水生蔬菜是指在淡水中生长、 其产品可作蔬菜食用的维管束植物，包括莲藕、子莲、茭白、芋、荸荠、菱、慈姑、水芹、蕹菜、芡实、莼菜、蒲菜、豆瓣菜、蒌蒿等[1]. 我国水生蔬菜资源丰富、历史悠久、特色鲜明，绝大多数水生蔬菜原产于我国，国外较少栽培。 自 20 世纪 90 年代，我国水生蔬菜种植面积不断扩展，规模化、产业化生产发展迅猛，目前人工种植面积达 73.37 万 hm2以上， 年总产值超 550 亿元，在农业增效、农民增收、农村环境改良等方面作用显着。 由于水生蔬菜大部分生长在水中， 相比陆生蔬菜存在作业环境更为恶劣、手工操作占有比例高、劳动强度大等问题，这些问题已经成为制约水生蔬菜产业发展的主要因素。 近 10 年，通过各科研院校、农机企业、技术推广部门和种植农户的共同努力，在水生蔬菜生产专用机械的研制与开发方面取得了较好的成绩，对于提升水生蔬菜生产效率、降低劳动强度、改善作业环境等方面发挥了重要作用。
1 水生蔬菜种植机械
1.1 芋头播种机
在众多水生蔬菜中，芋头生产机械化程度相对较高，在日本已基本达到了全程机械化作业水平[2].通过种芋播种机一台机具可同时进行起垄、播种、地膜覆盖 3 种作业，播种精度高，作业效率 3.7h/1000m2;地膜回收机可对普通地膜进行顺利回收，作业效率 0.4h/1000m2. 山东理工大学发明了一种转筒式芋头穴播机，转筒底面呈碗状，在种薯箱的清种区机架上安装摆动块，提高充种和清种质量，一次作业可实现起垄、整平、开沟、播种、覆土等多种功能，降低人工成本[3]. 潍坊职业学院设计了一种多功能播种机，能完成芋头、生姜、马铃薯等根茎类作物的播种[4].
播种机由直流电机提供动力，通过链传动带动转种匙转动，种子由摆正种子漏斗落到输种皮带上，经皮带转动运送到沟槽内完成播种。 转种匙结构类似于螺旋状斜齿轮，能够无损地将种子转到漏斗中。 播种机采用了四轮驱动，对地形的适应能力强，可一次完成刨沟、撒种、盖土、施肥等工序。
1.2 水芹耕种机
曹国荣联合扬州大学开发了水芹自动化农业耕种机。 该机由一台桁车与一个操作平台组成， 桁车以地块之间的水泥路为轨道带动长 5~6 m、高近 3 m 的操作平台进行前后移动，作业者站在平台上脚不沾地即可进行开沟、播种、施肥和收割等一系列生产工作[5]. 桁车上的踏板可根据水芹种植、施肥或收割时的不同需求来调节相应高度， 便于作业，相比于传统种植方式节约近八成的人力成本。
1.3 藜蒿（蒌蒿）扦插机
为提高藜蒿（蒌蒿）栽植效率，华中农业大学研制出藜蒿扦插机[6,7]. 扦插机包括分苗取苗装置和扦插装置两大部分，工作时由传动系统将动力传递给滚动筒和曲柄轴， 曲柄摇杆机构中摇杆做回转运动， 携带取苗机构的气嘴接头做往复式回转运动，进入苗箱内通过负压吸取苗秆，导苗装置从气嘴接头取下苗秆并将其送入接苗装置且使其呈直立状态，由扦插装置的栽植臂做回转运动将接苗装置中的苗秆插入土壤中，如此连续作业，可实现分苗、取苗、扦插等多项作业。扦插机机组行进速度 108 mm/s,行距 90 mm,扦插 10 行，株距 80~100 mm,扦插深度 50~60 mm,扦插直立度≤10%.
2 水生蔬菜收获机械
2.1 挖藕机
挖藕机作为水生蔬菜收获机械中的难点和焦点，得到了相关部门与从业者的广泛关注和积极探索。 目前，挖藕机的主要设计思路是利用高压水冲挖采收莲藕，即通过高压水切割、破碎、冲刷莲藕产品周围土壤， 让莲藕自行浮出水面或借助人工取出，主要包括浮栽装置、动力装置、高压水泵、分水器和高压喷嘴、操作装置、行走装置等[8]. 挖藕机按结构形式大体可分为 4 类。①船式挖藕机 作业时自行移动， 无外延长水管，操作人员无需下水即可作业。 湖北宜城市农业机械化管理办公室开发的船式自动挖藕机， 工作时排水、挖藕、洗净等环节连续作业，一次完成[9],该机挖藕深度可达 0.7 m,作业幅宽 3.6 m,采藕无损伤。 山东微山县微山湖挖藕机械制造厂生产的 4CW-2.6 型船式挖藕机，工作时船体悬浮或半悬浮于水中，在船内完成吸水、加压喷射、挖深控制、行走等全部工序[10,11].该机工作幅宽 2.6 m, 适应水深 0.3~1.3 m, 工作效率 200.1~333.5 m2/h,已在山东、江苏、安徽、湖北等地推广使用。
湖北省襄樊市航鹰航空科技有限责任公司成功研制的液压操纵水力挖藕机，配备高低两排喷头，高喷头冲刷表层泥土，低喷头冲刷莲藕，液压系统可控制喷管组件上下移动和左右摆动[12,13]. 该机工作幅宽 3.2 m,挖泥深度 0.5~0.8 m,工作效率 167~416 m2/h. 华中农业大学研发的 4CWO-3.2 型船式挖藕机，集采挖、清洗等功能于一体，工作幅宽 3.2 m,适宜水深 0.2~1.8 m,最大挖藕深度 0.8 m,作业行驶速度 0.5~1.97 m/min,采挖效率 100~400 m2/h[14,15].②浮筒式挖藕机 作业时自行移动，无外延长水管，操作人员需下水作业。 武汉兴盛农机技术开发有限公司生产的 W-FPZ-1200C 型浮筒鸭嘴式挖藕机，工作幅宽 1.2 m,挖藕效率 166.8~250.1 m2/h,但作业前要求清除田间藕秆和藕叶，作业适宜的藕田泥面平整度高低差不大于 3 cm、水深 20~30 cm、莲藕入泥深度不超过 45 cm[16]. 山东华盛中天机械集团股份有限公司研制的 4W-100 型自走式挖藕机，启动方式为电启动，工作幅宽 1 m,挖掘深度小于 60 cm[17]. 山东省水稻研究所设计了一种浅水藕采收机，利用电动力污水泵替代传统挖藕机动力装置，使自重减轻，且在泥塘中适应能力更强，但作业范围受到极大限制[18].山东临沂梅工机械制造有限公司开发的 DCE-1001D 浮筒式挖藕机，工作幅宽 1.9 m,适水深度 0.2~1.5 m,挖掘深度 0.3~1.1 m,挖藕效率 200 m2/h[19].③水泵机组漂浮式挖藕机 可在藕田内漂浮移动，作业过程中按需固定，有外延长水管，操作人员需下水手持喷头冲挖采收作业。 安徽四平食品开发有限责任公司设计了一种高压水冲式挖藕机，采挖人员只需手持喷头冲挖采挖莲藕，对藕田适应能力强，但劳动强度仍然很大[20].④水泵机组岸基式挖藕机 在藕田岸边陆地固定，作业过程中按需移动，有外延长水管，操作人员需下水手持喷头冲挖采收作业。 武汉市农机服务总站、华中农业大学和南通市江华机械有限公司联合研制的 4OZ-3 型自走式水压莲藕掘起机， 由田间自走式作业机和岸边水泵机组两部分组成，工作幅宽 3 m,采挖效率 667 m2/d[21].
2.2 薯类收获机
以山东曲阜为主的多家农机企业生产的薯类收获机可以实现芋头的机械化采收，其主要结构包括大架、主轴组合、前后传动轴组合、离合器、分离排链、挖掘铲、振动筛等部件，田间作业时悬挂于拖拉机后方，经主传动轴上偏心块、连杆带动挖掘铲做前后往复运动，并由主传动轴两端偏心块带动振动筛上下抖动， 挖掘出来的芋头铺放在分离排链上， 在分离排链的转动下土落在分离排链下方，芋头和未落下的土块在分离排链上面落在振动筛上，再次精选分离后集中铺放在机后地面上[22~24]. 薯类收获机的最大作业效率可达 4 002~6 670 m2/h,省2015.20力省时且抖土净、落果率低。 广西大学发明了一种带茎秆分离装置的芋头收获机，通过在拖拉机前部增加的“V”字状茎秆分离板和圆形切割刀，能够集切割茎秆、挖掘芋头、分离泥土等功能于一体，机械化程度较高[25]. 山东理工大学设计的芋头采摘收获机，则是利用由曲柄滑块机构组成的拍土机构往复运动拍打振落粘附在芋头根部上的土块，并用采摘梳将植株根部上的芋头与植株脱离[26].
2.3 荸荠采收机
湖北荆门市蔬菜办等单位开发改进出荸荠采收专用齿锹，锹面由 3 把梯形刀片（齿）构成，宽度250~300 mm,经多点对比试验，荸荠专用齿锹比平板铁锹采挖破损率减少 48.18%, 平均 667 m2净增产 115.9 kg[27]. 铜陵市力通机械制造有限公司发明了一种荸荠挖掘机，包括机动车、荸荠挖掘装置、挖掘支架、排泥装置、输送装置等，采收荸荠时机动车开进水田，伸出活塞杆使荸荠挖掘装置低于螺旋输送机，表层泥土被螺旋轴从侧面排出，荸荠连同附着的泥土一起在滚动橡胶棒的拉动下，进入带式输送机被送出收集，从而实现机械化采收荸荠[28]. 陕西科技大学设计的荸荠采收船挖掘机采用水刀切碎、分块振动液化的收获方法与机耕船水田行走技术相结合，在泥水中将荸荠捞起，劳动强度小、荸荠损伤小、挖净率高[29]. 另外，盖国安等[30]、吴红顺[31]、陈晓明等[32]也对荸荠采收机械提出了一些设计思路和方案。
2.4 莼菜采摘机
苏州农业职业技术学院开发了莼菜手动控制采摘器，采摘器分为采摘装置和收集装置，采摘装置由握把、手柄、钢丝、铝合金管、弹簧、刀片支架和刀片组成，主刀片上设置刀片盒，完成剪切后莼菜落入刀片盒中，松开手柄，将莼菜转至固定在船头网兜中收集。 该采摘器在一定程度上降低了劳动强度，但工作效率并未提升[33,34].
2.5 藜蒿收割机
武汉市农机化所研制出一种小型自走式藜蒿收割机，配备 680 W 小型汽油机动力，在厢沟内行走，机具行进速度 2.2 km/h,采用往复式切割器，工作幅宽 0.75 m,作业效率 1 334~1 667.5 m2/h. 曾在武汉市蔡甸区“楚天藜蒿第一村”进行了试用，整机操作方便，收割效率较高，但因工作幅宽不能调整、对田地平整度要求较高、 切割后还需人工收拢，故未能大范围推广应用[35,36].
