天津市设施蔬菜宜机化生产存在问题及对策建议

赵昌娜，王锐竹，房 骏，张雨辰，运 杰

（天津市农业发展服务中心，天津 300061）

“十四五”期间，天津市将全力打造6.67万hm2“一环、两翼、三区”的设施农业发展新格局，设施农业产业化发展成为必然趋势。“一环”是指推进天津市环城四区高档设施农业产业带建设工作，主要发展以休闲采摘和精品农产品直供为主要模式的高档设施农业；“两翼”是指打造天津市滨海新区、宁河区、东丽区“东翼”果蔬产业带，武清区、西青区、静海区“西翼”传统优势蔬菜产业带，大力推进优势特色果蔬品种种植发展；“三区”是指发展天津市蓟州区特色设施作物聚集区、宝坻区外向型设施作物聚集区和武清区京津保供设施作物聚集区，主要分布在天津市武清区、西青区、静海区、蓟州区、宝坻区和宁河区。2022年，天津市设施农业种植面积为5.33万 hm2，拥有规模化蔬菜种植基地60 余家，设施蔬菜年产量140 万t 以上，综合收入突破75 亿元，为保障京津冀地区生鲜产品的优质安全供应发挥了重要作用。面对农业生产劳动力紧缺和劳动力成本上涨的现状，大力发展设施蔬菜宜机化生产是不断提升天津市蔬菜保供水平和能力的必然选择。

1 设施蔬菜机械化生产现状及特点

天津市设施蔬菜类型主要分为日光温室、塑料大棚和连栋温室3 种类型，目前这3 类设施蔬菜生产基本采用人工作业，对机械化作业需求迫切。为提升天津市设施蔬菜生产机械化作业水平，自2008年起，天津市农业部门开始引进单项机械化技术应用于设施蔬菜生产，主要包括机械化耕整地、灌溉和环境调控等农机技术，但其他作业环节机械化技术装备缺失，尤其是匹配同一类型设施蔬菜生产的全程宜机化作业技术装备和模式基本为空白，导致天津市设施蔬菜机械化综合作业水平不高。

1.1 日光温室蔬菜机械化发展现状及特点

天津市用于蔬菜生产的日光温室面积为0.93万hm2，主要为二代节能日光温室，约占天津市设施棚室总面积的30%，目前应用比较成熟的有机械化耕整地技术、机械化卷帘技术、机械化节水灌溉技术等。据统计，天津市具有一定规模的设施农业园区在蔬菜种植中的耕作机械化水平近50%，卷帘机机械化水平近30%，节水灌溉机械化作业水平可达到50%，高效植保机械化水平超过25%。但由于这类温室后墙以砖石为材料，一般为厚度37 ～60 cm、跨度8 ～12 m、长度60 ～80 m、脊高6 ～8 m，多采取南北垄向种植，作业垄长仅10 m 左右，北面为棚室墙体，其高度较高，南面为弧线钢骨架的尾端，与地面夹角小，角度不足30°，导致农机具作业空间狭小，不利于农机具调头操作。还有一部分老旧的日光温室存在进门处窄小，较大机械设备不便进出等问题，严重阻碍了日光温室蔬菜机械化应用。

1.2 塑料大棚蔬菜机械化发展现状及特点

天津市用于蔬菜生产的塑料大棚面积为0.92万 hm2，约占天津市设施棚室面积的50%以上，是天津市面积最大的设施类型。这类棚室一般以镀锌钢架为主体，以棚膜为单一覆盖的保护地栽培设施，跨度10 ～20 m、长度100 ～200 m、脊高2.6 ～4.5 m。这类塑料大棚两端以固定结构为主，用于出入的大棚门较小，大型农机设备难以进出。目前，主要应用的机械化技术为耕整地技术，部分农机设备虽勉强能够进出这类棚室，但受作业空间限制，且大棚两端留有作业死角，农机具掉头转弯均浪费作业面积，因此这类塑料大棚的蔬菜机械化综合作业水平也不高。

1.3 连栋温室机械化发展现状及特点

连栋温室在天津市设施农业类型中占比不大，用于设施蔬菜的生产面积为0.09 万hm2，多采用水平桁架做主要承力构建，与立柱形成稳定结构，顶部覆盖材料为浮法玻璃或PC 板，每个温室跨度为8.6 m、9.6 m 等不同规格，开间4 ～5 m，作业空间宽阔，适合机械化发展。近年来，在农机购置补贴政策以及一系列扶持措施的促进下，连栋温室机械化技术装备从基础环节的耕整地技术、卷帘技术、水肥一体化灌溉技术不断向高效精准智能化的设施农业植保技术、温湿度环境调控技术、补光技术方向发展。但由于连栋温室的成套机械化技术装备成本较高，每个连栋温室的设施设备配套标准不一，天津市短期内难以形成可推广、可复制的机械化技术模式。

2 设施蔬菜宜机化生产存在的问题

2.1 设施蔬菜栽培种类及栽培模式多样，机械化应用难度大

设施蔬菜生产系统是一个完整、有机的整体[1]，与大宗粮食作物相比，天津市设施蔬菜栽培种类繁多，达到十个大类、150 多个品种，种植面积较大的作物有设施番茄、芹菜、黄瓜、大白菜、萝卜、茄子等，种植面积分别为0.58 万hm2、0.46 万hm2、0.43 万hm2、0.41 万hm2、0.25 万hm2、0.16 万hm2。不同种类的设施蔬菜种植模式差异较大，生产管理复杂，加之生产周期短、茬口多，对机械化技术和设备的需求不同，非常不利于机械化技术应用。例如需要采用机械化播种的设施蔬菜，由于不同种类蔬菜种子的大小、形状、光滑度、含水率、摩擦系数、黏着系数各不相同，这些不同种类蔬菜种子物理特性的差异为设施蔬菜播种机的开发与应用都带来了较大困难，通常一种播种机只适合播种一类或几类蔬菜种子，利用效率较低，增加了设施蔬菜生产成本。再如需要移栽的设施蔬菜，因不同种类蔬菜对移栽机的作业需求不同，种植模式也不相同，一台农机设备很难满足多种设施蔬菜的移栽作业要求。

2.2 设施棚室结构类型差异大，宜机化条件不足

天津市用于设施蔬菜生产的设施类型主要为日光温室、塑料大棚以及大型连栋温室，由于生产环境差异较大，种植模式各不相同，茬口安排也各具特色，执行的栽植标准等级差异较大，导致对机械化作业水平要求不同。一类是日光温室，天津市日光温室每个棚室面积平均为533.6 m2，操作间入户门为90°直角设计，一般为门宽0.7 m、高2.0 m，这样只能进入宽度小于1 m 的微耕机，而不利于普通中型移栽、植保、运输等农机具进入，即使是常用的耕整地设备能够进入到大棚作业，但在棚室南侧尾端较低的前底角作业时，机械也很难耕作到棚室边缘。另一类是塑料大棚，虽然两端都有门，但门宽约2 m、高约2 m，大型农机具一般宽度为1.8 m 以上，这类大型农机具很难自由进出大棚，即使这类机具勉强进入塑料大棚，但作业、调头都比较困难，严重影响了机械化技术应用。此外，在设施蔬菜移栽作业过程中，中型移栽机加上配套的动力，长度约为2.5 m，在塑料大棚作业时，遇到地边必须留出2.5 m 以上的调头半径，极大地浪费了棚内蔬菜种植面积或者需要人工补种作业，浪费人力和财力。

2.3 设施蔬菜机械化整体作业水平不高，劳动力不足

天津市设施蔬菜生产耕整地、灌溉以及环境控制技术环节已基本实现机械化，但播种移栽后的田间管理、采收和储运等多个环节尚处于起步和试验阶段，技术设备研发水平滞后，应用于设施蔬菜生产的农机化新技术设备在实际生产中的推广率不足30%，导致天津市设施蔬菜整体机械化作业水平不高。

随着天津市城镇化进程的发展，农村劳动力人口不断减少，老龄化严重，知识结构落后，已不能满足设施蔬菜机械化发展的需求。据调查，天津市从事设施蔬菜生产的劳动力平均年龄超过50 周岁，大专及以上学历的人员数量不足3%。同时，由于农村青壮年劳动力外出务工人数增多，导致农业生产用工紧张、成本过高。据对天津市24 个典型设施农业园区用工调查显示，劳动力成本占设施蔬菜生产总成本的50%左右。如在设施番茄的生产过程中，每667 m2生产成本为3 000 元，其中人工成本即达到1 600 元，占设施番茄生产成本的53%。因此，设施蔬菜生产对机械化技术设备需求较为迫切。

3 设施蔬菜宜机化生产发展对策

3.1 大力推广设施蔬菜宜机化生产标准化技术

3.1.1 做好设施蔬菜移栽技术的标准化工作 对需要进行移栽种植的设施蔬菜，要做好产前育苗准备、产中标准化管理和产后统一采收运输等标准化工作。一是做好产前的土地平整、株行距确定、底肥种类和用量等的标准化工作；二是产中的播种密度、定植规格、灌溉、施肥、病虫害防治、温度控制、通风等农事管理要实现标准化操作；三是设施蔬菜产后采收标准化和统一运输工作。只有实现设施蔬菜生产的标准化，农机的适用性才能大幅度提高。以天津市设施蔬菜中种植面积最大的设施番茄为例，通过适度改变农艺种植模式，采取大垄行、小株距、一垄双行的种植模式，为设施番茄宜机化技术设备应用创造条件，形成可复制、可推广的设施果菜宜机化种植模式。

3.1.2 做好设施蔬菜种子处理标准化工作 对直接播种的设施蔬菜，可采用种子丸粒化包衣加工技术，使种子成为一个表面光滑、形状大小一致的圆球，粒径变大，质量增加，便于机械化播种，同时可实现精量播种，节省种子用量。也可采用种子带精量播种技术，按照预先设定的株距和行距，将蔬菜种子定量、定位包裹在可降解的天然纤维制成的种子带中，采用专用播种机将种子带播入土壤中，可实现省力、省时、播深播距均匀一致，可播种不同种类的蔬菜，解决因蔬菜种子差异导致的播种机械适应性差的问题，对实现设施蔬菜宜机化生产具有重要意义。2019年，天津市农业发展服务中心在天津市西青区开展了卫青萝卜线播技术示范，使用专用种子带播种机播种的萝卜长势整齐，着色均匀，商品性状好，可节约成本400 元·667 m-2。

3.2 设施农业宜机化技术应与设施大棚建造有机结合

3.2.1 做好宜机化设施大棚的结构设计 结合设施蔬菜种植规划做好宜机化设施农业棚室规划设计。如在单栋塑料大棚两边设置适宜农机具进出的大门，建议将大门由常规宽度2 m 调整到5 m，或采用无立柱结构安装全开启移动门，亦可采用可折叠、可拆卸大门，方便农机具进出大棚作业。还可在满足抗风载、抗雪荷的前提下，尽量减少设施蔬菜大棚支撑立柱，为机械化作业创造条件。在条件允许的前提下，尽可能延伸设施大棚长度，发挥农业机械作业优势，避免农机具多次转向和调头，提高农机作业效率。

3.2.2 开展老旧设施大棚的宜机化改造 对日光温室或塑料大棚进行宜机化改造，使其适应蔬菜生产关键环节机械化作业要求[2]。目前，天津市在用的部分单栋塑料大棚虽已使用多年，但仍有一定的使用价值，如果全部拆除或新建连栋塑料大棚则造成严重浪费，可利用单栋塑料大棚的骨架进行连栋化改造，将原有的单栋塑料大棚改造成有固定路线走向作业的连栋塑料大棚，这样既能克服单栋塑料大棚蔬菜生产中农机技术设备投入高的缺点，又能发挥连栋大棚的空间优势，有利于设施蔬菜机械化作业，减少机械调头和转弯半径，从而提升机械化作业效率，降低农机具购置成本。

3.3 引进示范设施蔬菜宜机化关键技术及模式

3.3.1 做好设施蔬菜宜机化关键技术的配套应用根据生产需求引进示范成套系的设施蔬菜机械化关键技术，优先解决设施果菜宜机化技术配套，形成全程化配套技术模式。如针对设施蔬菜可采用机械耕整地→机械化起垄覆膜→机械化移栽→机械化植保→机械化运输采收的技术路线。机械化起垄覆膜栽培可增加土壤表面积，改善土壤光、热、水、气条件，为作物创造良好的水分和热量条件。机械化育苗移栽能充分利用光热资源，缩短作物生长周期，提高复种指数，提高蔬菜产量和品质。此外，做好配套机械化植保和运输采收工作，对实现设施果蔬宜机化生产将发挥重要作用。

3.3.2 建立农机农艺设施融合发展的技术模式 设施蔬菜生产是一项综合性的农业系统工程，应从农机研发、农艺和设施协调等角度消除制约设施蔬菜机械化生产的要素，快速提升设施蔬菜的机械化水平，应根据蔬菜种类、栽培模式、设施配置、机具配套等进行联合攻关，建立设施蔬菜宜机化综合技术体系。只有不断推进农机、设施与农艺有机融合，才能大幅度地提高设施蔬菜生产的综合机械化作业水平，促进设施农业现代化生产。