|摘要|本文根据海南叶菜生产的实际情况，将叶菜种植按农艺环节划分，提出各环节应予控制的栽培农艺要点及适配农机的功能需求，为海南地区叶菜机械化生产提供思路与建议。
叶菜生长周期短，约28~42天1茬，直播省时省力。土壤直播栽培是生产实践中应用最为广泛的栽培模式，在土质良好、耕层深厚的区域适宜采用此模式。引入机械化即用播种机将叶菜种子直接播入土壤中，省去育苗、移栽等程序，可节约大量人工。
机械精量播种种子均匀，通风透光性好，深浅一致，且不存在苗期争水肥和间苗伤根等问题，群体长势均衡，有利于田间水肥管理和机械化采收，增产效果明显。
海南夏季多暴雨，选址低洼的基地容易造成积涝，幼苗抗逆性较弱，受积涝影响较大，此种情况下采用育苗移栽的方式可在一定程度上降低灾害损失，加速恢复生产，对于“保供种植基地”可优先考虑采用育苗移栽的方式。
土壤条件不适宜的情况下可采用大容量穴盘基质栽培模式，根据叶菜适宜株行距定制大容量穴盘，利用精量直播机将叶菜种子播入穴盘基质当中。播种后的穴盘通过转运设备平放于平整地面（铺黑色防水塑料布）或苗床架上（幼苗期为节约空间也可分层叠放），由棚内倒挂式喷灌设施实现水肥一体化灌溉。由于穴盘每格容量充足，成苗期也无需移栽，从播种至收获全生长周期均在一格穴盘内完成。大容量穴盘基质栽培模式综合了传统土壤直播与育苗移栽的优势，相比传统土壤直播，播入穴盘内更易实现精量播种，相比育苗移栽，又可节省工序。且穴盘移动轻便灵活，即使出现暴雨积涝，架于高处也不至于造成损失。
不同栽培模式下，各生产阶段对机械化需求有一定的差异，如表所示。
不同栽培模式不同生产阶段机械化功能需求
设施耕整地机械与装备
海南设施耕作机械以旋耕机、圆盘犁、铧式犁为主，设施整地机械以圆盘耙、钉齿耙、水田耙为主。旋耕机实际上是耕地、整地兼用型机械，因其碎土能力强、耕后地表平坦而得到了广泛的应用，设施叶菜茬口之间耕整地一般要经历旋耕和起垄两道工序，间或辅以深松、全面翻耕等工序。
设施起垄机械与装备
海南常见温室大棚开间4 m，跨度6~8 m，根据单体棚通道口设置方位，垄向可顺开间方向设置，适宜起宽平垄，垄沟宽0.20~0.25 m，垄宽1.2~1.7 m（1.4~1.5 m为最佳），每跨设置3~5垄。起垄机械主要完成松土、拢土、成型和镇压等工序，使土垄形成预定形状，满足栽培农艺需求。
蔬菜苗床起垄整地作业示意图（德沃 1DZ-180）
设施叶菜直播技术与装备
日本矢崎公司生产的 SYV-M系列小粒种子播种机市场应用较多。其中，SYV-M600W型播种机一次性可播种13行，播种行距4 cm，每小时播种面积0.27 hm2。该播种机使用12 V电动马达助力，一次充电可作业约3.5 h，适合蔬菜园区和种植散户使用。该播种机采用了典型的窝眼轮式排种器，窝眼轮上的型孔可根据蔬菜种子的大小、外形进行设计，可设计成单排、双排或组合式，以满足不同蔬菜的点播、穴播或条播需求。窝眼轮式播种机播种速度小于6 km/h时，播种质量较好，但对种子外形尺寸要求较高，种子播种前需清选分级。缺点是排种过程中易剪伤种子，导致种子破碎，影响出芽率。
双排型孔轮式电驱动设施蔬菜直播机
德沃2BQS-8气力式蔬菜精密播种机，播种器工作时由高速风机产生负压，传给排种单体的真空室。排种盘回转时，在真空室负压作用下吸附种子，并随排种盘一起转动。当种子转出真空室后，不再承受负压，靠自重或在刮种器作用下落在沟内。该机根据播种不同蔬菜种子需要，一次可完成浅层开沟、精密播种、圆轮压种、双侧覆土、整体镇压等作业工序。可以在垄上或者整地成畦的细碎土壤上播种作业，实现一机多用，该机为单苗带播种作业，行距和株距可据需要适时调整。负压吸种、正压吹杂，实现高速精密播种，防止出现空穴漏播现象。
德沃 2BQS-8 气力式蔬菜精密播种机
随着播种技术不断更新，更节省蔬菜种子的种绳直播逐渐推广开来，该技术装备可实现精密播种且节省种子，播种过程主要有种子处理、丸粒化、种子编织和田间直播作业等环节，涉及的装备有种子丸粒机、种子编织机和种绳直播机，机械装备及播种效果如图4所示。
设施蔬菜种绳直播生产装备
设施蔬菜穴盘播种技术与装备
2BS-6型气力式蔬菜穴盘精密播种机已通过广东省科技成果鉴定，产品的主要技术性能达到国内领先水平，其中在正负气压端面换气技术方面达到国际先进水平。自动播种生产线由基质搅拌系统、上土系统、装盘系统、压穴系统、播种系统、覆土洒水系统组成。该生产线具有6大优势特点：①操作简单，全自动控制，2~3人操作即可；②播种精确，合格率达97%以上；③效率高，每小时可播高达600~900盘；④不易堵塞，带有自动清洗装置；⑤适配性强，可根据客户要求配置使用50、60、72、105、128、200等塑料、泡沫穴盘；⑥适用范围广，适用于蔬菜、烟草、花卉等直径在0.3~3.0 mm的各种形状种子播种。
2BS-6 蔬菜花卉穴盘精密播种机流水线
设施叶菜移栽技术与装备
较为成熟的穴盘苗移栽机为日本洋马PF2R型乘坐式全自动蔬菜移栽机，机具可完成取苗、开孔、落苗、覆土、镇压全自动蔬菜移栽；具备标准化可蜷曲专业育苗盘。作业条件：①适应苗高在40~100 mm内、叶龄3~4叶、盘根良好的叶茎类蔬菜钵体苗；②移栽泥面土块颗粒≤40 mm、作业面无杂草、土壤含水率不大于25%的起垄或平地移栽；③育苗托盘尺寸（长×宽×高）为590 mm×300 mm×44 mm，孔径与孔数分别为30 mm/128孔、25 mm/200孔两种可卷曲标准盘。
洋马 PF2R 型乘坐式全自动蔬菜移栽机
较为成熟的钵体苗移栽机为东风井关2ZYZ-2型蔬菜移栽机、亚美柯2ZS-2型全自动钵苗移栽机、日神VPA-2鸭嘴式全自动蔬菜钵苗移栽机、火绒HR移栽机蔬菜钵苗移栽机。
东风井关 2ZYZ-2 型蔬菜移栽机
为进一步保护生态、减少农药的使用量，相关学者开展单点精准除草剂的喷施技术与装备研究。采用高分辨率相机对作物和杂草进行识别，采用喷射式除草末端，根据视觉识别结果，定点定量地喷洒化学除草剂，既节约了成本，又保护了环境。
悉尼大学研制机器视觉的单株杂草除草剂喷施装置
株间机械除草技术可在不使用除草剂的条件下实现株间除草。通过安装在除草装置上的摄像头进行图像获取，利用2G-R-B方法将作物RGB彩色图像进行灰度化，再选用Ostu法二值化、连续腐蚀和连续膨胀等方法对图像进行了初步处理，实现株间机械除草装置作物识别、定位方法并自主避让作物并进入株间区域，通过苗间除草铲破坏杂草根部结构、阻断其与土壤的固结及养分、水分通道，最终实现株间精准除草。
基于机器视觉的液压株间机械除草装置
以固定式微喷灌系统为例，一套完整的系统包含水源、首部枢纽、供水管网、微喷头（又称灌水器）、自动控制设备五部分，温室灌溉工程设计时首先根据作物类型及灌水定额确定灌溉需水量，海南地区种植蔬菜日灌溉量可按3~5 mm/m2计。地表水水质无法保证的情况下，推荐采用地下水灌溉，建设中转蓄水池夜间蓄水，日间灌溉。根据灌溉工艺要求选择灌水器及其安装方式，灌水器一般选用旋转式半雾化喷头灌水器，单喷头灌水流量约为80~130 L/h，湿润半径R≥2.5 m，额定工作压力0.15~0.20 MPa，为获得良好的灌溉均匀度，灌水器布置间距一般为3.0 m。喷头倒挂安装于温室大棚横梁上，工作面无交叉可避免对栽培机械化作业产生干扰。进而依据经济流速选择合适的输水管径，并依据所需流量、扬程（考虑管道沿程损失、局部水头损失、首部水头损失、高差等）、功率等参数进行泵选型，最后根据设计灌水周期、一次灌水延续时间制定轮灌工作制度。
土壤栽培模式
上海世达尔现代农机有限公司新研制的带有自动仿形功能的4MD-120型叶菜收割机，超茬损失率1.2%、重割率0.335%、漏割损失率2.25%、净菜率98.2%。其主要由手扶行走底盘、输送带机构、切割装置、自动仿行装置、电器控制系统等部分组成，如图10所示。作为关键部分的电控系统主要由绿色环保的锂电池作为动力源，有底盘驱动电机、输送带驱动电机、切割器驱动电机、仿形装置的电动推杆和角度传感器、处理器、线束及控制元件等组成。割台前后、左右均安装有仿形装置，通过仿形探针的变化来获取地面的高低信息，信号传送到处理器，处理器发出升降指令传输给左、右电动推杆，完成左、右高度自动调节，克服畦面高度不一致的弊端。
4MD-120 型叶菜收割机
大容量穴盘基质栽培模式
作者认为当前针对大容量穴盘基质栽培模式还未有针对性的农机装备投放市场，本文提供一种解决思路（研究方向）供各位专业人士共同探讨：采收时先固定穴盘，利用机械臂将成熟叶菜及基质连根拔起，抖落基质（基质经消毒后重复利用）以收获叶菜。基质一般较为松散，对作物根系的固结力弱于土壤，针对此模式研制出的机型装备和采收工艺易于复制，推广过程中不易受各地土壤条件影响。
分拣包装机具与装备
当前分拣环节主要依赖人工，目前未有较成熟的农机装备投放市场，本文提供一种解决思路（研究方向）供各位专业人士共同探讨。研制设施蔬菜有序排列物流系统，对无序收获采收的叶菜进行有序梳理，采用多目视觉系统融合卷积神经网络等算法训练融合，精确识别菜头和菜根，获取三维空间定位与空间坐标变换数值，采用伺服电机控制机械手臂，实现蔬菜整体任意角度的旋转，最终达到有序输送，为自动化包装后续流程做准备。
果蔬冷链运输装备
果蔬冷链物流运输的保鲜技术主要包括温控保鲜技术和气调保鲜技术。其中温控保鲜技术较适宜短距离运输的叶菜等生鲜食品，调控叶菜在运输、储藏过程中始终处于规定的低温条件下，降低叶菜的生理呼吸强度，抑制微生物的滋长，以减少腐败变质、降低损耗。配合田头冷库及冷藏货架，实现叶菜从采收至销售全产业链的降损保鲜。当前海南省冷链物流行业涉及生鲜果蔬、水产畜禽、医疗药品等，全省已初步形成以海口、三亚、澄迈为枢纽，遍布18个市县的冷链物流基础设施网络。
王宝龙,孙芳媛,刘建.海南省设施叶菜机械化生产建议[J].农业工程技术,2021,41(34):16-22.
