3D农机作业平台打开设施种植全程智能化的新局面—采访记实

本刊编辑：如何看待我国设施蔬菜的发展现状及研发并推广3D农机作业平台的契机？

张艳红老师：当下，人们对于蔬菜的高品质及高产量需求不断增长，设施蔬菜在农业发展中的作用及种植规模也在不断提升。由于设施蔬菜可实现全年连续生产，其在蔬菜产业中占有举足轻重的地位。

目前，我国设施蔬菜生产中机械化作业水平比较低，存在劳动力短缺的现象，其原因：一是温室空间狭小，适用于蔬菜生产的设备少，耕整地环节主要靠微耕机作业，效率低，质量差；二是蔬菜生产技术环节多，施肥、起垄做畦、铺管覆膜、播种或移栽、输送等作业环节基本以人工为主。在国外，设施农业主要以玻璃温室蔬菜生产为主，在设施设计建造、农机装备和栽培管理等方面，已经形成了完整的技术体系和生产规范，实现了以高投入、高产出、高效益为特征的现代设施农业。我国独创的园艺设施，空间狭小，不利于现有的机械作业（80年代有轨道式作业设备，主要应用于大田灌溉、植保等作业环节，性能单一，尚未见应用于设施温室内），3D农机作业平台技术的研发为设施蔬菜的高效生产及全程智能化带来了曙光。

本刊编辑：何为3D农机作业平台技术？

张艳红老师：3D是指在三维坐标内运行，运动轨迹有X、Y、Z 3个方向，换句话说，也就是立体的，空间的。3D农机作业平台技术就是在设施温室内可以实现空间立体作业，可以前后、左右、上下运动，完成作业要求。

3D平台以电源为动力，采用主机＋不同工作部件形式，进行设施温室内前后、左右、上下三维运动，实现设施蔬菜生产多环节机械化作业。

本刊编辑：3D农机作业平台又有哪些诱人的功能呢？

张艳红老师：3D平台主机具备的基本功能：3D平台主机和不同工作部件的快速连接；3D平台主机带动不同工作部件自动作业；3D平台主机和不同工作部件的转移作业；辅以电子信息技术，自动或半自动化实现以下作业功能，如施肥、旋耕、起垄、平地、播种、铺管、覆膜、移栽、水肥药管理、运输、土壤消毒等（图1）。

图1 3D平台作业设备

北京市农业机械试验鉴定推广站和宝鸡创新农机研究所联合开发了日光温室农机作业3D平台，于2016年4月25日，在平谷诺亚农庄开展了日光温室农机作业3D平台各作业性能试验。空载试运行，平台主机纵向、横向行走，液压提升等均运行平稳，且噪声低；负载旋耕作业、平地作业、起垄作业效果良好，且能实现自动化控制作业，基本达到初步设计要求。

本刊编辑：经济、社会、生态效益表现如何？

张艳红老师：3D农机作业平台的应用可实现自动化或半自动化生产，减少劳动力投入，节约人工费用支出，缓解农忙时节用工紧张问题，同时大幅度降低了劳动强度；实现了多功能一体化作业，可大幅度提高生产效率；采用电能为动力，避免了汽油、柴油造成的空气污染，符合绿色环保的发展理念；其经济、社会及生态效益显著。

经济效益表现尤为突出。样机试验在经济效益方面具体表现为：在不考虑设备成本情况下，应用农机作业3D平台进行油菜生产试验，在旋耕、平整地、播种和喷灌浇水等环节，每栋日光温室、每个茬次可节约10个人工，按每人每天120元计算，每茬可节约人工成本1.8万元/hm2，温室每年按生产6茬次叶类菜（油菜）计算，可节约人工成本10.8万元/hm2。

本刊编辑：我们了解到了3D农机作业平台的经济效益可观，那成本是不是很高呢？

张艳红老师：成本问题也不必忧心，3D农机作业平台是研发设备，前期投资偏高，待批量生产后，可大幅度减低设备成本。在完成温室轨道及温室间转运轨道的建设后，1套3D平台主机可以完成多个温室的农业作业，避免了重复投资。设备定型后平台主机成本低于10万元。

本刊编辑：您认为3D农机作业平台在设施种植中的推广前景如何呢？

张艳红老师：3D农机作业平台的智能化程度还是相当可观的，正因为如此，自开展相关研究以来一直吸引着业界研究者的目光，其研究及推广前景广阔，有望打开设施种植全程智能化的新局面。

本刊编辑：当然，新型的农业技术在最初推广阶段都会或多或少遇到一些阻碍，您在实践中又遇到了哪些难点呢？又该如何应对？

张艳红老师：在看到设施种植3D农机作业平台的诸多诱人性能的情况下，也应该审视其面临的诸多挑战。

设施种植3D农机作业平台是设计发明制造一套新设备，并附带多种运动部件，能够实现日光温室叶类菜、果类菜关键环节机械化作业，设备运动更复杂，存在多个技术难点，需要通过一步一步试验才能逐一解决生产中出现的技术难题。需要加大支持力度，进一步改进设计，才能更好地完善设备性能，增加设备使用的可靠性和稳定性，使各项技术进一步成熟。

在推广应用过程中，由于一次性投资大，菜农承担不起，还需要加大培训力度，引导应用。