日本蔬菜生产机械化发展模式与启示_崔思远

在中国种植业结构中，蔬菜的地位逐年上升，播种面积（不含瓜类）由1978年的333.10万hm2增长到2013年的2089.94万hm2，占农作物播种总面积的12.7%，仅次于水稻、小麦、玉米等大宗粮食作物；产量也于2013年达到7.35亿t（国家统计局农村社会经济调查司，2014）。然而，随着蔬菜产业规模的逐年扩大，蔬菜生产也遭遇到了瓶颈，农业劳动力流失及劳动力老龄化严重这一问题正制约着蔬菜产业的进一步发展（陈永生等，2014）。尤其是最近几年，蔬菜生产的人工成本大幅上升，至2014年人工成本已占到蔬菜生产总成本的63%（全国成本调查网，=3272&TId=409）。随着中国城镇化进程的加快，未来农村劳动力的流失将更为严重。蔬菜生产迫切需要发展机械化以解决这一矛盾。日本在自然条件、地形与土地分布、农业发展环境等方面都与中国极为相似（肖体琼等，2015a）。自20世纪50年代起，日本政府采取了一系列措施，极大地促进了蔬菜生产机械化的发展，崔思远，男，助理研究员，主要从事农机农艺融合方面的研究，E-mail：[e-mail]*通讯作者：曹光乔，男，副研究员，硕士生导师，主要从事农业机械化方面的研究，E-mail：[e-mail]收稿日期：2015-12-16；接受日期：2016-01-06基金项目：国家科技支撑计划项目（2013BAD08B03）日本在蔬菜机械化方面取得了令人瞩目的成就，并且日本在自然条件和社会经济环境等方面都与中国极为相似，其机械化发展经验值得借鉴。本文通过大量调研，深入剖析了日本蔬菜机械化的发展历程、现状和发展策略，并结合中国国情提炼出一些值得学习的经验，以期促进中国蔬菜机械化事业的发展。日本蔬菜生产机械化发展模式与启示崔思远　肖体琼　陈永生　曹光乔*（农业部南京农业机械化研究所，农业部现代农业装备重点开放实验室，江苏南京210014）同时起到了降低成本、提高生产效率、减少对人工的依赖等作用，成效显著（陈海涛等，2005）。因此，深度剖析日本蔬菜生产机械化的发展模式，汲取其成功经验，可以对中国蔬菜生产机械化事业的发展起到很好的促进作用。1　日本蔬菜生产机械化发展历程日本蔬菜机械使用始于1955年，根据蔬菜机械化的发展状况可以分为三个阶段。第一阶段为1955～1975年，期间农业劳动力大量流失，生产机械化的需求日益强烈。此阶段的主要特征为引进、吸收欧美等国的蔬菜生产机械，并根据本国特点加以改进，同时探索规模化和机械化的蔬菜生产体系。第二阶段为1976～1992年，人民的生活水平大幅度提高，对农产品的需求从数量逐渐转变为对品质的要求。此阶段的主要特征为研发高性能、省力化的农机具，在满足蔬菜产品数量的同时提升产品品质。第三阶段为1993年至今，此阶段的特征为高性能农机具的开发与实用化、推广普及的有机结合。自1993年起，日本农林水产省大幅度修改农业机械化促进法，在机械化发展落后的蔬菜等领域以及需要减轻劳动强度的领域，实施了基于划时代的构想下的高性能农业机械的开发和实用化，称之—1—新优品种栽培管理本期视点产业市场病虫防控—1—产业广角中国蔬菜CHINAVEGETABLES2016（2）：1-5为“紧急事业”，意在促进高性能农业机械从开发到实用化以及在农业生产实际中的普及。2　日本蔬菜生产机械化现状2.1　日本蔬菜生产机械化概况从表1可以看出，至2012年日本主要蔬菜种类的机械化水平得到大幅度提高，耕整地、播种、病虫害防治环节已实现了机械化，育苗、采后处理环节的机械化水平也比较高，而间苗、定植、田间管理和收获环节的机械化水平相对不足。2.2　日本蔬菜生产机械装备根据蔬菜生产特点，日本引进、开发了一系列表1　2012年日本主要蔬菜种类的机械化状况蔬菜种类耕整地播种间苗育苗定植病虫害防治田间管理收获采后处理甘蓝○——○○○○△×生菜○——○○○—×△葱○——△○○○△○洋葱（府县）○——△○○—○△萝卜○○×——○—△○胡萝卜○○×——○—○○马铃薯○○———○—○△黄瓜○——△×○××△番茄○——△×○××△茄子○——△×○××△草莓○——××○××△注：○，完全机械化；△，部分机械化；×，未机械化；—，不适宜机械化操作。实用型机械，填补了许多环节机械缺失的空白。土地耕整与施肥机械：日本蔬菜生产耕整地环节已全面实现了机械化。针对蔬菜作业特点，现已开发出了包含旋耕、起垄、施肥、覆膜等环节的复式作业机，以及可以实时调节颗粒状肥料及颗粒状除草剂撒播量的可变式撒播机。育苗机械：具有土壤制备、播种、覆土、喷淋等功能的自动化育苗设备已完全实用化。同时，为了配合全自动移栽机的使用，日本农林水产省制定了广泛适用于叶菜类蔬菜全自动移栽机和步进式蔬菜移栽机的通用育苗盘标准规格，单元盒成型苗用育苗盘有128单元盒、200单元盒、288单元盒3种规格，纸浆模单元盒有128单元盒和200单元盒2种规格，具有很高的实用性。栽植机械：蔬菜全自动移栽机已完全实用化，作业效率是传统模式的3倍，同时也对标准化栽培模式的普及提出更高的要求。蔬菜嫁接机器人也已研发成熟，可以用于黄瓜、西瓜、甜瓜等进行高精度的单叶切断嫁接、接合，生产质量稳定的幼苗。收获机械：甘蓝收割机、葱收割机、萝卜收割机、通用薯类收割机、草莓收割机器人已研发成功并投入使用，大大缩短了收割作业时间，减轻了收割作业的劳动强度，并有助于生产规模的扩大。今后较长一段时间内，日本蔬菜机具的研发将主要往智能化、精准化、自动化方向发展，并加紧茄果类蔬菜栽植、田间管理和收获相关机具的开发。3　日本蔬菜生产机械化发展策略3.1　日本的“紧急事业”在国际化发展形势下，21世纪农业的关键在于培育、确保具有优秀经营能力的经营体系、扩大规模、提高生产率。为了实现这一目标，农业的机械化发展显得尤为重要。为此，日本农林水产省大幅度修改农业机械化促进法，自1993年起实施了以高性能农业机械开发为目标的“紧急事业”，包括进行农机零件的通用化改造、租借基础通用设备等业务。“紧急事业”的实施共分为4个阶段（新農業機械実用化促進株式会社，2015）。3.1.1　紧急开发农业机械等的事业（1993～1997年）　蔬菜生产为劳动密集型产业，人们对节省人力有着很高的期待；但因市场规模小等因素，一些机械在民间自主开发方面几乎没有进展。自1993年开始，基于农业机械化促进法，日本在国家层面实施了农业机械的试验研究，以生物系特定产业技术研究支援中心（简称生研中心）为主导，与民间生产商开展合作研究，对大型通用联合收割机、蔬—2—新优品种栽培管理本期视点产业市场病虫防控—2—产业广角中国蔬菜CHINAVEGETABLES菜全自动移栽机、蔬菜栽培管理车、萝卜收割机、葱收割机等进行紧急开发。3.1.2　21世纪紧急开发农业机械等的事业（1998～2002年）　自1998年开始，在前期研究成果的基础上实施了如下措施：为了提高农业作业效率、减轻劳动负担，开发高性能机械和装置，如蔬菜、果树等领域的机械化系列体系；开发有利于环保，同时能够提高生产率的精准农业装备，如土壤取样装置、作物生长信息测量装置、高精度水田用除草机等；开发有利于减轻坡地农业劳动负担、在斜坡可稳定行驶的高性能机械，如坡地适应型自脱型联合收割机、斜坡果树用多用途单轨车等。3.1.3　紧急开发下一代农业机械等的事业（2003～2007年）　自2003年开始，以生研中心为主导，联合民间生产商、公立试验研究机构、大学等不同领域的研究机构，并在与生产实际紧密联系的情况下实施了如下举措：加速开发符合当地条件及农业结构的高性能机械和装置，如适用于蔬菜嫁接机器人的自动给苗装置、跟随型蔬菜搬运车、通用型饲料收割机等；开发有利于农业可持续发展及环保型的高性能机械和装置，如环保型通用喷洒农药装置、薯类收割前茎叶处理机等。3.1.4　第4次紧急开发农业机械等的事业（2008年至今）　自2008年开始，以开发有助于降低生产成本、更省力、环境友好型、安全系数更高、对地形适应性更强的高性能机具为目标，将开发时间由5年缩短至3年，对每个新课题设置了包括企业、产地、行政等在内的项目组，对开发的过程进行前所未有的全面管理。综上所述，日本政府准确认识到本国蔬菜生产的实际情况，从基础到高端，逐步有序地解决蔬菜生产机械化发展中遇到的问题，极好地促进了蔬菜生产机械化的发展。3.2　日本蔬菜生产的标准化“紧急事业”自1993年开始实施。然而，单种蔬菜作物的种植面积较小，栽培模式多种多样，同时开发适合每种栽培模式的机械实属不易，而且即便开发成功也会因成本过高等因素而难以推广应用。为此，1994年1月日本农林水产省设立了以经验丰富的学者、生产者、作物栽培和农业机械生产者和使用者为成员的“栽培模式标准化推进会议”制度（表2）。至1999年共召开了5次会议，确定表2　日本蔬菜生产标准化栽培模式蔬菜种类单垄行数/行垄距/cm垄高/cm株距/cm行距/cm适用的高性能农业机械甘蓝1450～2030～45—蔬菜全自动移栽机、甘蓝收割机、蔬菜栽培管理车600～2030～45—21200～2530～4545～60大白菜1600～2030～50—蔬菜全自动移栽机、蔬菜栽培管理车、大白菜收割机21200～2530～5040～60莴苣1450～2025～40—蔬菜全自动移栽机、蔬菜栽培管理车2900～1525～4040～45菠菜4～61200～202～1515～20非球状叶菜收割机、蔬菜栽培管理车平垄栽培无限制0～202～1515～20深根葱19010～252～4—葱收割机12010～252～4—叶葱3～61200～20≤1515～35非球状叶菜收割机萝卜1600～2025～35—萝卜收割机、蔬菜栽培管理车21200～2525～3530～60胡萝卜2600～205～1515～20蔬菜栽培管理车41200～255～1515～20牛蒡1600～155～15—牛蒡收割机甘薯170～10020～3025～40—通用薯类收割机马铃薯160～9015～3020～35—通用薯类收割机芋头11200～2530～60—通用薯类收割机注：垄高“0”为不起垄；蔬菜栽培管理车可以进行中耕、培土、追肥、病虫害防治等作业，在进行中耕、培土、追肥作业时需要行距在45cm以上。—3—新优品种栽培管理本期视点产业市场病虫防控—3—产业广角中国蔬菜CHINAVEGETABLES了甘蓝、大白菜、莴苣等11种作物（深根葱和叶葱算1种作物）的标准化栽培模式。3.3　日本蔬菜生产的规模化规模化生产包括将土地租赁给蔬菜生产者，并在大规模水稻生产户中建立蔬菜生产组织。建立契约式生产体系，保证蔬菜收购量和价格的稳定。政府在生产旺季帮助生产者不间断发货，减轻蔬菜生产者的负担（新農業機械実用化促進株式会社，2012）。通过这些措施，虽然蔬菜生产者在不断减少，但是蔬菜栽培面积和产量一直保持平稳发展的态势，说明每户的种植面积在稳步增加。4　对中国蔬菜生产机械化发展的启示在蔬菜机械化生产方面，中国目前面临的制约因素主要有：作物种类多、差异大，种植制度不规范；田块散、空间小，园区建设不标准；社会关注少、投入小，装备技术储备少；农机农艺融合少、配套差，机械推广进程慢；农业劳动力流失严重且老龄化程度加剧等。而日本在早期也遇到过类似情况，因此汲取日本蔬菜生产机械化方面的成功经验，对促进中国蔬菜生产机械化发展具有重要意义。4.1　加强政府的引导作用从日本蔬菜生产机械化的发展历程可以看出，政府的引导、推动作用在蔬菜生产机械化发展的每一环节都起到至关重要的作用（徐丽明，2002）。尤其是政府部门以立法的形式确定了农业机械化的地位，并联合农机生产企业、蔬菜种植户等启动了“紧急事业”，大大促进了农机的研发和推广。结合中国国情，中国政府应该加强在蔬菜生产及农机具研发和推广等方面的引导作用。首先，需要充分了解蔬菜生产现状，针对蔬菜生产特