蔬菜生产机械化mechanization of vegetable production

在蔬菜作物生产各项作业中，用机械代替人力操作的过程。不同种类的蔬菜(如根菜类、叶菜类、果菜类、花菜类等)和不同的栽培方式(露地、保护地、无土栽培等)，对机械化作业和蔬菜机械性能的要求也不相同。
发展概况 20世纪初，蔬菜播种机最早出现在美国。苏联于1931年研制出甘蓝收获机，1933年研制出拔取式块根收获机。1945年美国研制出黄瓜收获机。50年代以后，欧美一些国家相继研制成各种类型的蔬菜成套系列机具，使蔬菜生产机械化水平大大提高。除某些需要多次收获及鲜售果菜类的收获作业外，其他作业项目都已实现机械化。
中国在50年代初开始研制和使用畜力垄上播种机、畜力中耕除草机、秧苗营养钵制钵器等人、畜力机具。50年代末研制成大白菜起垄播种机、小菜打埂作畦联合播种机等机力蔬菜专用机械。菜田的耕作、灌溉、植保、播种、运输等各项作业不同程度地使用了机械。70年代以来，在蔬菜栽植、收获和保护地栽培机械等方面的研制工作也已取得一些成效，正在逐步推广使用。
露地栽培机械化 露地蔬菜生产对机械的要求，在土壤耕作、植物保护、施肥、灌溉等作业方面，与大田作物生产对机械的要求基本相同。早期的蔬菜播种也用通用型的谷物条播机，但由于蔬菜种子小，形状复杂，重量轻，并有浅播要求，逐步研制和发展了各种类型的专用蔬菜播种机。如蔬菜起垄播种机、蔬菜精密播种机等。也可用制钵机将蔬菜种子播入营养钵，然后用钵苗栽植机栽入田间。如日本和英国发展了在纸筒内育苗和栽植蔬菜苗的机械。油菜等也可用裸根苗栽植机将育成的裸根秧苗植入田间。
蔬菜的收获全部使用各种专用机械，按收获部位的不同有根菜类收获机、果菜类收获机和叶菜类收获机，各种蔬菜收获机之间的通用性也较小。如根菜类收获机中就有洋葱收获机、胡萝卜收获机等；叶菜类收获机有甘蓝收获机、芹菜收获机等；果菜类收获机有番茄收获机、黄瓜收获机等。
机械化收获蔬菜的工序包括切割、采摘、挖取或拔取各种蔬菜的食用部分，并进行装运、清理、分级和包装等作业。由于蔬菜的食用部分极易损伤，特别是果菜类，收获难度较大，现有的一些果菜类收获机仅用于一次性收获罐装食品用果菜。
保护地栽培机械化 主要应用于蔬菜生产的保护地栽培，有温室栽培和地面覆盖塑料薄膜的保护地栽培两种方式。许多国家已建成适合机械化作业的多栋连结式大型温室，其加温、通风、光照、施肥、灌溉等均已基本实现自动化；耕地、种植、植保等作业实现了机械化。
温室有玻璃温室和塑料温室两类，型式很多。温室内使用的动力机要求体积小、轻巧、操纵方便、转弯半径小。一般使用小型手扶拖拉机，配带旋耕机、打埂机、开沟机、栽植机等进行室内作业。电动拖拉机没有排放污染，适应温室中有害气体不易排出的条件。作业时，电缆线可通过绕线机构松放。
温室中空气和土壤湿度较高，容易导致虫害，需经常喷洒农药。除使用小型喷雾、喷粉机具外，还可使用脉冲式喷雾、熏烟、蒸散器等防治法。
随着温室规模的扩大和固定化，土壤污染成为病虫害发生的重要因素之一，需用土壤消毒机进行土壤消毒。
温室用蔬菜收获机械化尚未解决，但有多种运输机具可用于辅助收获作业。常用的有手推车、蓄电池式运输车、中小型卡车等，也可在温室内架设地面或空中轨道进行运输作业。
地面覆盖塑料薄膜的保护地蔬菜栽培已得到广泛应用。铺膜播种机的研制和推广应用加速了这一栽培技术的发展。
工厂化育苗装置 包括温室及控制系统、种子加工设备、床土处理设备、育苗盘、育苗盆、育苗车、播种装置、土壤加温设备、供水设备等。与用于水稻育秧的带土苗育秧设备类似。图1为蔬菜用塑料育苗温室。

图1 塑料育苗温室

1.北墙； 2.热风送风筒； 3.导轨； 4.立体育苗架； 5.顶部二层覆盖； 6.骨架及塑料薄膜； 7.移动式供水设备；8.侧部二层覆盖； 9.苗床； 10.压膜线松紧调节机构

蔬菜用种子加工设备通常为种子清选机和种子包衣机，以清除杂质并使小粒种子丸粒化，为提高播种均匀度和改善种子芽期和苗期的生长创造条件。
在欧洲一些国家采用的制钵、播种联合作业机由土箱、输送带、播种机构等组成。土箱中的营养土一方面随底部输送带向前运动， 一方面被上下运动的压实机构压实， 分成一个个小钵块并在每一小钵块的中央压出一个播种小穴。播种机构有机械式、气吸式等， 可播种一般种子、丸粒化种子和发芽种子。播种后的钵块从输送带末端送出。这种联合作业机已形成大、中、小系列， 方形钵的规格为3～10厘米， 每小时可制钵4 000～100 000块。一些大型机具可实现土壤铲运、输送、混合搅拌、机械成型(摊平、压实、切块、压穴)、播种、覆土、将钵块铺放地面等工序连续一次完成。种子在钵块中生长，直至适于移栽标准时进行移栽。
供水设备主要采用喷灌。有固定式和移动式两种。设备由泵、水管和微型喷头等组成。49～245千帕的压力水由泵经水管，以细小雾状从喷头喷出，落在苗床上。图1中所示为移动式喷灌装置，可沿导轨来回运动，边移动边喷灌。导轨两端设有行程开关，到达一端时可自动换向。
土壤加温设备由电热线和控温装置组成。电热线布置在地表下7～10厘米处，每平方米布线功率40～75瓦。通过控温装置可自动控制所需温度。
无土栽培装置 用营养液来取代土壤栽培蔬菜的设备。由栽培床、营养液储液槽、输送管道、电动机、水泵等构成(图2)。蔬菜植株用砂石、炉渣、泡沫塑料等充填物料固定在栽培床中。营养液由水泵从储液槽中吸出，通过输液管道送入栽培床，使植株根部保持在液面以下，从而获得蔬菜生长所需的养分。多余的营养液从回水管流回储液槽。

图2 无土栽培装置

在无土栽培基础上产生的蔬菜栽培工厂，从播种到收获的全过程均在人工控制环境的密闭厂房中进行。厂房内设有许多链式传送带。带上间隔一定距离设置一个栽培蔬菜的容器。驱动链式传送带使容器不断上下循环移动，当移动到底部时，通过储液槽吸取营养液。
采后处理机械 主要包括清洗、分级、包装、加工机械以及预冷贮藏设施。
清洗机械 包括清理和洗涤两类。清理蔬菜的机械有洋葱、大蒜、葫芦条剥皮机，大蒜除根机，胡萝卜侧根去除机，以及用于清除马铃薯中石子、泥块的X射线装置等。洗涤蔬菜的机械有旋转刷式和高压水喷射式等，也可用压缩空气或超声波进行清洗。
分级装置 蔬菜的分级可按以下方式进行：❶在传送带传送过程中用人工挑选、分级。
❷利用多个称量装置按重量分级。
❸以缝隙或孔穴的大小将物料按形状尺寸分级。
❹利用光电装置按颜色分级。
加工机械 包括多功能切菜机，豆芽机，番茄、甜椒、胡萝卜等采种机，采种后的种子处理机械，酱菜加工机械、蔬菜脱水机械、罐装蔬菜加工机械等。
预冷贮藏设施 用于蔬菜的保鲜。常用保鲜技术有流通保鲜和贮藏保鲜两种。流通保鲜是应用预冷设施将蔬菜由外界自然温度急速下降到规定的低温。预冷设施有空气冷却、真空冷却、水冷却等类型。贮藏保鲜主要是使用常温或低温贮藏库。常温贮藏库不用制冷设备，只对库内温度和换气进行控制，维持保鲜所需的环境。低温贮藏库则采用制冷设备，在低温下贮藏保鲜。此外，很多国家还研究了气调、化学药剂处理、放射线照射、薄膜包装等保鲜贮藏措施和相应的设施。
发展趋势 蔬菜生产机械化的发展，一方面是着重解决栽植和收获的进一步机械化，从而实现大面积露地蔬菜生产的高度机械化。另一方面是应用和发展无土栽培技术，实现蔬菜生产的工厂化，并通过环境的自动监测和控制，在占地面积很少的情况下，创造出蔬菜生长所需的最佳条件，从而获得高产优质的各种蔬菜和最大的经济效益。