蔬菜“耕种收” 全程机械化还需跨过几道坎?

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对于许多上海市民而言,绿叶菜是每天的餐桌必备。正所谓“三天不见青,两眼冒金星”。然而,长期以来,绿叶菜种植是一项劳动强度大、作业要求繁琐、劳动力成本高的田间劳作,尤其在采收环节更为明显。“十二五”期间,本市蔬菜生产机械化取得新进展,先进适用机械不断引进、示范、推广和再创新,基本形成绿叶菜耕整地、作畦播种、施肥灌溉、移栽收割等主要环节机械化生产作业规程。

为研究开发出适合上海都市现代农业的蔬菜机械,近年来,上海相关部门和单位派出专家组到德国、意大利、日本、韩国等国家进行考察,先从意大利、日本、韩国等引进适合大田绿叶蔬菜生产的中型作畦机、播种机和收获机,以及适应大棚设施内使用的小型绿叶蔬菜生产的机械。为保证蔬菜产业持续健康发展,降低种植成本,提高效益,上海市农业机械研究所(以下简称农机所)积极研发设施内配套小型蔬菜生产机械,联合市农科院、上海交通大学、市农机鉴定推广站等单位成立《蔬菜生产机械化关键技术与装备的研究》课题组,开展引进、消化、吸收和再创新,并对引进机械反复进行适应性试验。目前,农机所正在参与由农业部南京农业机械化研究所牵头的科技部国家重点研发计划《蔬菜智能化精细生产技术与装备研发》课题联合申报工作。

可以看到,最近几年,本市蔬菜生产各个环节的机械化程度不断提高,然而它所受到的制约因素也不是短时间可以破解的。在采访中记者了解到,目前,上海蔬菜生产作业成套装备仍处于试验和自主研发的初级阶段,要实现蔬菜尤其是叶菜耕种收全程机械化,到底还有哪些坎要过?为此,记者做了一番调查。

【探索】

适应性试验克服“水土不服”

2016年10月,50多台套蔬菜作业机械集中亮相上海市蔬菜机械技术推进会,蔬菜精量播种流水线、遥控履带自走式拖拉机、牵引式起垄播种机、菠菜收割机……展示演示的这些新型农机涵盖了蔬菜机械化耕整地、作畦、播种、移栽、植保,叶菜机械化收获等各个环节。“机械化在蔬菜作业上优势显著。”农机所总工程师陆春胜给记者举了个例子:机械化种菜,一台机器1个人操作,只需20分钟就能播完1.3亩地;而改成人工种菜,4个人6小时只能播完6分地。这样测算下来,机械化种菜每亩地约为人工成本的二十分之一,而效率至少提高10倍。

2012年,农机所与上海沧海桑田生态农业有限公司合作,从意大利引进了精细耕整作畦机、精量播种机和绿叶菜收割机等叶菜类生产机械,并联合市农科院、交大、市农机鉴定推广站等单位成立《蔬菜生产机械化关键技术与装备的研究》课题组,对引进机械进行适应性试验。2012年4月,农机所组织科研人员进驻沧海桑田公司工作站,24小时驻扎在那里,目的就是要对进口机械做全方位适应性试验。农机所还在上海沧海桑田生态农业有限公司本部、浦东机场和老港基地、市农科院庄行基地、市农机鉴定推广站叶榭基地进行机具的适应性试验。“当时起步并不顺利!”陆春胜还记得,蔬菜作畦机作好畦面后,畦面上居然零散分布着较大的土块,影响到播种机作业效果。2012年12月寒冬,课题组再次进驻沧海桑田公司,为全面了解收割机功能与结构,科研人员克服野外异常寒冷的恶劣气候,坚持工作。没想到,收割机也发了“小脾气”,割刀调整得太低,就把泥土和菜根一起割上来,若调整得太高则仅仅割掉蔬菜的上半部分,下半部分浪费在田里。

两次进驻工作站进行适应性试验,科研人员每天从住的地方到最近的蔬菜生产温室,单程就要走3公里路。为了摸清进口机械的“底细”,陆春胜和专家团队每天早上7点准时开工,从最初的试验入手,针对发现的问题,在自主设计时对蔬菜作畦机、播种机、收割机进行了改进。在课题组全体人员的日夜拼搏下,短短6个月后,便完成蔬菜作畦机、蔬菜播种机的图纸设计和首批样机试制,2012年10月,国产样机在“三秋”现场会上与进口机械同台PK,其作业效果基本达到了进口机械作业水平。2013年2月,仅用了42天时间,课题组便完成了收割机结构测绘和设计工作。2014年11月,第一台国产绿叶菜收割机样机终于完成,在市农科院庄行基地进行生产性试验应用后获得相关专家肯定。

通过对不同区域、不同土质、不同蔬菜品种的大量试验后,专家们发现,部分引进机具部分存在“水土不服”现象:像引进的意大利蔬菜机械属中型机械,转弯半径较大,只适合在与其相配套的温室里使用;引进播种机械存在与国产拖拉机轮距不相匹配、拖拉机后液压输出接头与机械上的液压输入接头不相匹配,国内无窄轮胎配套而造成畦面压坏等矛盾;这类进口作畦机的旋耕部件对上海的土质适应性较差,部分地区作畦效果不佳;另外,意大利带刀式蔬菜收割机只能收割部分绿叶菜品种(如鸡毛菜,米苋、蓬蒿、豆苗,马兰头等),不能收割青菜和带根蔬菜(如菠菜)。

陆春胜告诉记者,像进口蔬菜收割机,它是一辆自带动力全液压驱动车辆,技术含量高,制造难度大。在收割机试制期间,课题组对意大利DePietri公司引进的平刀式收割机进行割台改进设计,将原平刀式割头改为带刀式割头,经过多次反复调试和试验后改制成功,最终使得价值80万元的平刀式收割机也能用于鸡毛菜等绿叶菜的收割,已交沧海桑田公司在生产中使用。据悉,在引进消化吸收基础上,目前农机所已研发出适应上海现有8万亩设施大棚使用的小型履带式蔬菜收获机样机,该收获机采用机电液一体化先进技术和模块化结构设计,运用智能测控技术,割台全液压地面仿形随动,底盘采用一机多用设计理念,提高机具利用率和机动性。与此同时,棚内用小型耕种机具也在抓紧研发中。

【现实】

蔬菜机械化究竟难在哪里

“推广蔬菜生产全程机械化肯定是发展趋势,上海多年来在自主研发上有了一定的进展,但前路依然坎坷。”农机所所长顾士连坦言,目前我国蔬菜生产综合机械化水平比较低,上海的水平也估计在30—40%,生产规模小,用工量大,生产环境比较差,经济效益不高,若想要大幅提高机械化水平,必须跨过四道“坎”。

第一道坎:种类多、差异大,种植不规范。

我国是蔬菜生产和消费大国,常年生产的蔬菜有14大类150多种,蔬菜种类如此繁多,地区间种植习惯的差异大,导致蔬菜种植从整地到播种、移栽都缺少统一的种植规范。蔬菜生产又是劳动密集型产业,以上海为例,现从事蔬菜生产人员的年龄比较偏大,三人相加年龄在200岁以上,且生产手段较落后,以手工操作为主。从耕整地到播种与移栽、收获等环节,各地农艺各不相同,没有统一的种植标准,很难实现机械化的规模生产。从商业价值的角度考虑,任何一个农机生产企业,都难以实现150多种蔬菜生产的全程机械化。与粮食作物相比,蔬菜生产机械的研发和推广更加复杂。

第二道坎:田块散、空间小,设施建设不标准。

自分田到户政策实行后,经营规模压缩一定程度上制约了机械化的发展。在上海,除了设施大棚外,大部分蔬菜生产还是“小农户小田块”模式,不利于机械化的推广。而许多蔬菜园艺场在当初建设时又忽略了与机械化生产的匹配度。蔬菜设施空间小、不标准,作业时机械“路难走、门难进、边难耕、头难掉”的现象普遍存在。比如设施大棚的门并不是全开式的,影响到机械进出棚的便利性及棚内的土地利用率。在机械作业时,拖拉机尾气排放而造成作业环境的污染等都是问题。近年来,农村土地实行流转,农田逐步转移到种田能手或专业合作社进行生产经营,在政策上给予引导和扶持,既有利于农业现代化建设,也有利于推进机械化。

第三道坎:创新少、投入小,知识与技术储备不足。

国内农机生产企业在蔬菜机械上的科研创新能力不高,关键在于蔬菜生产环节多、机具品种多、利用率不高等现实问题,导致蔬菜机械化生产和使用成本较高。这样一来,无论蔬菜机械用户还是蔬菜加工企业,购置积极性肯定会受到影响,形成了产业有迫切需求但市场缺少装备可选的尴尬局面。此外,本市菜农队伍的老龄化和文化水平普遍较低的现状,加上蔬菜合作社适应机械化生产的能力等因素也是蔬菜生产全程机械化上的“拦路虎”。目前,各农机专业队伍还面临着青黄不接的局面。如果说蔬菜生产机械化是农业机械化的“短板”之一,那么蔬菜机械的“短板”则是采收环节。目前,耕整地环节基本可以解决,种的环节也已部分解决,难就难在采收上,尤其对于绿叶菜而言。

第四道坎:适用的成型机械少,农艺农机融合度不够。

据了解,目前本市蔬菜装备机械进入购机补贴目录的总体还比较少。微耕机较多,但精细化的整地起垄装备少;穴盘育苗播种机较多,但田间蔬菜精量直播机少;移栽机方面,除少量产品进入补贴外,绝大多数还未列入;收获机具总体因成熟度不高还无法列入补贴;水肥一体化装备较少。同时,推进蔬菜生产机械化需要农机农艺的高度融合,要建立相应的标准和流程,从目前来说,这方面还有不少工作要做。

【提升】

从机械化到智能化

“上海的优势在于自动化程度高。”陆春胜告诉记者,那些“洋机器”刚引进上海的头两年,“水土不服”的现象比较突出,主要表现在适应性与农机农艺融合上。“我们需要的是前后农艺衔接的成套蔬菜机械,而不是单一环节的机械。为适应上海土壤,我们在设计时将作畦机的碎土刀由直板刀改成了旋耕刀;为适应不同品种叶菜的收割,我们在收割机的割台上加装了拨禾轮装置;为了降低成本,我们使用了自主生产的通用底盘,根据收割机的标准来‘倒推’相应的标准化环境;再比如研发带有‘自动巡航’功能的收割机,将原有3人改为2人操作,降低人力成本;未来几年内,甚至纯电动的农机也完全有可能制造出来。这些实践证明,蔬菜种植已经不单是‘机械化’,而是到了‘智能化’阶段。”

科技部提出,“十三五”期间,我国蔬菜机械应由自动化向智能化方向发展。《上海市“十三五”农业机械化发展专项规划》也指出,到“十三五”末,本市标准化蔬菜园艺场主要绿叶菜生产机械化水平将达60%以上。蔬菜生产和供应是民生工程,迫切需从政府和社会层面进行思考如何破解蔬菜生产中存在的问题,确保蔬菜全年有效供应。

“当蔬菜机械化能像粮食机械化那样不再成为新闻时,本市都市现代农业发展将进入到一个新的阶段。”这是本次采访中记者和专家的一致感觉。加快推进本市蔬菜生产全程机械化刻不容缓,但是,蔬菜生产全程机械化受到的制约因素并不是短时间可以破解的。蔬菜,尤其是绿叶菜生产全程机械化在本市要进一步普及和推广,需要政府职能部门、农业经营主体、生产企业和科研机构多方努力。

提升设施蔬菜机械化水平是一项系统工程,在加大研发力度和优化作业装备的同时,需要把多项技术结合起来。在园艺场规划上,要提高蔬菜标准化园艺场的规划水平和标准。要解决现有园艺场规划上的缺陷。比如园艺场道路与设施间落差大而存在的安全隐患等问题;在设施结构优化上,要注意中小型机械化作业与蔬菜设施化合理配套,优化温室设施结构与功能拓展,完善环境调控能力和自动化水平;在品种选择上,要筛选培育出适合机械化收获的叶菜品种和配套种植的农艺技术,简化规范的栽培农艺要求。在经营规模上,要有适度的生产规模,并不断提高专业化生产、集约化管理程度。

陆春胜表示,突破设施化叶菜类生产作业环节,合理优化机具选型配置,就能加快形成与收获关键技术相配套的耕整地、种植和植保等一体化生产作业方式,适应不同种植规模和不同种植方式的需要,实现地产主要叶菜全程机械化生产。此外,机具作业规范和标准也不可缺少,只有严格遵守集机具作业技术与配套农艺技术,农机农艺融合,完善统一的作业规范要求,才能建立适宜的上海叶菜全程机械化生产技术体系。

据悉,为加大叶菜蔬菜机械关键技术与成套装备的研究,农机所加强产学研联合攻关,重点研发通用化底盘、精细化整地、精量化播种、高速化移栽、精准化植保、轻简化收获等技术,以期研制出适应性更广泛,性能更优越,功能更齐全,配套更完善的多样化新机型。

【展望】

以主要绿叶菜关键环节为突破口

采访中,农机科研人员一致认为,上海蔬菜机械研发仍属于起步阶段,尽管取得了一些阶段性成果,但与国外机械相比还存在着不小的差距。蔬菜机械的研发是个系统工程,它受农艺、土壤、蔬菜种子、设施环境、气候、机电液技术等诸多因素的影响,是一个艰难、漫长的过程,需要一定时间和技术经验的积累,才能循序渐进,不断提高设计、制造水平,实现蔬菜生产全程机械化的目标。

土地流转促使规模化、专业化的种植园区和农场越来越多,也就对各品种蔬菜生产的全程机械化整体解决方案提出了要求。政府职能部门应加大叶菜蔬菜机械化政策扶持力度,着力推进叶蔬菜生产机械化技术的集成应用和示范推广,对蔬菜机械购置补贴政策进行适当倾斜。为加快成果转化速度,企业也应主动发挥主力军作用,提高产品制造质量,完善产品整体生产工艺工装技术,形成规模化生产,提高机具产品的系列化、标准化水平,提高稳定性和可靠性,增强产品的市场竞争力,促进产业化发展。

记者从市农委获悉,未来五年,积极推进蔬菜机械化生产,以主要绿叶菜关键环节为重点突破口,在标准化园艺场推广机械化耕整地、起垄作畦、机械种植、水肥一体化等技术装备,基本实现蔬菜生产耕整地、种植等环节机械化。

为加快推进农机科研创新,提升技术装备集成应用水平,上海将根据现代都市农业发展需求,依托产、学、研、推、用等单位和机构,围绕适应设施栽培的绿叶菜耕整地、种植、收获三大环节,组织国内外科研院校及有关企业开展国外先进装备的引进、消化、吸收和再开发,提高蔬菜园艺作物机械化生产水平。为构建都市型农机科研创新平台,创新高效灵活的运作机制,继续吸引国内外农机科研、生产和人才资源,加快精准整地、精量播种、蔬果园艺生产机械等新型农机研发。

以公益服务为主,积极为基层农机手和农机服务组织的新产品研发和技术创新提供服务平台。加强农机与农艺融合,建立新机具新技术协同攻关机制,加快适用农机作业标准和农艺规范的实用技术研究与推广。

既是刻不容缓,又要假以时日,这是上海在推进蔬菜耕种收全程机械化之路上面临的现实,也是攻克一些难关、破解一些难题时经常遭遇的共性矛盾。目前,农机所将主要精力投放在了蔬菜机械研究开发上,希望继续提高自主创新能力,加快研发速度,为未来作好技术储备。

记者 欧阳蕾昵

原发日期:2017-01-24   来源:东方城乡报