草莓移栽机的发展现状与展望

胡建平，岳仁才，武东东，张今旗，靖昌瑞

(1.江苏大学，江苏 镇江 212013；2.无锡悦田农业机械科技有限公司，江苏 无锡 214105)

0 引言

草莓又叫洋莓，属于蔷薇科草莓属植物，原产南美，外观呈心形，因其果实色泽鲜艳，果肉多汁，酸甜适口，故有“水果皇后”的美誉[1]。

表1 近几年草莓的播种面积及总产量[2-11]

随着经济的快速发展和消费水平的不断提高，我国草莓产业发展迅速，栽培面积不断扩大，根据中国农业统计资料的数据显示，我国草莓种植面积及总产量保持持续增长的市场态势，草莓种植面积由2007年的79 360 hm2增长至 2016年的 129 700 hm2，总产量也由187.20万t增长到342万t。经济效益大幅提高，从而刺激我国草莓产业的快速兴起和蓬勃发展。

草莓产业是劳动密集型产业，由于我国城镇化水平的不断提高，从事农业人口区域老龄化，劳动力价格上涨，并且我国的设施农业的机械化水平远远低于发达国家，设施草莓栽培模式和栽培管理技术粗放，集约化程度低，严重制约了草莓种植产业的发展[12]。随着农业机械化进程的推进，传统人工栽植模式已经不能满足现代化草莓种植的需求，了解和掌握国内外草莓移栽的发展现状，探讨国内草莓移栽存在的主要问题，对于我国草莓移栽机械的研究和发展具有重要意义。

1 草莓移栽特点

草莓为无性繁殖，栽植数量为一穴一株，草莓移栽时，要注意苗心基部与表土平齐，栽植过深会埋没苗心，容易引起苗心腐烂，导致秧苗死亡；移栽过浅则根茎外露，容易引起秧苗的干枯致死[13]。

其次，秧苗的生长具有独特的特性,幼苗形状略呈弓背形，草莓的花卉以及果实都是从弓背一侧伸出。在移栽过程中需要将弓背朝向畦沟一侧，这样可使草莓果实结在垄的外侧，通风透光良好，病虫危害轻，提高成活率。为了方便管理与采摘，需要对草莓进行定向移栽，定植质量的好坏对草莓的生长及以后的管理有很大影响[14]。

因此,草莓秧苗的移栽机除了具有普通移栽机的性能外，还要能根据草莓不同的栽培方式,实现定向栽植。目前，我国已成为世界上最大的草莓生产国，但大多仍采用手工移栽的方式，国内外市场上未见针对草莓的全自动移栽装备。

2 国内外草莓移栽机械的研究发展

2.1 国外草莓移栽相关机型发展历程

国外移栽技术的研究起步较早，20世纪30年代就已经研制出手工喂苗的移栽机械，到50年代发展成为结构多样、类型齐全的半自动移栽机，并开始制作钵苗。目前，国外的移栽技术已基本成熟，并且注重与当地的农艺生产相结合，工作可靠自动化程度高。通过多年发展整个移栽机技术已经比较成熟，因此移栽机械得到了很好的推广和应用[15]。

意大利Rain-Flo公司生产的1600型草莓移植机，工作部件主要由打穴成孔部件、覆土、镇压部件、行走部件、操作平台及机架等组成，如图1所示。工作原理为，在工作过程中由均匀分布在打穴轮外缘的打穴铲在膜上打穴形成栽植孔，投苗机构同步或者坐在尾部的工作人员把秧苗投放在打好的孔穴内，然后覆土与镇压，完成栽植过程，其移栽作业的对象主要为钵苗。该类移栽机可以实现单行或多行的膜上或无膜垄上作业，结构简单且经济实用，对秧苗无夹持力，不易伤苗。但移栽速度慢，劳动强度大、作业效率低，仅适合于裸苗及钵体苗大株距的草莓移栽。

相关机型：美国kennco公司研制的半自动打穴移栽机系列产品、美国rain-flo系列半自动打穴移栽机、加拿大PlastiTech公司开发的半自动移栽机等[16]。

Mechanical Transplanter公司生产的948T型草莓移栽机，末端栽植器为鸭嘴结构，鸭嘴闭合时将秧苗人工投喂至吊篮中，鸭嘴打开时将秧苗移栽到土壤里，该移栽机可适应双行裸苗和钵苗移栽，为半自动栽植方式，行走方式为牵引，应用范围广，市场占有率高，性能可靠，株距均匀性好，在栽植过程中秧苗不受任何冲击，伤苗率低。但结构复杂无分苗机构，生产率和栽植质量受人工投苗速度和精度的影响严重，并且无法实现定向移栽。

相关机型：日本井关PVH1TC半自动移栽机；久保田2ZS-1C全自动蔬菜移栽机；美国Holland公司的1265型吊篮式移栽机，意大利Ferrari公司的钵体苗移栽机[17]。

图3为英国Pearson公司生产的自动移栽机，该移栽机是一款5行全自动移栽机。取苗爪采用指针式结构并排排列，移栽作业时，取苗指针通过扎取钵苗基质块进行取苗，成排取出的钵苗放入到回转式或往复式苗杯机构，然后再通过导苗管机构进行栽植，移栽效率高，易实现大规模移栽作业。移栽机具有自动感应选择装置以处理生长不良的穴盘苗，平均每秒最高可处理3.5棵钵苗。

相关机型：如意大利Ferrarl公司的Futura系列全自动移栽机以及澳大利亚Williames公司的自动移栽机等，采用成排取苗以提高效率，融合液压、气动和控制等先进技术，具有很高的自动化水平[18]。

总之，国外在育苗方面起步早、发展快、栽植器通用性比较强，育苗技术跟移栽机械相互配套的也较为合理，推广应用的比较广泛，但都无针对草莓苗的定向移栽功能。此外，由于国外全自动移栽机械一般体型较大，结构复杂，价格昂贵，适用于超大型农场的大规模化栽植作业，并不完全适用于我国蔬菜种植产业[19]。

2.2 国内草莓移栽相关机型发展历程

国内移栽机研究起步相对较晚，发展比较慢，移栽作业仍以人工为主，从制钵、育苗到钵苗入土，中间的工作环节大部分依靠人力来完成，劳动强度大，效率低。目前现有的移栽机主要用于水稻、蔬菜、烟草、棉花等作物的移栽，针对草莓的移栽机械大多数均处于研发状态，尚无完全自主创新且适合国内移栽农艺要求的草莓全自动移栽机。

2018年江苏大学刘继展[20]团队研发的高架栽培的草莓全自动移栽机，集机械、控制、气动于一体，可由单人操作。提前对穴盘苗中的草莓进行摆放，可以确保草莓的定向移栽，栽植速度在1 000株/h，移栽成功率在85%左右。该机械自动化程度较高，结构复杂，适用于高架草莓种植，定向栽植需要人工辅助。

图5为江苏大学胡建平、潘杰等人研发的全自动蔬菜苗移栽机。该机型采用五杆栽植机构，适合大株距移栽，圆形口苗杯，对秧苗无夹持力，不易伤苗，吊杯在栽植过程中对幼苗起到扶持作用，直立度较好，可以进行膜上移栽。但其对幼苗苗龄和外观形状要求较高，机构较复杂，喂苗速度不能过高，工作速度受限制，圆形小杯口旋转式分苗机构，不适用于大钵体草莓穴盘苗的移栽。

中国农机院现代农装公司颜华等[21]成功研制出2ZBJ-4型自动移栽机，在取苗机构的自动化控制技术上有较为深入的研究。该移栽机取苗机构采用机电气组合、传感器和微机控制技术实现钵苗的自动取苗和输苗过程，一个取苗机构包含多组取苗爪，且采用周期回转送盘方式供苗，取苗效率较高。由于我国蔬菜产业存在种植模式多样、标准化低以及农机与农艺脱节等问题，该类自动移栽机仍处于试验阶段，还需进一步研究与开发。

综上所述，国内草莓移栽机械研究尚在起步阶段，大部分草莓种植采用人工种植，劳动强度大。国内现有分苗机构无针对草莓钵体的定向功能，移栽机的栽植机构不适用于草莓移栽的大钵体形态，国内缺少针对草莓穴盘苗的手扶式定向移栽机械的研究。

3 我国草莓移栽机存在问题及发展趋势

3.1 草莓移栽机存在问题

草莓育苗移栽技术，能够在一定程度上实现大面积移栽，减轻劳动强度，提高移栽效率，国内在移栽机械方面也取得了一定的进展，但是大多数的移栽机械还处在实验研究阶段。国外的机械移栽技术发展比较成熟，而我国机械移栽起步较晚，发展比较缓慢，与发达国家相比还有明显的差距。

从草莓移栽机与其配套设施来看，制钵、育苗和移栽等环节相互脱离，农机与农艺融合不紧密，育苗技术不配套，苗盘尺寸、钵苗形状和尺寸没有统一标准，给提高移栽自动化程度带来一定困难。

目前，国内现有分苗机构无针对草莓钵体的定向功能，移栽机的栽植机构不适用于草莓移栽的大钵体形态，国内缺少针对草莓穴盘苗的手扶式定向移栽机械的研究。

3.2 草莓移栽机的发展趋势

草莓育苗移栽机械研发是一个系统工程，需移栽、育苗、制钵3个环节协同作业。农机、农艺与其它学科既要有分工又需要协作，以确保农艺更适应于农机，农机更好地为农艺服务，实现农机与农艺的紧密结合。

专用草莓移栽机与通用草莓移栽机的研究开发相结合，由于草莓定向栽培需求不同于其他作物的栽植，需要开发专用移栽机，国内在这方面存在许多空白。草莓移栽机械的发展方向应当以全自动机型为主，采用成排取苗以提高效率，融合液压、气动和控制等先进技术，能够自动识别草莓苗的弓背朝向，并实现定向栽植，实现草莓移栽机械的自动化与智能化。

4 结语

草莓生产是我国部分农村在经济结构调整后的重要支柱产业之一,又是一种劳动密集型的产业。降低其生产成本,提高经济效益,研制开发草莓移栽机械,实现草莓生产的机械化和自动化,对促进我国农村产业结构的调整、增加农民收入都具有重要意义。

国外农业发达国家移栽机械起步较早，育苗移栽配套设施较全，自动化程度较高，机械作业性能较好，但由于其结构复杂，成本较高，并没有在我国推广应用。受国内现有移栽技术的影响，穴盘草莓的长苗、大苗株特点和弓背向外的特殊移栽要求，使其自动化移栽存在困难，制约了我国草莓自动移栽机的快速发展。并且农机与农艺结合还不完善，缺乏完整的“育苗—移栽—管理”系统工程配套体系。因此，草莓的定向移栽以及农艺与农机相融合是未来草莓移栽机的发展方向。