約10～15 元/ 工/h，機(jī)手工資約6000 元/ 月，購(gòu)機(jī)政府補(bǔ)貼約50%～80%，移栽育苗成本約0.07～0.1 元/ 棵。

育苗移栽可提前育苗，適時(shí)移栽，能大幅度提高種植效率，可將農(nóng)作物的生育期提前15 天左右，提高復(fù)種指數(shù)，提高土地利用率，分?jǐn)偭烁嗤恋刈赓U成本以及設(shè)施折舊；移栽能有效避免早春低溫、倒春寒、霜凍、冰雹等氣候的不良影響，以及病蟲害、干旱等自然災(zāi)害，幼苗成活率高，節(jié)省了種子等物料成本；移栽模式下種植間距均勻、可控，不需要間苗、補(bǔ)苗，幼苗長(zhǎng)勢(shì)均勻一致，便于田間管理和機(jī)械化植保、收割，減少人工成本。

根據(jù)調(diào)研了解到，合作社向盒馬、叮咚等平臺(tái)銷售綠葉菜是采用自主申報(bào)產(chǎn)量的方式，再由各平臺(tái)分配采購(gòu)數(shù)量。因此合作社需精準(zhǔn)預(yù)估和控制產(chǎn)量。各平臺(tái)均要求綠葉菜品相好，以青菜為例，要求單棵菜重75～150 g。移栽種植綠葉菜產(chǎn)量穩(wěn)定、一致性高、品質(zhì)好，便于測(cè)算和掌控產(chǎn)量,有利于產(chǎn)生穩(wěn)定高收益。

問題與思考

移栽設(shè)備可靠性適用性

現(xiàn)階段市場(chǎng)上有國(guó)內(nèi)外各類移栽設(shè)備。然而國(guó)外移載設(shè)備與國(guó)內(nèi)移栽種植農(nóng)藝無(wú)法完全匹配，且對(duì)育苗質(zhì)量要求較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格高，尚無(wú)法滿足國(guó)內(nèi)需求。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有移栽設(shè)備則多依賴手工投苗，整機(jī)效率低下，雖比單純的手工移栽效率有所提高，但與種植現(xiàn)代化、自動(dòng)化的要求仍存在不少差距。本市綠葉菜消費(fèi)的主體為小青菜，其種植的行距和株距均較小，仍沒有適用的高密度自動(dòng)移栽設(shè)備。此外現(xiàn)有各類設(shè)備通用性較差，對(duì)苗和苗盤各有不同要求；機(jī)械移栽質(zhì)量無(wú)法保證，移栽的同時(shí)需要多人補(bǔ)苗，特別是國(guó)產(chǎn)設(shè)備，可靠性還有待進(jìn)一步加強(qiáng)。

育苗的標(biāo)準(zhǔn)化

育苗質(zhì)量直接影響移栽質(zhì)量。缽苗的基質(zhì)配比要合理，苗缽的結(jié)構(gòu)體要緊實(shí)，黏結(jié)強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度大，從而保證易于夾取而不易損傷[9]。基質(zhì)孔隙率過大則過于松散，不利于機(jī)械抓??；而孔隙率過小則水分和空氣少，影響缽苗生長(zhǎng)。適中的含水率使得缽體牢固，易于夾取移栽。含水率較小的苗缽易松散[9]，而含水率較大的苗缽粘力大，不易夾取，且易粘在栽植器內(nèi)，影響移栽成功率。缽苗長(zhǎng)勢(shì)包括根系生長(zhǎng)和葉片生長(zhǎng)。根系生長(zhǎng)茂盛有利于團(tuán)結(jié)基質(zhì)，便于抓取，長(zhǎng)勢(shì)中等以上缽苗可得到穩(wěn)定上升的夾緊力；葉片生長(zhǎng)過于茂盛則會(huì)枝葉糾纏且互相遮擋，使機(jī)械容易多抓、錯(cuò)抓。

調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，走訪的十多家合作社所用的育苗穴盤均不相同，有128、196、218、220 穴等；有軟質(zhì)、有硬質(zhì)；有圓孔、有方孔，且孔徑、孔深等等均各不相同。此外，缽苗的基質(zhì)配比、含水率、缽苗長(zhǎng)勢(shì)等缺乏有效的農(nóng)藝控制方法和統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，從而影響移栽效果。

前道工序的配套設(shè)備

穴盤播種受漏播、播深、種子完?；雀鞣矫嬗绊?，可能會(huì)出現(xiàn)空穴，從而導(dǎo)致移栽時(shí)漏栽，影響移栽效率和質(zhì)量。因此要配備高效精量的穴盤播種流水線。并且為保證缽苗一致性，應(yīng)配備穴盤補(bǔ)苗設(shè)備，自動(dòng)識(shí)別并補(bǔ)苗，從而保證移栽時(shí)缽苗長(zhǎng)勢(shì)一致，且無(wú)空穴。

穴盤自動(dòng)播種流水線普遍要求穴盤要有一定的強(qiáng)度，然而，自動(dòng)移栽機(jī)為抓取方便，普遍要求穴盤要較為柔軟易彎折，兩者作為前后工序，對(duì)穴盤提出了不同的要求。移栽設(shè)備對(duì)畦面平整度、畦面堅(jiān)實(shí)度、土壤細(xì)碎度、溝底平整度均有相應(yīng)的要求，因此要配套相適應(yīng)的耕整機(jī)械，且作業(yè)質(zhì)量要符合要求。

“機(jī)器換人”的主動(dòng)性

經(jīng)調(diào)研走訪發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段合作社普遍僅開展機(jī)械移栽試驗(yàn)，日常生產(chǎn)過程中仍采用直播或人工移栽。移栽環(huán)節(jié)的“機(jī)器換人”主動(dòng)性不高。原因在于，一方面人工費(fèi)用雖一直攀升，但仍處于有工可用的階段，“機(jī)器換人”的迫切性不明顯；另一方面，現(xiàn)有移栽機(jī)需配備機(jī)手、作業(yè)人員、輔助作業(yè)人員等，并沒有完全解放勞動(dòng)力，只是將人工從繁重的彎腰作業(yè)改為其他作業(yè)狀態(tài)。且機(jī)器普遍操作復(fù)雜，效率不高，設(shè)備經(jīng)濟(jì)性不佳。

此外，本市普遍為小地塊或設(shè)施內(nèi)作業(yè)，現(xiàn)有機(jī)械進(jìn)出單棚困難，如果沒有較大的體量，生產(chǎn)者普遍不考慮采用機(jī)械代替人工。且現(xiàn)有設(shè)備普遍可靠性不高，適應(yīng)性不強(qiáng)，通用性不強(qiáng)，影響生產(chǎn)者選擇。

對(duì)策與建議

加大對(duì)移栽種植模式的研究應(yīng)用

目前，應(yīng)加大對(duì)移栽種植模式的研究，明確不同品種綠葉菜在不同季節(jié)移栽的具體要求和模式，包括澆水、施肥、株行距、栽植深度、畦面高度、寬度、堅(jiān)實(shí)度等，形成相應(yīng)的技術(shù)規(guī)程，指導(dǎo)具體生產(chǎn)實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)推廣應(yīng)用，為機(jī)械化移栽提供強(qiáng)有力的科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。

加快對(duì)本地適用移栽設(shè)備的研究應(yīng)用

在移栽機(jī)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破，加快研究本地適用的全自動(dòng)綠葉菜移栽機(jī)，加快產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用步伐。機(jī)具需求如下。

（1）適應(yīng)上海農(nóng)業(yè)環(huán)境，機(jī)身靈活，能適應(yīng)設(shè)施內(nèi)作業(yè)要求，并能應(yīng)對(duì)本市正常農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件下土質(zhì)和土壤表層含水量等各類情況。能符合上海原有的生產(chǎn)習(xí)慣和綠葉菜生產(chǎn)的農(nóng)藝要求，對(duì)缽苗的苗高、株型有相對(duì)寬松的適應(yīng)范圍。

（2）與前后道工序的機(jī)械配套適應(yīng)性強(qiáng)，與育苗、耕整地機(jī)械，以及后期采收機(jī)械相適應(yīng)，能滿足全程機(jī)械化要求。

（3）考慮選擇清潔無(wú)污染的動(dòng)力源，減少設(shè)備作業(yè)對(duì)棚內(nèi)環(huán)境的污染。

（4）融合電控、液壓、氣壓、智能化等技術(shù)，簡(jiǎn)潔高效、自動(dòng)精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)取苗、投苗、送苗，設(shè)備結(jié)構(gòu)合理、性能可靠、運(yùn)行平穩(wěn)、移栽效率高、合格率高，漏栽率、重載率、倒伏率、埋苗率、栽植深度合格率等各項(xiàng)指標(biāo)均能符合要求，移栽質(zhì)量好。整機(jī)性價(jià)比高，操作方便，維護(hù)便捷。

（5）增強(qiáng)移栽設(shè)備的通用性，能靈活調(diào)整株行距來(lái)適宜本地多種綠葉菜的移栽種植，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。針對(duì)不同品種綠葉菜的移栽，有明確的設(shè)備使用規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。

加強(qiáng)農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合

加強(qiáng)與移栽機(jī)械相配套的農(nóng)藝研究。針對(duì)移栽要求，制定育苗標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，明確移栽機(jī)適用的穴盤材質(zhì)、規(guī)格、尺寸，包括孔穴數(shù)量、孔徑、孔深等。探尋適宜的基質(zhì)配比、缽苗含水率，探尋如何通過調(diào)控水肥實(shí)現(xiàn)控制缽苗根系和葉片的生長(zhǎng)，使缽苗更為標(biāo)準(zhǔn)化，便于抓取和栽植。除了育苗農(nóng)藝要配合移栽機(jī)具外，要使移栽設(shè)備機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)適應(yīng)育苗農(nóng)藝特點(diǎn)，真正做到農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合。

加速前后道工序配套設(shè)備的研究與發(fā)展

加速前后道工序配套設(shè)備的研究，實(shí)現(xiàn)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的有序銜接，為全程機(jī)械化打下基礎(chǔ)。研究應(yīng)用配套的穴盤播種設(shè)備、育苗設(shè)備、穴盤補(bǔ)苗設(shè)備、耕整地機(jī)械、植保機(jī)械等。

現(xiàn)缺乏高效、經(jīng)濟(jì)、適用的收獲設(shè)備，因此生產(chǎn)者對(duì)于移栽機(jī)的應(yīng)用積極性不高，而現(xiàn)綠葉菜生產(chǎn)最耗費(fèi)人工的階段就是收獲階段，加快研究應(yīng)用配套的收獲機(jī)械，用機(jī)械化收割倒逼生產(chǎn)者選擇機(jī)械移栽。

多措并舉，提升移栽“機(jī)器換人”積極性

從政策扶持、宣傳培訓(xùn)、示范推廣等角度多措并舉，共同促進(jìn)生產(chǎn)者在移栽環(huán)節(jié)“機(jī)器換人”的積極性和主動(dòng)性。

政府部門將更多本市適用綠葉菜移栽機(jī)械納入政府補(bǔ)貼目錄，降低生產(chǎn)者購(gòu)機(jī)成本，或以作業(yè)補(bǔ)貼的形式，直接補(bǔ)貼機(jī)械移栽作業(yè)，用政策和經(jīng)濟(jì)激勵(lì)機(jī)械移栽。并加強(qiáng)機(jī)械化移栽作業(yè)的宣傳和培訓(xùn)，讓更多生產(chǎn)者了解如何規(guī)范化開展移栽作業(yè)，如何操作移栽機(jī)械，如何實(shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)量移栽。以“機(jī)器換人”示范點(diǎn)為抓手，以點(diǎn)帶面，示范推廣機(jī)械化移栽作業(yè)模式和相關(guān)設(shè)備。同時(shí)加快全程全面綠葉菜“機(jī)器換人”相關(guān)研究并加快構(gòu)建機(jī)械作業(yè)社會(huì)化服務(wù)體系，充分利用自動(dòng)化、智能化、信息化技術(shù)，打通全產(chǎn)業(yè)鏈條，以全程全面機(jī)械化來(lái)倒逼移栽環(huán)節(jié)的“機(jī)器換人”。