中圖分類號：S619.8 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1008-1038（2025）07-0104-07

DOI： 10.19590/j.cnki.1008-1038.2025.07.018

Automated Grafting Technology and Its Application in Vegetable andFlower Seedling Cultivation

JIA Wenping'， CHI Ming2， PAN Anyang3， XING Chao2， ZHAO Jiangang2 （1.Gaoliu Town Agriculture and Rural Affairs Comprehensive Service Center， Qingzhou 2625O8， China; 2. Qingzhou Rural Revitalization Development Service Center，Qingzhou 2625oo， China; 3.Jinzhongzi Town Agriculture and Rural Affairs Comprehensive Service Center，Anqiu 262111， China）

Abstract：Grafting technology is a crucial method to overcome continuous cropping obstacles，enhance vegetable disease resistance，and increase yield.Traditional manual grafting faces challenges such as low efciency and unstable survival rates，making it unsuitable for large-scaleproduction demands.Automated grafting technology integrates biomimeticprinciples with intelligent equipment，achievinga transition from “human experience”to“precision control”in plant grafting. This study systematically analyzed the core technologies and operational processes of automated grafting，using major production areas in Shouguang and

Qingzhou，as casestudies.It validated the technology'sscalability in vegetableand flowerseedling industries. By improving quality，increasing eficiency，and reducing costs，this technology drived the seedling industry toward a more technology-intensive model，providing essential technical support for high-quality development in modern agriculture.

Keywords： Automated grafting technology;continuous cropping obstacles; vision positioning; precision docking; motion control

嫁接技術(shù)在我國蔬菜生產(chǎn)過程中發(fā)揮著重要作用，克服了連作障礙，提升了蔬菜的抗病能力和產(chǎn)量，推動了蔬菜產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。人工嫁接存在效率低下、成活率不穩(wěn)定以及成本較高等缺點，因此，自動化嫁接技術(shù)應(yīng)運而生。20世紀(jì)90年代，日本率先研發(fā)半自動嫁接設(shè)備，用于黃瓜、番茄等蔬菜的種植。2010年，日本開始引入六軸機械臂和高精度伺服電機，突破機器人技術(shù)，結(jié)合機器視覺和AI算法，實現(xiàn)了砧木與接穗的自動識別、定位和切割。2016年后，國內(nèi)企業(yè)開始推出國產(chǎn)化設(shè)備，中國成為全球自動嫁接技術(shù)應(yīng)用的主力。自動嫁接技術(shù)是農(nóng)業(yè)機械化與智能化的重要突破，旨在通過機器人、計算機視覺和智能控制系統(tǒng)，替代傳統(tǒng)人工嫁接，實現(xiàn)高效、精準(zhǔn)的種苗繁育，是一種融合了機械工程、自動控制、園藝技術(shù)以及人工智能的高新技術(shù)。當(dāng)前，自動化嫁接技術(shù)在我國已經(jīng)開始大范圍應(yīng)用，山東濰坊的壽光、等設(shè)施農(nóng)業(yè)的核心區(qū)域引入這項技術(shù)后，育苗效率與傳統(tǒng)人工嫁接相比提升了 15～20 倍，成活率達(dá)95%～96% 。

1.2核心技術(shù)與主要設(shè)備

1.2.1 機器視覺系統(tǒng)

機器視覺系統(tǒng)主要包括成像模塊（高分辨率可見光、近紅外波段雙相機 .+ 偏振環(huán)形光源構(gòu)成的基線間距可調(diào)的雙目視覺系統(tǒng)）、計算與控制模塊（PLC可編程邏輯控制器與工業(yè)級GPU/CPU）和算法與技術(shù)（YOLOv7 + UNet等算法、三維點云重建技術(shù)與數(shù)字孿生仿真平臺等）（見圖1）。雙目視覺系統(tǒng)通過視差計算莖稈參數(shù)，通過Υ0L0v7+UNet 算法雙模型協(xié)同，來實現(xiàn)維管束檢測和橢圓擬合直徑及曲率；利用三維點云重建技術(shù)構(gòu)建莖稈立體模型；利用數(shù)字孿生技術(shù)，通過虛擬仿真平臺實時映射物理嫁接苗的生長狀態(tài)，預(yù)測最佳移栽時間。

圖1機器視覺系統(tǒng)

Fig.1Machinevisionsystem

本文深入探討了自動化嫁接技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備、操作流程與技術(shù)優(yōu)勢，分析了該技術(shù)在山東濰坊壽光、等地的實際應(yīng)用，旨在為育苗產(chǎn)業(yè)升級提供技術(shù)支持。

1.2.2精密機械系統(tǒng)

精密機械系統(tǒng)主要包括供苗裝置、夾持機械臂、切削裝置、傳動與控制裝置等（見圖2）。

1自動化嫁接的核心技術(shù)與設(shè)備

1.1自動化嫁接技術(shù)原理

自動化嫁接是利用機械裝置和自動化控制系統(tǒng)，完成從取苗、切削、對接到固定的整個嫁接過程。該技術(shù)的核心原理是通過高精度的機電系統(tǒng)模擬人工嫁接操作，結(jié)合生物學(xué)愈合機制，實現(xiàn)砧木和接穗的標(biāo)準(zhǔn)化切削和精準(zhǔn)對接，再通過嫁接夾或其他固定裝置完成固定；其本質(zhì)是利用機器視覺替代人眼定位，利用力控機械臂替代人手操作，利用環(huán)境自適應(yīng)系統(tǒng)維持最佳愈傷條件，以實現(xiàn)機電系統(tǒng)與植物生理學(xué)的有機融合。

圖2精密機械系統(tǒng)

Fig.2 Precisionmechanicalsystem

（1）供苗裝置

供苗裝置主要包括雙軌供苗系統(tǒng)、苗盤定位裝置、定位板與升降臺。雙軌供苗系統(tǒng)采用對稱布局的砧木與接穗供苗臺，同步輸送砧木和接穗，通過步進(jìn)電機驅(qū)動的滾筒、傳送帶或轉(zhuǎn)盤實現(xiàn)精準(zhǔn)定位，實現(xiàn)苗木的連續(xù)供料。苗盤定位裝置配備光電傳感器，檢測苗株位置并觸發(fā)暫停信號，確保夾持時莖稈中心偏差 ?1.5mm 。定位板與升降臺通過伺服電機或氣缸驅(qū)動定位板升降，確保植株莖稈對齊切削面。

（2）夾持機械臂

夾持機械臂主要包括雙六軸機械臂、反向?qū)ΨQ夾爪、柔性硅膠夾爪等。雙六軸機械臂采用伺服電機直接驅(qū)動諧波減速器，能夠進(jìn)行 180^° 擺動，單次動作周期 ?1.5 s;反向?qū)ΨQ夾爪通過凸輪連桿實現(xiàn)同步開合，對砧木、接穗進(jìn)行同步處理操作。柔性硅膠夾爪集成了六維力傳感器，采用氣動伺服進(jìn)行控制，實現(xiàn)夾爪毫秒級的響應(yīng)速度，抓取力能夠自適應(yīng)調(diào)節(jié)，避免損傷幼苗表皮。雙六軸機械臂基于PLC可編程邏輯控制器進(jìn)行協(xié)同控制，采用激光跟蹤儀對空間位姿進(jìn)行實時校準(zhǔn)，同步完成砧木的切削操作與接穗的對接操作[4。

（3） 切削裝置

旋轉(zhuǎn)切削機構(gòu)集成雙切刀系統(tǒng)，利用擺動馬達(dá)驅(qū)動門形支架，同步完成砧木與接穗的 45^° 斜面切削。旋轉(zhuǎn)式陶瓷刀片的轉(zhuǎn)速為 3000r/min ，切削速度為 100mm/s 實現(xiàn)斜面切削（角度為 30～45^°， ，切口平整度誤差小于0.05mm ，搭配彈性墊塊，減少莖稈損傷，切口愈合時間縮短至 3d^[5]s ，自適應(yīng)壓力控制裝置根據(jù)莖稈硬度，通過壓力傳感器動態(tài)調(diào)整切削力。

層、執(zhí)行層和控制中樞。其中感知層包含溫濕度傳感器、CO₂ 濃度檢測儀和光量子傳感器等；執(zhí)行層包含超聲波加濕器、PTC 陶瓷加熱器、變頻通風(fēng)系統(tǒng)和可調(diào)光譜LED等；控制中樞，能夠運用模糊PID算法對環(huán)境參數(shù)進(jìn)行動態(tài)優(yōu)化，按愈合階段自動切換模式（依次為黑暗高濕 $$ 弱光降濕 $$ 通風(fēng)煉苗）。二是生理監(jiān)測評估單元。包括接□愈合監(jiān)測和植株狀態(tài)追蹤。其中接口愈合監(jiān)測包含近紅外光譜儀，用于檢測愈傷組織木質(zhì)素累積；高光譜成像用于分析 970nm 水分特征峰；紅外熱像儀用于捕捉大于1.0^qC 接口溫差預(yù)警。植株狀態(tài)追蹤，包含莖流計，用于實時監(jiān)測蒸騰速率，VOC傳感器用于檢測乙烯濃度預(yù)警應(yīng)激反應(yīng)。三是智能決策中樞。包括邊緣計算網(wǎng)關(guān)、LSTM預(yù)測模型和云平臺管理。邊緣計算網(wǎng)關(guān)能夠?qū)崟r處理16路傳感器數(shù)據(jù)；LSTM預(yù)測模型通過輸入溫度、濕度、木質(zhì)素、水分等12維參數(shù)，可以進(jìn)行愈合階段判定和7d成活性預(yù)測；云平臺管理可以通過手機APP遠(yuǎn)程報警，進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。智能愈合系統(tǒng)通過環(huán)境精準(zhǔn)調(diào)控（溫濕度、光照、 .CO₂） ，可以提升嫁接成活率至 90% 以上，較傳統(tǒng)方法提高 10%～15% ，縮短愈合周期 2～3d ，減少人力成本 70%～80%¹⁸¹s 該系統(tǒng)的本質(zhì)是“感知-決策-執(zhí)行\(zhòng)"閉環(huán)，用傳感器替代人眼觀察，用算法替代經(jīng)驗判斷，用自動執(zhí)行替代人工操作，實現(xiàn)嫁接苗愈合過程的標(biāo)準(zhǔn)化、智能化管理。

（4）傳動與控制裝置

傳動與控制裝置系統(tǒng)包括雙六軸機械臂、八工位轉(zhuǎn)盤和PLC（可編程邏輯控制器）系統(tǒng)等。雙六軸機械臂配備伺服電機、諧波減速器與高剛性RV減速器，重復(fù)定位精度 ±0.02mm ，能夠協(xié)同完成切削-對接-固定全流程。八工位轉(zhuǎn)盤由伺服電機驅(qū)動，配合共軛凸輪分度機構(gòu)，定位精度 0.05^° ，嫁接節(jié)拍達(dá)900株/h。PLC系統(tǒng)集成溫度、濕度、光照、 CO₂ 傳感器，采用冗余濾波算法處理噪聲；通過云平臺大數(shù)據(jù)訓(xùn)練環(huán)境調(diào)節(jié)模型，嫁接成活率提升至95%^[6] 。

1.2.3 智能愈合系統(tǒng)

智能愈合系統(tǒng)通過對環(huán)境進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控和對嫁接苗生理狀況實時監(jiān)測來實現(xiàn)嫁接傷口的高效修復(fù)，其主要由三個部分組成。一是環(huán)境智能調(diào)控單元。包括感知

2自動化嫁接技術(shù)操作流程

2.1 規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)化培育

在對嫁接苗進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化培育的過程中，需要對砧木和接穗的莖粗進(jìn)行控制，以便讓砧木和接穗的高度相互精準(zhǔn)匹配。砧木接穗莖粗要求為茄科作物砧木莖粗達(dá)到3.5～5mm ，接穗莖粗達(dá)到 2.5～4mm ；瓜類作物砧木莖粗需達(dá) 5～7mm ，接穗莖粗達(dá)到 3～5mm 。高度要求為砧木保留子葉至第2真葉，節(jié)間長度 5～8cm ，接穗保留_1～2 片真葉，總長度 。還要注重根系培育，推薦采用巖棉塊或穴盤育苗，通過水肥調(diào)控培育健壯根系，以方便機械抓取。

2.2 砧木與接穗機械預(yù)處理

砧木和接穗的機械預(yù)處理工作是通過精準(zhǔn)去除葉片、頂芽等多余的組織，把有光合作用的真葉、形成層區(qū)域等關(guān)鍵部位保留下來，為后面的嫁接操作創(chuàng)造出標(biāo)準(zhǔn)的接口條件。

2.2.1 去葉去芽

采用多軸聯(lián)動機械臂配合視覺識別系統(tǒng)，通過高速旋轉(zhuǎn)刀片或激光切割技術(shù)完成精準(zhǔn)操作。首先進(jìn)行視覺定位與校準(zhǔn)，通過3D視覺傳感器和AI算法，能夠?qū)崟r重建幼苗的三維模型，精確識別幼苗的生長點、莖稈軸線以及葉片分布情況，再結(jié)合自適應(yīng)標(biāo)定算法，動態(tài)地修正機械臂的運動路徑，以適應(yīng)幼苗個體形態(tài)差異。然后由機械臂進(jìn)行精準(zhǔn)作業(yè)，利用超過 10000r/min 的高速旋轉(zhuǎn)刀片或者 10～15 W的激光，切除砧木的頂芽和多余的葉片，把健康的真葉保留下來。用負(fù)壓夾具固定好接穗后，旋轉(zhuǎn)切割器按照預(yù)設(shè)的角度（推薦 30～45^°. ）斜切莖稈，同步激光引導(dǎo)刀片切除葉柄o。如佳富特全自動嫁接機器人的智能上苗系統(tǒng)，利用AI算法識別砧木生長點，通過機械爪精確去除頂端優(yōu)勢部位，保留 _1～2 片真葉以維持光合作用；對接穗采用負(fù)壓吸附式夾具固定莖稈，配合旋轉(zhuǎn)切割器切除下部葉片。

2.2.2 消毒處理

常用的消毒方式有紫外線消毒、臭氧消毒、化學(xué)藥劑噴涂等。一是紫外線消毒方式。采用波長 254nm 的UV-C燈管，輻照強度 30 000μW/cm² ，照射時間 1～2s ，可以殺滅 99.9% 的細(xì)菌與病毒。紫外線消毒方式可廣泛應(yīng)用于嫁接技術(shù)中的砧木/接穗接口消毒。二是臭氧消毒方式。在密閉艙內(nèi)注入濃度為 50～80g/h 的臭氧，保持 10～15min ，可以通過強氧化作用分解微生物的DNA結(jié)構(gòu)。臭氧殺菌方式適用于密閉環(huán)境下的多種嫁接器械和嫁接部位消毒。三是化學(xué)藥劑噴涂方式?，F(xiàn)在市場上的主流嫁接設(shè)備已集成了 75% 酒精或 0.1% 次氯酸溶液噴霧系統(tǒng)，其霧化顆粒直徑小于 30μm ，可以實現(xiàn)無死角消毒。該方式適用于器械及切口表面消毒，尤其對帶絨毛的茄子莖稈等復(fù)雜形態(tài)接穗有明顯優(yōu)勢。

這三種消毒方式適合各類蔬菜品種，使用時需要根據(jù)植物組織的特性（莖稈硬度、表皮蠟質(zhì)層厚度等）來調(diào)整相關(guān)參數(shù)。對茄科嫁接這類精密的操作，優(yōu)先選擇紫外線或生物藥劑，以減少對形成層的熱損傷；對需要連續(xù)作業(yè)的自動化嫁接大規(guī)模生產(chǎn)來說，采用臭氧消毒的效率會更高。如佳富特全自動機器人等高端的嫁接設(shè)備，把UV-C預(yù)消毒和臭氧后處理組合起來使用，實現(xiàn)雙重的消毒保障。

2.3 自動切削

2.3.1 刀具適配

茄科作物采用雙刃斜切刀，刀刃進(jìn)行鍍鈦處理，使用壽命達(dá)50萬次。瓜類作物使用旋轉(zhuǎn)式劈刀，切削速度100mm/s ，配合壓力傳感器實時反饋力度2?；谏疃葘W(xué)習(xí)的圖像識別模型，自動識別莖稈直徑并調(diào)整切削深度。如日本久保田嫁接機通過3D點云重建維管束分布，切削位置偏差小于 0.1mm 。

2.3.2 切口制備

切口制備主要包括斜切、劈接、套管接等方式。斜切主要針對番茄、茄子等作物，機械臂以 35～45^° 切削莖稈，切口深度為莖粗的 112～213 ，確保形成層充分暴露[13]。劈接主要針對黃瓜、西瓜等作物，采用雙刃垂直劈切技術(shù)，切口深度達(dá) 1.0～1.5cm ，通過壓力傳感器實時監(jiān)測切削力度，避免莖稈開裂。套管接是采用彈性硅膠套管替代傳統(tǒng)橡膠管[13]，通過套管錐度匹配 30^° 斜切口。例如2023年包頭市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局率先引入推廣套管嫁接技術(shù)，將砧木與接穗 30^° 斜切后嵌入匹配的彈性套管，利用摩擦力固定接口，避免接穗位移，較傳統(tǒng)方法節(jié)省人工50% ，成活率穩(wěn)定在 90% 以上④。

2.4精準(zhǔn)對接

精準(zhǔn)對接的目的是通過高精度、高效率的自動化操作，減少重復(fù)工序，提升嫁接效率，降低補接成本，解決傳統(tǒng)嫁接中依賴人工經(jīng)驗、成活率低、成本高等問題。精準(zhǔn)對接能夠確保砧木與接穗的形成層緊密貼合，促進(jìn)愈傷組織生長和維管束連通，避免切口錯位導(dǎo)致養(yǎng)分輸送中斷。精準(zhǔn)對接通過視覺定位（識別形成層）與運動控制（力控路徑規(guī)劃）的閉環(huán)協(xié)同，解決人工嫁接中的形成層錯位、損傷問題，實現(xiàn)生物學(xué)需求與生產(chǎn)效率的統(tǒng)一。

2.4.1 視覺定位

在視覺定位系統(tǒng)中，3D結(jié)構(gòu)光掃描模塊搭載IntelRealSenseD435i相機，通過三角測量原理生成莖稈三維點云數(shù)據(jù)，基于深度學(xué)習(xí)算法重構(gòu)維管束分布模型，實現(xiàn) ±0.05mm 的定位精度與 98% 的接口匹配度，該系統(tǒng)可動態(tài)識別幼苗莖稈曲率，實時修正切削角度，提升形成層對準(zhǔn)精度；同時，多光譜成像模塊利用近紅外與可見光融合技術(shù)，分析莖稈內(nèi)部水分分布與細(xì)胞活性，通過水分梯度圖智能優(yōu)化切削位置[14]。

2.4.2 運動控制

運動控制系統(tǒng)依托六軸機械臂進(jìn)行協(xié)同作業(yè)，其驅(qū)動單元采用諧波減速器配合伺服電機，能實現(xiàn) ±0.02mm 的重復(fù)定位精度；利用D-H參數(shù)法建立運動學(xué)模型解算關(guān)節(jié)軌跡，運用遺傳算法對路徑進(jìn)行優(yōu)化，通過六軸機械臂完成“切削-對接-固定\"的全流程自動快速嫁接。例如，佳富特機器人的多工位嫁接模塊，通過4組切割貼接模組進(jìn)行同步作業(yè)，實現(xiàn)了1200株 h 的高效嫁接[]；系統(tǒng)實現(xiàn)實時力控切削，通過六維力傳感器對接觸壓力進(jìn)行實時監(jiān)測，當(dāng)壓力超過幼苗耐受閾值（如0.5N）時，系統(tǒng)會自動調(diào)整切削速度，以避免對薄壁組織造成機械損傷[15]。

2.5 智能夾持固定

2.5.1硅膠套管方式

采用醫(yī)用級硅膠材料（彈性恢復(fù)率 98% 以上，透氣率 ≥800g/（m²?24h） ，內(nèi)徑與莖粗匹配。通過真空吸附式套管安裝，利用負(fù)壓系統(tǒng)將套管精準(zhǔn)套入接口，速度達(dá)200株/h；或利用機械卡爪完成套管安裝。如江門市嘉伊家公司的硅膠管夾具，利用黏性橡膠限位凸條防止套管位移[]。

2.5.2 生物膠黏合方式

3MVetbond組織膠水（基丙烯酸正丁酯）在接觸體液后 15s 內(nèi)固化，形成防水密封層，在拉伸強度 15MPa 30d 內(nèi)降解率達(dá) 85% ，可替代傳統(tǒng)嫁接夾，適用于微小莖稈（直徑 lt;2mm） 。

2.5.3 智能夾具

通過形狀記憶合金實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)夾持力度，避免傳統(tǒng)夾子的機械損傷。硬質(zhì)塑料夾適用于堅韌植物，軟質(zhì)硅膠夾則適用于脆弱品種。

2.6 愈合管理

2.6.1 溫濕度自動調(diào)控

智能溫室采用模糊BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制系統(tǒng)，溫濕度傳感器每30s采集數(shù)據(jù)，基于光譜分析的葉面蒸騰監(jiān)測，自動調(diào)整通風(fēng)量，利用機器學(xué)習(xí)優(yōu)化愈合環(huán)境參數(shù)，通過PID算法調(diào)節(jié)加濕器與加熱器，將溫度穩(wěn)定在 ，濕度 95%～98% 。如合肥佳富特機器人的愈合室集成DHT11溫濕度傳感器與加濕器，通過樹莓派微型計算機實現(xiàn)環(huán)境參數(shù)實時反饋；動態(tài)調(diào)節(jié)濕度，愈合初期 （0～3d） 保持高濕環(huán)境，后期 （4～7d） 逐步降低濕度至 80% ，促進(jìn)接口木質(zhì)化]。

2.6.2 自動弱光環(huán)境

采用藍(lán)光 （450～495nm） 與紅光 （620～750nm） 組合LED光源，藍(lán)光強度 50～100μmol/（m²?_S） ，可以抑制接穗徒長；紅光可以促進(jìn)光合作用，加速愈傷組織的形成；自動控制光周期，每日提供 12～16h 光照，模擬自然晝夜節(jié)律，以增強嫁接苗生理活性。

2.6.3 CO₂ 施用

首先要選擇適用的氣源，純度 99% 的工業(yè) CO₂ 尾氣成本低，碳酸鈣基的固體氣肥使用便捷，日光溫室增施器（燃煤 + 過濾）適合小規(guī)模應(yīng)用；還要注意氣體的濃度調(diào)控?？梢圆捎眉t外 CO₂ 傳感器實時監(jiān)測，通過電磁閥控制供氣流量，將濃度穩(wěn)定在 800～1000μL/L. 以促進(jìn)維管束分化與木質(zhì)素合成。

2.7 愈合監(jiān)測

2.7.1多模態(tài)傳感器監(jiān)測

主要包括以下幾種：一是高光譜成像。通過連續(xù)窄波段光譜分割以及空間信息的同步采集，實現(xiàn)對目標(biāo)物體光譜-空間三維數(shù)據(jù)的高精度捕捉。如北京交通大學(xué)研發(fā)的高光譜平臺，通過分析嫁接苗愈合期的光譜特征，建立成活率預(yù)測模型，準(zhǔn)確率超過 90% ；二是熱成像檢測。利用紅外熱像儀監(jiān)測接口溫度分布，異常區(qū)域（溫差大于 2^°C） 可以自動標(biāo)記，提示進(jìn)行人工干預(yù)；三是葉綠素?zé)晒鈨x。通過OJIP曲線分析光系統(tǒng)Ⅱ活性，判斷接口愈合狀態(tài)，如果 Fv/Fm 值恢復(fù)至0.75則視為成功[。

2.7.2愈合進(jìn)度智能預(yù)測

其基本原理是利用多模態(tài)數(shù)據(jù)整合并進(jìn)行算法建模，通過對創(chuàng)面生理參數(shù)、形態(tài)參數(shù)以及環(huán)境參數(shù)等的分析，建立動態(tài)預(yù)測模型。系統(tǒng)通過近紅外光譜檢測接口木質(zhì)素含量，判斷愈合階段；結(jié)合高光譜成像與熱成像等多模態(tài)監(jiān)測，利用機器學(xué)習(xí)模型預(yù)測成活率。如基于隨機森林算法建立的成活率預(yù)測模型，輸入莖粗匹配度、接口對齊度、愈合溫度波動、 CO₂ 濃度等參數(shù)，即可預(yù)測成活率，準(zhǔn)確率在 90% 以上。

3自動化嫁接技術(shù)的核心優(yōu)勢

自動化嫁接技術(shù)通過融合機械工程、計算機視覺和人工智能，徹底改變了傳統(tǒng)人工嫁接的作業(yè)模式，根據(jù)濰坊地區(qū)壽光、等縣市的應(yīng)用實踐，其核心優(yōu)勢體現(xiàn)在效率提高、成本降低、質(zhì)量提升。一是效率提高。作業(yè)速度大幅提高，全自動嫁接機器人可 24h 連續(xù)工作，效率達(dá) 1 200～1 800 株/h，是人工嫁接的 3～8 倍；全天候生產(chǎn)，不受光照、季節(jié)限制，育苗場可實現(xiàn)全年無間斷種苗供應(yīng)；嫁接機器人可與智能愈合室、移栽機聯(lián)動，形成“嫁接-養(yǎng)護(hù)-定植”一體化生產(chǎn)線，縮短育苗周期。二是成本大幅降低。單株嫁接人工成本從0.15元降至0.02元（全自動）或0.05元（半自動），降幅達(dá) 60%～ 87% ，人工成本縮減；精準(zhǔn)嫁接技術(shù)減少接穗和砧木損耗，成品苗利用率提升至 8% 以上，廢苗率降至 2% 以下，減少資源浪費[18。三是質(zhì)量提升。采用高精度伺服電機（誤差 ±0.05mm） 和AI視覺定位，確保砧木與接穗形成層完美對齊，嫁接成功率穩(wěn)定在 98% 以上，成活率達(dá)95%～96% （人工僅 70%～80% ；機器人嫁接苗根系發(fā)達(dá)，莖葉健壯，壯苗率超 95% ，且形態(tài)整齊一致，滿足工廠化育苗的標(biāo)準(zhǔn)化需求[8]。

4自動化嫁接技術(shù)在蔬菜、花卉育苗中的應(yīng)用

4.1嫁接設(shè)備制造與農(nóng)業(yè)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新

濰坊作為農(nóng)業(yè)裝備制造強市，自動化嫁接技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用走在全國前列。例如，濰坊科技學(xué)院與億嘉農(nóng)裝聯(lián)合開發(fā)的‘魯青砧1號'專用嫁接機，用輕量化碳纖維材料替換了傳統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)，采用氣吸式精準(zhǔn)對接技術(shù)，嫁接速度可達(dá)每秒3株，成功率超過 95% 。這種機型可以兼容番茄、辣椒等六類作物，設(shè)備單價比同類產(chǎn)品降低 30% ，降低了中小農(nóng)戶的應(yīng)用門檻；濰坊學(xué)院開發(fā)的多功能聯(lián)合作業(yè)插接式嫁接裝置，利用視覺識別定位算法以及高精度機械臂控制，能適應(yīng)直徑在 1～12mm 之間的砧木和穗木，誤差小于 0.5mm ：該裝置集成了供苗、切削、插接、排苗等工序，與傳統(tǒng)人工嫁接相比，嫁接效率提升了 15～20 倍。濰坊農(nóng)業(yè)高新技術(shù)開發(fā)區(qū)建設(shè)的全國首個“嫁接機器人中試基地”，測試了20余種國內(nèi)外機型，并形成了《茄果類自動化嫁接技術(shù)規(guī)程》地方標(biāo)準(zhǔn)，為國內(nèi)育苗產(chǎn)業(yè)提供科學(xué)指導(dǎo)。

4.2蔬菜和花卉育苗產(chǎn)業(yè)的智能化升級

壽光市作為全國最大的蔬菜育苗基地，自動化嫁接技術(shù)已廣泛應(yīng)用于茄果類和瓜類蔬菜的育苗生產(chǎn)。如壽光蔬菜產(chǎn)業(yè)集團(tuán)育苗中心引進(jìn)了日本井關(guān)GR800嫁接機器人，單臺設(shè)備每小時可嫁接1000株，年嫁接量超

6000萬株，嫁接成活率穩(wěn)定在 95% 以上，單株成本從0.15元降至0.02元；壽光現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高新技術(shù)試驗示范基地引進(jìn)了智能愈合室和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)了嫁接苗從播種到成苗的全流程智能化管理，顯著提高了種苗質(zhì)量和生產(chǎn)效率；壽光農(nóng)發(fā)集團(tuán)引進(jìn)了賽諾優(yōu)農(nóng)公司的GH全天候智能嫁接愈合室，通過精準(zhǔn)控制溫度、濕度、光照及二氧化碳濃度，實現(xiàn)了嫁接苗愈合環(huán)節(jié)的全程智能化管理[；12棟愈合室單次可處理69.98萬株催芽苗或38.88萬株嫁接苗，愈合室嫁接苗成活率穩(wěn)定在 99% 以上。自前該技術(shù)已覆蓋壽光50余家育苗企業(yè)，年處理嫁接苗超5000萬株，滿足了當(dāng)?shù)?33333hm² 設(shè)施農(nóng)業(yè)的種苗需求，助力壽光蔬菜種苗產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值突破20億元。

市在花卉和蔬菜育苗領(lǐng)域廣泛應(yīng)用自動化嫁接技術(shù)?；ɑ墚a(chǎn)業(yè)引入的佳富特公司與偉麗公司聯(lián)合研發(fā)的種苗嫁接機器人，突破了“二維柔性夾持定位”“接穗V刀楔形精確切削\"等關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了六株秧苗同步嫁接的自動化操作，大幅提升了種苗的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)水平。亞泰農(nóng)業(yè)等公司將嫁接設(shè)備與智能溫室、水肥一體化系統(tǒng)等配合應(yīng)用，合成本大幅降低。自動化嫁接技術(shù)已深度融入了高端花卉種苗生產(chǎn)環(huán)節(jié)，大幅提高了花卉苗的品質(zhì)和市場競爭力?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園引入的全自動嫁接機器人、智能移栽機器人及配套智能環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)。由佳富特公司研發(fā)的JFT-B1200T型茄果類全自動嫁接機器人，配備智能視覺定位系統(tǒng)、激光微創(chuàng)切削技術(shù)，通過機器視覺識別砧木與接穗形態(tài)，AI算法規(guī)劃切割路徑，機械臂完成取苗、切削、貼接、包扎全流程，支持 24h 連續(xù)作業(yè)[；智能移栽機器人，集成六自由度機械臂、Kinect圖像傳感器及末端執(zhí)行器，實現(xiàn)嫁接苗的精準(zhǔn)定位、抓取和移栽；配套系統(tǒng)集成溫濕度、光照、 CO₂ 濃度傳感器，可以實時調(diào)控溫室環(huán)境；水肥一體化系統(tǒng)，可以根據(jù)嫁接苗生長階段自動調(diào)節(jié)營養(yǎng)液配比。該產(chǎn)業(yè)園已建成了年產(chǎn)1500萬株高端種苗的智能化生產(chǎn)基地，滿足了園區(qū)周圍 6667hm² 設(shè)施農(nóng)業(yè)的種苗需求。

5小結(jié)

自動化嫁接技術(shù)通過突破生物特性識別與精密機械控制的融合難題，推動育苗產(chǎn)業(yè)從勞動密集型向技術(shù)密集型轉(zhuǎn)型。在濰坊市等設(shè)施農(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū)，該技術(shù)已從

實驗室走向田間，實現(xiàn)了種苗生產(chǎn)的提質(zhì)增效降本，成為推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要引擎。該技術(shù)的進(jìn)一步推廣，將為中國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。

參考文獻(xiàn)：

[1]田紅梅，蔡奎，陶珍，等.瓜類蔬菜嫁接育苗技術(shù)研究[J].中國果菜，2024，44（12）：58-63.

[2]隋海濤，陳東杰，王鳳麗，等.茄果類蔬菜嫁接機器人研發(fā)與應(yīng)用[J].中國果菜，2024，44（12）：72-78.

[3]童俊華，熊宵，周海麗.一種蔬菜嫁接中的自動貼接方法及裝置：CN113826496B[P]. 2023-11-20.

[4]唐桂梅，李衛(wèi)東.一種植株自動嫁接裝置：CN38274963[P].2024-03-15.

[5]田紅梅，蔡奎，陶珍，等.瓜菜自動嫁接機的設(shè)計[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2024，52（23）：197-200，236.

[6]陳正貝.基于斜接面接合的茄科蔬菜針接式嫁接機關(guān)鍵技術(shù)研究與優(yōu)化[D].杭州：浙江大學(xué)，2013：29.

[7]楊宇.黃腐酸和嫁接對茄子生長發(fā)育及品質(zhì)的調(diào)控研究[D].沈陽：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)，2005：32.

[8]張鐵中.蔬菜自動嫁接技術(shù)研究：I.嫁接苗特性試驗與機械設(shè)計方案選擇[J].中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，1996（6）：26-29.

[9]張衛(wèi)國，李時舫，馬玲，等.機器視覺選苗檢測系統(tǒng)的嫁接苗木測量技術(shù)研究[J].農(nóng)機化研究，2024，46（9）：148-152.

[10]李興，李建平，陳正貝，等.斜切針接式穴盤蔬菜嫁接機關(guān)鍵機構(gòu)的設(shè)計與試驗[J].浙江大學(xué)學(xué)報（農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版），2013， 39（6）： 663-667.

[11]盧昱宇，馮偉民，陳罡，等.蔬菜嫁接技術(shù)研究進(jìn)展及應(yīng)用[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42（7）： 167-168，169.

[12]合肥佳富特機器人科技有限責(zé)任公司.一種瓜類雙斷根全自動嫁接機：CN202411185968.6[P].2024-10-25.

[13]汪澤.溫室蔬菜生產(chǎn)自動化嫁接技術(shù)引進(jìn)試驗[J].農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)，2009，35（3）： 26.

[14]張凱良，褚佳，張鐵中，等.蔬菜自動嫁接技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展分析[J].農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2017，48（3）：1-13.

[15]廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所.一種蔬菜自動化嫁接裝置及其使用方法：CN118435795A[P].2024-08-06.

[16]賈靖.機器視覺驅(qū)動的穴盤苗盤上嫁接作業(yè)定位方法研究和終端設(shè)計[D].杭州：浙江理工大學(xué)，2019：32-33.

[17]北京市農(nóng)林科學(xué)院智能裝備技術(shù)研究中心.砧木切削方法、裝置、系統(tǒng)、設(shè)備、介質(zhì)及嫁接機器人：CN116548195A[P].2023-08-08.

[18]上海孫橋溢佳農(nóng)業(yè)技術(shù)股份有限公司.穴盤苗嫁接機器人：CN219305480U[P]. 2023-07-07.