溫室園藝 2020 02 25 農(nóng)業(yè)工程技術(shù) 溫室園藝 山東安信種苗針對蔬菜種苗機(jī)械化 嫁接育苗關(guān)鍵技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用 前言 2000多年前嫁接技術(shù)起源于中國 1 最初 目的是為了保存和延續(xù)優(yōu)質(zhì)果樹資源 1925年 日本將嫁接技術(shù)引入蔬菜育苗產(chǎn)業(yè) 1 解決了 因蔬菜重茬而導(dǎo)致的病蟲害發(fā)生嚴(yán)重等問題 通過嫁接育苗能夠有效提高蔬菜產(chǎn)量 改善產(chǎn) 品品質(zhì) 保障市場供應(yīng) 據(jù)統(tǒng)計 中國每年蔬 菜育苗移栽面積超過 1000萬 hm 2 蔬菜移栽苗 需求量超過 6800億株 9 目前 約有 30 的 黃瓜和 40 的西瓜采用嫁接苗栽培 2 番茄 辣椒 茄子等蔬菜也開始廣泛應(yīng)用嫁接育苗技 術(shù) 由于人工嫁接育苗效率低 質(zhì)量參差不齊 制約了育苗企業(yè)的快速發(fā)展 無法滿足蔬菜生 產(chǎn)對嫁接苗日益增長的需求 開發(fā)機(jī)械化嫁接 技術(shù)成為蔬菜育苗產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢 嫁接作業(yè)關(guān)鍵技術(shù) 溫室大棚等設(shè)施反季節(jié)蔬菜栽培 由于產(chǎn) 量高 經(jīng)濟(jì)效益好 種植面積逐年擴(kuò)大 全國設(shè) 施蔬菜面積已經(jīng)達(dá)到 370萬 hm 2 8 由于溫室大 棚特殊的固定設(shè)施栽培模式 種植者長期在同一 塊地重復(fù)種植同一種作物 同一物種會在土壤中 釋放次級代謝物 容易產(chǎn)生連作障礙 出現(xiàn)產(chǎn)量 低 抗逆性差等問題 多年重復(fù)種植同一作物 還會造成病蟲害在土壤中逐漸積累 導(dǎo)致土傳病 蟲害逐年加重 4 如枯萎病 細(xì)菌性青枯病 根 結(jié)線蟲病等 造成減產(chǎn)甚至絕收 給蔬菜安全生 產(chǎn)造成極大威脅 選擇合適的近親植物作為砧 木 通過種苗嫁接技術(shù) 可以有效的克服連作障 礙 提高蔬菜對枯萎病 青枯病 根結(jié)線蟲病 等多種病原物的抗性 4 種苗嫁接已經(jīng)成為增 強(qiáng)作物抗性 防治頑固病蟲害 提高蔬菜產(chǎn)量 改善蔬菜品質(zhì)的蔬菜栽培關(guān)鍵措施之一 蔬菜種苗常用的嫁接方法主要有插接法 劈接法 靠接法等 目前蔬菜種苗嫁接主要依 靠人工操作 一個熟練嫁接工 一般每天能嫁 接 3500株左右的種苗 年育苗能力 1億株種苗 規(guī)模的育苗廠 種苗嫁接需要耗費 28000個工 作日 隨著農(nóng)村勞動力短缺 種苗嫁接用工矛 盾日益突出 嫁接苗的成活率的高低主要與操 作人員的熟練程度有關(guān) 由于人工操作上的差 異 往往同一批苗因為不同的人操作 而嫁接 質(zhì)量不同 嫁接質(zhì)量不好的種苗會長出氣生根 接穗生長勢弱 種苗品質(zhì)差 嚴(yán)重時造成大量 嫁接苗報廢 給育苗生產(chǎn)造成經(jīng)濟(jì)損失 如何 生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì) 健壯的嫁接苗 成為當(dāng)前育苗行 業(yè)急需解決的關(guān)鍵問題 日本在 1986年由農(nóng)林水產(chǎn)省牽頭 技術(shù)協(xié) DOI 10 16815 ki 11 5436 s 2020 04 004 溫室園藝 2020 02 26 本 期 策 劃 Special Planning 嫁接技術(shù) 會聯(lián)合機(jī)械制造與研發(fā)企業(yè)開始研究機(jī)械化嫁 接 1993年井關(guān)公司推出了 GR800系列嫁接機(jī) 其中 GR800T使用貼接 主要應(yīng)用在茄果類蔬 菜 1993年洋馬公司推出了 AG1000系列全自 動嫁接機(jī) 該系列嫁接機(jī)也采用貼接 5 韓國 繼日本之后也開始研究機(jī)械化嫁接技術(shù) 并于 2004年推出了 GR 600系列嫁接機(jī) 該系列嫁 接機(jī)采用半自動設(shè)計 適用于瓜類和茄果類蔬 菜 荷蘭在 2009年向市場投放了 Graft1000系 列自動嫁接機(jī) 該系列嫁接機(jī)采用平接 適合 茄果類蔬菜嫁接 西班牙也推出了 EMP 300系 列半自動嫁接機(jī) 該系列嫁接機(jī)采用貼接 配 合套管夾使用 6 目前 機(jī)械化嫁接技術(shù)主要 掌握在日本 韓國 荷蘭 意大利 西班牙等 農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)達(dá)的國家 1 中國對于機(jī)械化嫁接技術(shù)的研究較早 但 是研究進(jìn)展較慢 1998年 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)研 發(fā)出了 2JSZ 600系列嫁接機(jī) 該系列采用貼 接法 主要用于瓜類蔬菜嫁接 7 2012年 華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 北京農(nóng)業(yè)智能裝備研究中心也 相繼研發(fā)出機(jī)械化嫁接設(shè)備 中國雖然也研發(fā) 出了嫁接設(shè)備 但是由于技術(shù)和成本的限制 沒能大規(guī)模的推廣應(yīng)用 山東安信種苗股份 有限公司 以下簡稱 安信種苗 20多年 來深耕蔬菜育苗 目前年育苗量達(dá)到 2億株 但是受限于人工嫁接的效率 想要進(jìn)一步提高 嫁接種苗的數(shù)量 必須發(fā)展機(jī)械化嫁接技術(shù) 安信種苗聯(lián)合多家科研院所和智能制造企業(yè) 開發(fā)出兩個系列種苗自動嫁接機(jī)器 分別采 用插接和劈接 適用于瓜類 茄果類蔬菜種 苗嫁接 這些裝備比人工嫁接速度快 嫁接成 活率高 生產(chǎn)出來的嫁接苗更加整齊 健壯 長勢好 圖 1 嫁接機(jī)的主要功能就是模擬人工嫁接動作 將接穗和砧木通過切面有機(jī)結(jié)合到一起 人工 嫁接的工人需要大量的實踐 積累一定的經(jīng)驗 才能熟練掌握種苗嫁接技術(shù) 受到很多主觀因 素的影響 人工嫁接的種苗質(zhì)量不穩(wěn)定 嫁接 機(jī)通過對客觀數(shù)據(jù)的計算和分析 能夠精準(zhǔn)重 復(fù)嫁接過程中相同動作 快速高質(zhì)量的完成種 苗嫁接工作 插接的主要技術(shù)要點包括接穗削切 插針 的扎入角度和深度 接穗插入的深度 安信種 苗在研發(fā)過程中發(fā)現(xiàn) 插接自動化的難點在于 如何精確的將插針和接穗插入到砧木生長點葉 腋處 最后通過高精度的傳動和特殊定位結(jié)構(gòu) 實現(xiàn)了插接的自動化操作 嫁接機(jī)嫁接流程分為 2個部分 一部分是 砧木 另一部分是接穗 圖 2 首先嫁接機(jī)從 穴盤抓取砧木 然后通過二次定位結(jié)構(gòu)對砧木 生長點進(jìn)行智能識別和精確定位 接著使用定 位夾固定砧木 嫁接針從上方插入子葉葉腋然 后拔出 插針插入的角度 深度都直接影響后 期傷口愈合的時間 與此同時接穗被機(jī)器從穴 盤中抓取 通過二次定位結(jié)構(gòu)對莖桿進(jìn)行固定 然后切刀刀片對接穗進(jìn)行削切 削切后通過機(jī) 械結(jié)構(gòu)運動到砧木上方 經(jīng)過嫁接機(jī)智能識別 和精確計算 將接穗精準(zhǔn)的插入到嫁接孔內(nèi) 圖 3 4 插接機(jī)每小時能完成 150株苗的 嫁接 全程只需要 1個普通工人進(jìn)行操作 不 需要花費大量時間培養(yǎng)熟練嫁接工 在蔬菜種苗嫁接時 劈接主要應(yīng)用在番茄 圖 1 安信種苗嫁接育苗苗床 溫室園藝 2020 02 27 農(nóng)業(yè)工程技術(shù) 溫室園藝 辣椒 茄子等茄果類蔬菜中 由于這些蔬菜的 生理特性 劈接技術(shù)可以提高嫁接成活率和嫁 接苗品質(zhì) 所以劈接也是安信種苗嫁接自動化 的核心技術(shù) 劈接的技術(shù)要點包括縱向劈切砧 木的深度 接穗削切兩面的長度和角度 接穗 插入后保持接穗不滑動 劈接機(jī)主要操作步驟 包括接穗削切 砧木處理 接穗插入 嫁接夾 固定 具體步驟見圖 5 劈接機(jī)同時抓取砧木和接穗 將砧木固定 好之后 橫向切斷砧木莖稈之后 垂直刀片從 莖稈中心切開砧木 嫁接機(jī)械手抓取接穗 嫁 接機(jī)直接使用雙刀片把接穗切成楔形 然后移 動到砧木切口上方 切刀緩慢抽出 接穗逐漸 向下插入 當(dāng)接穗剛好插入切口時 切刀完全 抽出 此時機(jī)械手將嫁接夾傳送到嫁接處 夾 緊嫁接夾 圖 6 安信種苗多年來對嫁接核心技術(shù)進(jìn)行總結(jié) 將其應(yīng)用到劈接機(jī)上 通過一系列精準(zhǔn)的機(jī)械 操作 保證嫁接完成后接穗和砧木一直緊密貼 合 劈接機(jī)每小時能嫁接 180株苗 人工嫁接 時需要 2人相互配合 嫁接效率才會比較高 而劈接機(jī)只需要 1個毫無嫁接經(jīng)驗的工人即可 操作 嫁接后為了讓嫁接苗盡快愈合 需要對其 進(jìn)行精心栽培管理 嫁接后的種苗整齊排列在苗床上 空氣相 對濕度保持在 95 以上 根據(jù)嫁接苗的大小 逐漸增加通風(fēng)換氣的時間和換氣量 當(dāng)嫁接苗 不再萎蔫即可轉(zhuǎn)入正常管理 相對濕度控制在 60 70 夜間 陰雨天可以使用暖風(fēng)爐保溫 使用安信除濕殺菌機(jī)降低濕度 嫁接苗愈合需要保持在 25 30 傷口愈 合后嫁接苗可以轉(zhuǎn)入正常管理 第 2片真葉展 開后適當(dāng)控制溫度 防止 嫁接苗徒長 培育壯苗 剛嫁接好的幼苗由于 水分 營養(yǎng)傳輸被阻斷 會因為水分大量蒸發(fā)造成 萎蔫 所以需要采取遮光 措施 陰雨天可以不遮光 根據(jù)嫁接苗的大小和愈合 情況 可以逐漸減少早 圖 2 插接機(jī)流程示意圖 圖 3 插接機(jī) 圖 4 插接完成 抓取砧木 抓取接穗 二次精確定位 二次精確定位 砧木定位夾 砧木傾斜 嫁接針插孔 移動到砧木處 刀片削切接穗 接穗夾爪固定 接穗插入砧木 圖 5 劈接機(jī)器人操作流程 圖 6 劈接機(jī) 抓取砧木 抓取接穗 固定莖稈 雙刀一次切取 切除多余部分 刀片垂直劈開 刀片緩慢抽出 接穗進(jìn)入切口 接穗向下插入 移動到砧木處 夾緊嫁接夾 溫室園藝 2020 02 28 本 期 策 劃 Special Planning 嫁接技術(shù) 晚遮光時間 6天后可以停止遮光 種苗嫁接后保持適宜空氣濕度 控制好水 分 當(dāng)嫁接苗不再萎蔫后澆一遍清水 6天后轉(zhuǎn) 入正常肥水管理 根據(jù)天氣情況 可以在澆灌 用水里加入 1 保瑞豐 10號 育苗肥和幾丁 聚糖 氨基寡糖素等植物誘導(dǎo)劑 增強(qiáng)嫁接苗 抗逆性 在育苗溫室所有通風(fēng)口及進(jìn)出口設(shè)防蟲 網(wǎng) 溫室內(nèi)懸掛黃板 藍(lán)板用以誘殺白粉虱 蚜蟲 薊馬等害蟲 嫁接種苗傷口愈合后 噴 施 72 2 霜霉威水劑 750倍 3 噻霉酮水分散 粒劑 1000倍 0 5 氨基寡糖素水劑 750倍 10 蟲螨腈懸浮劑 1500倍 1 8 阿維菌素乳 油 1500倍 預(yù)防病蟲危害 在使用化學(xué)藥劑預(yù) 防病蟲害時 應(yīng)當(dāng)注意施藥時間 建議下午噴藥 用藥應(yīng)當(dāng)注意合理混用 輪換交替使用不同作 用機(jī)理的藥劑 育苗生產(chǎn)全程機(jī)械化 當(dāng)前中國的育苗機(jī)械化研究還停留在種苗 嫁接等少數(shù)幾個生產(chǎn)環(huán)節(jié)上 整個育苗生產(chǎn)機(jī) 械化設(shè)備有待進(jìn)一步研究開發(fā) 安信種苗從種 苗嫁接機(jī)械化入手 向育苗上下游生產(chǎn)環(huán)節(jié)延 伸 開發(fā)出溫湯浸種機(jī) 平盤播種機(jī) 穴盤播 種機(jī) 智能施肥機(jī) 高壓高頻打藥機(jī) 病害智 能識別系統(tǒng) 除濕殺菌機(jī) 大棚溫濕度自動控 制系統(tǒng) 水肥自動噴灌車 智能運輸車等多種 育苗生產(chǎn)智能機(jī)械裝備 安信種苗通過多年在 育苗生產(chǎn)機(jī)械自動化方面的投入 已經(jīng)初步完 成了機(jī)械化育苗體系建設(shè) 通過育苗機(jī)械化提 高育苗效率 降低對人工操作的依賴程度 并 且能夠精準(zhǔn)量化育苗的各項技術(shù)指標(biāo) 培育健 壯高品質(zhì)種苗 現(xiàn)在安信種苗年育苗量從 1 5億 株提高到 2億株 未來將有更多更新的自動化 機(jī)械設(shè)備投入使用 有望達(dá)到年育苗量 4億株 的目標(biāo) 目前種苗嫁接機(jī)研發(fā)投入大 設(shè)備成 本高 嫁接種苗成活率低 嫁接速度有待進(jìn)一 步提高 隨著育苗工廠化的推進(jìn) 育苗產(chǎn)業(yè)將 會朝著工業(yè)化方向發(fā)展 未來將有更多機(jī)械化 自動化裝備引入嫁接育苗中 越來越多機(jī)械自 動化操作將代替人工勞動 嫁接自動化是其中 最重要的一環(huán) 中國在嫁接自動化領(lǐng)域已經(jīng)開 始了從模仿到自主創(chuàng)新的過程 安信種苗現(xiàn)在 的嫁接自動化技術(shù)已經(jīng)完成了產(chǎn)學(xué)研過渡 開 始在蔬菜育苗行業(yè)全面推廣應(yīng)用 參考文獻(xiàn) 1 辜松 江林斌 國內(nèi)外蔬菜嫁接機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 J 東北農(nóng)業(yè)大 學(xué)學(xué)報 2007 6 847 851 2 全國蔬菜種苗科技協(xié)同創(chuàng)新中心成立 J 中國蔬 菜 2018 12 28 3 么秋月 李蒙蒙 2017設(shè)施農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)大會 主旨報告精編 J 農(nóng)業(yè)工程技術(shù) 溫室園藝 2017 37 28 15 27 4 儲高峰 茄科蔬菜自動嫁接技術(shù)的研究 D 北京 中國農(nóng)業(yè) 大學(xué) 2002 5 Jung Myung Lee C Kubota S J Tsao Z etal Hoyos Echevarria et al Current status of vegetable grafting Diffusion grafting techniques automation J Scientia Horticulturae 2010 127 2 93 105 6 孫群 國內(nèi)外蔬菜自動化嫁接技術(shù)研究現(xiàn)狀 J 農(nóng)業(yè)機(jī) 械 2004 1 52 7 張鐵中 2JSZ 600型蔬菜自動嫁接機(jī) J 農(nóng)村百事 通 2000 21 42 項目支持 濟(jì)南市十大農(nóng)業(yè)特色產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新團(tuán)隊 和創(chuàng)新項目 黃瓜產(chǎn)業(yè) 黃瓜栽培環(huán)境調(diào)控 智 能精量施肥關(guān)鍵技術(shù)及裝備研發(fā)與應(yīng)用 作者簡介 韓吉書 1970 男 山東濟(jì)南人 高 級農(nóng)藝師 研究方向為蔬菜工廠化育苗 通信作者 高中強(qiáng) 1968 男 山東諸城人 推廣研究員 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部蔬菜專家指導(dǎo)組成員 主 要從事蔬菜技術(shù)推廣 行業(yè)管理和相關(guān)課題研究