蔬菜工廠化育苗關(guān)鍵設備的選型與應用

江建珍，何圣米，江建紅，金炳勝，王如月

(1.杭州康成農(nóng)業(yè)科技有限公司，浙江 杭州 310008；2.浙江農(nóng)業(yè)科學院 蔬菜研究所，浙江 杭州 310021；3.浙江森禾沃源生物科技有限公司，浙江 杭州 311100)

俗話說“苗壯五成收”，秧苗質(zhì)量好壞直接影響蔬菜的生產(chǎn)效益。蔬菜工廠化育苗是人為控制生長環(huán)境，采用機械化、自動化等技術(shù)措施，批量生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)秧苗的育苗方式[1]。隨著勞動力成本的不斷攀升，災害性天氣頻發(fā)，病蟲害的防控壓力加大等問題均是傳統(tǒng)蔬菜育苗企業(yè)所無法承擔的[2]。因此，培育和應用適齡壯苗已成為確保設施蔬菜早熟、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的重要措施[3]。作者從事工廠化育苗多年，現(xiàn)就基質(zhì)配制、種子處理和播種、苗床和育苗容器、設施環(huán)境調(diào)控和肥水管理等關(guān)鍵設備的選型與應用情況進行介紹。

1 育苗基質(zhì)配制設備

只有經(jīng)科學配比及攪拌均勻的育苗基質(zhì)才能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)秧苗[3]。傳統(tǒng)的基質(zhì)配制主要采用人工攪拌，配制過程缺乏統(tǒng)一標準，存在攪拌不均勻、質(zhì)量不穩(wěn)定、效率低下等問題，為種苗生產(chǎn)埋下隱患。因此，選用新型基質(zhì)生產(chǎn)設備，實現(xiàn)基質(zhì)的機械化和標準化生產(chǎn)，可滿足現(xiàn)代工廠化育苗需求。育苗基質(zhì)為蔬菜幼苗發(fā)育成長提供良好的環(huán)境和營養(yǎng)，是穴盤育苗的核心和關(guān)鍵，其品質(zhì)的好壞直接關(guān)系到蔬菜育苗的成敗[4]。

基質(zhì)配制加工流水線：集成了基質(zhì)原料粉碎、提料、配料、傳送和定量包裝等設備。原料粉碎機械針對壓縮原料進行打散和篩分處理，避免原料結(jié)塊和雜料混入；提料機將原料傳送至原料斗；配料部分在電腦平臺控制下，按照預設配方進行配料、混料和攪拌；包裝機將配方料進行定量包裝；全過程采用微電腦精準控制，實現(xiàn)育苗基質(zhì)標準化生產(chǎn)。

通過對機器配制和人工攪拌生產(chǎn)模式的對比數(shù)據(jù)分析：機器配制生產(chǎn)效率是人工攪拌生產(chǎn)效率的6.3倍；機器配制工藝過程成本(包括人工、能耗、機器折舊等)僅為人工攪拌成本的27%；機器配制基質(zhì)的均勻度明顯高于人工攪拌(表1)。

表1 機器配制生產(chǎn)基質(zhì)和人工攪拌生產(chǎn)基質(zhì)的生產(chǎn)率比較

2 播種和種子催芽設備

傳統(tǒng)育苗主要采用人工播種或小型播種機械，存在生產(chǎn)效率低下、人工成本高、點播出錯率高、種子和基質(zhì)損耗大等缺點和不足。因此，選用合適的播種流水線，可大幅提高育苗效率、降低損耗和出錯率，是工廠化育苗所必需的。

滾筒式自動播種流水線。意大利原裝進口，主要部件包含填料、打孔、播種、覆蓋、澆水等部分和智能控制臺，播種效率達600盤·h-1。在流水線上一次性完成穴盤上料、打孔、播種、覆蓋和澆水，自動化程度高。填料和覆土環(huán)節(jié)多余的基質(zhì)可自動回收。此外，其配置了多種規(guī)格孔徑的滾筒和打孔器，可對不同大小種子及不同規(guī)格穴盤進行精確播種。與國內(nèi)播種流水線相比，具有操作省工簡便、可大幅提高播種精準度和效率、播種范圍廣等優(yōu)點。

催芽室。催芽室的設計應考慮到不同種苗對環(huán)境要求的差異，最好單間在20 m2左右[5-6]。催芽室可針對不同種子的發(fā)芽條件需要，通過智能化手段調(diào)控環(huán)境溫室、濕度、光照、氣流等因素，創(chuàng)造適宜的發(fā)芽條件，可提高發(fā)芽率和發(fā)芽勢，出苗整齊度高，縮短發(fā)芽周期。催芽室參數(shù)：控溫5～40 ℃，溫度波動度0.5 ℃；控濕50%～95%，濕度波動度±5%；控光0～3 000 lx，光控精度2 lx;催芽室8～100 m2，根據(jù)實際需求調(diào)整。

3 苗床設施和育苗容器

3.1 苗床設施

為確保種苗在穴盤內(nèi)盤根完整、穴孔內(nèi)多余水分應及時滲出，減少病害風險，一般采用苗床育苗。根據(jù)不同的應用需求，一般可配固定苗床、移動苗床、潮汐式苗床和嫁接愈合苗床。

3.1.1 固定苗床

固定苗床支架高度70 cm左右，床架選材用熱鍍鋅材料，以確保在溫室高濕、偏弱酸環(huán)境中的使用期限。苗床平面采用帶透水口的定制泡沫板，用以保溫。固定苗床的造價成本相對低廉，但生產(chǎn)操作中不夠靈活，穩(wěn)定性一般。

3.1.2 移動苗床

移動苗床主體支架高度70 cm左右，主體骨架選材為熱鍍鋅鋼架構(gòu)造，邊框材料為鋁合金型材構(gòu)造或角鋼熱鍍鋅構(gòu)造，苗床網(wǎng)片由直徑為3.0 mm/4.0 mm的低碳鋼絲焊接而成，網(wǎng)孔一般為130 mm×30 mm、130 mm×25 mm、120 mm×25 mm、50 mm×50 mm的長方形網(wǎng)狀構(gòu)造熱浸鍍鋅、浸塑或者電鍍而成。苗床配備滾軸管、苗床手輪、防側(cè)翻裝置，可通過苗床手輪操控滾軸而控制整個移動苗床網(wǎng)面的左右移動，靈活設置作業(yè)通道。其特點為操作靈活、可靠性好、溫室空間利用率高。

3.1.3 潮汐苗床

數(shù)字化潮汐苗床系統(tǒng)集成了物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境采集、智能控制、潮汐苗床、多通道配肥、肥液循環(huán)利用等多種功能。可通過在線實時監(jiān)測管道中肥液的EC和pH值來調(diào)整肥液配比，確保肥液濃度參數(shù)穩(wěn)定；可以依據(jù)預設指標，通過智能控制中心定時定量給液(潮)和回液(汐)；通過對回收肥液的殺菌、過濾等處理，避免肥水污染對植株根系造成損害。對比傳統(tǒng)的固定苗床和移動苗床，潮汐式苗床從根本上改變了苗期水肥供應的方式，其通過根部滲透的方式進行水肥供給，不再依賴噴灌機供應水肥，具有水肥利用率高、病害發(fā)生減少、生產(chǎn)成本降低、水肥數(shù)字化管理水平大幅提升的優(yōu)勢。

3.1.4 嫁接愈合床

嫁接愈合床主要為嫁接后愈合期而特設的“器官移植倉”，選用特制小拱棚，底部配置電熱加溫和保溫材料，頂部覆蓋塑料薄膜保溫保濕，最外層覆蓋95%以上遮光率的遮陽材料。確保嫁接愈合期對高濕、保溫、遮光的環(huán)境要求。

3.2 育苗容器

蔬菜工廠化育苗容器以穴盤為主，尺寸規(guī)格為54 cm(長)×27 cm(寬)。按材料分有PVC穴盤和PS穴盤，重量規(guī)格50～110 g，單盤孔穴規(guī)格32～128穴。根據(jù)不同蔬菜品種、育苗季節(jié)、栽培模式等選用不同孔穴大小的穴盤。

穴盤材料選擇。PS穴盤穩(wěn)定性較好，可多次循環(huán)利用，但成本相對較高。PVC穴盤穩(wěn)定性略差，強光高熱下易變形，但成本相對低。

穴孔規(guī)格選擇。為提高單位面積產(chǎn)出率，在不影響育苗質(zhì)量的前提下，應盡量選擇孔穴多的穴盤，降低育苗成本。十字花科蔬菜育苗建議選128孔穴盤，茄果類蔬菜實生苗選72孔穴盤，茄果類蔬菜嫁接苗和瓜類蔬菜選50孔穴盤。

穴盤重量選擇。一次性使用，選擇80 g的穴盤；多次循環(huán)利用，選擇100 g以上的穴盤。

4 設施環(huán)境調(diào)控設備

工廠化育苗生產(chǎn)中，設施環(huán)境的調(diào)控尤為重要。環(huán)境調(diào)控主要是通過自動化技術(shù)手段控制溫室內(nèi)溫度、濕度、光照等環(huán)境因素，打破氣候環(huán)境對種苗生長的制約，為種苗提供良好的生產(chǎn)環(huán)境，以確保種苗品質(zhì)和出圃時間。

物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境控制系統(tǒng)。依據(jù)溫度、濕度、光照傳感器采集的信息，通過相應的邏輯判斷和運算，控制水源熱泵、濕簾風機、遮陽幕、頂通風窗等溫室設備，實現(xiàn)自動化控制溫室環(huán)境[4]。

水源熱泵。設施環(huán)境溫度控制設備，其原理是在夏季將環(huán)境中的熱量轉(zhuǎn)移到水源中，在冬季則從水源中提取能量，利用熱泵原理通過水作載體提升溫度后送到環(huán)境中。水源熱泵運行可靠性和轉(zhuǎn)化效率高，能源消耗少，通常消耗1 kW的能源，可以得到4 kW以上的熱量或者冷量，非常適用于育苗環(huán)境的溫控中。2 000 m2面積的連棟溫室，配置4臺康成KCRB-12P的水源熱泵機組，配合利用深井水源，冬季可實現(xiàn)全域加溫15 ℃左右，夏季可實現(xiàn)全域降溫6 ℃左右。

水簾風機。設施環(huán)境降溫設備。作為夏季主要降溫措施，是由紙質(zhì)多孔濕簾、水循環(huán)系統(tǒng)、風扇組成。未飽和的空氣流經(jīng)多孔、濕潤的濕簾表面時，大量水分蒸發(fā)，空氣中由溫度體現(xiàn)的顯熱轉(zhuǎn)化為蒸發(fā)潛熱，從而降低空氣自身的溫度。風機抽風時將經(jīng)過濕簾降溫的冷空氣源源不斷的引入室內(nèi)，形成對流，從而達到降溫效果。濕簾建議選擇高1.5 m、厚0.1 m的標準，長度根據(jù)溫室大小確定；風機建議選用1.38 m(高)×1.38 m(寬)×0.4 m(厚)的規(guī)格；一般4～5 m2的濕簾配置一臺風機。

5 肥水管理設備

在穴盤育苗生產(chǎn)管理環(huán)節(jié)，因穴孔空間限制而造成根系小環(huán)境的緩沖能力不夠，因此，及時、合理的水肥管理尤為重要。

雙臂自走式噴灌系統(tǒng)KCPGJ-003。采用吊軌式雙軌道和雙臂噴桿設計，雙臂配置可調(diào)噴頭，可根據(jù)苗齡情況調(diào)整噴灑的霧化程度。主機配置進口自動肥料配比機，可實現(xiàn)水肥同灌操作。整機可遠程控制，實現(xiàn)前進后退、無級調(diào)速、軌道轉(zhuǎn)移等操作，實現(xiàn)一機多棚作業(yè)，節(jié)約投資成本。建議2 000 m2的連棟溫室配置2臺噴灌機，每棟溫室、大棚作業(yè)時間控制在2 h以內(nèi)。