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江苏地区设施茄果类蔬菜
高效机械化生产模式探索
为了实现江苏地区设施蔬菜安全、高效、优质的生产建设，本文以农业机械化工程技术与农艺栽培技术融合模式的创新为途径，围绕茄子果类机械化栽培的关键环节对机械装备选型及关键实施要点进行了阐述，并对可复制的8m连栋大棚茄子果类蔬菜进行了高效机械化高效生产
近年来，江苏省不断调整农业产业结构优化，高效农业蔬菜产业播种面积逐年上升，2016年全省蔬菜播种面积达到143.036万hm，占农作物播种面积的18.63%，蔬菜总产值占种植业总产值的40%以上以“菜篮子”蔬菜生产基地、设施农业集中区、蔬菜标准园为载体，加快设施蔬菜生产持续快速发展，不断提高设施蔬菜比重。 但作为劳动密集型产业，随着城市化和人口老龄化，劳动力短缺、劳动力成本上升等问题必然导致蔬菜产业生产成本增加，蔬菜全程机械化特别是设施蔬菜全程机械化成为蔬菜产业发展亟待解决的问题。
针对蔬菜生产设施及生产过程的各个环节，通过提高设施结构性能、智能装备组合、全程机械化研发及示范应用，初步探索了高标准设施内茄果类蔬菜高效机械化生产的标准技术及相关机器选择体系。
高效机械化作业环境优化
项目组以8m连续梁大棚为例进行研究，根据江苏地区风雪承载的实际情况，对设施结构强度进行校核分析，优化关键受力部件，提高承载能力。 通过模拟分析窗户大小、室外空气风速对设施内温湿度、气流速度的影响，优化通风结构，降低夏季设施内温湿度。 影响蔬菜生长的环境因子主要包括温、光、气、水和土壤五大环境因素，重点选择加温、降温、补光、通风、增CO2等装备。
加温装备——热泵系统的热泵
将低位热源的热能转移到高位热源的装置，通常从自然界的空气、水或土壤中获得低品位热能，经过电力做功，提供可用于生产的高品位热能。 地表浅土壤(地下15(400m )温度基本保持在15，浅土壤埋设换热管)，冬季用水温较低的循环水吸收浅土壤热量，用压缩机组将水温升至30(45)，然后输送至温室内风机盘管
图1温室内风扇盘管
通风冷却装置——风机系统
温室内空气湿度和CO2浓度是影响作物生长的重要因素，通风作为调节空气湿度、CO2浓度、温度的重要手段起着不可替代的作用。 风机系统利用风机气流作为动力，强制实现温室内外的气体交换。 通风机是通风系统中的主要设备，根据通风原理，风机系统可分为进气通风、排气通风、进气通风3种。 以9FJ-900风扇为例，如图2所示，风扇面直径为900mm，风扇电机转速为540r/min，风量为32000m3/h，输出功率为0.55kW。
图2冷却风扇系统
补光装备——LED补光灯
温室内光照条件比露地差得多，一般为露地的30%~70%，特别是冬春季节，室内光照强度不能满足作物生长的需要。 温室常用的钠灯和LED补光灯应用更为广泛。 以LED补光灯为例，如图3所示，具有节能型、光谱可调性、良好的点光源性、冷光性及优良的防湿性等优点，可以对植物进行近距离照射和对空间不同位置的不同波长的照射，可以对密集栽培作物的低位置和分层栽培作物进行按需补光
图3 LED补光灯
空调设备——CO2增机
CO2是植物光合作用的重要原料之一，温室使用CO2发生器不仅明显增加农作物产量和抗病能力，而且对土壤活性和环境无任何副作用。 以CA型CO2发生器为例，如图4所示，使用面积1000m2，CO2产量4.2kg/h。
图4 CO2增机
高效机械化生产关键技术及装备选型
茄类蔬菜是指以茄科浆果为产品的蔬菜，主要包括番茄、辣椒、茄子。 全程机械化作业流程(精准耕作(深松整地(机械旋耕)打垄(地膜覆盖)穴盘育苗)机械移植)田间管理(肥水、植保) -采后运输。
精细的耕地环节
耕整技术流程
蔬菜细耕流程：深松整地-机旋耕-打垄造垄-覆盖地膜。
深松整地区块每年深挖掘一次，在地表留下秸秆或粉碎根不影响机具作业。 一般采用铡犁、深松机等进行作业，保持耕深120~180mm，打破犁底，增加土壤紧实度，改善土壤理化性质，保证地表平整，降低打垄阻力。
机械旋耕层为80~160mm，粘性土壤需要多次旋耕才能使土变细，土的破碎率应在80%以上，以便于打垄作业。
制造垄作垄，可根据不同蔬菜品种的栽培要求或制造垄或制造高垄。 一般垄顶宽700~900mm，垄底宽900~1100mm，垄高200~300mm为宜，垄面平整，垄沟两侧保持相对平行，便于后期蔬菜移栽和收获。
耕整机械选型
深松、犁耕在实施关键点位工作前应当进行田间清扫，确保耕地耕作工作质量。 耕作业时必须保持耕深恒定，180mm适宜，田埂良好，覆盖牢固，土壤松散破碎，耕直，且地表平整。 土壤适耕条件土壤含水量为15%~22%。 选择黄海金马354D拖拉机作为动力平台，结合江苏省农业科学院农业设施与装备所自主研发的多功能双铧犁，其主要技术参数见表1，如图5所示。
图5多功能双铧犁
表1多功能双铧犁主要技术参数
实施旋耕时，保持旋耕层深度不变，旋耕层深度合格率85%； 对于粘性土壤，为了达到土壤微细化的目的，需要多次旋耕；为了保证起垄质量，土壤破碎率需要达到80%以上； 耕作后保持地表平整，避免漏耕。 可使用江苏省农科院农业设施与装备所联合的盐城市滨海拖拉机制造有限公司研制的1GKN-140型旋耕机，主要技术参数见表2，如图6所示。
图6 1GKN-140型旋耕机
表2 1GKN-140型旋耕机主要技术参数
起垄、起垄实施的关键是可以选择江苏省农科院农业设施和装备所自主开发的1GVN-125设施蔬菜多功能复式作业机。 如图7所示，具有施肥、深松、旋耕、起垄功能，作业时可将有机肥放入肥料仓中，完成起垄过程中均匀施肥的复合作业。 推荐垄型规格。 垄顶宽900mm，垄底宽1100mm，垄间距400mm，配套“隧道王”拖拉机作业时后轮正好位于两垄沟中心线。 1GVN-125设施蔬菜多功能复式作业机主要技术参数见表3。
图7 1GVN-125设施蔬菜多功能复式作业机
表3 1GVN-125设施蔬菜多功能复式作业机主要技术参数
育苗区
针对茄果类蔬菜种子形状特点，采用针式吸排种技术、单片机自动控制技术、光电传感检测技术、正压快速切换技术，江苏省农科院农业设施与装备所设计开发了JSZ-2000型打孔育苗半自动精量播种机。 如图8所示。
图8 JSZ-2000型打孔育苗半自动精量播种机
该机型由高频振动送料种子盘、针式吸排种模块、曲柄摇臂连杆机构、步进带打孔输送机构、气压供给与泵阀系统、光电传感器检测、及单片机可编辑控制系统组成针型吸排种关键部件采用模块化设计，快速更换不同间隙针播种模块和不同孔径针，满足不同型号打孔和不同大小种子的需要。 使用JSZ-2000型打孔育苗半自动精量播种机，工作时可以根据种子形状大小调节最佳吸/排种气压。 工作时优选丸化种子。 非丸粒化种子应保持种子清洁，无细小杂质，对异形种子播种，应适度提高吸引压，降低漏播率，工作优先。 其主要技术参数如表4所示。
表4 JSZ-2000型打孔育苗半自动精量播种机主要技术参数
移植环节
移栽前需给苗浇水适量，避免松散不利于移栽； 根据蔬菜栽植农艺要求，适宜调节移栽行距、株间距及深浅，适度深植，使子叶与地面齐平，过浅可缓苗，后期生长较弱； 根据起垄造垄规格(起垄宽度)，调节移栽机轮距，使两轮正好位于两垄沟中心位置； 控制合理的移植速度，保证移植整齐一致。 茄果类设施栽培一般采用大小栽植，小行40~50cm，大行60~80cm，垄高20~30cm，挖定植沟。 如图9所示，可以选择井关乘坐式半自动二级移植机2zy-2a(PVHR2-E18 )。 该移植机通过调节倾角，可以解决垄两侧的相对不平等； 具有适应垄高的特性，工作时无需进行液压升降调整； 操作人员采用乘坐式操作，目视行驶轨迹，如有偏差随时修正。 其主要技术参数如表5所示。
图9井关乘坐式半自动两轮移植机2zy-2a(PVHR2-e18 ) ) ) ) ) )。
表5井关乘坐式半自动双层行走移植机2zy-2a(PVHR2-E18 )主要技术参数
田间管理环节
肥水一体化技术
肥水一体化设备根据不同蔬菜灌水要求设计，主要采用微渗灌和微喷灌方式。 采用纳米微渗出管主管肥水系统，首套文丘里施肥泵，主管采用PVC管，支管为纳米微渗出管，工作水压范围需维持在0.05~0.10MPa，达到微渗出效果。 使用江苏省农业科学院农业设施和装备开发的蔬菜栽培肥料水一体化系统，如图10所示，必须保持其工作水压范围在0.05~0.10MPa，达到充分的微渗透效果； 肥料采用液态肥料，基于文丘里原理的施肥方式，保证了经济实用的支管采用快插式安装，可以在收获蔬菜时快速整理和存放。 该系统的主要技术参数如表6所示。
图10蔬菜栽培肥水一体化系统
表6蔬菜栽培肥水一体化系统主要技术参数
植物保护环节
贯彻“预防为主、综合防治”的植保方针，推广绿色防治技术使用，科学合理使用化学农药，超低剂量准确用药，保证了绿叶蔬菜的安全生产。 江苏省农科院农业设施与装备所创新开发3WYS[1]FP固定配管式常温烟气系统，采用常温烟气技术、喷雾技术、两相流雾化技术及固定管道恒压输送技术，如图11所示，人药分离、固定配管式常温烟气该系统工作效率是传统背负式喷雾器的5倍以上，相当于传统的背负式喷雾器固定配管式常温烟气系统工作要点：该系统包括气体管道、液体管道两个系统，固定安装在设施内，通过快速连接器与棚外集成的液泵、压缩机、药罐等供液供气装置对接； 利用高速气流负压吸引药液，形成烟状雾充满搁板； 开始工作前请务必检查并确认架子里没有人。 其主要技术参数如表7所示。
图11 3WYS-FP固定风管式常温烟气系统
表7 3WYS-FP固定风管式常温烟气系统
采后运输环节
由江苏省农科院农业设施与装备所联合南京农业大学工学院开发的设施蔬菜省力田间运输平台，如图14所示，由控制系统、3D摄像机、直流无刷电机、步进电机等组成，实现了准确的路径判断和自动跟踪。 并配备电动升降平台，满足不同高度的采摘作业需求。 该平台作业可进行农资运输、农产品运输、农田清扫等作业，可自动跟踪、升降； 装载状态下，严禁在超过30的坡道上行驶。装载状态下的最大前进或后退速度可以在3.5km/h以下。 其主要技术参数如表8所示。
表8设施蔬菜省力田间运输平台主要技术参数
结论和讨论
设施建设标准提高，土地利用率和单位土地生产效率进一步提高，智能化控制系统配套可以营造有利于作物生长的微环境。
茄果类蔬菜高效机械化生产涉及进一步加强农机与农艺融合，选育设施配套良种、生产技术集成研究、新型机械装备研制等多方面，同时受不同地区日照强度、降水程度、地区生产习惯等条件影响，涉及茄果类高效机械化生产关键技术
本研究以8m连续楼大棚内的茄果类蔬菜为主要实验对象，对茄果类蔬菜不同生产过程进行了机械配型分析和研究，建立了高效机械化茄果类蔬菜的系统区域技术体系或推广模式，实现了茄果类蔬菜全程机械化推广模式，实现了设施蔬菜生产
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