湖北省蔬菜机械发展现状及应对策略探析

刘莉 杜铮 郭翔 涂建东 汪爱华 万勇

导读：介绍了湖北省蔬菜机械现状，从技术储备、农机农艺融合、种植模式等方面分析了蔬菜机械发展现状，以及存在问题。 同时，项目组根据分析指出问题的由来，并提出相关建议，希望通过提高蔬菜机械化、 标准化生产，为蔬菜产业健康发展提供技术保障。

1 湖北蔬菜生产优势带

湖北省位于我国中部偏南地区，是我国蔬菜种植大省。 据统计，湖北省蔬菜种植面积约138.8万hm2，产值约1515亿元，占种植业的40%左右。 湖北省山地面积占总面积的56%，丘陵面积占总面积的24%，平原湖区面积占总面积的20%，地理环境优越，蔬菜产业的发展具有很强的多样性。 因地理特征多样，湖北气候资源独特，平原地区、高山地区同时不同天，形成了蔬菜生产过程中2 种截然不同的蔬菜区域带。

1.1 冬春平原叶菜优势带

省内平原地区四季分明，夏长冬短，属亚热带季风气候，日照充足，全年日照时数1100～2150 h，光合潜力明显；无霜期长，占全年天数2/3 的以上，年平均气温在15～17℃。 1月平均气温为2～4℃，冬春气温稳定在-5～15℃，耐寒、半耐寒叶类蔬菜可在露天条件下正常越冬生产，连续生产时间长。

1.2 夏秋高山蔬菜优势带

省内山地资源丰富，高山蔬菜自然条件优越。 高山地区具有高原地貌，海拔跨度大，呈现出多种气候梯度和立体气候的特点。 其中，海拔800 m 以上的高山，夏季冷凉气候特征明显，年平均气温7～12℃，夏季高温月平均气温为19.4～22.9℃，昼夜温差大，水气充足，为各种喜冷凉蔬菜、半喜温蔬菜生产提供了适宜的条件。

随着蔬菜产业的发展，蔬菜生产呈现出“用工难”“用工贵”的问题，大量农村青壮年劳动力进城打工，不愿从事繁重的农业劳动，对蔬菜产业发展提出了新的挑战。 湖北省蔬菜产业具有先天优势，但蔬菜生产机械化迫在眉睫，“机器换人”也就成为产业提档升级必经之路。 本文从技术储备、农机农艺融合、种植模式等多个方面分析了湖北蔬菜生产机械化发展现状、存在问题，并提出相关建议，希望通过提高蔬菜机械化、标准化生产，为蔬菜产业健康发展提供技术保障。

2 湖北省蔬菜机械基本情况

2.1 蔬菜生产主要环节

湖北省整地蔬菜机械化水平良莠不齐，质量不高。虽蔬菜种类繁多，但是产业结构优化不够。我国设施园艺面积中设施蔬菜占比95%以上，设施园艺机械化水平约35%[1]，远远低于主要粮食作物综合机械化水平（60%）。 而湖北省蔬菜机械化水平低于平均水平，蔬菜生产机械化发展面临“三难”：蔬菜种植农艺复杂，农机研制难；蔬菜种植规模小，农机作业难；装备技术储备少，用户选购难。 这些成为湖北省蔬菜生产机械化推进的短板。

湖北蔬菜机械化生产的关键环节主要包含耕地、整地、育苗、播种、移栽、灌溉、植保、收获以及蔬菜废弃物处理等（图1）。 沿海经济发达地区则通过优化蔬菜产业结构与机械化初级加工，延伸了蔬菜产业链条，培育了蔬菜品牌，提升了产品价值[2]。

图1 蔬菜生产主要环节

2.2 耕整地机械

目前，湖北省内蔬菜耕整地相关机械及其配套技术较为成熟，主要机具有撒肥机、铧式犁、深松机、灭茬还田机、旋耕机等，蔬菜地翻耕、旋耕已基本使用机具进行机械化操作（图2、3）。由于种植规模限制和农艺习惯，广泛采用拖拉机带动旋耕机加上开沟器进行起厢开沟操作，蔬菜精整机具还有待进一步完善[3]。 省内平原地区蔬菜种植有单一品种，适当规模化的趋势，为蔬菜与粮食作物耕整地机械设备通用化提供了条件，代表性机具有旋耕机、微耕机、深松机、开沟机、起垄机等，机械性能可靠且稳定。近些年来不少智能农机产品也在应用推广中，如北斗导航技术、深松技术、激光平地技术等。 蔬菜的耕整地机械化作业基本可以实现。

图2 机械化耕整地

图3 机械化深耕

2.3 播种机械

省内蔬菜直播机具有国产与国外机型共存、互补以及相互竞争的特点。 国内直播机械通过引进和吸收国外同类机型而不断发展。 随着蔬菜产业的发展，部分蔬菜种植大户、专业合作社在蔬菜生产过程中逐步认识到先进农业机械的重要性，不惜成本直接引进国外先进的气力式播种机具，自动化程度高，可一次性完成施肥、旋耕、起垄和播种复式作业，大大提高了生产效率，降低了生产成本[4]。

蔬菜生产过程中，除去直播，还有很多育苗环节。 近些年来，湖北省广泛推广连栋温室设施育苗技术，通过建立育苗中心集中育苗，可大幅提高幼苗成活率，降低育苗成本，缩短蔬菜生产周期[5]（与4）。 育苗中心往往采用蔬菜播种设备进行穴盘直播，播种机根据结构不同，分为针式、板式、滚筒式等； 往往较高档的育苗中心采用播种流水线作业，包含基质搅拌、装盘、播种、覆盖基质、浇水等环节。

2.4 移栽蔬菜机械

图4 蔬菜育苗

图5 机械化移栽

省内蔬菜移栽环节普遍采用人工完成，生产成本高、劳动强度大，受蔬菜品种、种植农艺特征等因素影响，往往差异巨大。 甚至相同地区，因土壤环境不同，移栽过程中对移栽机要求都不尽一致。 因此，针对一种或者某一类型蔬菜设计专用型移栽机，或者在通用移栽设备的基础上进行二次开发改造非常有必要。

蔬菜移栽机根据主要工作部件不同，大致区分为钳夹式、链夹式、挠性圆盘式、导苗管式、带式等[6]（图5）。 随着蔬菜移栽研究的逐渐兴起，根据不同农艺要求和种植环境设计不同的移栽机械成为必然。目前移栽过程中，取苗和投苗环节仍需人工辅助，还未达到自动化程度。 通过优化机构，实现提高取苗机械化与自动化，集成旋耕、起垄和移栽等复式作业。

2.5 田间管理机械

省内蔬菜喷灌设施的机械化水平相对较高。 在规模化蔬菜生产基地，多采用喷灌或滴灌设备（图6），部分基础设施较好的基地采用水肥一体化技术，节水节肥效果明显。

图6 灌溉设施

近年来，食品安全成为人们关注的热点，农药残留问题不容忽视，减量高效不但对农药提出新的要求，也对农业机械及其施放技术提出新的挑战，田间管理机械升级换代层出不穷。

①农用植保无人机 通过地面遥控或导航飞控，实现田间高效喷洒作业。 一般农用植保无人机，可负载15～30 kg 农药，在低空喷洒农药，每1 min可完成667 m2地的作业，喷洒效率是传统人工植保的30倍，节水80%～90%，节省农药30%～50%，杀虫效率达95%以上，节约了生产成本，主要用于蔬菜病虫害的高效防治等工作[7]（图7）。

图7 植保无人机

②喷杆式喷雾机 该机型可分为悬挂式、固定式、牵引式和自走式。 作业效率高，喷洒质量好，喷液量分布均匀，适合大面积喷洒各种农药、肥料和植物生产调节剂等的液态制剂等。 自走式喷杆喷雾机自身可以提供驱动动力、行走动力，不需要其他动力提供就能完成自身工作，自走式喷雾机还具备转弯半径小、操作灵活的优点。

2.6 蔬菜收获机械

省内蔬菜收获环节机械化率较低，亟待技术研究发展。以华中农业大学和武汉市农业科学院农业机械化研究所为主，湖北省农业技术推广总站、武汉市农机推广指导中心，以及农机有关生产企业为辅，分别形成蔬菜收获机械化科研团队，打通“产学研”的一体化农机创新平台，在甘蓝、白萝卜、藜蒿、莲藕等蔬菜上进行探索，极大推动了蔬菜生产全程机械化发展（图8、9）。

图8 甘蓝机械化收获

图9 萝卜机械化收获

当前蔬菜收获机械的研发处于起步阶段，由于蔬菜种植模式各异，且以鲜食为主，因此要求收获过程中机械损伤低、运输和保鲜要求高（图10），技术创新难度大，机械化收获质量达不到人工收获的要求，因此收获机械作业对人工的依赖度仍较高[8]。

图10 蔬菜冷库储藏

图11 菜叶残渣废弃物发酵处理

2.7 蔬菜废弃物处理机械

蔬菜产业良好的经济价值，使其成为“建设美丽乡村、扶贫攻坚”中重要的支柱产业，但随着蔬菜生产面积扩大，蔬菜废弃物增多，给环境带来的压力越来越大。 蔬菜废弃物综合利用与无害化处理，就是将蔬菜尾菜以及蔬菜废弃物经过机械化、无害化、资源化处理，向着肥料化、能源化、饲料化、基料化、原料化的利用方向拓展，从而有效遏制农业废弃物的污染，改善农村生态环境[9]。

蔬菜废弃物种类繁多，养分含量、碳氮比差异较大，传统处理方式是直接堆埋，造成物质资源的浪费，并且产生严重的面源污染。 武汉市农业科学院农业机械化研究所根据蔬菜废弃物种类、收获季节、生化特性差异等，自主研发蔬菜废弃物装置，应用好氧发酵处理、厌氧消化工艺联合处理技术直接就地处理废弃物（图11）。通过回收发酵产生沼气能源和沼液沼渣有机肥，既能防止和消除集约化种植带来的严重面源污染，又可以直接促进农业生产，符合农业可持续发展的要求[10]。

3 蔬菜机械化发展存在的问题

3.1 装备缺乏，机械化技术薄弱

长期以来，省内各项农业科研政策对粮、油等大宗作物倾斜，对蔬菜机械化重视不足，相关机械研发投入少。 蔬菜机械专用动力底盘、精量直播、高速移栽、机械收获等“卡脖子”技术还有待突破。 在生产过程中，机械不配套，上下环节相互制约的问题非常突出。 现有蔬菜机械缺乏严格技术标准，多为仿国外机型，机型开发定位与农艺不匹配，有待改型设计，通过机械化改造适应国内生产需求。

3.2 种植品种、模式繁杂，农机农艺融合不足

省内蔬菜品种繁多，栽培农艺没有形成统一的标准。 蔬菜生产过程中，为追求高产，研究出套作、间作、密植等多种模式，但往往忽略了劳动成本，降低了蔬菜生产过程中机械的适应性。 另外，蔬菜鲜食习惯和品相要求，对机械生产要求较高。 蔬菜机械研发过程中，面对不同的种植模式、加工对象，研发难度大。

3.3 种植标准化程度低，农机社会化服务体系滞后

省内蔬菜种植规模不均衡，土地不连片，一家一户种植分散，制约了机具的使用效率。 平原地区，大型机具价格昂贵，农户承担不起；丘陵山区，机械难以发挥优势；专用机械，使用和维护难度高，容易闲置。 因此，蔬菜机械难以推广和应用。 蔬菜专业种植合作社等组织在蔬菜生产也未有标准化的种植体系，蔬菜农艺各参数随意调整；农机合作社机械化作业水平有限，组织化程度不高，影响了机械推广。

4 建议及讨论

4.1 紧盯关键技术和装备的研发，提高自主创新能力

根据蔬菜机械装备现状，找准技术装备薄弱环节，加强政策引导，创新示范项目资金投入等环节，实现对关键技术攻关的政策支持。 加大省内蔬菜机械研发资金的投入，支持技术研发中心、重点实验室、示范基地的建设，鼓励科研单位、农机企业、农机用户之间的合作，推动“用产学研”协同创新，实现蔬菜机械“有机可乘”。 同时，将互联网、云计算、大数据与蔬菜机械相结合，智能化、自动化与蔬菜机械装备相互融合发展，以信息技术提高蔬菜机械化水平，实现蔬菜机械的智能决策和精准作业能力。

4.2 建设协同创新平台，提高蔬菜农机农艺多学科、多部门融合度

提高蔬菜农机农艺融合度，探索蔬菜生产环节机械化关键技术，实现高产与高效协同发展。 在培育新品种、新模式、新技术时，充分考虑新机具的客观要求，形成标准化种植技术，使蔬菜生产易于机械化作业；对现有的蔬菜农艺进行试验，制订区域统一、规范和标准的技术规范，提高农机的区域适应性。

4.3 培育新型经营主体，创新发展农机社会化服务

通过技术、政策扶持，加快种植大户、农机合作社、龙头企业等新型经营主体的适当发展。 完善新型经营主体在规模化、标准化、品牌化生产上的引领示范作用。 落实政策引导、资金支持等有效措施，创新发展农机社会化服务，鼓励规模经营主体和农机社会化服务组织开展面向广大农户的农技推广、土地托管、代耕代种、统防统治等农业生产服务，拓宽农机社会化服务的内涵。