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设施蔬菜关键生产环节机具的选型

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《绿色大世界》2009年第1期

摘要:通过在江苏多个设施农业园区进行调研,对设施蔬菜耕整地、施肥、种植、植物保护4个关键环节所用机具进行选型。结合专家和用户意见确定选型的主要指标,并给出重要指标的权重,通过模糊综合评判法对其进行排序,优选出关键生产环节机具。以江苏省典型设施农业园区常熟碧溪现代农业生态园作为试验对象,以作业成本最小为目标建立函数,对筛选出来的机具进行优化配备分析,以甘蓝种植工艺流程和时间表为约束,建立线性规划约束方程及目标方程,采用MATLAB软件进行求解得出结论,为江苏省其他设施蔬菜园区提供参考。

关键词:江苏设施蔬菜园区;设施蔬菜机具;关键生产环节;选型;配备模型;模糊综合评判法;线性规划约束方程

近年来,江苏省设施农业发展迅速,特别是设施蔬菜发展迅猛,截至2014年年底,全省建成永久性蔬菜基地7.39万hm2,设施农业面积达75.8万hm2,占耕地面积比重提高至16.5%,占比居全国第一。高效设施农机化科技示范基地有242个,总面积达3.7万hm2;以省级示范基地为领头,市县级示范基地为主体,占总基地数量的75.2%。基地以蔬菜、经济林果(西兰花、甘蓝、草莓、葡萄、蜜桃、柿子、西瓜、金针菇、杏鲍菇、蕃茄、青椒、萝卜、甜瓜、马铃薯、药草、仙人掌、花卉、苗木)种植为主。设施蔬菜关键生产环节机具的选型与配备是设施农业当中的一个重要环节,但目前设施农业大部分生产环节仍为传统的人工劳动,工作强度大,作业效率低,人均作业面积仅为欧美国家的1/4,且作业质量差,单位面积产量仅为欧美国家的1/3。同时,伴随着我国劳动力日益短缺,我国对设施蔬菜机械的需求大量增长,特别是一些示范基地对设施蔬菜机械的需求增加,正确的选型与合理地进行配备以达到满足生产、节约成本、降低费用的要求成为当前急需解决的问题。目前对农机选型与配置有2种偏见:一是片面追求数量,以农机装备的拥有量和总动力来衡量农机化发展水平,缺乏最佳配置研究;二是片面追求高档,以农机装备的“高、新、特”等来衡量农机化水平,缺乏农机经济研究。随着新型农机具更新换代步伐的加快,农机具的选型和配备问题在农机化技术推广领域中将占有越来越重要的地位,相关选型与配备问题的决策模型在理论和实践上都有着重大的意义。

1设施蔬菜关键生产环节机具选型

1.1选型方法及程序设施

蔬菜机具选型是后期机具优化配备的基础,本研究结合专家意见确定选型的主要指标,并给出重要指标的权重,通过模糊综合评判法对其进行排序,优选出耕整地机具3种进行优劣排序。根据对设施蔬菜定园区作业规模、作业模式等信息的调研,确定备选机型,运用调查评测法对备选机型进行综合评价[1],再通过试验获取相关数据分析运算,最后选出综合性能最好的机具型号。

1.2评价指标及权重

根据行业标准NY/T1931—2010《农业机械先进性评价一般方法》相关内容,评价机具的综合性能,通常是对其适用性、经济性、操作维护保养方便性和人机关系进行综合分析。本研究以作业质量、作业效率、维护保养方便性、操作方便性、固定成本、运行成本、作业纯收入、安全性、通过性、舒适度10项具体指标建立机具综合评价指标。

1.3评价模型

将机具适用性、经济性、操作维护保养方便性、人机关系等作为一级选型指标,再将各一级指标分为作业质量、作业效率、维护保养方便性、操作方便性、固定成本、运行成本、作业纯收入、安全性、通过性、舒适度等二级选型指标。()内数字为不同的权重λ,对其进行定性评价,分为好、较好、一般、较差、差5级,给予对应的评价分值分别为5、4、3、2、1。

1.4综合评判计算

根据调研掌握的省内设施蔬菜园区主要应用机具装备情况,将设施蔬菜关键生产环节机具分为施肥、耕整地、移栽(播种)、植物保护等环节(由于起垄、铺膜环节并非所有蔬菜农艺需要,而收获机械化水平较低,因此不做机具选型)。请专家和园区用户对选型机具进行打分评价,根据评价分数进行整理和公式方法计算,得出各环节机具优劣排序情况,从而筛选出合适作业机具。

1.5计算结果

1.5.1计算评价分值

本次调研分别收集专家和园区用户建议各3人,合计6人。

2设施蔬菜关键生产环节机具配备

2.1配备原则

在完成设施蔬菜关键生产环节机具选型的基础上,对优选出来的耕整地机具、施肥机具、种植机具、植保机具进行优化配备,从而取得最满意的追求目标。配置机型时,主要以设施蔬菜生产过程中的经济效益为研究对象,以蔬菜生产园区为例,确定影响设施蔬菜关键生产环节机具配备的主要因素与约束条件,按照作业成本最低、生产效益最大、动力配置最小的原则,构建蔬菜生产园区设施蔬菜机具系统配置的数学模型,并求的最优解。

2.2案例分析

本研究以江苏省常熟市碧溪新区“菜篮子”工程蔬菜生产园区作为试验场地,前期调研碧溪蔬菜生产园区蔬菜面积706hm2,其中设施大棚26hm2,防虫网、遮阳网10万多m2,节水灌溉100hm2,蔬菜连栋温室育苗中心1hm2,适合机械作业设施面积26hm2,现有农机装备保有量50多台,具体详见表3。对园区甘蓝1年周期生产机械化工艺流程(表4)和作业成本(表5)进行调研分析,对设施甘蓝机械化育苗、施肥、耕整、移栽、植物保护等环节进行优化配备。其中收获环节全部依靠人工完成,育苗效率能完全满足园区需求,因此选取园区机械化率较高的耕整地、施肥、种植、植物保护4个环节开展效益分析,取机械平均作业效率进行计算,得出目前保有量下的机械作业成本。结果表明,园区设施甘蓝周年生产育苗、施肥、耕整地、移栽、植物保护等环节机械化水平较高。通过分析各环节机具价格、功率、数量、投资总额、年固定成本、可变成本等因素,综合甘蓝生产工艺流程得出:(1)机具作业总成本偏高;(2)耕整地、移栽、撒肥等环节存在一定机具闲置浪费现象;(3)设施大棚结构不一,造成机具通过性降低,导致作业效率降低。因此,园区在机具配备优化方面具有很大调整空间。

3结论

本研究选取设施蔬菜中典型代表甘蓝的关键生产环节所用机具作为优化设施农业生产方式的突破口,以江苏省典型设施农业园区常熟碧溪现代农业生态园作为试验基地,研究分析适合江苏省设施蔬菜种植机具的选型系统及相关作业环节的机具配备,较全面地考虑了设施甘蓝整个生产阶段是为作业量和机具的配备,也考虑到了各个生产阶段的合理衔接和搭配,综合权衡了各项作业对机器的需求,选型计算结果与机具使用者的评价基本一致。通过对比优化前后机具配备数量及作业成本,在按时完成生产任务的前提下,大幅度降低了作业成本,实现了园区设施蔬菜栽培节本增效的目标,为江苏省其它设施蔬菜园区提供参考。

参考文献:

[1]何瑞银.农业机器系统优化模型与水稻种植区典型系统评价的研究[D].南京:南京农业大学,2008.

[2]高庆生.江苏省设施辣椒栽培旋耕机具选型与配备研究[D].合肥:安徽农业大学,2014.

[3]朱亚东.黄海农场农业机器选型与配备的研究[D].南京:南京农业大学,2009.

作者:沈启扬1,2;於锋1;周学剑1 单位:1.江苏省农机具开发应用中心2.南京农业大学

绿色大世界杂志责任编辑:张雨    阅读:人次
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