黃丹楓

（上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院，200240）

1 蔬菜種苗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求

2011年中國蔬菜播種面積達(dá)1 867萬hm2，總產(chǎn)量逾6億t，人均占有量420多kg[1]。需要育苗移栽的蔬菜種類有茄果類、瓜類、葉菜類、蔥蒜類、豆類和部分根菜類，商品苗供應(yīng)量約需4 000億株。蔬菜園藝場、標(biāo)準(zhǔn)園和專業(yè)合作社對(duì)集約化育苗的技術(shù)需求也十分顯著，因此穴盤育苗關(guān)鍵技術(shù)和共性技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于種苗產(chǎn)業(yè)和蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。

穴盤育苗技術(shù)在國際上已趨成熟。美國率先研發(fā)了穴盤育苗技術(shù)，美國年產(chǎn)商品苗1.5億株以上的育苗公司有15家，其中Speedling Transplanting、Green Heart Farms等大型育苗公司種苗的年生產(chǎn)量超過5億株。荷蘭的VanDerBekerom、Beekeh Kamp和意大利的Restyra育苗公司商品苗數(shù)量達(dá)到2億株/年。日本與美國合資的TMBALL公司年生產(chǎn)的種苗數(shù)量逾1億株/年，其中40%是蔬菜苗[2]。

我國蔬菜育苗歷史悠久，早在北魏《齊民要術(shù)》中就有描述[4]。20世紀(jì)20年代，少量的溫室、冷床和溫床等保護(hù)地設(shè)施用于蔬菜育苗；20世紀(jì)50年代開始，蔬菜保護(hù)地育苗迅速發(fā)展；20世紀(jì)60年代以后，塑料管棚的育苗方式得以發(fā)展；20世紀(jì)70年代以來，電熱加溫溫床育苗技術(shù)逐漸應(yīng)用；20世紀(jì)80年代，北京蔬菜研究中心陳殿奎[5]專家領(lǐng)銜引進(jìn)消化吸收國際工廠化育苗技術(shù)，沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)[6]、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)[2]、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)[7]、上海農(nóng)科院等單位在工廠化育苗技術(shù)研究和應(yīng)用方面做了大量工作，在營養(yǎng)土育苗等方面積累了相當(dāng)多的經(jīng)驗(yàn)[8]；20世紀(jì)90年代至今，隨著農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，北京、上海、廣州等大城市郊區(qū)，大面積的蔬菜商品化生產(chǎn)基地迅速發(fā)展，對(duì)規(guī)?；?、集約化、商品化的種苗生產(chǎn)需求顯現(xiàn)[9]。

2 穴盤育苗關(guān)鍵技術(shù)的研究與發(fā)展

種植業(yè)一直以來被認(rèn)為是勞動(dòng)強(qiáng)度大、投資回報(bào)率低的弱質(zhì)產(chǎn)業(yè)，而先進(jìn)的育苗技術(shù)和生產(chǎn)方式能夠最大程度地降低農(nóng)戶的生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效益，也能夠最有效地物化科技創(chuàng)新成果，促進(jìn)蔬菜新品種、育苗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

穴盤育苗技術(shù)是農(nóng)業(yè)工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)的典型代表，它將信息技術(shù)、工程技術(shù)和農(nóng)藝技術(shù)相結(jié)合，通過溫室設(shè)施、精量播種、基質(zhì)合成、精準(zhǔn)灌溉等裝備和種苗質(zhì)量管理等技術(shù)的創(chuàng)新集成（圖1），支撐種苗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展；穴盤育苗產(chǎn)業(yè)與溫室產(chǎn)業(yè)、種子加工、專用基質(zhì)、農(nóng)用塑料、肥料工業(yè)、灌溉設(shè)備等農(nóng)用工業(yè)的發(fā)展相互依存，共同發(fā)展。在國家和各級(jí)政府的持續(xù)支持下，我國的穴盤育苗技術(shù)從引進(jìn)消化吸收到自主創(chuàng)新集成，成果顯著。

圖1 穴盤育苗的核心技術(shù)

2.1 穴盤育苗設(shè)施設(shè)備的技術(shù)創(chuàng)新

①育苗溫室 育苗溫室設(shè)施設(shè)備的研發(fā)，體現(xiàn)了引進(jìn)消化吸收和自主創(chuàng)新研發(fā)并進(jìn)的特征，為集約化育苗提供了基礎(chǔ)條件。

a.溫度控制設(shè)備。育苗溫室的溫度控制包括加溫、降溫和保溫三大部分，北方地區(qū)的育苗溫室多數(shù)具有加溫系統(tǒng)，主要采用燃煤、燃油、燃?xì)夂碗娂訙氐确绞?。但加溫系統(tǒng)的配置受能源限制，因此長江中下游和南方地區(qū)通常選擇不加溫或局部加熱（苗床電加熱）的方式進(jìn)行蔬菜育苗。保溫設(shè)施的研發(fā)包括日光溫室覆蓋材料[10]、機(jī)械控制設(shè)備[11]、有機(jī)物料發(fā)酵提升局部溫度、加溫與保溫相結(jié)合的溫度保持方案等[12，13]。濕簾風(fēng)機(jī)、微噴風(fēng)扇、外遮蔭等降溫設(shè)施的研發(fā)和應(yīng)用，已有許多成功的經(jīng)驗(yàn)[14]。

b.光照控制設(shè)備。育苗溫室主要選用高壓鈉燈和硫燈作為補(bǔ)光光源，對(duì)于少數(shù)需要改變光周期的蔬菜作物，采用園藝專用燈[15]。多數(shù)育苗溫室沒有配置補(bǔ)光系統(tǒng)，主要原因是蔬菜幼苗對(duì)光源的光質(zhì)、密度、高度的要求缺少基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持，補(bǔ)光策略缺少光溫驅(qū)動(dòng)的生長模型。

c.CO2補(bǔ)充設(shè)備。配置二氧化碳補(bǔ)充系統(tǒng)補(bǔ)充CO2，有利于提高種苗的光合作用效率，其研究和應(yīng)用情況與補(bǔ)光系統(tǒng)相似。

②育苗設(shè)備 a.精量播種設(shè)備。1991年由中國農(nóng)業(yè)工程研究設(shè)計(jì)院等單位研制的2XB-400穴盤精量播種系統(tǒng)，已成功用于油菜、甘藍(lán)、菜花等作物的機(jī)播[16]；2000年上海交通大學(xué)研制出我國第一臺(tái)真空吸附式精量播種流水線，相關(guān)的技術(shù)專利和產(chǎn)品相繼問世[17～20]。小型針式播種機(jī)、點(diǎn)播器的研發(fā)，替代精量播種流水線用于種苗生產(chǎn)，可降低設(shè)備投資。

b.嫁接設(shè)備。為了解決手工嫁接效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、嫁接苗生長差異大等問題，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)率先研究了蔬菜自動(dòng)嫁接機(jī)器人，利用傳感器和計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了嫁接苗子葉方向的自動(dòng)識(shí)別、判斷，能自動(dòng)完成砧木、接穗的取苗、切苗、接合、固定、排苗等[21]。張鐵中等[21]、辜松等[22]先后分別研發(fā)了2JSZ-600型和2JC-500型蔬菜自動(dòng)嫁接機(jī)。

c.肥水灌溉設(shè)備。灌溉和施肥設(shè)備是種苗生產(chǎn)的核心，通常包括水處理設(shè)備、灌溉管道、貯水及供給系統(tǒng)、灌溉和施肥設(shè)備、灌水器如滴頭、噴頭等。灌溉施肥的控制按照時(shí)間、溫度、濕度、太陽輻照量、濕度傳感器等信息實(shí)現(xiàn)綜合決策，采用EC值和pH值雙傳感器，保證了系統(tǒng)的安全與可靠。潮汐灌溉是一種節(jié)水灌溉系統(tǒng)，通過間隙向植物生長容器提供水和營養(yǎng)物質(zhì)，一段時(shí)間后水或者營養(yǎng)液返回蓄水池，具有高效利用水資源、避免污染溪流和鄰近土壤的作用。多層潮汐灌溉育苗裝置[23]通過間隙灌溉、循環(huán)利用，并配以光照控制和多層營養(yǎng)架組合，使生產(chǎn)效率顯著提高，具有高效利用光能、節(jié)約水肥資源、避免污染環(huán)境的作用[24]。

d.種苗儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備。種苗的包裝設(shè)備包括包裝材料的選擇、包裝設(shè)計(jì)和裝潢、包裝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等。根據(jù)運(yùn)輸要求選擇鈣塑箱或瓦楞紙箱等材料，根據(jù)苗的大小、育苗盤規(guī)格、運(yùn)輸距離的長短、運(yùn)輸條件等確定包裝規(guī)格尺寸、包裝裝潢和包裝技術(shù)。包裝標(biāo)志包括種苗種類、品種、苗齡、葉片數(shù)、裝箱容量、生產(chǎn)單位等，穴盤苗需配備定制的種苗運(yùn)輸車架，提高運(yùn)輸效率[25]。

種苗的運(yùn)輸基本上采用汽車運(yùn)輸，運(yùn)輸種苗的汽車大都采用溫、濕可調(diào)的箱式專用運(yùn)輸車輛。種苗的運(yùn)輸設(shè)備有封閉式運(yùn)輸車輛、種苗搬運(yùn)車輛、運(yùn)輸防護(hù)架等，應(yīng)保證在運(yùn)輸過程中秧苗處于適宜的環(huán)境。

③育苗輔助設(shè)備 a.苗床。自主研發(fā)的苗床分為固定式和移動(dòng)式，設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮如何最大限度地利用育苗溫室的面積、便于操作、改善光照和提高利用率等因素。固定式苗床主要由固定床架、苗床框以及承托材料等組成，育苗溫室利用率相對(duì)較低，苗床面積一般只有溫室總面積的50%～65%。移動(dòng)式苗床床架固定，育苗框可通過滾動(dòng)桿的轉(zhuǎn)動(dòng)而橫向移動(dòng)，或?qū)⒂缈蜃龀煽苫顒?dòng)的單個(gè)小型框架，在苗床床架上縱向推拉移動(dòng)。與固定式苗床相比，移動(dòng)式苗床溫室利用率高達(dá)90%。

b.穴盤。穴盤是工廠化育苗必不可少的重要器具，已進(jìn)入國產(chǎn)化生產(chǎn)階段。育苗盤按照材質(zhì)劃分為兩大類，一類為聚乙烯或聚丙烯薄板吸塑而成，一類為聚苯乙烯泡沫塑料模注塑而成。穴孔的形狀有圓形和方形2種，國內(nèi)廠家生產(chǎn)的以圓口盤為多，美國、德國等普遍采用方口育苗盤，穴孔深度視孔大小而異。育苗盤一般可以連續(xù)使用2～3 a。

c.種苗轉(zhuǎn)移車。包括穴盤轉(zhuǎn)移車和成苗轉(zhuǎn)移車。穴盤轉(zhuǎn)移車將播種完的穴盤運(yùn)往催芽室，車的高度及寬度根據(jù)穴盤的尺寸、催芽室的空間和育苗的數(shù)量來確定。成苗轉(zhuǎn)移車采用多層結(jié)構(gòu)，根據(jù)商品苗的高度確定放置架的高度，車體可設(shè)計(jì)成分體組合式，以適合于不同種類蔬菜種苗的搬運(yùn)和裝卸。

d.種苗分離機(jī)。它能夠不損傷種苗，保證育苗介質(zhì)完整，有橫桿式和蓋板式2種，橫桿式種苗分離機(jī)適合株型較高的種苗脫離穴盤，尚處于研發(fā)階段。

e.移苗機(jī)。移苗機(jī)或者移苗機(jī)器人的研發(fā)是實(shí)現(xiàn)種苗工廠化生產(chǎn)和移栽機(jī)械化作業(yè)的育苗生產(chǎn)新模式。我國栽植機(jī)械的研究始于20世紀(jì)80年代，常見的移栽機(jī)主要有鉗夾式、鏈夾式、撓性圓盤式、吊杯式、導(dǎo)苗管式、輸送帶式、空氣整根營養(yǎng)缽育苗移栽機(jī)等[26]，但應(yīng)用于蔬菜幼苗自動(dòng)化移栽的成熟設(shè)備還比較少見。

2.2 穴盤育苗質(zhì)量管理技術(shù)創(chuàng)新

①種子處理 蔬菜種子處理技術(shù)與裝備的研發(fā)，是保障穴盤育苗質(zhì)量、提高育苗效率的重要內(nèi)容。種子的加工設(shè)備研發(fā)包括拋光、包衣、烘干、重力選種、風(fēng)力選種等[27～29]，相應(yīng)的種子處理技術(shù)包括種子篩選分級(jí)、種子殺菌、殺蟲及種子保護(hù)。理想的種子處理過程由種子加工企業(yè)完成，穴盤育苗企業(yè)需要了解種子的來源、質(zhì)量和種子處理方式。

②基質(zhì)合成 基質(zhì)是穴盤育苗體系的重要組成材料，育苗基質(zhì)的選擇和配制是穴盤育苗的基礎(chǔ)，決定了種苗質(zhì)量、成苗周期和育苗成本。穴盤育苗使用的無土基質(zhì)，要求無毒安全、質(zhì)輕、營養(yǎng)均衡、通氣透水良好、價(jià)格便宜。常用的基質(zhì)有泥炭、珍珠巖和蛭石。根據(jù)當(dāng)?shù)氐馁Y源情況，可選擇爐渣、細(xì)砂、菇渣、發(fā)酵秸稈、炭化礱糠、鋸木屑等原料，篩選確定孔隙度、含水量、容重、導(dǎo)熱性能、pH值、EC值等育苗基質(zhì)合成的技術(shù)參數(shù)。研發(fā)經(jīng)濟(jì)環(huán)保型全價(jià)配合基質(zhì)、提高基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)化水平、育苗基質(zhì)的循環(huán)利用等，已經(jīng)成為育苗基質(zhì)技術(shù)創(chuàng)新的重點(diǎn)[30，32]。

種苗生產(chǎn)企業(yè)一般配備專用設(shè)備完成基質(zhì)的消毒過程，消毒方式包括熱風(fēng)消毒、微波消毒、太陽能消毒、高溫蒸汽消毒、化學(xué)消毒等，其中以高溫蒸汽消毒較為普遍，效果較好。化學(xué)消毒法是指將液體或氣體消毒藥劑注入基質(zhì)中達(dá)一定深度，并使之汽化和擴(kuò)散，從而達(dá)到滅菌消毒的目的。消毒面積較大時(shí)一般采用動(dòng)力式消毒機(jī)，按機(jī)械運(yùn)動(dòng)方式有犁式、鑿刀式、旋轉(zhuǎn)式和注入棒式4種類型，藥液注入方式有線狀和點(diǎn)狀注入等。蒸汽消毒機(jī)一般使用內(nèi)燃爐筒煙管式鍋爐[33]。

③肥水運(yùn)籌 節(jié)水灌溉與肥水一體化技術(shù)是穴盤育苗的關(guān)鍵技術(shù)。育苗灌溉方式的選擇涉及蔬菜品種、育苗溫室結(jié)構(gòu)、水源及動(dòng)力供應(yīng)情況、企業(yè)投資能力、使用者的知識(shí)技術(shù)水平等諸多因素。灌溉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮種苗供水、營養(yǎng)液供應(yīng)和水質(zhì)的調(diào)整，包括灌溉方式、管道設(shè)計(jì)、灌溉速度、控制系統(tǒng)等[34]。灌溉策略研究相對(duì)灌溉設(shè)備而言更加重要，集成于灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案中，潮汐灌溉設(shè)備的技術(shù)創(chuàng)新成果已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用階段[23]。

④穴盤苗質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化管理體系 建立種苗生產(chǎn)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和保證體系是種苗企業(yè)生存和發(fā)展的關(guān)鍵。根據(jù)工廠化育苗環(huán)境控制要求，以企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營需求為目標(biāo)，在種子處理、穴盤孔徑選擇、基質(zhì)理化性狀、肥水灌溉、有機(jī)肥使用以及貯運(yùn)標(biāo)準(zhǔn)等關(guān)鍵因素試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，將HACCP、GMP管理思想應(yīng)用于穴盤苗生產(chǎn)過程管理[35]，集成種子處理、基質(zhì)合成、穴盤孔徑選擇和肥水管理等穴盤苗質(zhì)量關(guān)鍵點(diǎn)控制技術(shù)，制訂蔬菜生產(chǎn)技術(shù)操作規(guī)程和商品標(biāo)準(zhǔn)，為穴盤苗生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化提供技術(shù)支持[36]。標(biāo)準(zhǔn)化管理體系可使整個(gè)種苗生產(chǎn)和企業(yè)管理 “防患于未然”，并通過對(duì)生產(chǎn)、經(jīng)營每一個(gè)環(huán)節(jié)的再策劃，嚴(yán)格檢查和監(jiān)督制度，進(jìn)行過程控制，從而防止次品苗的產(chǎn)生，并通過不斷改進(jìn)、完善各項(xiàng)生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范和各生產(chǎn)管理環(huán)節(jié)的作業(yè)指導(dǎo)書，以實(shí)現(xiàn)規(guī)范化管理和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的持續(xù)改進(jìn)（圖2）。

圖2 種苗企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作流程

工廠化育苗的終端是商品種苗的營銷，商品種苗的標(biāo)準(zhǔn)化、包裝和運(yùn)輸、銷售的廣告策劃、供應(yīng)示范和售后服務(wù)體系等技術(shù)與管理創(chuàng)新是種苗企業(yè)拓展?fàn)I銷渠道、創(chuàng)造效益的根本，是種苗質(zhì)量管理體系的組成部分。將企業(yè)形象、園藝媒體、產(chǎn)品銷售和售后服務(wù)相結(jié)合，通過產(chǎn)品推介、茬口安排指導(dǎo)、種苗銷售后服務(wù)等多種方式，積極做好產(chǎn)品宣傳和銷售策劃工作，使穴盤育苗的優(yōu)點(diǎn)逐步得到農(nóng)戶的認(rèn)同，引導(dǎo)蔬菜園藝場、合作社和專業(yè)化農(nóng)戶接受商品苗并購買和使用。

3 發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)

3.1 穴盤育苗技術(shù)的發(fā)展機(jī)遇

蔬菜產(chǎn)業(yè)向著專業(yè)化、集約化、規(guī)?；较虬l(fā)展，農(nóng)業(yè)設(shè)施和機(jī)械裝備的投入，各級(jí)政府規(guī)?；a(chǎn)蔬菜標(biāo)準(zhǔn)園的建設(shè)引導(dǎo)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的根本轉(zhuǎn)變提供了機(jī)遇，創(chuàng)造了穴盤育苗的產(chǎn)業(yè)需求和外部條件。

中國蔬菜育苗的歷史悠久，經(jīng)驗(yàn)積淀豐厚；經(jīng)過近30 a的技術(shù)創(chuàng)新，在引進(jìn)消化吸收國際工廠化育苗先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，穴盤育苗的關(guān)鍵與共性技術(shù)日趨成熟，成為種苗產(chǎn)業(yè)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力。計(jì)算機(jī)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等信息技術(shù)快速發(fā)展，工程、機(jī)械裝備等工業(yè)化技術(shù)的支撐，成為穴盤育苗技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的原動(dòng)力。

3.2 制約因素與技術(shù)發(fā)展瓶頸

①制約因素 與國際先進(jìn)的育苗技術(shù)相比較，我國蔬菜穴盤育苗發(fā)展受到蔬菜價(jià)格和技術(shù)發(fā)展的雙重制約。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料價(jià)格普遍上揚(yáng)、農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力資源匱乏、能源價(jià)格上漲的情況下，育苗成本明顯增加；而蔬菜的銷售價(jià)格在政策干預(yù)下走低，嚴(yán)重影響種苗的銷售價(jià)格，也阻礙了種苗企業(yè)育苗設(shè)施設(shè)備和技術(shù)的投入，成為種苗產(chǎn)業(yè)化發(fā)展主要瓶頸。其次，育苗企業(yè)對(duì)于依靠技術(shù)設(shè)備和應(yīng)用技術(shù)提高效益的認(rèn)識(shí)不足，缺乏具有專業(yè)知識(shí)技術(shù)的管理人員，導(dǎo)致了設(shè)備投入不到位，育苗設(shè)施無法物盡其用，出現(xiàn)軟硬件不配套，穴盤育苗的綜合效益尚未顯現(xiàn)。

②技術(shù)瓶頸 a.供應(yīng)商與種苗用戶的供需矛盾尖銳，種苗質(zhì)量和供苗時(shí)間受環(huán)境影響大，供銷合同不規(guī)范，信息不對(duì)稱，供求糾紛不斷，嚴(yán)重影響種苗企業(yè)的投資發(fā)展決策。

b.多數(shù)育苗工廠缺乏科學(xué)的規(guī)劃和生產(chǎn)計(jì)劃，面對(duì)品種豐富的蔬菜種苗市場，主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)與比例不合理，面對(duì)穴盤育苗的季節(jié)性，缺乏生產(chǎn)、運(yùn)輸、銷售等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的科學(xué)決策能力，導(dǎo)致育苗效率低下。

c.蔬菜種子處理技術(shù)落后，與進(jìn)口蔬菜種子相比較，多數(shù)國產(chǎn)種子沒有經(jīng)過分級(jí)、加工、包衣或者丸?；幚?，導(dǎo)致出苗率低，補(bǔ)苗勞動(dòng)力消耗大、成苗率低，影響工廠化育苗的經(jīng)濟(jì)效益。

d.對(duì)于不同種類蔬菜種苗的培育，缺乏前期研究數(shù)字化參數(shù)和模型積累，面對(duì)復(fù)雜條件、小氣候變化，無法實(shí)現(xiàn)肥水灌溉控制的科學(xué)決策。

e.多數(shù)育苗工廠缺少溫室物流系統(tǒng)，自動(dòng)化程度低，勞動(dòng)力工作強(qiáng)度大、工作時(shí)間長、工作效率低，資源和能源的配置缺乏科學(xué)決策支持；種苗生產(chǎn)的過程管理缺乏數(shù)字化的技術(shù)操作規(guī)程，育苗車間周年利用率低。

4 信息技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，促進(jìn)種苗產(chǎn)業(yè)發(fā)展

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，給種苗產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了最直接的技術(shù)支持；穴盤育苗技術(shù)與信息技術(shù)的融合應(yīng)用，為提高育苗企業(yè)的綜合效益、保障種苗企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了支撐。通過遠(yuǎn)程控制、圖像處理、模式識(shí)別技術(shù)和智能機(jī)械的聯(lián)合應(yīng)用，突破穴盤育苗產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸和技術(shù)難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)信息資源管理技術(shù)、知識(shí)管理技術(shù)、自動(dòng)化管理技術(shù)的一體化，切實(shí)有效地提高蔬菜種苗質(zhì)量，改善環(huán)境效益，提高種苗企業(yè)的投資回報(bào)率和再生產(chǎn)能力，是種苗供應(yīng)商品化、作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、管理信息化的目標(biāo)所在。

4.1 依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，獲取與解析穴盤育苗管理信息

信息獲取是實(shí)現(xiàn)種苗生產(chǎn)經(jīng)營中的信息流、物流和商務(wù)流的信息化管理的基礎(chǔ)，包括應(yīng)用于生產(chǎn)決策的種苗需求信息、生產(chǎn)過程控制的幼苗-環(huán)境信息、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的決策信息等。智能獲取和解析穴盤育苗的信息管理技術(shù)包括：a.獲取和解析蔬菜市場信息、生產(chǎn)信息和氣候信息，為種苗企業(yè)年度計(jì)劃和中長期發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行科學(xué)預(yù)測，指導(dǎo)年度計(jì)劃和企業(yè)發(fā)展規(guī)劃的形成；b.應(yīng)用現(xiàn)場總線架構(gòu)的育苗溫室環(huán)境控制系統(tǒng)，將育苗溫室環(huán)境變化、幼苗生長狀況等參數(shù)數(shù)字化；c.研發(fā)低功耗感知物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測的技術(shù)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)異地育苗溫室環(huán)境-蔬菜幼苗發(fā)育信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)育苗生產(chǎn)過程的可視化、自動(dòng)化管理；d.將所采集的數(shù)據(jù)通過有線（電話線或局域網(wǎng)）或無線連接到互聯(lián)網(wǎng)上，使得管理者可在遠(yuǎn)程對(duì)被控對(duì)象實(shí)現(xiàn)監(jiān)測、查詢、管理，實(shí)現(xiàn)育苗溫室環(huán)境的實(shí)時(shí)精準(zhǔn)控制，種苗應(yīng)急調(diào)運(yùn)的快速響應(yīng)；e.聯(lián)合應(yīng)用遠(yuǎn)程控制、圖像處理、模式識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)精量播種的精確定位、科學(xué)灌溉的智能決策、質(zhì)量分級(jí)的智能識(shí)別等，為穴盤育苗智能裝備的研發(fā)提供技術(shù)支持。

4.2 建立多目標(biāo)控制系統(tǒng)，通過數(shù)字化實(shí)現(xiàn)穴盤育苗標(biāo)準(zhǔn)化

穴盤育苗的生產(chǎn)過程管理包括育苗環(huán)境控制和精準(zhǔn)作業(yè)兩大環(huán)節(jié)，在總結(jié)專家知識(shí)和生產(chǎn)者經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，綜合應(yīng)用ERP管理理論和多目標(biāo)控制技術(shù)，建立模型，形成蔬菜種苗過程管理的數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)，降低生產(chǎn)成本，提高種苗生產(chǎn)的綜合效益[37]?；贓RP管理的多目標(biāo)控制技術(shù)系統(tǒng)包括4個(gè)方面。

①穴盤育苗關(guān)鍵點(diǎn)分析 根據(jù)種苗訂單數(shù)量和供應(yīng)時(shí)間，以及育苗溫室的生產(chǎn)能力，科學(xué)安排生產(chǎn)計(jì)劃；品種選擇和種子發(fā)芽條件的科學(xué)決策；根據(jù)供苗季節(jié)、種苗大小確定穴盤孔徑，直接決定了苗床的利用效率和運(yùn)籌管理效率[38]；種苗培育、煉苗階段的溫度管理，以及肥水灌溉策略等。

②建立基于市場需求、氣候變化、作物生長和節(jié)能栽培耦合的園藝作物生產(chǎn)目標(biāo)優(yōu)化控制的溫室節(jié)能模型、幼苗節(jié)能生長模型和育苗經(jīng)濟(jì)管理學(xué)模型，提供穴盤育苗全面的專家決策支持系統(tǒng)。

③根據(jù)育苗工廠環(huán)境控制能力，以及種苗企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營目標(biāo)，形成種子處理、穴盤孔徑選擇、基質(zhì)理化性狀、肥水灌溉、貯運(yùn)標(biāo)準(zhǔn)等關(guān)鍵點(diǎn)多目標(biāo)控制技術(shù)體系，制訂數(shù)字化的蔬菜穴盤育苗的技術(shù)操作規(guī)程和工作流程（圖3）。

④建立基于QACCP（Quality Analysis and Critical Control Point）、ERP （Enterprise Recourse Planning）和JIT（Just In Time）的穴盤育苗生產(chǎn)管理模式，科學(xué)管理種苗生產(chǎn)企業(yè)各類信息資源，例如溫室催芽室環(huán)境信息、種苗生產(chǎn)過程信息、生產(chǎn)計(jì)劃信息、種苗專家系統(tǒng)信息等，為種苗企業(yè)高層管理者的科學(xué)決策提供可靠的量化數(shù)據(jù)，便于管理人員方便快捷地進(jìn)行種苗生產(chǎn)計(jì)劃、經(jīng)營和決策，變革種苗企業(yè)管理組織結(jié)構(gòu)和形式，使生產(chǎn)管理的設(shè)計(jì)、組織、計(jì)劃、控制越來越趨向智能化。

4.3 研發(fā)智能裝備，支撐穴盤育苗精準(zhǔn)作業(yè)技術(shù)

①智能裝備的研發(fā)和應(yīng)用 是實(shí)現(xiàn)穴盤育苗的信息化管理和精準(zhǔn)作業(yè)的設(shè)備保障。穴盤育苗關(guān)鍵點(diǎn)分析表明，溫室物流、精量播種、精準(zhǔn)灌溉、自動(dòng)分級(jí)等智能裝備，是實(shí)現(xiàn)穴盤育苗知識(shí)管理、自動(dòng)化管理、信息資源管理技術(shù)的一體化的關(guān)鍵設(shè)備。

②溫室物流 是通過機(jī)器視覺、模式識(shí)別和機(jī)械制造技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)種苗培育過程關(guān)鍵環(huán)節(jié)的自動(dòng)化管理；溫室物流的主要設(shè)備包括移動(dòng)式苗床、軌道和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、播種催芽設(shè)施、肥水灌溉系統(tǒng)、種苗自動(dòng)分級(jí)設(shè)備等，核心部分是智能化的控制系統(tǒng)。通過穴盤育苗溫室物流技術(shù)的應(yīng)用，可以大幅度地減少勞動(dòng)力的投入，降低勞動(dòng)強(qiáng)度；通過提高苗床運(yùn)籌管理效率，提高苗床利用率；通過智能化的管理，優(yōu)化資源管理和成本投入，提高育苗企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

圖3 穴盤苗生產(chǎn)管理系統(tǒng)工作流程

③自動(dòng)化的精量播種流水線 是育苗溫室物流的核心設(shè)備，也是穴盤育苗的必要設(shè)備。國際上有較多的機(jī)型可供選擇，價(jià)格昂貴和異型種子的適應(yīng)性是引進(jìn)設(shè)備的限制因素。國產(chǎn)化的精量播種機(jī)已趨于產(chǎn)業(yè)化階段，盡快形成產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、研究主要蔬菜種類種子的自適應(yīng)功能、提高生產(chǎn)的穩(wěn)定性等，是精量播種流水線研發(fā)應(yīng)用的技術(shù)要素。

④灌溉系統(tǒng) 多數(shù)育苗溫室都配置了行走式微噴系統(tǒng)，穴盤育苗的智能灌溉取決于設(shè)備與技術(shù)的協(xié)同發(fā)展：對(duì)于30 d以內(nèi)的蔬菜種苗，建議采用基質(zhì)與肥料復(fù)合使用的施肥方式，基于養(yǎng)分利用的幼苗生長模型確定種苗培育過程的水分管理策略；在培育35 d以上幼苗時(shí)，水分管理與營養(yǎng)液供給同步進(jìn)行，綜合分析供苗時(shí)間、氣候變化和幼苗生長狀況，按照多目標(biāo)控制系統(tǒng)的方案優(yōu)化執(zhí)行。應(yīng)用推廣潮汐灌溉技術(shù)，對(duì)于提高光合效率、縮短育苗時(shí)間、防治幼苗病害、避免營養(yǎng)液排放，具有明顯的優(yōu)勢和作用；潮汐灌溉的技術(shù)設(shè)備研發(fā)重點(diǎn)包括蓄水盤的國產(chǎn)化、水分循環(huán)消毒裝置和基于傳感器技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的智能灌溉控制系統(tǒng)。

4.4 通過穴盤苗營銷管理信息化，提高育苗產(chǎn)業(yè)的綜合效益

在穴盤苗生產(chǎn)管理系統(tǒng)中引入B2C（business to customer）電子商務(wù)模式[37]，集成種苗生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)訂單、網(wǎng)絡(luò)銷售的營銷模式，改革傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)企業(yè)的營銷方式，降低營銷成本，同時(shí)更好地服務(wù)于種苗用戶，顯著提升種苗企業(yè)管理水平。

通過數(shù)據(jù)庫共享的方式，建立與財(cái)務(wù)及進(jìn)銷存管理系統(tǒng)軟件的數(shù)據(jù)接口，不僅使種苗企業(yè)財(cái)務(wù)管理人員從繁瑣的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)工作中解放出來，而且通過從訂貨單到生產(chǎn)訂單、發(fā)貨單的全程信息化管理，保證生產(chǎn)經(jīng)營管理的一體化，企業(yè)高層管理者可以通過管理軟件與生產(chǎn)人員直接保持聯(lián)系，更方便、容易地獲取財(cái)務(wù)信息和生產(chǎn)信息；生產(chǎn)人員也可以根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)參與決策，為種苗生產(chǎn)過程的科學(xué)決策提供技術(shù)平臺(tái)，提高企業(yè)財(cái)務(wù)管理和人力資源管理水平。

借鑒JIT工業(yè)生產(chǎn)方式和物流模式，在生產(chǎn)過程中消減庫存，直至實(shí)現(xiàn)零庫存，同時(shí)又能使生產(chǎn)過程順利進(jìn)行。種苗商品具有多品種、小批量、多批次、短周期的消費(fèi)需求特點(diǎn)，要求生產(chǎn)者按商品的需求時(shí)間、數(shù)量、結(jié)構(gòu)組織好均衡生產(chǎn)、供應(yīng)和流通。蔬菜種苗生產(chǎn)管理系統(tǒng)的生產(chǎn)計(jì)劃通過專家系統(tǒng)對(duì)于生產(chǎn)時(shí)間嚴(yán)格界定，保障了JIT工業(yè)化生產(chǎn)模式的實(shí)現(xiàn)。

物聯(lián)網(wǎng)為實(shí)現(xiàn)種苗營銷網(wǎng)上訂單、種苗生產(chǎn)精準(zhǔn)作業(yè)、種苗質(zhì)量安全溯源提供了技術(shù)可行性，研發(fā)種苗供應(yīng)和銷售的電子商務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)訂單網(wǎng)絡(luò)化；通過互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)種苗工廠的生產(chǎn)布局、訂單安排、生產(chǎn)過程等的連鎖管理，制訂商品種苗數(shù)量預(yù)測、種苗銷售就近供應(yīng)、氣候變化應(yīng)急調(diào)度等的科學(xué)預(yù)案；通過研發(fā)具有學(xué)習(xí)功能的種苗生產(chǎn)管理系統(tǒng)，建立種苗生產(chǎn)技術(shù)操作規(guī)程的數(shù)字化、信息化管理平臺(tái)，規(guī)范從催芽到種苗質(zhì)量檢驗(yàn)的生產(chǎn)過程，實(shí)時(shí)記錄農(nóng)化產(chǎn)品的投入和庫存情況，為種苗用戶提供種苗生產(chǎn)信息的追溯和查詢，全面提升種苗生產(chǎn)過程管理水平，提高種苗生產(chǎn)的綜合效益。

[1]FAOSTAT.Food and agriculture organization of the United Nations[M].2008.

[2]陳殿奎.國內(nèi)外蔬菜穴盤育苗發(fā)展綜述[J].中國蔬菜，2000（S1）：7-11.

[3]Lee J M,Kubota C,Tsao S J,et al.Current status of vegetable grafting:diffusion,grafting techniques,automation[J].Scientia Horticulturae.2010,127:93-105.

[4]安學(xué)超.無公害茄子保護(hù)地高產(chǎn)栽培技術(shù)[J].吉林蔬菜，2008（1）：5-6.

[5]陳殿奎.引進(jìn)推動(dòng)了我國設(shè)施園藝發(fā)展[J].農(nóng)村實(shí)用工程技術(shù)，2000（10）：2-3.

[6]趙瑞，葛曉光.我國北方蔬菜種苗產(chǎn)業(yè)化及其技術(shù)體系的建立[J].沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，31（1）：117-119.

[7]聶和民.蔬菜無土育苗的基質(zhì)[J].長江蔬菜，1987（4）：28.

[8]黃丹楓.論蔬菜種苗科技產(chǎn)業(yè)化[J].農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究，1997，18（6）：363-366.

[9]黃丹楓，牛慶良.試論工廠化育苗產(chǎn)業(yè)化[C]//現(xiàn)代蔬菜科學(xué)論文集.上海：上?？萍汲霭嫔?，1998.

[10]蔡峰.不同溫室透光覆蓋材料對(duì)溫室保溫性能的影響[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù)：溫室園藝，2007（10）：19-22.

[11]沈敏，張榮標(biāo)，盛碧琦，等.溫室測控系統(tǒng)開關(guān)設(shè)備優(yōu)化組合預(yù)測控制方法[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2011，42（2）：186-189，161.

[12]劉立功，潘子龍，鄭以宏，等.內(nèi)保溫日光溫室的改進(jìn)和應(yīng)用前景[J].中國蔬菜，2011（17）：49-50.

[13]蔣國振，胡耀華，劉玉鳳，等.基于CFD的下沉式日光溫室保溫性能分析[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2011，27（12）：275-281.

[14]鄭文剛，趙春江，王紀(jì)華.溫室智能控制的研究進(jìn)展[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息，2004（2）：8-11.

[15]宋元林，何啟偉.現(xiàn)代蔬菜育苗[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科技出版社，1989.

[16]王秀，范鵬飛，馬偉，等.溫室智能裝備系列之二十九-設(shè)施育苗精量播種裝置現(xiàn)狀及發(fā)展[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù)：溫室園藝，2011（9）：24-25.

[17]呂恬生，劉成良，曹其新.工廠化穴盤育苗流水線播種機(jī)構(gòu) ： 中 國，01238689[P/OL].2002-01-09.http://www.qianyan.biz/Patent-Display/01238689.html.

[18]呂恬生，劉成良，曹其新.工廠化育苗自動(dòng)播種機(jī)振動(dòng)機(jī)構(gòu)：中國，01238690[P/OL].2002-01-09.http://www.qianyan.biz/Patent-Display/01238690.html.

[19]呂恬生，劉成良，曹其新.工廠化育苗自動(dòng)播種機(jī)穴盤打穴機(jī)構(gòu)：中國，01105858[P/OL].2001-08-29.http://zhuanli.baidu.com/pages/sipo/1105857f7d52d433ae9a87b0b6e10 b1f58601_0.html.

[20]呂恬生，劉成良，曹其新.工廠化育苗自動(dòng)播種機(jī)穴盤定位機(jī)構(gòu)： 中國，01238692[P/OL].2001-01-16.http://zhuanli.baidu.com/pages/sipo/123/86/fdb2c5d625bd189167641773 177368e7fc37_0.html.

[21]張鐵中.蔬菜自動(dòng)嫁接技術(shù)研究 ：I.嫁接苗特性試驗(yàn)與機(jī)械設(shè)計(jì)方案選擇[J].中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1996，1（6）：26-29.

[22]鄒貴祖，索瑞英，辜松.2JC-500型旋轉(zhuǎn)嫁接機(jī)的研發(fā)[J].中國農(nóng)機(jī)化，2009（1）：82-84.

[23]黃丹楓，蔡向忠，李杰，等.多層潮汐灌溉育苗裝置：中國，200810033992[P/OL].2008-02-28.http://www.qianyan.biz/Patent-Display/200810033992.html

[24]別之龍，黃丹楓.工廠化育苗原理與技術(shù)[M].北京：農(nóng)業(yè)出版社，2008.

[25]張福墁.設(shè)施園藝學(xué)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2001.

[26]于紅松，張鐵中，楊麗.穴盤苗自動(dòng)移栽機(jī)研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械，2008（20）：44-45.

[27]張小璐，陳大躍，趙春宇.種子烘干機(jī)系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J].電子測量技術(shù)，2008，31（5）：130-133.

[28]沈慎，趙春宇，陳大躍.基于LPC2114的農(nóng)用種子包衣機(jī)嵌入式控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用，200524（3）：33-35.

[29]林順強(qiáng)，陳大躍.基于現(xiàn)場總線種子加工成套設(shè)備的設(shè)計(jì)[J].電子測量技術(shù)，2008，31（5）：13-15，18.

[30]周煒，曲英華，胡文娟，等.工廠化穴盤育苗基質(zhì)的研究[J].北方園藝，2005（6）：50-51.

[31]吳志行，凌麗娟.蔬菜無土育苗基質(zhì)的選擇與應(yīng)用[J].中國蔬菜，1989（1）：44-46.

[32]李謙盛，卜崇興，葉軍，等.蘆葦末基質(zhì)應(yīng)用于番茄穴盤育苗的配比優(yōu)化[J].上海農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2003，19（4）：73-75.

[33]張睿，王秀，馬偉，等.溫室智能裝備系列之十七-設(shè)施栽培基質(zhì)消毒裝備技術(shù)研究[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù)：溫室園藝，2010（7）：28-29.

[34]楊薇，歐又成.穴盤種苗生產(chǎn)溫室灌溉系統(tǒng)改進(jìn)[J].農(nóng)村實(shí)用工程技術(shù)：溫室園藝，2005（4）：26-27.

[35]申廣榮，黃丹楓.基于HACCP的出口蔬菜安全生產(chǎn)智能決策支持系統(tǒng)研究[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息，2005（11）：18-20.

[36]Ke S K,Ding M,Huang D F.Grafting watermelon seedling production management system based on process control strategy[J].Journal of Shanghai Jiaotong University(English Edition),2011.

[37]Ding M,Huang D F,Lu S L,et al.JDS:A web-based seedling production management system and decision support system[J].Progress of Information Technology in A-griculture,2007:259-264.

[38]Ding M,Lu S L,Lei L,et al.Analysis and design of a management system for seedling production based on ERP[J].Advanced Materials Research,2011,226:1 218-1 224.