“定制”農機開進溫室大棚

來源：科技日報

自走式起壟+鋪管+覆膜復式作業機一次進地，就完成旋耕、起壟、鋪滴灌帶和覆膜的整套工序；移栽機精準栽下秧苗，株距誤差不超2厘米……這是科技日報記者近日在遼寧省錦州市黑山縣寶亮蔬菜種植專業合作社日光溫室內看到的場景。在此舉行的設施蔬菜生產裝備作業現場觀摩培訓會，讓來自遼寧、河北等地的種植戶們眼前一亮：原來日光溫室蔬菜種植，也能像種小麥、玉米一樣進行機械化作業。

“以前種黃瓜，南北壟才10來米長，旋耕機掉個頭都費勁，起壟、栽苗全靠人工，夫妻倆管1個棚就累得直不起腰。”黑山縣寶亮蔬菜種植專業合作社負責人楊榮亮蹲在新起的東西向壟旁說，“東西壟壟長更長，壟距也更寬。你看這1.8米的壟距，農機能從頭跑到尾，1個棚撒肥、整地、起壟和移栽，以前要3天，現在大半天就完事，用工能省一半！”

三維仿真破解“老難題”

40多年來，遼寧等北方省份一直沿用南北壟模式進行日光溫室蔬菜種植，傳統上認為，這種模式有利于采光，也便于人工管理。“日光溫室本身具有東西狹長特點，南北壟的長度通常只有8—15米，由于壟長過短，農機作業時‘門難進、邊難耕、頭難掉’，根本施展不開。”國家大宗蔬菜產業技術體系崗位科學家、沈陽農業大學園藝學院教授孫周平告訴記者，更棘手的是，我國50%以上的日光溫室是老舊棚，立柱多、空間矮小，大部分連農機進出的大門都沒有。

目前，我國日光溫室蔬菜生產平均機械化率僅42.6%，遠低于大田糧食作物85%以上的機械化率。孫周平介紹，團隊調研發現，東部地區60歲以上設施蔬菜從業人員占比超一半，40歲以下不足10%。農村勞動力老化和短缺、用工多、用工貴、效率低，已成為制約我國設施蔬菜發展的痛點。

從2012年起，在中國工程院院士李天來帶領下，沈陽農業大學設施園藝團隊盯上了發展設施蔬菜的“老大難”問題。作為團隊成員，孫周平提出，“核心矛盾是農藝和農機脫節，必須走‘農藝—農機—設施’深度融合之路”。

團隊成員、沈陽農業大學工程學院教授田素博回憶，最初提出把南北壟改成東西壟時，不少農戶犯嘀咕：“東西向會不會擋光？產量能保住嗎？”

為了解答“擋光與產量”的疑問，團隊進行了三維仿真模擬實驗——用GroIMP開源軟件搭建了太陽輻射、日光溫室結構和番茄群體生長的3D虛擬仿真模型。“我們模擬了北緯34°到46°之間，哈爾濱、沈陽、烏魯木齊、蘭州、北京、石家莊、西安7個北方地區日光溫室的內光環境，結果出人意料。”團隊成員、沈陽農業大學園藝學院教授劉義玲說，仿真數據顯示，冬季晴天時，東西壟番茄植株冠層截獲的太陽輻射總量，比采用南北壟提高5.3%；即便是半晴天，11月到次年2月的弱光季，東西壟的光截獲量也高于南北壟。

有了理論支撐，團隊開始攻關日光溫室果菜東西壟宜機化的關鍵農藝參數。“我們比較了日光溫室番茄和黃瓜等主要果菜，以及不同栽培茬口1.6米、1.8米、2.0米的3種壟距，最終確定1.8米壟距是‘黃金尺寸’。其中，0.8米壟寬雙行栽培，可以滿足所有果菜生長需求，1米作業道適宜小型農機具作業，兼顧作物生長和農機作業需求。”孫周平說，這個參數融合了農機與農藝兩方面的需求，不僅適用于番茄、黃瓜，還適用于茄子、辣椒、西甜瓜等主流果菜，可實現“一壟多能”的農藝標準化，為農機裝備配套和設施結構標準化奠定基礎。

針對日光溫室蔬菜東西壟栽培，同一壟北側行光照稍弱的問題，團隊還研發了植株高光效利用“組合拳”：在后坡懸掛反光裝置，把太陽光反射到北側行；采用南北行不等高栽培，同一壟上北側行植株比南側行高15厘米左右，提高北側行植株的光截獲量；選擇長勢中等、葉片中小、節間短、坐果集中的宜機化品種，也可降低每壟上南側行對北側行植株的遮光影響。“去年我試種了2棚東西壟番茄，產量比往年高了12%，商品果還多了6%，收購商搶著要。”遼寧省朝陽市北票市蒙古營鎮躍進村種植戶張國華說。

宜機化改造提質增效

“日光溫室空間窄、高度有限，大田大型農機用不了，必須研發‘定制款’。”田素博介紹，軌道式多功能平臺車能沿著作業道中間的軌道移動，既可以載著人整枝打葉，又能裝著噴霧機打藥，還能運輸采收的果實。以前采收番茄，要提著籃子來回跑，現在坐在平臺車上伸手就能采收果實，平臺車還能開到溫室大門外，效率提高了30%。

團隊還針對性研發和選型12類適配小型農機裝備：電動三輪運輸車解決“最后100米”運輸難題；超微彌霧自動打藥機和精量電動彌粉機比人工打藥省藥30%，減少用工80%；滅茬機把殘秧直接還田，既肥了地又解決了污染問題……

針對老舊日光溫室難以機械化作業問題，團隊提出日光溫室結構宜機化設計基本要求。孫周平介紹，適宜的溫室跨度為1.8米×壟數+1米，例如跨度12米的日光溫室正好種植6壟12行，可以充分利用溫室寬度；溫室跨度12米以內不設立柱；骨架的肩高提到1.5米以上；山墻設置“大小門”——大門走農機，小門方便日常作業。孫周平展示的溫室結構設計圖上，每一處細節都透著宜機化思維。在此基礎上，團隊通過多年研究和實踐，實現了日光溫室“農藝模式—農機裝備—設施結構”的融合與標準化發展，創建了日光溫室蔬菜全程輕簡化與機械化生產體系。

在北票市五間房鎮海豐高標準宜機化日光溫室園區，記者看到，300多個溫室整齊排列，每個棚的脊高、跨度、門寬、肩高完全一致。“這里的番茄種植，從平地、施肥、整地、起壟到移栽，從環境調控、灌溉、打藥到果實采收，實現了全程輕簡化和機械化。1個工人能管3個棚，比傳統種植省工23%以上。”該園區負責人陳久瑞介紹，去年園區越冬茬番茄畝產達8500公斤，比周邊傳統棚效益提高17%。

如今，這項發源于遼寧的創新技術，已走出實驗室。設施茄果類蔬菜機械化生產技術、設施瓜類蔬菜輕簡宜機化生產集成技術先后入選2023年、2024年農業農村部農業主推技術名單，日光溫室番茄宜機化生產技術入選2024年遼寧省農業主推技術名單。

據統計，2018年以來，在國家大宗蔬菜產業技術體系、國家重點研發計劃等支持下，日光溫室蔬菜東西壟宜機化生產技術模式，已在遼寧、河北、山東、河南、陜西、甘肅、新疆等15個北方省（區、市）示范推廣，累計應用面積2萬多畝。

“日光溫室蔬菜產業產值占我國設施蔬菜產值的一半，是北方農民增收、鄉村振興的支柱產業。”孫周平表示，團隊下一步將繼續優化技術細節，豐富和完善設施—農機—農藝技術規范，推動宜機化溫室標準化建設，讓更多種植戶告別“彎腰種棚”的辛苦。“我們的目標是，未來5年讓北方日光溫室蔬菜綜合機械化率突破60%，為國家糧食安全和設施農業現代化提供新方案。”

科技日報記者 馬愛平