書書書我國蔬菜育苗裝備研究應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展對策于亞波1， 2， 伍萍輝1， 馮青春2， 王國華2( 1 河北工業(yè)大學(xué) 電子信息工程學(xué)院 ， 天津 300401; 2 北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心 國家農(nóng)業(yè)智能裝備工程技術(shù)研究中心 /農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)信息技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 /農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 ， 北京 100097)摘 要 : 近年來 ， 我國設(shè)施蔬菜育苗呈規(guī)?；l(fā)展 ， 傳統(tǒng)人工培育種苗已無法滿足集約化高效育苗的發(fā)展需要 ，開發(fā)和應(yīng)用工廠化育苗成套設(shè)備極大地促進(jìn)了我國蔬菜育苗產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展 。為此 ， 在對我國設(shè)施育苗發(fā)展規(guī)模和機(jī)械化作業(yè)需求進(jìn)行概述的基礎(chǔ)上 ， 重點(diǎn)針對育苗生產(chǎn)中播種 、嫁接 、秧苗篩選 、基質(zhì)處理及穴盤清洗等勞動(dòng)密集環(huán)節(jié)的機(jī)械裝備的研究和應(yīng)用狀況進(jìn)行介紹 ， 通過比較現(xiàn)存相關(guān)產(chǎn)品的工作原理 、作業(yè)性能和適用范圍 ， 分析不同產(chǎn)品和技術(shù)的發(fā)展趨勢 。同時(shí) ， 從我國設(shè)施育苗發(fā)展現(xiàn)狀 、現(xiàn)存技術(shù)難點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)效益 3 個(gè)方面 ，總結(jié)了當(dāng)前機(jī)械化育苗設(shè)備在實(shí)際使用中遇到的客觀問題 ， 最后從農(nóng)藝生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化 、政策支持 、示范宣傳及技術(shù)攻關(guān)等不同角度 ， 提出了促進(jìn)我國機(jī)械化育苗設(shè)備推廣應(yīng)用的對策 。關(guān)鍵詞 : 蔬菜 ; 工廠化育苗 ; 機(jī)械裝備中圖分類號(hào) : S2332 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 : A 文章編號(hào) : 1003 188X( 2017) 06 0001 060 引言優(yōu)質(zhì)秧苗是果蔬早熟 、豐產(chǎn)的基礎(chǔ) 。設(shè)施育苗由于在縮短栽培周期 、改善秧苗品質(zhì) 、增加果蔬種植茬次及提高土地利用率等方面的突出優(yōu)勢 ， 近年來在我國各地形成規(guī)?；l(fā)展趨勢 。2013 年 ， 全國蔬菜育苗需求量約 6 800 億株 ， 其中集約化育苗供苗量 800 億株 。蔬菜育苗生產(chǎn)過程涉及播種 、催芽 、嫁接和苗期管理等多個(gè)環(huán)節(jié) ， 單純依靠人工作業(yè)效率低 、人力成本高 ， 且人工主觀經(jīng)驗(yàn)無法保證育苗生產(chǎn)管理的標(biāo)準(zhǔn)化 、精細(xì)化實(shí)施 ， 不利于培育高品質(zhì)的蔬菜秧苗 。面對當(dāng)前農(nóng)業(yè)人口流失以及集約育苗模式不斷發(fā)展 1 6的趨勢 ， 開展應(yīng)設(shè)施育苗自動(dòng)化成套設(shè)備的研究和推廣應(yīng)用工作 ， 對于保障我國蔬菜育苗產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義 。20 世紀(jì) 90 年代以來 ， 隨著歐美國家工廠化育苗生產(chǎn)線技術(shù)和裝備的引進(jìn) ， 國內(nèi)科研人員針對育苗播種 、嫁接以及苗床管理等環(huán)節(jié)開展了自動(dòng)化作業(yè)設(shè)備的相關(guān)研究 ， 近年來自主開發(fā)的相關(guān)產(chǎn)品被不斷投入市場 。然而 ， 我國集約化設(shè)施育苗發(fā)展起步較晚 ， 普遍存在的農(nóng)戶家庭育苗對大型自動(dòng)化育苗設(shè)備購置收稿日期 : 2016 05 04!基金項(xiàng)目 : 國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目 ( 2013AA102406) ; 北京市農(nóng)林科學(xué)院科技創(chuàng)新能力建設(shè)專項(xiàng) ( KTCX20151410)作者簡介 : 于亞波 ( 1990 ) ， 男 ， 山東聊城人 ， 碩士研究生 ，( E mail)824686886 qq com。通訊作者 : 伍萍輝 ( 1970 ) ， 女 ， 湖南湘潭人 ， 教授 ， 博士 ，( E mail)wuphui126 com。使用能力不足 。因此 ， 從我國實(shí)際國情出發(fā) ， 通過相關(guān)政策支持 ， 對難點(diǎn)技術(shù)進(jìn)行突破 ， 提高相關(guān)設(shè)備的通用性和可靠性 ， 是未來改變當(dāng)前設(shè)施育苗機(jī)械推廣應(yīng)用現(xiàn)狀的主要途徑 。本文針對我國自動(dòng)化蔬菜育苗生產(chǎn)裝備的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié) ， 重點(diǎn)介紹其各自關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展趨勢 ， 對當(dāng)前我國蔬菜育苗裝備研究和應(yīng)用存在的問題進(jìn)行分析 ， 并在此基礎(chǔ)上提出相應(yīng)對策 。1 研究和應(yīng)用現(xiàn)狀目前 ， 自動(dòng)化育苗設(shè)備的研究和應(yīng)用已經(jīng)涉及育苗生產(chǎn)的多個(gè)環(huán)節(jié) ， 包括穴盤播種 、嫁接 、秧苗分選移栽 、基質(zhì)處理 、秧苗傳送裝置等 。應(yīng)用于不同環(huán)節(jié)的裝備在國內(nèi)研究應(yīng)用的發(fā)展水平各不相同 ， 其中穴盤播種機(jī)及其配套生產(chǎn)線在專業(yè)育苗基地已經(jīng)初步達(dá)到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用 ， 其他環(huán)節(jié)作業(yè)機(jī)械仍處于研究和示范應(yīng)用階段 1。11 穴盤播種設(shè)備穴盤育苗技術(shù)是國際上興起時(shí)間比較早的一種育苗技術(shù) ， 具有出苗快 、成苗率高及節(jié)省播種時(shí)間等優(yōu)點(diǎn) 。穴盤育苗的關(guān)鍵在于幼苗播種階段 ， 穴盤育苗技術(shù)對播種要求很高 ， 要求每穴進(jìn)行單粒播種 ， 漏播和多粒種子的穴數(shù)盡可能少 ， 同時(shí)要保證出苗整齊一致 ， 群體結(jié)構(gòu)合理 。因此 ， 精密播種技術(shù)成為蔬菜工廠化育苗環(huán)節(jié)的重中之重 。播種質(zhì)量的好壞直接決定了秧苗品質(zhì)和作物產(chǎn)量 ， 蔬菜精量播種還可以節(jié)省大量種子 。·1·2017 年 6 月 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 第 6 期DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2017.06.001穴盤播種機(jī)是起步最早 、應(yīng)用最廣的蔬菜育苗設(shè)備 ， 國內(nèi)多家企業(yè)已經(jīng)具備了相關(guān)產(chǎn)品的量產(chǎn)制造能力 。國內(nèi)比較常見的穴盤播種機(jī) ， 如 SF 小型針式穴盤播種機(jī) ， 此設(shè)備體積小 ， 方便現(xiàn)場作業(yè) ， 配置了氣動(dòng)系統(tǒng) ， 可自行播種 ， 工作效率達(dá)到了 160 孔穴盤為 100盤 /h?；谪?fù)壓吸種 、正壓吹種工作方式的 BZ200 型針式精量播種機(jī) ， 通過機(jī)電一體化的工作模式來準(zhǔn)確地控制穴盤的排數(shù)和播種量 ， 全自動(dòng)實(shí)現(xiàn)打孔 、播種等功能 ， 播種速度可達(dá)到 200 盤 /h。2BQ D 型氣吸式穴盤育苗精量播種機(jī)采用負(fù)壓吸種 、整盤對穴播種的工作原理 ， 通過更換不同規(guī)格和形式的吸種盤 ， 來滿足不同規(guī)格的育苗穴盤及不同作物育苗精量播種的要求 。該設(shè)備工作效果穩(wěn)定 ， 便于人工操作 ， 播種速度可達(dá)到 120 180 盤 /h。穴盤播種機(jī)就其播種裝置特征可分為板式 、單排吸針式和滾筒式 3 類 7 15。其中 ， 板式播種是通過播種板上與穴盤穴孔對應(yīng)分布的吸孔 ， 受磁力或負(fù)壓驅(qū)動(dòng)將種粒吸附 ， 對穴盤進(jìn)行單次整盤播種 9。其作業(yè)效率較高 ， 但對種粒一致性要求高 ， 漏播情況比較嚴(yán)重 ， 對特殊或規(guī)格不一的種子的播種精度不高 ， 且針對不同規(guī)格的穴盤或種子需要配置附加播種盤等設(shè)備 ， 成本較高 ， 少量播種無法進(jìn)行 。單排吸針式 10和滾筒式 12均為逐行播種方式 ， 單排吸針式播種裝置隨穴盤移動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)于穴盤和種盤之間 ， 進(jìn)行排種和吸種 ; 滾筒式播種裝置的種粒吸附部件圓周分布于滾筒外側(cè) ， 滾筒隨穴盤移動(dòng)而同步旋轉(zhuǎn)進(jìn)行逐行播種 。上述兩類逐行播種方式 ， 因其對種粒外形適應(yīng)性相對較好 ， 適用播種范圍廣 ， 且更容易與播種生產(chǎn)線配套 ， 逐步成為主流 。滾筒式在作業(yè)效率方面更優(yōu) ， 可達(dá) 800盤 ( 72 穴規(guī)格 ) /h 以上 。播種設(shè)備就操作方式分為手動(dòng) 、半自動(dòng)和全自動(dòng) 。其中 ， 半自動(dòng)和手動(dòng)操作設(shè)備通常僅用于種粒播施環(huán)節(jié) ， 作業(yè)效率不高 ; 但購置使用成本低 ， 適用于小規(guī)模育苗農(nóng)戶 。全自動(dòng)方式主要應(yīng)用于播種生產(chǎn)線 ，具備基質(zhì)裝填 、壓實(shí) 、播種 、覆土及淋水等作業(yè)功能 ，生產(chǎn)效率高 ， 適用于大型工廠化育苗公司 ， 采購價(jià)格相對較高 16。12 蔬菜秧苗嫁接機(jī)現(xiàn)階段 ， 隨著設(shè)施面積的進(jìn)一步擴(kuò)大 ， 為克服連續(xù)作業(yè)的障礙 ， 蔬菜嫁接技術(shù)得到不斷發(fā)展 ， 蔬菜嫁接需要較高技術(shù)性 。傳統(tǒng)人工嫁接可根據(jù)嫁接苗的實(shí)際情況靈活搭配 ， 嫁接利用率比較高 ; 而手工嫁接育苗存在工作效率低 、嫁接苗成活率低 、作業(yè)質(zhì)量不高等問題 ， 嚴(yán)重降低了蔬菜育苗嫁接的工作效率 。嫁接機(jī)是工廠化嫁接育苗生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備 ， 其大量應(yīng)用不僅可以提高嫁接作業(yè)工作效率和嫁接苗成活率 ， 而且可以提高生產(chǎn)水平 、降低嫁接過程難度 、提高嫁接苗的成活率 、保證嫁接苗均勻生長 ， 有效地提升了嫁接作業(yè)的生產(chǎn)和管理水平 。嫁接機(jī)是一種集機(jī)械 、自動(dòng)控制與園藝技術(shù)于一體的機(jī)器 。它根據(jù)不同嫁接方法 ， 在極短的時(shí)間內(nèi)將接穗和砧木接合為一體 ， 嫁接速度得到大幅度提高 ;同時(shí) ， 由于接穗與砧木接合迅速 、操作規(guī)范 ， 避免了切口長時(shí)間暴露氧化和嫁接苗內(nèi)液體的流失 ， 降低了病菌的傳播 ， 可以顯著提高嫁接成活率 。自 20 世紀(jì) 90 年代開展相關(guān)技術(shù)研究以來 ， 目前我國半自動(dòng)嫁接機(jī)已經(jīng)達(dá)到了產(chǎn)品化示范應(yīng)用階段 17 21， 其由 1 2 人操作 ， 嫁接效率約 600 800 株 /h 17 32， 然而其嫁接效果容易受秧苗個(gè)體形態(tài)差異影響 ， 嫁接成功率在 60% 80% 之間 。根據(jù)自動(dòng)嫁接作業(yè)方式可分為貼接式 18 20和插接式 21兩類 ， 半自動(dòng)嫁接作業(yè)流程主要包括人工上苗 、秧苗切削 、對接及輸送固定夾進(jìn)行夾持 ( 貼接 ) 。貼接式嫁接機(jī)可滿足對瓜 、茄兩類大宗蔬菜苗的自動(dòng)嫁接作業(yè) ， 嫁接速度塊 ， 接口愈合好且成長較快 ， 嫁接成活率較高 ， 更容易被用戶接受 ; 缺點(diǎn)在于需要選擇合適的育種時(shí)機(jī)進(jìn)行砧木和接穗的嫁接 ， 同時(shí)貼接固定夾需要在愈合之后人工去除 。插接式嫁接機(jī)通常只應(yīng)用于瓜類秧苗嫁接 ， 插接法工序簡便 ， 不需要嫁接夾 ， 可以有效地降低病害的侵害 ; 但由于此方法在砧木生長點(diǎn)切除 、打孔及插接等工序?qū)C(jī)械定位精度要求較高 ， 操作相對嚴(yán)格 ， 不容易被掌握 ， 相對貼接法實(shí)施的可靠性較差 。當(dāng)前半自動(dòng)嫁接機(jī)需要操作者逐一從穴盤取出秧苗 ， 并在愈合后去除固定夾 ， 在嫁接效率和節(jié)省人力方面進(jìn)一步提升空間有限 ， 通過開發(fā)自動(dòng)上苗機(jī)構(gòu)和采用橡膠套管取代傳統(tǒng)嫁接夾 ， 有望實(shí)現(xiàn)蔬菜秧苗全自動(dòng)嫁接 。這是一種全新的作業(yè)模式 ， 需要很少的人員管理 ， 操作便捷 ， 工作效率大幅度提升的同時(shí)對嫁接用苗的培育質(zhì)量要求非常嚴(yán)格 ， 因此需要投入大量的資金 。13 秧苗分選移栽設(shè)備現(xiàn)代化蔬菜育苗體系以穴盤育苗為主要手段 ， 穴盤苗的分選移栽是育苗生產(chǎn)過程中至關(guān)重要的環(huán)節(jié) ，而人工作業(yè)的分選移栽方式需要大量的人力資源供應(yīng) ， 同時(shí)工人作業(yè)水平不一也導(dǎo)致生產(chǎn)作業(yè)效率降低 ， 難以實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)的要求 ， 對于穴盤育苗技術(shù)的發(fā)展有一定程度的阻礙 。·2·2017 年 6 月 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 第 6 期隨著育苗生產(chǎn)的集約化和自動(dòng)化 ， 農(nóng)戶對商品苗的一致性要求逐步提高 。為了使苗整齊統(tǒng)一 ， 需要進(jìn)行篩選 ， 以剔除缺苗和劣苗穴孔同時(shí)進(jìn)行補(bǔ)栽 。20 世紀(jì) 90 年代以來 ， 荷蘭 、美國 、韓國等研制了具有幼苗分選移栽功能的自動(dòng)化設(shè)備 ， 并進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)應(yīng)用 。然而 ， 其主要針對特定幼苗個(gè)體進(jìn)行移栽 ， 對于不同穴盤規(guī)格和不同作物幼苗移栽缺乏通用性 ; 同時(shí) ， 由于其主要應(yīng)用于大型集約化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式 ， 采購成本高 ， 對我國現(xiàn)階段設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式適應(yīng)性差 。國內(nèi)對穴盤育苗分選移栽技術(shù)的研究還處于初級(jí)階段 ，2003 年才開始穴盤苗自動(dòng)移栽機(jī)的研究 ， 落后于國外成熟的技術(shù)體系 。目前 ， 國內(nèi)邱立春 、辜松等也針對蔬菜缽苗自動(dòng)移栽機(jī)進(jìn)行了相關(guān)研究 22 30， 但相對產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用要求仍存在諸多技術(shù)瓶頸需要突破 ， 穴盤苗分選移栽機(jī)目前還處于試驗(yàn)樣機(jī)階段 ， 在移栽夾持手爪 、種苗質(zhì)量識(shí)別和對不同操作對象通用性 3 個(gè)關(guān)鍵技術(shù)方面表現(xiàn)較為突出 。穴盤苗呈簇生密植狀態(tài) ， 葉片粘連重疊 ， 基于機(jī)器視覺技術(shù)秧苗形態(tài)信息的在線獲取方法主要分為 3類 : 葉片冠層二維圖像分析 28、融合立體信息圖像分析 29及秧苗側(cè)視圖像分析 30。因此 ， 通過融合多種技術(shù)手段多視角獲取穴盤苗圖像信息 ， 以實(shí)現(xiàn)對秧苗形態(tài)的精確識(shí)別和測量是未來的研究趨勢 。分選移栽部件主要包括移栽手爪和移栽定位機(jī)構(gòu) 22。移栽定位機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)移栽手爪在不同穴孔之間移動(dòng) ; 移栽手爪采用 2 4 組夾持針插入并夾持根部基質(zhì)的方式對秧苗進(jìn)行提取和移栽 。移栽定位部件分為二自由度和三自由度兩類構(gòu)型 : 二自由度移栽機(jī)構(gòu)需要依靠穴盤傳送帶的間歇移動(dòng) ， 以實(shí)現(xiàn)對秧苗的逐行移栽 ， 作業(yè)效率較低 ; 三自由度移栽機(jī)構(gòu)可以在穴盤傳動(dòng)帶定位停止后對整盤穴苗進(jìn)行移栽 ， 作業(yè)效率達(dá) 900 盤 /h 22 23。在全自動(dòng)移栽機(jī)研究方面 ， 主要是涉及計(jì)算機(jī)控制領(lǐng)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)化移栽過程 ， 如空氣整根氣吸式秧苗全自動(dòng)移栽機(jī) 。其運(yùn)動(dòng)部件不容易接觸秧苗 ， 對于秧苗傷害程度很低 ; 同時(shí) ， 控制部分采用了單片機(jī)和步進(jìn)電機(jī)裝置 ， 具有較高的精度和可靠性 ， 但僅適用部分蔬菜育苗 ， 應(yīng)用廣泛性受到了很大的限制 。14 其他輔助設(shè)備基質(zhì)是決定秧苗根系環(huán)境的重要因素 ， 也是病蟲害傳播繁殖的場所 ， 對基質(zhì)進(jìn)行有效的消毒處理是其循環(huán)利用的前提 。高溫蒸汽消毒方式是將蒸汽鍋爐產(chǎn)生的高溫蒸汽通過導(dǎo)管通入到覆蓋有保溫膜的栽培基質(zhì)中 ， 使基質(zhì)溫度升高達(dá)到 80以上 31 32， 干預(yù)有害微生物積累和繁殖 ， 殺死病原菌 ， 具有無污染 、操作安全 、保持基質(zhì)養(yǎng)分不流失及提高基質(zhì)透氣性等諸多優(yōu)勢 ， 已成為當(dāng)前基質(zhì)消毒的主流技術(shù) 。清洗是穴盤重復(fù)利用的重要處理環(huán)節(jié) 。手工作業(yè)需要耗費(fèi)大量勞動(dòng)力 ， 在高成本的同時(shí)大大降低了工作效率 。通過高壓水流噴射的物理清理方式 ， 相對電子清洗和化學(xué)清洗 ， 是一種更加經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的作業(yè)方式 。穴盤清洗設(shè)備主要工作原理為在封閉空間內(nèi)對傳送帶上的穴盤進(jìn)行高壓沖洗 33， 并將廢水收集過濾后由泵加壓后循環(huán)利用 。根據(jù)育苗栽培管理不同環(huán)節(jié)的作業(yè)需要 ， 穴盤 、基質(zhì)及相關(guān)工具設(shè)備等農(nóng)資物料在不同區(qū)域之間進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn) ， 園藝工作者的負(fù)擔(dān)越來越多地集中在投入大量勞動(dòng)力進(jìn)行穴盤花盆等搬運(yùn)方面 ， 對于集約化育苗生產(chǎn)模式 ， 人工操作遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到生產(chǎn)工作要求 。當(dāng)前在我國初步使用的溫室物流裝備主要有兩類 : 一類是用于穴盤 、盆花等作物的中小型傳送帶 ， 安裝使用方便 、成本低 ， 在不同區(qū)域之間進(jìn)行穴盤花盆的傳輸 ，避免人工搬運(yùn)的繁雜 ， 完成這些作物在同一生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間的轉(zhuǎn)移 。這一類傳送帶以完成某兩個(gè)或多個(gè)環(huán)節(jié)的工作銜接為目標(biāo) ， 結(jié)構(gòu)較為簡單 。另一類結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜 ， 一部分部件可以協(xié)同作業(yè) ， 實(shí)現(xiàn)不同生產(chǎn)范圍內(nèi)的不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)的作物搬運(yùn) ， 同時(shí)配合生產(chǎn)栽培系統(tǒng)的利用 ， 在一整套的生產(chǎn)工作環(huán)境內(nèi)能夠高效地完成生產(chǎn)作物運(yùn)送的物流鏈 ?，F(xiàn)階段 ， 隨著勞動(dòng)力成本的增加及園藝工作者對作物生產(chǎn)工作效率要求的不斷提升 ， 為了更好地實(shí)現(xiàn)園藝工作的規(guī)?；?、生產(chǎn)高效化及生產(chǎn)作物品質(zhì)化的要求 ， 越來越多的中小型傳送帶被引入到園藝工作環(huán)境中來 ; 但鑒于目前資金投入有限 ， 園藝工作設(shè)施面積不斷增大 ， 應(yīng)用于整個(gè)生產(chǎn)區(qū)域物流輸送的大型物流鏈并未有所普及 。下面對這兩類物流運(yùn)送方式介紹如下 。第一類中小型傳送帶 ， 分為帶式和滾輪式兩種工作方式 ， 在進(jìn)行盆花等單一物品的傳送中存在運(yùn)輸效率過低等問題 ， 因此在實(shí)際應(yīng)用中并不常見 。傳送方式主要分為固定式和移動(dòng)式兩種 ， 兩種方式可以獨(dú)自工作 ， 同時(shí)也可與其他設(shè)備進(jìn)行配套使用 ， 簡單方便 ，節(jié)省人力搬運(yùn) 。這兩類傳送帶的工作方式都由動(dòng)力裝置和帶式裝置組成 ， 帶式裝置由于機(jī)動(dòng)性好 ， 使得運(yùn)送過程比較平穩(wěn) ， 在工作過程中因傳送帶配有馬達(dá)或者液壓等動(dòng)力供能裝置 ， 從而使得傳送帶的傳送速度便于控制和調(diào)節(jié) ， 操作者可根據(jù)需要調(diào)整傳送帶的行進(jìn)速度 。由于移動(dòng)式傳送帶具有結(jié)構(gòu)簡單 、占用空·3·2017 年 6 月 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 第 6 期間小等優(yōu)點(diǎn) ， 普遍應(yīng)用于園藝發(fā)達(dá)的國家 ， 常用于播種車間 、催芽室 、生產(chǎn)區(qū)三者之間的穴盤 、盆花的傳送 ; 當(dāng)加強(qiáng)傳送帶的帶強(qiáng)度后 ， 也用于基質(zhì)等物品的輸送 。而固定式傳送帶常用于固定的操作車間 ， 完成大型設(shè)備或物品的傳送 ， 相對占用空間較大 ， 操作流程復(fù)雜 ， 因此廣泛應(yīng)用受到了限制 。隨著園藝生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大 ， 與之所配套的溫室生產(chǎn)面積也不斷增加 ， 隨之而來的就是如何在大型溫室間進(jìn)行高效 、穩(wěn)定傳輸和方便管理等問題 ， 因此物流傳送鏈便被引入其中 。傳送鏈通過采用吊鉤與軌道傳送配合空中作業(yè) ， 其核心裝置為皮帶或滾輪式傳送帶 ， 工作原理即是多個(gè)中小型傳送帶的拼接工作 ， 同時(shí)增加了如檢測設(shè)備 、分級(jí)設(shè)備等多個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)備 。在實(shí)際生產(chǎn)過程中 ， 物流傳送鏈的應(yīng)用極大地降低了種植生產(chǎn)對人工的依賴 ， 提高了生產(chǎn)效率 ， 進(jìn)一步提升了大型溫室生產(chǎn)作業(yè)產(chǎn)量 。2 存在問題21 育苗農(nóng)藝條件基礎(chǔ)差近年來 ， 盡管我國集約化蔬菜育苗呈現(xiàn)良好發(fā)展勢頭 ， 但相對發(fā)達(dá)國家依然比較落后 34 36， 育苗機(jī)械化及經(jīng)濟(jì)水平不高等現(xiàn)狀使其推廣應(yīng)用存在較大的難度 ， 生產(chǎn)管理主要依靠人工經(jīng)驗(yàn) ， 且缺乏標(biāo)準(zhǔn)化 、精量化及規(guī)?；募夹g(shù)規(guī)范 。例如 ， 種粒清潔度不夠造成雜質(zhì)堵塞播種吸針 、秧苗一致性差影響自動(dòng)嫁接效果 、育苗溫室建設(shè)缺少科學(xué)規(guī)劃不利于育苗設(shè)備和物料轉(zhuǎn)運(yùn) 、苗期肥水管理無法精量控制導(dǎo)致秧苗層次不齊 ， 以及不同廠家穴盤外形規(guī)格存在差別使得相關(guān)設(shè)備的穴盤定位機(jī)構(gòu)無法統(tǒng)一設(shè)計(jì)等 。以上存在的客觀現(xiàn)象阻礙了機(jī)械化育苗裝備的進(jìn)一步推廣應(yīng)用 ， 因此改變當(dāng)前傳統(tǒng)育苗管理模式和規(guī)范農(nóng)藝生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn) 37 38是實(shí)現(xiàn)機(jī)械化集約育苗的重要前提 。22 各類設(shè)備系統(tǒng)性差 、不成體系當(dāng)前 ， 我國用于蔬菜育苗的機(jī)械化設(shè)備多為獨(dú)立單體 ， 彼此缺乏銜接配套 ， 具體表現(xiàn)為 : 缺少育苗物料轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備 ， 人工搬運(yùn)效率低 ， 容易損害秧苗 ; 穴盤碼放 、堆疊 、運(yùn)輸依靠人工無法與自動(dòng)化作業(yè)機(jī)械相銜接 ， 不能充分發(fā)揮自動(dòng)化高效育苗的優(yōu)勢 。當(dāng)前 ， 國內(nèi)關(guān)于工廠化機(jī)械育苗設(shè)施環(huán)境科學(xué)規(guī)劃相關(guān)研究較少 ， 根據(jù)秧苗預(yù)期生產(chǎn)規(guī)模和時(shí)效周期合理配置相關(guān)資源 ， 制定科學(xué)生產(chǎn)計(jì)劃 ， 有利于減少農(nóng)業(yè)資源浪費(fèi) ， 提高育苗生產(chǎn)效益 。為了適應(yīng)不同環(huán)境的作業(yè)要求 ， 各類設(shè)備的結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)會(huì)較為復(fù)雜 ， 成本較高 ， 性價(jià)比不足以滿足市場需要 ， 因此新型的農(nóng)業(yè)育苗設(shè)備就需要有良好的可擴(kuò)展性 、通用性及更加簡便的結(jié)構(gòu) ， 從而在降低設(shè)備成本的前提下取得更優(yōu)的作業(yè)效率 。此外 ， 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)育苗設(shè)備更趨向于智能化和自動(dòng)化方向 ， 而我國各類智能育苗設(shè)備的研究還處于起步階段 ， 沒有真正形成統(tǒng)一完善的系統(tǒng) ， 一些特殊的工作環(huán)境還需要特殊的設(shè)備來進(jìn)行作業(yè) ， 如通過更換不同自由度的機(jī)械部分和末端執(zhí)行器來實(shí)現(xiàn)作物的分選移栽等 。新型育苗設(shè)備應(yīng)著力于結(jié)合物聯(lián)網(wǎng) 、嵌入式 、機(jī)器視覺 、圖像處理及算法等現(xiàn)代化智能技術(shù) ， 真正實(shí)現(xiàn)育苗各流程自動(dòng)化運(yùn)行的生產(chǎn)裝備 。23 設(shè)備昂貴 、操作復(fù)雜 、可靠性差當(dāng)前用戶對購買機(jī)械化育苗設(shè)備培育秧苗的積極性不高 ， 主要原因表現(xiàn)為 : 我國自產(chǎn)育苗設(shè)備依然處于小規(guī)模試制示范應(yīng)用階段 ， 生產(chǎn)成本壓縮空間有限 ; 當(dāng)前育苗產(chǎn)業(yè)主體依然以家庭散戶育苗為主 ，收入水平仍然較低 ， 無法負(fù)擔(dān)相關(guān)設(shè)備采購費(fèi)用 。由于農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力逐步向城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移 ， 育苗生產(chǎn)管理一線從業(yè)人員以中老年為主 ， 學(xué)習(xí)新技術(shù)能力有限 ， 無法對自動(dòng)化育苗設(shè)備進(jìn)行熟練操作和維護(hù) 。除了設(shè)備工作原理和構(gòu)型方案外 ， 育苗設(shè)備性能還受到材料特性 、制造精度及電氣控制等因素影響 。受限于其他行業(yè)技術(shù)水平現(xiàn)狀 ， 相對國外進(jìn)口產(chǎn)品 ， 國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的育苗設(shè)備在外觀 、可靠性 、安全性及生產(chǎn)效率方面依然存在差距 。3 發(fā)展對策31 提高育苗管理標(biāo)準(zhǔn)化水平轉(zhuǎn)變當(dāng)前粗放育苗生產(chǎn)方式 ， 形成標(biāo)準(zhǔn)化育苗生產(chǎn)規(guī)范是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化集約育苗的重要前提 。從設(shè)施環(huán)境規(guī)劃 、苗期生產(chǎn)管理及農(nóng)資物料選配 3 個(gè)方面 ，制定設(shè)施育苗地方和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 。通過果菜種子處理 、肥水精量施用 、物料機(jī)械轉(zhuǎn)運(yùn) 、溫濕精確監(jiān)控及規(guī)范農(nóng)藝生產(chǎn)流程等技術(shù)手段 ， 確保作業(yè)對象特征穩(wěn)定和生產(chǎn)流程標(biāo)準(zhǔn)化執(zhí)行 ， 為機(jī)械化育苗設(shè)備的可靠運(yùn)行提供有利條件 ， 同時(shí)有利于培育高品質(zhì)秧苗 ， 提高育苗產(chǎn)業(yè)效益和果菜種植產(chǎn)量 。32 增加對新產(chǎn)品的政策支持自動(dòng)化育苗設(shè)備的一次性購置資金投入和后期維護(hù)管理 ， 是農(nóng)戶和育苗企業(yè)所參考的重要因素 。為了減輕農(nóng)戶購置維護(hù)設(shè)備的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān) ， 嘗試通過采用分期付款 、短期租賃 、政府補(bǔ)貼及技術(shù)培訓(xùn)等方式 ， 以促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)品的推廣應(yīng)用 ; 增加對新型育苗技術(shù)和設(shè)備成果轉(zhuǎn)化的支持 ， 積極資助新設(shè)備和技術(shù)的示范應(yīng)·4·2017 年 6 月 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 第 6 期用 ， 通過在稅收 、貸款及補(bǔ)貼方面的優(yōu)惠政策 ， 鼓勵(lì)國內(nèi)企業(yè)向智能農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域的投資 ， 并建立用戶意見反饋渠道 ， 促進(jìn)產(chǎn)品逐步改進(jìn)優(yōu)化 。33 加強(qiáng)示范宣傳 ， 轉(zhuǎn)變從業(yè)人員觀念市場決定生產(chǎn) ， 進(jìn)一步開拓工廠化育苗市場 ， 發(fā)掘需求 。通過培訓(xùn)宣傳和示范應(yīng)用 ， 使從業(yè)人員了解工廠化育苗較傳統(tǒng)人工生產(chǎn)管理的優(yōu)越性 ， 鼓勵(lì)其引進(jìn)學(xué)習(xí)新設(shè)備和技術(shù) ; 加強(qiáng)設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)與種苗生產(chǎn)單位的聯(lián)系 ， 了解實(shí)際生產(chǎn)需要 ， 開展對一線生產(chǎn)人員的技術(shù)培訓(xùn) ， 提高從業(yè)人員操作技能 。34 提高設(shè)備可靠性 、實(shí)用性從實(shí)際情況出發(fā) ， 針對我國設(shè)施育苗發(fā)展現(xiàn)狀和實(shí)際需要 ， 研究突破關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn) ， 提高設(shè)備的作業(yè)精度和可靠性 。在開發(fā)大型自動(dòng)化作業(yè)裝備的同時(shí) ，兼顧普遍存在的家庭育苗場 ， 重點(diǎn)針對育苗生產(chǎn)過程中嫁接 、播種和穴苗補(bǔ)栽等勞動(dòng)力消耗較大的環(huán)節(jié) ，開發(fā)相應(yīng)的小型省力育苗機(jī)械 ， 以輔助人工生產(chǎn)管理 ; 通過增設(shè)人機(jī)交互設(shè)置和更換備用零件 ， 提高配套設(shè)施的互換性 、通用性 ， 改善育苗設(shè)備對不同的種粒形態(tài) 、穴盤規(guī)格 、基質(zhì)成分及作業(yè)功效的適應(yīng)性 ; 針對我國育苗生產(chǎn)管理裝備在使用過程中的實(shí)際問題 ，對其中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究和突破 ， 從工程材料 、機(jī)械設(shè)計(jì) 、加工制造以及電氣控制等多個(gè)方面尋求最優(yōu)解決方案 ， 提高設(shè)備作業(yè)的可靠性 、較低設(shè)備購置維護(hù)成本 。參考文獻(xiàn) : 1 秦國成 ， 秦貴 ， 張艷紅 設(shè)施農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 J 農(nóng)機(jī)化研究 ， 2012， 34( 3) : 81 82 2 周穎 育苗新技術(shù)與工廠化育苗 J 農(nóng)業(yè)與技術(shù) ， 2012，32( 6) : 46 3 張俊杰 ， 張西群 ， 彭發(fā)智 蔬菜工廠化播種育苗技術(shù)及應(yīng)用前景 J 河北農(nóng)業(yè)科學(xué) ， 2013， 17( 4) : 20 23 4 趙光 ， 王娟 日光溫室蔬菜工廠化嫁接育苗技術(shù) J 新農(nóng)業(yè) ， 2013( 11) : 21 5 周建 ， 郝峰鴿 ， 李保印 工廠化育苗基質(zhì)的研究進(jìn)展 J 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué) ， 2012( 4) : 224 226 6 楊寧 設(shè)施番茄工廠化穴盤育苗技術(shù) J 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技 ，2013( 3) : 90 91 7 張寧 ， 廖慶喜 我國小粒徑種子播種技術(shù)與裝備的應(yīng)用與研究進(jìn)展 J 中國農(nóng)機(jī)化 ， 2012( 1) : 93 96， 103 8 程歡慶 ， 張祖立 ， 張為政 蔬菜穴盤播種裝置的研究進(jìn)展 J 農(nóng)業(yè)科技與裝備 ， 2010( 4) : 31 34 9 夏紅梅 ， 李志偉 ， 甄文斌 氣力板式蔬菜排種器設(shè)計(jì)與試驗(yàn) J 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào) ， 2010， 41( 6) : 56 60 10 劉文忠 ， 趙滿全 ， 王文明 氣吸式排種裝置排種性能理論分析與試驗(yàn) J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) ， 2010， 26( 9) : 133 138 11 范鵬飛 ， 張晉國 ， 王秀 設(shè)施育苗精準(zhǔn)播種機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn) J 農(nóng)機(jī)化研究 ， 2012， 34( 7) : 127 130 12 毛彬彬 ， 陳書法 基于虛擬樣機(jī)技術(shù)氣吸振動(dòng)式精播裝置振動(dòng)臺(tái)特性研究 J 農(nóng)機(jī)化研究 ， 2011， 33( 7) : 81 82 13 姜 凱 ， 張 騫 ， 王 秀 機(jī)械式自清潔播種頭設(shè)計(jì)與試驗(yàn) J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) ， 2013， 29( 20) : 18 23 14 趙湛 ， 李耀明 ， 陳進(jìn) 氣吸滾筒式排種器吸種過程的動(dòng)力學(xué)分析 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) ， 2011， 27( 7) : 81 82 15 楊明金 ， 邱兵 ， 楊玲 ， 等 振動(dòng)氣吸式精密穴播機(jī)的排種性能 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) ， 2010， 26( 9) : 139 143 16 趙明宇 ， 劉德軍 ， 陳靜華 ， 等 機(jī)械化育苗設(shè)備現(xiàn)狀與存在的問題 J 農(nóng)機(jī)化研究 ， 2004( 3) : 1 4 17 別之龍 我國西瓜甜瓜嫁接育苗產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和對策 J 中國瓜菜 ， 2011， 24( 2) : 68 71 18 姜 凱 ， 鄭文剛 ， 張 騫 ， 等 蔬菜嫁接機(jī)器人研制與試驗(yàn) J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) ， 2012， 28( 4) : 8 14 19 初麒 ， 劉凱 ， 辜松 ， 等 間接驅(qū)動(dòng)式嫁接秧苗夾設(shè)計(jì) J 農(nóng)機(jī)化研究 ， 2011， 33( 2) : 51 54 20 初麒 ， 姜?jiǎng)P ， 劉凱 2JC 600 型自動(dòng)嫁接機(jī)的試驗(yàn)研究 J 農(nóng)機(jī)化研究 ， 2011， 33( 1) : 183 185 21 辜松 2JC 350 型蔬菜插接式自動(dòng)嫁接機(jī)的研究 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) ， 2006( 12) : 25 30 22 馮青春 ， 王秀 ， 姜?jiǎng)P ， 等 花卉幼苗自動(dòng)移栽機(jī)關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)與試驗(yàn) J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) ， 2013， 29( 6) : 21 27 23 馮青春 ， 王秀 穴盤缽苗智能移栽機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀 J 農(nóng)機(jī)化研究 ， 2013， 35( 11) : 250 252 24 胡敏娟 穴盤苗自動(dòng)移栽關(guān)鍵技術(shù)的研究 D 南京 :南京農(nóng)業(yè)大學(xué) ， 2011 25 韓長杰 ， 楊宛章 ， 張學(xué)軍 自動(dòng)移栽技術(shù)現(xiàn)狀與分析 J 新疆農(nóng)機(jī)化 ， 2011( 5) : 5 6 26 胡敏娟 ， 尹文慶 穴盤苗變形滑針式取苗器的研究 J 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào) ， 2011， 23( 1) : 154 158 27 高國華 ， 韋康成 自動(dòng)化穴苗移栽機(jī)關(guān)鍵機(jī)構(gòu)的模塊化設(shè)計(jì) J 機(jī)電工程 ， 2012， 29( 8) : 883 885 28 孫國祥 ， 汪小旵 ， 何國敏 基于邊緣鏈碼信息的番茄苗重疊葉面分割算法 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) ， 2010， 26( 12) : 206211 29 馮青春 ， 劉新南 ， 姜 凱 ， 等 基于線結(jié)構(gòu)光視覺的穴盤苗外形參數(shù)在線測量系統(tǒng)研制及試驗(yàn) J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) ，2013， 29( 21) : 143 149 30 楊振宇 ， 張文強(qiáng) ， 李 偉 ， 等 利用單目視覺獲取缽苗移栽適合度信息的方法 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) ， 2014， 30( 3) : 112119 31 包應(yīng)時(shí) ， 吳曉蓮 設(shè)施園藝基質(zhì)消毒設(shè)備的研制 J 農(nóng)機(jī)化研究 ， 2011， 33( 4) : 107 109 32 王詩敏 ， 劉建禹 ， 辜松 設(shè)施栽培基質(zhì)的蒸汽消毒研究 J 農(nóng)機(jī)化研究 ， 2008( 5) : 18 20·5·2017 年 6 月 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 第 6 期 33 禹振軍 ， 劉建福 SDQXJ 型隧道式穴盤清洗機(jī)清洗系統(tǒng)設(shè)計(jì) J 農(nóng)業(yè)工程 ， 2013( 3) : 37 43 34 郝金魁 ， 張西群 ， 齊新 ， 等 工廠化育苗技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展對策 J 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) ， 2012， 40( 1) : 349 351 35 魏家鵬 淺談壽光蔬菜育苗企業(yè)的特點(diǎn)與發(fā)展 J 中國蔬菜 ， 2012( 19) : 8 9 36 國鐵強(qiáng) ， 毛愛平 北京市通州區(qū)果類蔬菜育苗產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及對策 J 北京農(nóng)業(yè) ， 2011( 22) : 51 52 37 金炳勝 ， 王麗勉 ， 李克朗 ， 等 工廠化穴盤育苗主要技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn) J 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) ， 2004， 35( S) : 250 255 38 侯磊 蔬菜工廠化育苗技術(shù)規(guī)程 J 中國農(nóng)業(yè)信息 ，2013( 13) : 44Situation and Strategy of Automatic Seedling Machine in ChinaYu Yabo1， 2， Wu Pinghui1， Feng Qingchun2， Wang Guohua2( 1 School of Electronic and Information Engineering of Hebei University of Technology， Tianjin 300401， China; 2 Bei-jing esearch Center of Intelligent Equipment for Agriculture/National esearch Center of Intelligent Equipment for Agri-culture/ Key Laboratory of agricultural information technology of Ministry of Agriculture /Beijing Key Laboratory of Intel-ligent Equipment Technology for Agriculture， Beijing 100097， China)Abstract: In view of the scale development of factory seedling nursery for vegetable in China these years， the tradition-al production by human could not satisfy the intensive seedling mode， which was gradually expanding So research andapplication of the key seedling facilities was expected to promote the sustainable development of this industry In this pa-per， the vegetable seedling industry scale and the objective requirement for the seedling machine was described， and aserial of existing machines for the labour intensive parts of seedling were introduced， such as seeding， grafting， seed-ling sorting， substrate processing and tray washing Trough compering their working principle， performance and applica-ble condition， the development trend was analyzed Problems in the actual production， caused from the poor industry sta-tus， existing technical difficulties and limited economic benefit， were summarized Finally， the strategies were proposed，which were supposed to change the present situationKey words: vegetable; factory seedling nursery; mechanical facility·6·2017 年 6 月 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 第 6 期