章丘大葱种植农艺及机械化生产技术

章丘大葱种植农艺及机械化生产技术刘丹丹;高洪伟;王方艳;周建强【摘要】大葱是我国广泛栽培的调味蔬菜及经济作物，在蔬菜产业发展中占有重要地位.分析了山东章丘大葱种植农艺及国内夕卜大葱生产机械化研究现状，阐述了制约大葱生产机械化发展的主要因素.结合种植农艺及栽培模式，提出大葱机械化生产装备需求和技术发展对策.【期刊名称】《农业工程》【年(卷)，期】2017(007)001【总页数】5页(P15-18,47)【关键词】大葱;种植农艺;机械化生产;移栽技术;收获技术【作者】刘丹丹;高洪伟;王方艳;周建强【作者单位】青岛农业大学机电工程学院清岛266109清岛农业大学机电工程学院青岛266109清岛农业大学机电工程学院清岛266109清岛农业大学机电工程学院，青岛266109【正文语种】中文【中图分类】S233.75大葱具有独特的药用价值，我国大葱年均种植面积达46.7万hm2，出口份额占世界的70%，是广泛栽培的重要调味蔬菜及经济作物之一［1-4］。目前，大葱主要有山东章丘大梧桐、寿光八叶齐，天津高脚白，以及陕西赤水孤葱等品种，种植区主要分布在山东、河北和河南等地，并以山东章丘大葱为代表享誉海外。山东省农业信息中心数据显示，2013年山东大葱种植面积7.09万hm2，总产量413.51万t,同比增长1.5%；大葱出口贸易量占全国出口蔬菜贸易量的25%，对地区经济发展具有重要的促进作用［5］。目前，章丘大葱种植已成规模，但种植粗放，种植品质难以保证，缺少规范的种植农艺和相应的专业生产机具，受国际市场价格波动的影响大，经常出现〃大小年”的现象。尤其在生产过程中，章丘大葱移栽及收获环节的季节性强，劳动强度大，费时费工。大葱生产的规范化及机械化水平已成为影响其产业发展的关键，且严重制约了大葱种植经济效益的提升。如山东章丘大葱采用纯人工收获（包括起拔、清土、打捆、装车等），农忙时人工费约18000元（人・hm2）,非农忙时人工费9000~10500元（人・hm2）,生产效率约0.022hm2（人・d）。而采用半自动化采收时，人工费为1500元（人・hm2）,生产效率约0.333hm2（人・d）。因此，规范大葱的种植农艺，探索大葱机械化生产过程存在的问题，加快大葱专用机具的研发，实现农机农艺融合，可有效加快机械化生产作业进程，提高大葱应对国际市场价格波动的能力，对带动大葱产业的进一步发展意义重大。山东章丘大葱生长势强，株高1m以上，葱白长50~70cm,鳞茎粗3~4cm,鲜葱产量45~75thm2，生长速度快，备受广大种植户的青睐［6-12］。1.1育苗（1） 选地、整地和施肥。大葱育苗宜选择土地肥沃、耕层深厚、排灌良好和保水保肥的壤质土壤，3年内不重茬的地块。清除前茬作物后，施足基肥，撒施充分腐熟的圈肥45~60thm2作底肥，翻耕深度20cm左右，整平作畦，畦宽约1.2m,平畦内按10~20cm行距搂沟。（2） 播种。9月中旬，秋分至秋分后5d播种为宜，最晚不超过秋分后10d。播种量18.75~22.50kghm2，播种时将种子与细沙土混合均匀后顺沟撒播，搂平踏实，再浇足播种水，待水完全渗透后，喷施适量除草药，预防病虫害。苗期管理。一般播种后10-12d可出齐苗，划土造墒，幼苗长至1叶1心时浇一次缓苗水。葱苗长至5cm左右时，根据实际情况再浇一次水，11月下旬一12月初，覆盖1-2cm厚的细马粪或农家肥，适量浇水。次年4月上旬一5月上旬，开展间苗工作，株距保持5cm左右。5月下旬一6月上旬任幼苗健壮生长，不再浇水。1.2移栽定植开沟。选地要求同育苗地块相同，施用腐熟的有机菌肥12thm2、复合微生物菌肥10.5thm2整地深翻，然后按行距80cm左右开东西向条状沟，沟深约30cm，宽约20cm。移栽定植。6月中旬，小麦收割完后可进行大葱移栽定植，章丘大葱最迟于6月下旬移栽完毕。定植时常采用水插法或旱摆法，定植工具选用长30cm、直径1.5cm的葱叉子，移栽株距3-5cm,栽植深度6-10cm,移栽以"上齐下不齐”为原则，即葱苗心叶处距沟面以上7-10cm为宜，栽植密度25.5万-30.0万株hm2。此外，为减轻或避免栽葱时阳光直射葱苗，利于葱苗的缓秧，栽苗时要定向栽植，即南北向垄葱苗靠西栽植，东西向垄葱苗靠南栽植。1.3田间管理追肥。7月为大葱移栽定植后的缓苗期，为促进缓苗生长，7月底按照300kghm2追施氮肥；8月施用尿素150kghm2，追肥后随即浇水；8月下旬以后，大葱需水肥量增加，之后可按照300-375kghm2追加氮磷钾复合肥3次左右。培土。培土是增加大葱葱白长度、改善大葱葱白质量和防止大葱倒伏的一项重要措施。培土要掌握前期浅培、后期高培、不埋心叶和少伤边叶的原则，结合大田追肥可进行4次培土，培土高度为30cm左右。浇水。大葱每次追肥、培土后都要及时浇水，尤其是秋分过后。10月是提高大葱产量的重要时期，要以水分管理为重点，每隔1周左右浇一次透水。病虫害防治。为了保证大葱更高食用及经济价值，要注意防治病虫害。潜叶蝇和甜菜夜蛾是危害大葱生长的主要虫害，及时摘除病害葱叶并配以药物、物理方法防治是有效途径。1.4收获11月上旬，气温降至6~7°C时，为适宜收刨期。目前章丘大葱收刨方法是，用长30cm、宽4~5cm的长条镢顺葱行一侧深插，从基部以下慢慢将葱根部掘起，进而轻轻拔起，然后晾晒、打捆和装车。大葱收获一定要及时，否则易造成减产。此外，收刨大葱要尽量减少断伤现象，以免造成丰产不丰收。大葱移栽和收获作为整个生产过程中劳动强度大、受时令限制较强的两大环节，对机械化需求更为迫切，掌握国内外卜大葱移栽机械及收获机械关键技术研究情况，对进一步实现大葱生产机械化意义重大。2.1机械化移栽技术研究现状国外移栽机械发展较早，尤以日本对大葱移栽机械的研制较为成熟。其中，推广应用较广的机型为日本久保田公司生产的KN-P6型半自动大葱移栽机及丰收产业公司生产的OP2902100系列全自动大葱移栽机。KN-P6型半自动大葱移栽机结构紧凑，栽植深度可调，但需人工喂苗，生产效率较低；OP系列大葱移栽机实现了钵苗的全自动移栽，具有良好的株足巨适应性，可一次完成2行或4行移栽，但只适用于钵苗移栽，对育苗环节要求高，且结构复杂，成本较高，不适合我国大葱移栽［13-16］。国内移栽机械的发展开始于20世纪六七十年代，随着大葱产业的发展需求不断提高，各科研机构及高等院校不断开展对大葱移栽机的研制。胡军等［17］研制的挠性圆盘式大葱移栽机，实现了大葱裸苗的半自动化移栽，该机在水平与竖直传送带及挠性圆盘的配合下完成大葱裸苗的栽植作业，但一次性只能完成单行作业，生产效率较低，且大葱窝根问题有待进一步解决。李振［18］研制的链夹式大葱移栽机，由分别安装于投苗及喂苗机构输送链上的苗夹和苗槽配合完成大葱栽植，作业时需人工将葱苗投放于苗槽内，由苗夹夹持输送至移栽沟内，实现了零速投苗，直立度较好，但仍需人工喂苗，生产率较低，且存在伤苗问题。冯磊［19］研制的大葱裸根苗自动分苗装置，主要由取苗机械手、多轴滑台模组和电气控制设备等组成，分、投苗工作主要是机械手抓取秧苗后，在多轴滑台模组驱动下将葱苗适时投落，完成栽植作业，该机实现了自动分苗及投苗，但分苗成功率尚不理想，处于试制阶段。王明廷［20］在此基础上研制了大葱移栽机快速投苗装置，设计了带有栅格的苗箱，但需要人工提前将葱苗一摆放，作业时需不断更换苗箱，且需要扶苗的配合以保证秧苗栽植直立度，整机结构复杂，成本较高。2.2机械化收获技术研究现状大葱收获机械的研制起步较晚，滞后于花生、马铃薯和大蒜等根茎类作物收获机具。国夕卜对蔬菜类收获机械起步较早，主要有适合于欧美国家大型农场使用的大型侧牵式联合收获机，适用于日韩国家垄作及小区作业的小型自走式收获机，丹麦Asalift公司生产的适用于短葱白大葱品种收获的大葱收获机等［21-24］。大葱收获机研制较成熟的国家主要集中在亚洲，日本的大葱收获机最具代表性，但其研制的产品多为小型机具，适用于小面积种植区或大棚种植区，不适合我国大面积大葱种植区，且在收获后仍需人工打捆作业，生产率不高，对于章丘大葱的长葱白特质，存在伤苗率高、挖深不稳等问题。国内对大葱收获机的研制主要集中于高校及科研院所，主要采用挖掘式收获方式。李青江等［25］研制的4CX-1型大葱收获机，在刀盘式开沟器及后刀的配合下松动包裹大葱的土壤，减轻劳动者手工拔取大葱的作业强度，该机可实现的最低挖深为61cm，开沟宽度为66mm，主要实现了大葱的机械化挖掘作业，为半自动大葱收获机，后续工作仍需人工完成。周凤波［26］研制的4CS-1型大葱收获机主要由挖掘装置、输送夹持装置、振动去土装置和打捆装置等组成，其中，输送夹持装置中的下层拨禾输送链可解决由大葱外形尺寸不同造成的输送带夹持力不均匀问题，实现部分断叶或低矮大葱的输送喂入，该机具备挖掘拔取、去土输送、打捆和集收等功能，但其结构及运动较复杂，成本较高。大葱产业发展受多方面因素的影响，实现大葱生产机械化是提升大葱生产效率、提高种植户经济效益和带动大葱产业快速发展的重要手段。目前大葱生产机械化发展中存在如下问题。3.1农艺粗放，种植模式不规范不同地区、不同品种大葱种植习惯不同，导致种植模式略有不同。部分种植户为提高单位面积土地的产出率，会在定植沟垄上栽植生长期较短的耐热蔬菜，实现套种种植模式；不同种植区会根据大葱产量、葱白质量的不同需求而调整大葱种植的株距、行距等相关参数；大葱的育苗方式在不同地区亦有差别，较多地区采用传统的大田育苗方式，部分地区采取钵体、纸筒育苗等方式。育苗过程的管理规范不同，培育出的裸苗与钵苗质量不同加大了对通用性移栽装备研制的考验。长期农艺粗放及栽培模式的开放性，导致大葱种植行距、垄距等关键性参数不同，对通用性机具的研发带来严峻考验，难以实现大葱生产机械快速发展及大面积推广使用。3.2机械化水平低，机械品种单一当前，我国大葱生产各环节缺乏专用机具及相关技术。大葱育苗主要由人工完成；开沟作业机械化水平为70%-80%，但多使用其他作物中耕机具；大葱多为人工移栽，半自动化移栽机具推广使用率较低；灌溉环节基本实现机械化作业；培土机械化作业覆盖率较高，但关键技术需要攻克；收获基本为人工作业，现有机械仅能完成大葱收获中的挖掘松土等工作，且使用率有限，2011年济南市大葱机械化收获仅占总种植面积的0.9%[27-28]。综上分析，占大葱全程生产用工量比较多的移栽与收获环节是机械化水平最低的环节，开沟与培土虽然基本实现机械化作业，但并未根据大葱种植农艺研制专门农机具，多为其他作物中耕机具，亟待研发专用型机具，以提高作业质量。机械化水平低、机械品种单一及缺少系列化产品是大葱生产机具发展面临的重要问题。3.3技术储备不足，关键技术不成熟大葱的栽植株距小，多为裸苗移栽，其特殊性决定了机具研发中的技术难题。在大葱生产机具的研发中，尤其是移栽、收获机械尚存在诸多技术难点，大葱移栽机的分苗、小株距栽植和收获机的无损夹持传送等关键技术难以实现新突破。已研制机具的送苗、栽植及大葱收获等装置仍存在伤苗率高和株距不均等问题，机具作业效果差，技术储备不足及关键技术不成熟，严重影响机具的研发进程及推广使用。如何攻克关键技术，提高整体作业水平，是提高大葱生产机械化的关键。4.1规范农艺要求，实现农机农艺结合20世纪90年代以后，日本的蔬菜机械化进程显著加快，原因之一在于其有关部门及时发现栽培模式不同给机具设计带来的麻烦，于1994年召开了〃栽培模式标准化推进会议”，并于1999年规范了11种作物的标准化栽培模式［29］。可见，规范农艺要求，确定栽培模式，对实现农机农艺结合、推进大葱机械化进程意义重大。此外，建立大葱育苗试验基地，改变大葱育苗方式，尝试采用纸筒育苗、穴播育苗及成组钵体育苗等方式进行大葱育苗。一方面节约大葱种子，降低成本；另一方面培育基体多为有机肥质土壤，利于大葱小苗生长及培育。通过试验对比选择较佳的育苗模式，针对改良后的育苗模式设计研制全自动大葱移栽机，提高装备通用性。4.2实现全程自动化、生产装备系列化发展在保证机械性能的前提下，运用现代机械设计理论方法，借助CAD、ANSYS和ADAMS等辅助软件，开发研制结构简单、制造成本低和自动化水平高的小型紧凑型机具，以满足广大市场需求，改变传统机械半自动化现状，解决老龄化带来的农村劳动力缺乏问题，提高大葱生产作业效率［30］。此外，改变现有大葱生产机械的单一化发展现状，综合考虑大葱全程机械化问题。设计视角覆盖大葱种植的各环节，研制符合农艺要求的育苗、起苗、开沟移栽和收获等不同装置及匹配动力机械，通过更换不同的工作模块，实现大葱生产装备的系列化。提升大葱生产机械自动化水平，改变机具零散化发展趋势，是今后大葱产业机械化发展的重要方向。4.3研究大葱物理特性，提供关键参数对作物物理机械特性的试验研究是研制作物生产机械装备的重要依据。针对技术储备不足、关键技术不成熟的问题，在研究大葱移栽及收获机械时，应对大葱移栽裸苗及收获期大葱进行抗压、抗拉和抗剪等物理机械特性研究，得出其抗压、拉、剪等强度及弹性模量等特性，为生产装备关键装置的设计研制提供相关参数，对关键技术的攻克提供理论依据，解决缺乏基础试验研究的弊端。立足大葱基本种植农艺，从育苗、移栽定植、田间管理及收获等方面阐述了大葱生产各环节的农艺要求，旨在规范种植农艺，实现农机农艺结合下各环节的生产机械化。基于机械化生产现状，分析了制约大葱产业发展的因素，总结提出了农艺粗放、种植模式不规范，机械化水平低、机械品种单一及技术储备不足、关键技术不成熟等制约因素。结合大葱生产过程中的相关问题，探索了其生产机械化发展方向，提出了规范大葱种植模式，注重农机农艺的结合，提高移栽及收获装置的通用性，设计出高效系列化大葱生产机械对策。同时，指出研究葱苗及收获期大葱的物理机械特性的发展方向，为后期相关部件的设计研制提供理论依据。大葱生产机械化水平低已严重影响了种植户的经济收益和大葱产业的发展，大葱机械化生产装备具有较高的经济性与可靠性，利于实现大葱的规模化生产，进一步促进大葱产业的发展。结合大葱种植农艺要求，研制适用于各环节的生产装备，加快实现大葱生产全程机械化任重道远。胡军.挠性圆盘式大葱移栽机的优化设计与试验研究[D].北京：中国农业大学，2003.宋占奎，赵丽华，高文静.章丘大葱生产机械化调查与前瞻[J].山东农机化，2011(S1):43.刘静.中国调味蔬菜出口贸易发展研究[D].泰安：山东农业大学，2011.吴山.我国成为世界最大葱姜蒜特色产品出口国[J].农村实用技术，2007(11):22.陈运起，徐坤，刘世琦.中国葱姜蒜产业现状与展望[J].山东蔬菜，2009(1):5-7.王慧兰，李云乐.章丘大葱高产优质栽培技术[J].中国园艺文摘，2013(8):181-182.张绍迎.章丘大葱亩产超万斤的高产优质栽培技术[J].北京农业，1995(6):35.吕国伟，刘孝营.无公害章丘大葱栽培技术[J].安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