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探究甘蓝机械化栽培发展现状

2020-04-26 464 上传者：管理员

摘要：最近一些年，国内越来越多的种植甘蓝，因为从事农业生产的劳动力越来越少，使甘蓝生产面临着机械化方向的转型。甘蓝机械化生产有淹节省资源和安全无污染以及效率高的优势，但是这对于甘蓝品种和栽培模式有着严格要求。所以通过适合我国各地甘蓝生产的机械以及开展甘蓝机械化栽培的研究来提升甘蓝的生产发展是非常重要的一件事。

关键词：
发展现状
机械化
栽培研究
甘蓝
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甘蓝（L.var.L.）是结球甘蓝的简称，为十字花科芸薹属甘蓝种中顶芽能形成叶球的变种，属二年生草本植物，原产于欧洲地中海沿岸。由于其含丰富的矿质营养及维生素，已成为全球主栽的蔬菜作物之一[1]。近年来，我国甘蓝的种植面积逐年增加，其总产量和种植面积在所有蔬菜中位居第三[2]。2016年，我国甘蓝种植面积达到200万hm2，总产量达到3600万t，约占世界甘蓝总产量的50%[3]。与此同时，随着我国城镇化速度不断加快，农村人口向第二、三产业转移的步伐也随之加快，从事农业生产的劳动力数量正在逐年萎缩。所以，开展甘蓝机械化栽培技术的研究迫在眉睫。

1、国内外甘蓝机械化研究进展

近年来，随着我国农业机械化水平的提高，甘蓝耕整、开沟等环节机械化技术基本解决，甘蓝育苗、移栽、收获机械化技术已取得重大突破，但与国外机械化栽培水平发达的国家相比仍有不小的差距。

1.1 机械耕整

耕整作业包括旋耕、开沟作畦2个部分。随着自动导航技术、激光平地技术的逐步推广，近年来我国相继开发出一系列甘蓝耕整环节的专业机型，其中，南京农业机械研究所设计的整地播种复式作业机可一次性完成旋耕、开沟、起垄、播种、镇压等过程[4]，不但可以使碎土性、耕作深度保持一致，而且还可以根据农艺参调节播种行数和行距。但是，由于小型集成化农机在设计上的特点，其灭茬旋耕深度只有5耀10cm。一般情况下常规机械移栽甘蓝耕作深度应为10cm以上，如果遇到盐渍化较重的土壤则要求40cm以上。所以到目前为止，甘蓝机械化耕整过程中主要依靠的还是耕作深度大于40cm的蔬菜专用灭茬旋耕机。甘蓝机械化作畦主要分为宽畦、窄畦2种模式，窄畦畦面宽度一般在800耀900mm，宽畦畦面宽度一般在1400mm左右。畦面的宽窄应根据不同甘蓝品种及采收机械的类型选择，一般来说，叶球较小的甘蓝品种的移栽行距应控制在30耀35cm，而叶球较大的甘蓝品种行距应控制在40耀45cm。在实际定植过程中，对于叶球较小的品种，为了发挥其适合密植的特点应选择宽畦面定植：对于叶球较大的甘蓝品种，为保证其正常生长应选择窄畦面定植。现在世界范围内主要的甘蓝收获机分为单行与双行2类，如要考虑与收获机械的配套问题，应该多采用单行或双行作畦。

1.2 播种育苗环节

甘蓝育苗的主要方法有苗床育苗、营养钵育苗和穴盘育苗。随着工厂化育苗的大力推广，现在我国大部分地区已经实现甘蓝育苗工厂化。但是，针对甘蓝机械化栽培的工厂化育苗问题还没有得到充分解决。主要问题有以下4方面院一是甘蓝整齐度得不到保证，造成机械移栽时常出现漏苗现象，主要是由于机械夹在参数完成设定后不能改变，如果种苗整齐度不高，很有可能造成漏夹或夹持不稳的现象，从而导致漏苗。二是甘蓝成苗高脚，造成在移栽过程中，断苗或移栽后成苗直立性不好。三是甘蓝根系与育苗基质咬合不紧，造成甘蓝移栽时成苗不能带坨出土，严重影响了甘蓝定植后的成活率。四是成苗含水量过高常在机械移栽过程中出现断苗情况。

1.3 移栽环节

甘蓝为低密度种植蔬菜，因其种植方式需要一定的行距和株距，一般多采用移栽方式。国外发达国家通过研制各类移栽机，已实现甘蓝机械化种植。我国在甘蓝移栽技术研究方面刚刚起步，尚未开展系统研究，目前仍处于人工种植阶段。目前我国甘蓝移栽机的常用类型主要有全自动双行移栽机、半自动双行移栽机、四行移栽机这3类。由于上述3种移栽机在设计上有所不同，在实际工作中各具特点。淤配套动力全自动双行移栽机和半自动双行移栽机均为自带动力移栽机械，且株行距可调，更能适应甘蓝移栽：四行移栽机机型庞大，需要动力（东风804）牵引，在连栋棚室作业中表现不如前2种移栽机灵活，更加适合大田蔬菜作业。于栽植品种的适应性除了全自动双行移栽机需要配备特定的育苗流水线和育苗盘，并对苗高有严格要求，其他2种移栽机在苗高、株型等方面的要求相对宽松，特别是半自动双行移栽机对幼苗高度、形态上的适应性较好。盂用工全自动双行移栽机只需1人操作，取苗、栽植都是自动化操作，相比半自动化移栽机，在节省人力上有独到优势。半自动双行移栽机靠电力驱动，节省资源，安全无污染，在人力消耗上，熟练工可以达到1人操作，大多数情况下，需要1人辅助，在节能环保上优势极明显，但其劣势也突出，表现为工作效率低，相同的作业面积其消耗的时间较长。四行移栽机需要牵引，耗油量大，而且需要2名常熟练的工人同时进行取苗、投苗工作，才能保证需要的移栽密度。榆移栽效率从栽植效率上说，全自动双行移栽机效率最高，达到6600株/h，其次是四行移栽机5106株/h，半自动双行移栽机为4296株/h，与人工移栽1288株/h相比，采用3种移栽机，移栽效率均得到较大提高。

1.4 采收环节

在甘蓝生产过程中，收获的用工量占到了甘蓝生产投入劳动量的40%左右，研究表明，甘蓝实现机械化收获可提升甘蓝生产效率2.5耀2.8倍[5]。国内对甘蓝收获机的研究报道很少，大多数处于基础理论研究阶段，目前还没有相关机型在国内推广使用。我国开展机械化甘蓝采收始于20世纪80年代末，台湾栾家敏教授研究制造出两行甘蓝收获机[6]。之后，甘肃农业大学、浙江大学、东北农业大学先后对甘蓝机械化采收进行了多方面的研究，但到目前为止仍不能投入到实际生产中。主要存在的问题有以下3方面院一是损伤问题，在拔取和切根的过程中会导致甘蓝叶球的损伤：二是堵塞问题，切掉的根和外包叶拥堵在螺旋输送结构中间，影响收获机正常作业[7]：三是现有成熟机型均为一次性收获机，选择性收获机还处在研制阶段，并且存在漏收率高、作业效率低等问题[6]。造成上述现象的主要原因是基础理论研究偏多，在研究中多把重点放在机械设计上，数据采集集中在甘蓝植株形态学指标及与采收有关的物理力学数据上，没有关注到实际采收情况，如耕作层面平整性、植株直立性、栽培整齐度等方面。

国外的甘蓝收获机研究水平以欧美和亚洲的日本为代表。欧美甘蓝收获机已经商品化，其产品以牵引式和悬挂式为主，有的机型带有结球输送装置，可与运输车联合作业：亚洲以日本研究较早，多为自走式一次性收获机。由于设计不同，具有不同的特点，如美国甘蓝移栽机在设计上主要关注的问题是甘蓝直立性收割，其特殊的双螺旋拔取结构可以保证在不同高度和角度的情况下，切割刀头与甘蓝直立茎基部一直保持垂直，从而大大减少了收获甘蓝的损伤率：丹麦的甘蓝收获机采用三点悬挂、电-液系统，收获机最前部带有液压驱动集束结构，可以拾取偏离垄中心的甘蓝[8]：瑞士甘蓝收获机拔取结构可以通过液压缸调节高低，以适应不同的垄的高度差别：日本研制的智能甘蓝收获机，可以自动辨别甘蓝的成熟度，实现多次收获。

2、主要问题

从国内外甘蓝机械化生产的研究现状来看，目前国外对甘蓝机械化生产的研究相对较为成熟，而我国研究尚处初级阶段，问题还很多。

2.1 甘蓝栽培面积大，栽培方式多样性，很难做到栽培机械设计标准化，众口难调

因为甘蓝抗逆、抗病性较强，对栽培条件要求不苛刻，所以在我国各地都有种植。根据不同的地理、气候条件，甘蓝的栽培模式也有所不同。以地域来分大致有以下几类院适于北方冬季设施栽培茬口，适于中原南部地区越冬栽培茬口，适于高纬度、高海拔地区高山越夏栽培茬口，适于广东、广西、福建、云南等华南、西南南部地区冬季栽培茬口[9]。如此多样的甘蓝栽培茬口形成了我国甘蓝品种、栽培方式和栽培技术的多样性。所以，在研制农机的过程中，很难设计出适合不同农艺生产的机械。

2.2 基础研究差，技术集成过程中问题众多

由于传统思想根深蒂固，甘蓝的市场价格偏低，造成甘蓝栽培技术的基础研究较差。甘蓝机械化栽培是一种集多项技术相结合的栽培模式，步骤多、分工细，其中任何一项技术出现问题都可能造成整项工作的失败。所以，在集成整项技术的时候，经常会出现这样或那样的问题，很难做到优中选优。

2.3 在农机设计时，重理论轻实践

发达国家的甘蓝生产已实现机械化，有成熟的技术。我国在研制过程中，一般都是引进国外先进的机械进行模仿，继而开展国内机械化栽培的研究。但是在研究过程中，一般都是通过甘蓝形态学及机械化力学数据采集继而开展建模的形式去研究，没有将研究重点放在实际问题上。

3、发展对策

3.1 推进甘蓝新品种的培育

长期以来，我国的甘蓝育种目标都是围绕甘蓝抗病、产量和品质方面开展的，其中的一些育种目标与机械化栽培甘蓝的目标性状存在矛盾。以显球性和基生茎长度为例，我国每年最大的1个茬口为秋甘蓝，经多年的定向选择，一般秋甘蓝均为显球性好、外叶开展度大的品种，但对于甘蓝机械化采收来讲，外叶开展度过大很有可能造成采收机械处理外叶时，外叶拥堵在输送结构中，影响收获机正常作业的情况。传统的甘蓝育种目标强调基生茎长度决定甘蓝生长的直立性，一般认为如果基生茎过长容易影响甘蓝正常生长，但是在机械化收获时如果基生茎长度过短，很有可能导致采收过程中甘蓝产品出现机械损伤。目前的甘蓝品种在整齐度、耐裂性、叶球紧实度、基生茎长度、显球性等一些重要性状与机械化栽培甘蓝的要求相差甚大。市场上还没有专门适合机械化生产的甘蓝品种。所以，在今后的甘蓝育种过程中，应定向选育一些适合机械化栽培的甘蓝品种。

3.2 开展适合甘蓝机械化栽培的专项农艺技术研发

以甘蓝机械化栽培的重要技术环节为突破口，依据原有的农艺技术，在甘蓝育苗、移栽、采收3个环节上大力研发与农机相配套的农艺技术。

3.3 研究适合机械化甘蓝生产的种植方式

农业机械化的实现要求工程技术与种植技术相结合，二者相辅相成，共同实现农业生产高效与农产品高产，因此，在未来的研究过程中，农机科研人员应从农艺的角度设计研发甘蓝生产的作业机械：同样，甘蓝的种植差异给甘蓝作业机械设计带来了很大困难，农艺性状作为农业生产的标准，应该在生产过程中统一甘蓝的种植标准，以便更好实现全程机械化，例如统一行距与株距、统一栽培模式等。

3.4 研究与实际生产高度配套的栽培农机

在栽培农机的研究过程中要走引进、消化吸收和自主创新相结合的道路。发达国家甘蓝生产已实现机械化，有成熟的技术，我国在研制过程中，要充分借鉴和消化国外先进技术，并结合国内实际进行创新应用。

参考文献：

[1]方智远.我国甘蓝产销变化与育种对策[J].中国蔬菜,2008(1)院1-2.

[2]戴忠良,侯喜林,潘跃平.结球甘蓝种质资源主要品质性状的研究[J].上海农业学报,2007,23(1)院44-47.

[3]中华人民共和国农业部.中国农业统计资料2016[M].北京院中国农业出版社,2017.

[4]糜南宏,赵映,秦广明,等.蔬菜全程机械化研究现状与对策[J].中国农机化学报,2014,35(3)院66-69.

[5]李宝筏.农业机械学[M].北京院中国农业出版社,2003.

[6]王芬娥,郭维俊,曹新惠,等.甘蓝生产现状及其机械化收获技术研究[J].中国农机化,2009(3)院79-82,89.

[7]梁松练,李志伟.南方蔬菜生产机械化的特点与对策[J].农机化研究,2004(9)院47-48.

[8]ASA-LIFTInc.Cabbage harvester[EB/OL].[2011-3-20].

[9]方智远.中国蔬菜育种学[M].北京院中国农业出版社,2017.