中國設施園藝自動化生產(chǎn)裝備的發(fā)展_辜松.pdf

11 中國農(nóng)村科技 2023 年 2 月 中國設施園藝自動化生產(chǎn)裝備的發(fā)展 文 辜松 工人在植物工廠工作 12 特別策劃 Specially Curated 一 前言 二 我國設施園藝自動化生產(chǎn)裝備的現(xiàn)狀 一 穴盤精量播種機推廣廣泛 設施農(nóng)業(yè)是集工程技術 信息技術 生物技 術 自控技術為一體的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式 需要裝 備與農(nóng)藝融合 生產(chǎn)自動化與信息化結(jié)合 使土地 產(chǎn)出率 資源利用率和勞動生產(chǎn)率顯著提高 達到 有效增強農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力 抗風險能力和市場競 爭力的目的 這其中尤以種苗 蔬菜和花卉為主的 設施園藝生產(chǎn)發(fā)展最為迅猛 設施園藝生產(chǎn)廣泛應 用于蔬菜與花卉生產(chǎn)中 近年國家投資補助建設了 大批溫室 使得我國溫室種植面積已位居世界第 一 2012 年以后 我國連棟溫室園藝種植面積呈 現(xiàn)出跨越式增長 連棟溫室是設施園藝規(guī)?；?裝 備化 智能化及信息化生產(chǎn)的保證 代表了現(xiàn)代園 藝生產(chǎn)技術的發(fā)展趨勢 設施園藝生產(chǎn)作業(yè)裝備是 指能夠完成特定園藝生產(chǎn)作業(yè)過程 執(zhí)行先進技術 流程的設備與控制系統(tǒng)等的統(tǒng)稱 設施園藝裝備化 作業(yè)生產(chǎn)是指針對種苗培育 栽培生產(chǎn)等環(huán)節(jié) 利 用裝備進行規(guī)模化 集約化 智能化及信息化生產(chǎn) 十三五 期間國家通過重點研發(fā)計劃 智能農(nóng)機 裝備 重點專項 大力支持了設施園藝智能裝備技 術的開發(fā) 有效推動了設施蔬菜示范生產(chǎn) 促進了 我國設施園藝裝備化生產(chǎn)的發(fā)展 20 世紀 90 年代借鑒歐美精量播種技術 大力 開發(fā)穴盤精量播種生產(chǎn)線 是我國設施園藝生產(chǎn)裝 備研究的第一個高潮 2000 年以后 在荷蘭 以色 列及日本等國家園藝裝備先進技術的推動下 我國 進一步在自動嫁接 自動灌溉 溫室物流化輸送及 水肥一體化施用技術等方面開展了廣泛研究 2010 年以后達到第二個高潮 目前 我國設施園藝自動 化生產(chǎn)裝備的應用表現(xiàn)為以下特點 20 世紀 90 年代 美國 英國公司的精量播種 機開始進入我國時的售價在每臺 套 近百萬元 這期間我國播種機的研發(fā)也進入高潮 幾乎每個省 份都有生產(chǎn)廠家 2000 年以后 荷蘭 意大利等 歐洲公司的精量播種機進入我國花卉種植和種苗生 產(chǎn)企業(yè) 銷售價格降到幾十萬元 經(jīng)過市場洗禮 國內(nèi)涌現(xiàn)出一批質(zhì)量穩(wěn)定 做工優(yōu)良 售后完善的 穴盤精量播種機生產(chǎn)企業(yè) 他們將穴盤精量播種機 的價格降到了 10 萬元 有些產(chǎn)品更是降到了 5 萬 元以下 穴盤精量播種機已成為有一定規(guī)模的種苗 生產(chǎn)企業(yè)及設施農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園的標配設備 2010 年天津濱海國際花卉科技有限公司針對 盆栽紅掌 率先在國內(nèi)引進成套荷蘭大型苗床輸送 物流化生產(chǎn)裝備 由此開始我國陸續(xù)以成套或關鍵 裝備形式引進荷蘭物流化生產(chǎn)裝備 我國部分設施 盆栽花卉 種苗及水培葉菜生產(chǎn)企業(yè)實現(xiàn)了物流化 自動生產(chǎn) 使我國設施園藝生產(chǎn)裝備技術與信息化 管理水平達到一個新高度 十三五 期間 由國家及地方政府投資 圍 繞蔬菜生產(chǎn) 以生產(chǎn)示范為目的 全國各個省份建 成一大批設施園藝產(chǎn)業(yè)園 實現(xiàn)了溫室內(nèi)環(huán)境自動 化控制 機械化播種 自動水肥一體化施用等作業(yè) 提高了作業(yè)效率和產(chǎn)品品質(zhì) 中型規(guī)模設施園藝企業(yè)受困于規(guī)?；a(chǎn)需 求 勞動力成本攀升 企業(yè)資金有限等多重壓力 部分企業(yè)自行開發(fā)簡易型物流化生產(chǎn)裝置與物流輸 送裝置 分別開發(fā)出基質(zhì)攪拌 基質(zhì)自動裝盆 種 苗自動移植 軌道車種苗穴盤 盆栽托盤輸送的設 備以及簡易苗床栽培 軌道電動運送裝置 設施園藝裝備技術以荷蘭為首的歐洲技術最為 先進 2010 年 我國開始引進荷蘭溫室生產(chǎn)技術 與裝備 相關企業(yè)與國內(nèi)大專院校合作 開發(fā)出多 種溫室自動化生產(chǎn)裝備 已基本實現(xiàn)溫室大型苗床 物流化生產(chǎn)系統(tǒng)全套裝備國產(chǎn)化 帶動了國內(nèi)物流 輸送裝備技術的發(fā)展 近年 國內(nèi)多所大專院校 科研院所介入溫室生產(chǎn)裝備的研發(fā) 設施園藝裝備 技術研發(fā)隊伍逐步壯大 近年在國家相關政策的推動下 大批非農(nóng)資金 二 設施園藝行業(yè)領軍企業(yè)廣泛引進荷蘭技 術裝備系統(tǒng) 三 全國范圍建成一批設施園藝示范生產(chǎn)產(chǎn) 業(yè)園 四 部分中型設施園藝種植企業(yè)自行研究簡 易設備 五 設施園藝裝備技術研發(fā)隊伍逐步壯大 六 非農(nóng)資金有力推動設施園藝自動化裝備 的應用 13 中國農(nóng)村科技 2023 年 2 月 設施園藝主要是在溫室進行種苗 蔬菜和花卉 生產(chǎn) 目前 種苗生產(chǎn)基本實現(xiàn)了自動控制溫濕環(huán) 境 種植基質(zhì)機械化攪拌 自動生產(chǎn)紙缽 穴盤機 械化填裝基質(zhì) 自動化穴盤精量播種 機械化澆水 施肥 水培葉菜機械生產(chǎn) 機械化清洗穴盤等作業(yè) 并針對溫室內(nèi)穴盤和盆栽花卉實現(xiàn)了大型物流苗床 的輕簡化輸送和自動化輸送 早期多以溫室結(jié)構(gòu)為主 2000年以來主要集 中在溫室環(huán)境調(diào)節(jié)和自動控制方面 對自動化生產(chǎn) 裝備方面的觸及不多 致使目前我國設施農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 裝備技術的開發(fā)與應用水平落后于先進國家 導致 國內(nèi)設施園藝生產(chǎn)機械化程度低 勞動強度大 生 產(chǎn)效率不高 最終表現(xiàn)為設施園藝生產(chǎn) 單位產(chǎn)出 率不高 難以形成國際競爭力 近年 許多大專院 校開始關注設施園藝生產(chǎn)節(jié)點的自動化生產(chǎn)裝備開 發(fā) 如基質(zhì)填充機 播種機 嫁接機 花卉種苗移 植機 機器視覺分級裝置 花卉包裝機等 但是 溫室生產(chǎn)內(nèi)部連接節(jié)點生產(chǎn)裝備 輸送生產(chǎn)資材的 物流輸送裝備開發(fā)滯后 這導致設施園藝生產(chǎn)中雖 然使用了各類生產(chǎn)作業(yè)設備完成穴盤基質(zhì)填充和播 種等機械作業(yè) 仍需利用人工搬運生產(chǎn)資材 使自 動化節(jié)點作業(yè)裝備的效率難以發(fā)揮 總體生產(chǎn)效率 并沒有得到有效提高 通過裝備引進 部分大型龍頭企業(yè)設施園藝生 產(chǎn)裝備已處于國際先進水平 通過 十五 以來國 家科研項目的推動 各省構(gòu)建起一批裝備生產(chǎn)水平 較高的種苗生產(chǎn)企業(yè)和蔬菜 花卉示范生產(chǎn)基地 但是 中國多數(shù)的溫室大棚 日光溫室種植戶的生 產(chǎn)水平低下 目前 設施園藝整體機械化作業(yè)規(guī)模 仍低于 40 設施園藝整體生產(chǎn)裝備發(fā)展仍處于初 級階段 還有很長的路要走 一些大專院校 科研院所與設施裝備生產(chǎn)企業(yè) 圍繞溫室園藝生產(chǎn)各環(huán)節(jié)開展了多方面研究 推動 了國內(nèi)設施園藝生產(chǎn)技術水平的提高 起到了平抑 國外設施園藝裝備進口價格的作用 但是 成果產(chǎn) 品化步伐緩慢 其原因是大專院校及科研院所與企 業(yè)結(jié)合不緊密 前者技術力量強 后者具有制造能 力 二者分別在各自的領域單打獨斗 未能夠形成 優(yōu)勢互補 我國設施園藝蔬菜種植品種多 種植模式不統(tǒng) 一 目前形成 土法洋法 并存的局面 引進的自 動化裝備在應用上依靠國外的種植模式 生產(chǎn)資料 成本高 難以推廣 國內(nèi)種植模式類型繁多 對生 產(chǎn)裝備的開發(fā)造成困難 開發(fā)出的溫室種植生產(chǎn)裝 備通用性不好 七 溫室種植生產(chǎn)裝備逐步完善 四 設施園藝裝備開發(fā)研究方向不均衡 三 存在的問題 四 發(fā)展現(xiàn)代設施種植智能化生產(chǎn)裝備的建議 一 設施園藝生產(chǎn)裝備整體發(fā)展水平低 二 國內(nèi)設施園藝裝備技術產(chǎn)品化步伐緩慢 一 制定符合國情的標準化農(nóng)藝流程 二 簡易溫室輕簡化裝備與連棟溫室自動化 裝備并行開發(fā) 三 缺乏標準化農(nóng)藝流程制約裝備的開發(fā) 強勢進軍設施農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 引進國外成套設備與技術 構(gòu)建具有世界先進技術水平的設施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地 大型企業(yè)的進入為設施園藝生產(chǎn)帶來了活力 帶動 了整體技術裝備的升級換代 是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型的 強勁推動力 隨著農(nóng)村勞動力向城市轉(zhuǎn)移 以及我國人力成 本的提高 設施種植到了進行生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)折 點 設施種植生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變的核心是實現(xiàn)作業(yè)的機 械化 管理信息化 目標是大力提高土地產(chǎn)出率 提升人均勞動效率 降低生產(chǎn)成本和勞動強度 縮 小與國外設施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的差距 實現(xiàn)規(guī)?；?智能 化 數(shù)字化生產(chǎn) 增強我國設施園藝生產(chǎn)的競爭力 為解決我國目前設施園藝生產(chǎn)品種繁多 栽培 方法不統(tǒng)一 使用資材類型繁雜導致的制約設施生 產(chǎn)裝備開發(fā)進程的問題 必須針對我國國情 設施 生產(chǎn)特性 加強農(nóng)機農(nóng)藝融合 加速開展設施園藝 生產(chǎn)流程 生產(chǎn)資材規(guī)范的研究與制定工作 為設 施園藝生產(chǎn)裝備開發(fā)提供明確的作業(yè)條件 清晰的 技術要求 在國家提出工業(yè)化 城鎮(zhèn)化與農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化協(xié)調(diào) 同步的形勢下 設施種植應兩條腿走路 分別針對 簡易溫室和連棟溫室構(gòu)建相應的生產(chǎn)裝備體系 針 對國內(nèi)占設施園藝面積最大的大中小棚和日光溫 14 特別策劃 Specially Curated 室 開發(fā)構(gòu)建輕簡化生產(chǎn)裝備體系 實現(xiàn)溫室環(huán)境 監(jiān)測 肥水灌溉智能化管理 播種環(huán)節(jié)基本實現(xiàn)機 械化作業(yè) 部分實現(xiàn)自動嫁接作業(yè) 溫室內(nèi)部生產(chǎn) 物料實現(xiàn)半自動輸送 搬運 提高關鍵作業(yè)環(huán)節(jié)的 生產(chǎn)率 降低勞動強度 顯著提高勞動生產(chǎn)率 降 低成本 最終提高經(jīng)濟效益 針對連棟溫室 實現(xiàn)大部分機械化作業(yè) 節(jié)點 作業(yè)設備之間實現(xiàn)物流化自動輸送作業(yè) 溫室內(nèi)部 作業(yè)整體實現(xiàn)節(jié)點作業(yè)和輸送作業(yè)的智能化協(xié)調(diào)運 行 溫室內(nèi)部環(huán)境控制與肥水灌溉根據(jù)不同作物的 栽培系統(tǒng) 實現(xiàn)自動控制與灌溉管理 人工僅完成 智能化生產(chǎn)系統(tǒng)的管理 設備維修及個別機械難以 完成環(huán)節(jié)的作業(yè) 基本上達到溫室內(nèi)部生產(chǎn)全程機 械化作業(yè)水平 在部分高水平企業(yè)基于物聯(lián)網(wǎng)技術 實現(xiàn)環(huán)境水肥控制系統(tǒng) 作業(yè)裝備控制系統(tǒng)及生產(chǎn) 資源管理系統(tǒng)集成運作 達到訂單生產(chǎn) 病害預警 栽培速度調(diào)控的智能化 高效益生產(chǎn)模式 拉近或 達到國際先進水平 切實增強我國設施園藝生產(chǎn)在 國際上的競爭力 三 依托高附加值作物開發(fā)設施園藝生產(chǎn)裝 備體系 四 通過行業(yè)協(xié)會促進設施種植良性發(fā)展 設施園藝生產(chǎn)流程是一個復雜系統(tǒng) 真正構(gòu)建 一個具有實際生產(chǎn)功能的高效生產(chǎn)裝備體系難度較 大 需要充足的資金投入 持續(xù)的技術支持 實際 生產(chǎn)對象的檢驗和不斷的改進 因此 構(gòu)建設施園 藝生產(chǎn)裝備體系應首先針對高附加值作物生產(chǎn)企 業(yè) 依托企業(yè)資金優(yōu)勢 對智能裝備的緊迫需求及 實際生產(chǎn)作業(yè)流程 推動新產(chǎn)品的開發(fā) 構(gòu)建完善 的智能生產(chǎn)裝備系統(tǒng) 在智能裝備系統(tǒng)改進 完善 的基礎上 再進一步推動向其它作物領域擴展 歐 洲的設施園藝智能化生產(chǎn)裝備體系開發(fā)歷程亦是如 此 行業(yè)協(xié)會是設施種植專家與生產(chǎn)企業(yè) 農(nóng)業(yè)栽 培技術與工程技術結(jié)合的平臺 通過設施農(nóng)業(yè)行業(yè) 協(xié)會 組織行業(yè)專家調(diào)查生產(chǎn)中存在的問題及對自 動化生產(chǎn)的要求 為新設備研制 新技術開發(fā)提供 指導性建議 協(xié)調(diào)設備生產(chǎn)企業(yè)的開發(fā)與生產(chǎn) 推 廣新技術新裝備 結(jié)合智能裝備體系的開發(fā) 制定 栽培生產(chǎn)規(guī)范 促進設施種植的有序 可持續(xù)性發(fā) 展 節(jié)能日光溫室 作者單位 華南農(nóng)業(yè)大學工程學院