杨俊刚，邹国元，张宝海（.北京市农林科学院植物营养与资源环境研究所，北京 00097；.北京市农林科学院蔬菜研究所，北京 00097）

中国设施蔬菜种植规模居全球之首，为保证城乡菜篮子周年供应作出了巨大贡献。但种植方式仍以人工为主，生产效率不高，随着社会发展，依靠密集型劳动的温室生产面临着巨大的挑战[1-2]。几十年来，温室以人力为主要劳动力，温室内形成了南北向定植管理的传统。常规的南北向生产是基于人工劳动方便形成的，在发展机械化方面存在较大局限性。在日光温室内使用机器做畦时，由于南北向距离很短，一般在6～10 m，机器需不断地折返，要消耗大量时间和人力成本。随着城镇化加快，大量农村人口进城务工，农业生产劳动力短缺和老龄化问题日益突出。设施生产管理人员短缺，往往导致栽培管理不及时、粗放管理等问题。因此，迫切需要改变传统栽培模式，采用东西向栽培适应机械化操作，探索农机农艺有效融合的新方式[3-4]。本研究自2015 年开始将传统的温室南北向栽培转变为东西向栽培，满足机械化生产需求，研发出温室蔬菜东西向生产的关键技术与轻简化集成模式[5-6]。温室内大量使用机器及配套设施，管理方便，利于标准化，有助于实现轻简优质高效生产[7-8]。

设施蔬菜东西向栽培技术

叶菜东西向栽培技术

最早采用东西向栽培技术的是温室叶菜生产。大多叶菜高度较低，生长周期较短，采用东西向几乎不需要考虑遮光、通风等问题，而且换茬可以不重新做畦，因此东西向生产技术首先在叶菜中得到实现。北京市农林科学院最早选择在生菜上开展了东西向的栽培研究，试验地点在北京市大兴区长子营镇北蒲州农业综合试验站，温室为常规日光温室，三面砖墙，顶覆聚乙烯薄膜，长70 m，宽8 m，东西走向。东西栽培主要采用两种方式，一种为起垄，垄上双行定植（图1），另一种为高平畦，畦上定植4 行（图2）。垄上双行适合春季生产，畦上四行适合秋冬季生产。经过多年试验示范验证，形成了叶菜东西向生产的多项关键技术和配套技术。

图1 春季垄上双行东西向定植

图2 秋冬季畦上4 行东西向定植

分区差异化精细管理

东西向种植后，种植畦从南到北逐畦排列，相同温度和光照条件分布在同一畦上，可以快捷实现差异化管理和采收。秋冬季的生菜靠近南侧的产量是北侧的75%，而冬春茬番茄种植中北侧产量仅是南侧的70%，产量降低近1/3。因此在推广东西向栽培过程中，对于生菜一方面可以适当降低南侧的水肥供应，一方面可以通过分期采收，先采北侧后采南侧，增加商品性。通过这样的措施，顺应温室环境的变化进而提供差异化管理，不仅可以降低水肥投入10% 以上，还可以增加产量和商品性，从而达到增收10% 以上。

高平畦轻简化栽培

采用机械化开沟、起垄、作畦。传统的平畦栽培需要按一定畦宽打埂和平整畦面，不仅消耗大量人工，也无法用机器替代，管理上沿用大水漫灌、大量人工施肥的粗放管理模式，土壤水分不均且容易引起大面积病害，过量灌水还会引起养分流失，造成环境污染。基于这些问题，采用高平畦技术将粗放的模式变为单元化、网格化的精细管理，还可以使用机械来完成。比如开沟可以使用小型汽油机带开沟机来完成，在温室内将南北向平畦改为东西向高畦，用20～40 cm 的小沟代替田埂，将原来1.5～2.0 m 的宽畦变成0.8～1.2 m 的窄畦，将原来的大水漫灌改为滴灌。采用这项技术，不仅节省了人工，而且改变了土壤的水气运动，使得土壤水分运移更加合理，缩短干湿交替周期，减少土壤高湿引发病害的风险。与人工起垄相比，采用起垄机东西向起垄效率提高近10 倍，生产成本由300 元/667 m2降至25 元/667 m2，降低投入也在10 倍以上。该技术经过几年的验证，目前已在北京大兴、房山、延庆、通州等地区进行了大面积推广，并且得到了用户的肯定。

应用专用农机具

设施温室大棚空间相对狭小，推进东西向高平畦也为现代小型机械推广应用提供了可能。开沟做畦所需动力较小，小型微耕机（5.1～6.6 kW）以汽油发动机为动力，轻便省力、油耗低、动力适量，与起垄机、开沟机配套即可高效便捷地完成作业，不但垄形整齐，而且解决了农忙时劳动力紧张的问题。筛选和改进小型耕作机械，加长翻耕机的刀口、增加起垄机侧压条，发挥其灵活性强、功能多的作用，更换作业部件后，可进行犁耕、培土、开沟和起垄等一系列作业。机械化运输提高采收效率。采收时东西距离较长，人工搬运费时费力，采用小型运输车或空中吊轨车可以直接从畦间行走，大幅减少人力，运输效率提高80% 以上。进而实现从种到收多个环节的节本增效。

配套滴灌设施

设施蔬菜生产采用滴灌施肥已经成为一种趋势，但传统大水大肥的管理思想仍未彻底改变。据笔者在北京郊区的调研，目前设施蔬菜生产园区中还有25% 没有采用滴灌施肥，一些平畦和高畦仍在沿用管灌、漫灌。本技术研究开展以来，推行的高平畦东西向栽培，不仅改变了传统的栽培管理，而且带动配套水肥技术发生改变。东西向长畦必须与滴灌施肥水肥一体技术配套，否则畦面太长难以完成灌溉。随着中国人力成本的增加，采用滴灌施肥更加省工高效，东西向栽培配套滴灌施肥技术为设施生产转型升级、提高水肥利用效率提供了有力的技术支撑。由于东西向主管道缩短85%，安装滴灌带减少用工50%，滴灌设施总成本降低了28%，进一步降低了农户使用滴灌的成本，增加了技术使用积极性。目前该项技术已在北京市大兴、房山、顺义等区，以及河北省张家口等地区得到大量应用。使用该技术可以减少19% 肥料用量，显著改善蔬菜品质，提高糖度，降低硝酸盐含量。该技术的应用推广基本实现了节水、节肥、节省劳动力、节约成本，提高效率的“四节一增”的效果。

配套绿色防控

将防虫网、黏虫板、筛选得到的益生菌应用到叶菜的生产中，降低病虫害、增强植株抗性，秋冬季生菜生产病害防治“零”用药，仅使用少量防虫类药剂，化学农药用药总量较传统减少约30%。

果菜东西向栽培技术

温室除了种植叶菜，还要种植果类蔬菜。因此实现果类蔬菜东西向栽培是全面推进温室东西向栽培的关键环节。在叶菜东西向技术的基础上，针对果菜群体结构与叶菜的差别，经过多年实践与技术改进，证明日光温室栽培果类蔬菜是可以采用东西向。

果菜群体结构控制与配套

与叶类菜相比，果类菜采用东西向最大的问题是株高较高，东西向种植会产生南北（前后）的遮光，进而影响生长和产量。基于这一问题，我们按照果类菜光合饱和点的大小将蔬菜分为两类，第一类是光合饱和点较高的蔬菜，以番茄为典型作物（7.0 万lx）；第二类光合饱和点较低的蔬菜，以黄瓜和茄子为典型作物（4.0～5.5 万lx）。光饱和点越高的作物，对光的需求量越高，如果番茄采用东西向可以克服遮光的不利因素，那么其他作物相应的则更好解决。

因此，番茄东西向栽培首先需要解决株高的问题。措施有两个方向，第一是降低株高，增加密度；第二是降低密度，提高株高。在华北光照不是太强烈的地区适宜采用降低株高增加密度的方式；在西北高原光照强烈的地区可以采用降低密度增加株高的办法。以华北地区为例，试验表明，采用密度增加1 倍，株高降低50% 的方法，留果穗数降至2～3 穗，密度增加到4400 株/667 m2，连续3 年产量可以达到9300 kg/667 m2。水肥的投入与传统相比可以降低30%～50%，劳动投入降低20%。实现了东西向番茄高产高效的轻简化生产（图3～5）。

图3 日光温室东西向番茄果实膨大期

图4 日光温室东西向番茄成熟期

图5 2018～2020 年不同模式下温室番茄产量

温室黄瓜和茄子（图6～7）则不用采取改变株高的方式，仅需将原来一侧放置灌水施肥设施改为温室中部滴灌施肥，使滴灌更加均匀，产量与传统南北栽培相比没有下降，水肥投入和劳动投入相应的都会减少。

图6 日光温室茄子东西向栽培

果实品质提升与污染控制

采用东西向种植模式后，番茄果实硝酸盐含量降低18%，VC 含量增加13%，糖酸比提高12%，口感明显提升。同时完成病虫害生物绿色生物防治技术2 套,显著降低用药次数，减少化学农药污染风险，采用小型喷药车打药，进一步降低劳动强度和提高劳动效率。采用高平畦东西向设施综合栽培技术在环境保护上也作出了较大的贡献。通过在田间的试验监测，采用高平畦配合液体肥技术，可以减少20% 以上活性氮气体（NH3、N2O）排放，降低土壤剖面硝态氮累积20%，为减轻空气和土壤污染提供了重要的技术支持。

设施蔬菜轻简高效技术模式集成

设施蔬菜复种指数高，常常是周年生产，合理安排茬口是提质增效的重要手段。采用东西向高平畦不仅要考虑当季种植的方便适用，还要考虑下茬种植的有序科学衔接。

叶菜连作轻简生产技术模式

形成秋冬季温室反季节比同品种生菜-生菜连作轻简栽培模式，配套滴灌施肥及其机器喷药、轨道运输采收设备。技术要点：①由南北畦改为东西畦，去掉北侧过道，土地利用率提高11%，小马力汽油机（5.1 kW）配开沟机机械化做畦，省人工1～2 个；②畦面配套滴灌带2～3 条，大幅减少水肥用量，温室内湿度降低，病害发生几率显著降低；③定植畦差异化管理，南北畦调控浇水、施肥等操作，实现管理与生长同步，促进均衡生长，提高资源利用效率和商品化率；④收获机械化运输，轨道车安装于旧棚架上，承重>150 kg，微力运输；⑤下茬免耕移栽，由全年土壤翻耕2～3 次，减少到1 次，一次覆膜种植2～3 茬。生菜东西向栽培与水肥一体化技术实现增产8.6%，节肥19%，提高运输效率400%（图8～9）。

图7 日光温室黄瓜东西向栽培

图8 2017～2019 年温室不同生产模式的产量

叶菜-果菜轮作轻简生产技术模式

形成叶菜-果菜轮作周年生产体系。叶菜果菜采用统一的畦垄，果菜收获后畦垄少耕或免耕，以番茄东西向矮化密植高畦栽培为核心，形成春季矮化密植番茄-秋甘蓝-秋冬生菜周年生产模式，以及早春甘蓝-春黄瓜（豆角）-秋甘蓝-秋冬生菜模式。早春甘蓝-豆角-越冬茄子等多种轮作模式，配套机械开沟起垄、病害生物综合防治技术、液体肥滴灌施肥、熊峰授粉等轻简高效栽培技术。春番茄-秋甘蓝、秋冬生菜模式技术要点：①东西向作高畦，机器开沟，畦宽80 cm，沟宽60 cm，垄高20 cm，省工90%。垄上双行交叉定植，株距20 cm，密度4400 株/667 m2；②滴灌施肥，垄上3 行滴灌带，东西向布置，节省主管道70%，节省铺设滴灌带人工50%，液体肥滴灌，均匀度增加，大幅减少堵管；③田间管理，棚前2 畦二穗果打顶，其他畦3 穗果打顶，后期打掉下部老叶，保证通风；④熊蜂授粉，每棚1 个标准蜂箱，节省人工40%；⑤收获，分畦采收，小型推车运输；⑥8 月下旬移栽甘蓝，原畦垄上浅翻平整后定植；⑦10 月下旬移栽生菜，原垄直接移栽，不翻耕，节省人工。该模式与传统种植相比，每667 m2降低肥料用量50%，降低灌溉量30%，年增收8100 余元，节省劳动投入时间20%。

温室东西向轻简生产技术要点

将传统的南北向栽培改为东西向种植，可以促进机械的使用和普及。南北向作业距离仅有6～8 m，机器需要频繁往返掉头，改为东西向后，直线作业距离可以增加8～10 倍以上，完全满足了机械化作业的需求。

针对东西向茄果类吊秧产生前后遮光问题，以光饱和点较高、光照影响产量较大的番茄为突破点，通过群体结构与个体根系调控，形成番茄矮化密植高产栽培技术（密度4400 株/667 m2，棚前2 畦每株留果2 穗，棚后4 畦留果3 穗）解决了东西向生产与光合效率协同提升的难题。

图9 不同模式下生产1000 kg 生菜的水（左）、氮（右）消耗量

以东西向为基础，可以实现区格化管理。将种植区从南到北划为5～8 个条带，机器起垄做畦，畦面配套滴灌施肥，避免了平畦漫灌，调节了土壤水气转化。针对起垄、运输等环节配套起垄机（5.1～6.6 k W）、空中轨道车（承重150～200 k g，温室中间或1 侧）、地轨车（双轨电动，温室1 侧）等小型机械作业技术。

分区管理可以实现精准化、差异化的水肥药供应。温室南北光、温、湿存在较大的差异，光合有效辐射相差20% 以上。为不同条带配套密植群体和水肥药精准供应，引进基于每天温湿度光照的水肥模拟决策模型，为每畦提供精准的水肥周供应方案，形成低成本缓释液体肥滴灌技术及园区配肥站技术，节本23%。采用分时分区、先北后南收获，商品率提升6%～11%，进一步提升水肥资源利用效率和经济收益。

最终可形成综合技术集成模式。将品种筛选、机器起垄、滴灌施肥、绿色防控、群体调控、收获机械运输等技术集成在生菜、韭菜等叶菜，和番茄、茄子、黄瓜等果类蔬菜上实现轻简高效应用，同时形成叶菜-叶菜周年连作、番茄-甘蓝-生菜周年轮作轻简模式。劳动力节省20%，产量提升12%～24%，水肥药节约19%～30%，经济效益增加2512～5780 元/667 m2。

应用前景

2020 年，中国农业农村部提出了推动温室蔬菜机械化生产的战略，以促进提高设施装备水平支撑轻简化高效生产。东西向栽培符合这一发展需求，温室东西向栽培技术通过改变栽培方向将传统生产升级为轻简模式，操作简单，省工省时，高产高效，成功解决了温室机械化与轻简化的难题，得到国内同行专家认可，被评定为国内先进的温室轻简创新技术，可在中国北方的温室蔬菜生产中推广应用。