三农 ｜ 充实首都“菜篮子” 机械化生产需巧思

本文来自微信公众号 “优质农产品杂志”，作者：杨雪 秀云，36氪经授权发布。 

一蔬一饭、三餐四季，是人们生活的日常却也是最重要的寻常事。如今，中国人将自己的饭碗牢牢地端在了自己的手里，中国人的饭碗也装满了中国粮。然而，新冠肺炎疫情的此起彼伏，却出人意料地让吃菜问题成为了大事，蔬菜从没有像今天这般如此牵动着普通人的神经。特别是像上海这样的超大型城市，蔬菜作为重要的生活物资如何保证生产、供应、运输，成为了一道大考题。北京，作为首都，其体量比之上海更大，3000多万人的超大型城市，如何在新冠肺炎疫情防控常态化的保证蔬菜的正常生产供应，是当下必须正视的问题。

“目前，北京市高度重视农业发展，就种植业分布看今年粮食种植面积约100万亩，其中大豆种植4.2万亩，蔬菜种植70多万亩，分布在大兴、顺义、房山等十三个涉农区，蔬菜的自给率约16%，2025年争取能到20%的蔬菜自给率。”4月19日，北京市农机试验鉴定推广站站长秦贵接受采访时说，北京市是典型的“大城市小农业“的格局，为了不断提高蔬菜种植的面积和生产水平，北京下大力气推进蔬菜生产的全程机械化技术，为北京都市型现代农业发展助力，更是为北京市民的蔬菜保供打好基础。

北京蔬菜生产主要分为露地种植和设施种植，以生菜、白菜、甘蓝、芹菜、番茄、黄瓜、辣椒和茄子8种蔬菜为主栽品种。设施以日光温室、塑料大棚为主，加上少量的连栋温室。

秦贵站长介绍，整体上看，北京蔬菜生产的机械化程度，在耕整地环节基本上都是实现了机械化，多以中小型的微耕机、起垄机为主。移栽环节以人工为主，在劳动强度较大的中间环节，如铺管、植保、水肥一体化的机械化相对成熟，使用面积大一些，另外像设施内的环境调控、物理调控声波助长、电除雾、自动卷帘等在北京的技术推广情况都相对较好。以较好实现全程机械化技术的露地甘蓝生产为例，机械作业成本比人力作业成本能降低30%，能节约劳动用工，还能促进农村劳动力转移就业和土地的适度规模经营，增加了农民工工资和资产性收入。机械化技术可以对秸秆及尾菜的捡拾打捆和饲料化肥料化利用，实现废弃物的资源化循环利用，提升农业生态效益。

“除了这些不同环节的机械化试验示范推广之外，我们的基层农机技术推广还集中于对现有设施的宜机化改造上。过去早些时候建设的无论是日光温室还是塑料大棚，由于没有考虑到农机具的进出以及作业的问题，从结构到空间都无法实现作业机具的正常作业。所以，就需要对设施进行一定的改造。”秦贵说，“像塑料大棚的两端，设计建造的时候没有想到有大机器进去，过去都是小微耕机，所以只留出一个人能进出的门，小机器能够进去，但连起码的大棚王拖拉机都难以进出，带着机具的拖拉机就更进不去了。所以，我们就搞塑料大棚宜机化设计，在大棚原有的结构上，把两端打开1.8米以上的进出口，只需要再加一个横梁，做成一个单活扇或者三开的门，这样在需要耕整地的时候，就可以把大棚两端全打开，让大棚王拖拉机带着旋耕机、移栽机、撒肥机等这样的中小型机器都能够进出。”

另外一项重要的宜机化改造，困难可能更大，即田垄的走向从南北向改为东西向。“日光温室都是后墙朝北的，山墙是东西墙，朝南这一面是塑料薄膜覆盖。农户种植的时候起垄都是南北向，这样的好处是日光照射的时候对光线遮挡最小，透光好同时通风也好。另外，南北起垄的好处是果菜类的采摘作业道小，采摘后往外运送简便。”秦贵说，“但是南北向的垄作不便于机械的作业。所以，我们在进一步推广东西向起垄种植，这样机具一次进出能完成更多作业，减少调头，提高机具的作业效率。过去，农户不太接受这种种植方式，主要是担心影响产量，但中国农业大学、沈阳农业大学多位老师一直在做日光温室东西向种植的研究，相关研究也都证明东西向的垄并不会影响作物的产量，只是农户接受需要过程。”

秦贵提到的这个问题，其实正是当前设施农业实现机械化过程中遇到的一个普遍性问题，农机与农艺的融合发展。

他说，为什么我国粮食能很快的实现机械化生产，就是既有规模化，作物差异也不大，而蔬菜生产就不一样，叶菜和果菜区别就很大，叶菜里面还要分成结球类、大叶子的、小叶子的，带秆儿的不带秆儿，一个菜里由于品种不同可能株距、行距都不一样，这就给农机的设计和机械化作业的实现带来了很大的难题。另外，农业机械化的基础就是规模化，没有规模化搞机械化的难度就大的多。在一个规模化的农业园区，温室进行标准化、宜机化的设计和规划，满足农业机械的作业条件，同时作物品种统一，种西红柿就全部是西红柿，种辣椒的全种辣椒，在集中的几天作业期内，所有的大棚打开，机械一次性循环作业，不断调头和频繁进出，既高效，成本还低，后期管护在配套上水肥一体机、物理促增产技术包括环境监测等等，这样的蔬菜设施种植就是最理想的机械化平台。

农机农艺融合，这是一个老话题，也是一直以来农业生产的努力方向。秦贵认为，过去的农机农艺融合可能还只是浅层次的融合，现在更需要深层次的融合，比如机具的结构和作物的品种上的融合。最典型的就是像美国的机械化采棉，首先要解决的就是棉花的品种，既要保证棉花的成熟度一致，还要求棉花结棉桃的位置要更集中更靠上，叶子在棉桃成熟时能快速掉落，同时再配合好种植时的株行距，这样采棉机才能最大程度的发挥作用，才能实现棉花生产的机械化。所以虽然目前北京像甘蓝、生菜等我们基本实现了全过程的机械化作业，但是如何更加精益求精，更加满足实际需要，仍然需要农机和农艺的工作人员坐下来不断地沟通交流，不能泛泛而谈，要深入产业实际做研究。

那么，北京的露地甘蓝生产机械化又是如何推进的呢？答案是：逆向思维。

所谓采用逆向思维，就是以相对较难的机械化收获环节为基准，综合考量农艺生产要求、农机装备配套、信息化技术以及园区规划设计等要素，明确工艺路线，倒推形成技术装备，在试验的基础上，形成涵盖地块规划整理、底肥撒施、耕整地、集约化育苗、移栽、田间管理、收获7个环节26个节点的机械化方案。

“为什么要从收获环节倒推呢？原因就是蔬菜的收获机械化是难度最大的环节。例如紫甘蓝，属于结球类的作物，成熟时甘蓝都是一个个球状的菜团子，紧贴地面。目前，我们采用国外的蔬菜采收机械，都是利用贴着地的圆盘切刀，切断根茎后靠输送带把它传送上去再装筐。问题在于，甘蓝在贴地生长的过程中，要经过浇地、施肥或是秋夏季的雨水冲刷，地面往往就坑坑洼洼的不平整，而切刀的高低控制由传感器传递给机器，切出来的甘蓝就时高时低，破损率相对人工采收就很高。所以，蔬菜机收是一个很难的问题。如果从农机农艺融合的角度出发，我们就设想能不能像美国解决棉花机械化一样，培育一种高茎秆的甘蓝，让甘蓝生长离地远一些，留高出地面哪怕1厘米的距离，就能很好的避免切刀损伤的问题。”秦贵说。

那么，如果农艺暂时还难以满足农机作业要求时怎么办呢？北京农机试验鉴定推广总站也不遗余力地大胆尝试，创造性地开发了一套日光温室的农机3D作业平台。秦贵说，这个3D作业平台就是在温室内北南两侧铺设两条轨道，轨道上由两个支柱架起一道横跨南北的横梁，横梁上安装动力系统，横梁下通过转接口装带不同的工作部件，如耕整、起垄、撒肥、移栽等机具，整个平台可以上下、左右、前后升降移动，完成不同环节的机械作业。

这样的作业平台，一是可以解决不同垄面的作业转换问题，不论是南北起垄还是东西起垄都可以进行机械作业，二是解决了普通机械作业时需要留出的作业道和一定的调头空间等，让狭窄的温室里也能便捷的进行机械化作业。三是通过电动化的动力系统加上标准化的接口，解决了不同机具的装卸、转换难题，而且还更加清洁环保，让温室内的机械作业更加绿色环保。四是使得整个温室内的机械作业更加的智能化，更大程度的降低人力的劳动强度。

最早这套3D作业平台在平谷的一家农业园区进行试验示范，在一个园区内几十个温室大棚作业，能充分的发挥作业平台的功效。因为不管多少个温室，只需要在各个棚内铺设轨道，一套动力系统就能满足所有的温室作业。实现机械化既不需要改农艺要求，也不用改造温室结构。特别适合规模化的农业园区，进行整体化的机械化智能化的规划设计，让农业生产效率大幅提高。

不过，目前日光温室3D作业平台还处于试验示范阶段，在标准化部件、机械可靠性包括材料使用等方面还需要进一步地的试验和完善。

秦贵说：“这样的设计，对农艺的改动要求就降到了最低，对于农机方面来说，适用这种模块化的机械设计，固定动力输出系统，接口标准化，然后只需要对差异化的作业部件进行研发生产，节省大量的研发成本和周期。”

目前，北京市蔬菜生产机械化率约相对较低，还处于起步阶段，未来，在农机农艺融合发展的前提下，相信还将会有更长足的发展，为丰富北京市民的菜篮子做出更大的贡献。