隨著科技的不斷進步和對農業生產效率的要求日益提高,工廠化育苗正逐漸成為我國現代農業發展的重要組成部分。這種創新的育苗方式不僅為農業生產帶來了諸多優勢,也為實現農業可持續發展提供了有力支持。
工廠化育苗通過在可控環境下進行種苗繁育,實現了農業生產的標準化、規模化和集約化。與傳統育苗方式占地多、費工費時、效率低下相比,它具有明顯的優勢。首先,工廠化育苗可以大大提高種苗的質量和成活率,通過精確控制溫度、濕度、光照等因素,為種苗提供最佳的生長環境,從而減少了病蟲害的發生,提高了種苗的健康程度。其次,工廠化育苗還能夠實現種苗的快速繁育,滿足大規模農業生產對種苗的需求,縮短了種植周期,提高了農業生產效率。此外,工廠化育苗還有助于節約資源和保護環境。在工廠化育苗過程中,對水肥的管理更加精準,避免了浪費和環境污染。同時,通過集中育苗,還可以減少土地的占用,提高土地利用效率。這種集約化的生產方式符合現代農業可持續發展的要求。
目前,國內進行工廠化育苗生產的有蔬菜、花卉、水稻、林木、煙草、中藥材等等。
蔬菜工廠化育苗
目前,我國蔬菜生產規模趨于穩定,年播種面積3.2億畝左右,受從業人員數量減少、用工成本快速攀升、蔬菜產業比較優勢減小等影響,育苗移栽蔬菜種類不斷拓展,育苗移栽量快速增加,年需苗量接近6000億株。
1.中國蔬菜工廠化育苗存在的問題
育苗關鍵技術完善不足
隨著各國的持續研發,穴盤苗播種機的播種速度從2013年120盤/h提升到2018年800盤/h,效率大大提升。依靠負壓吸取種子,借助氣吹、敲打等結構,實現一吸嘴一粒種,降低雙株率、提高播種精準率,但是播種的空穴率沒有降低。大部分育苗中心還是依靠人工完成挑空穴補空穴的工作,不僅增加了勞動力,還影響育苗的生產效率。
蔬菜育苗設施智能化程度低、調控能力不足
低溫、高濕、不充分的光照都會影響種苗的質量。在南方,黃梅天陰雨連綿,光照不足、濕度大,病蟲害頻發。但部分現有的育苗生產方式仍需要育苗人員的持續管理,智能化程度低導致環境調控不及時,影響蔬菜苗的品質,不利于育苗產業的長遠發展。
蔬菜育苗消耗品對環境的影響
育苗消耗品草炭是中國一種不可再生資源,現已處于過度開采的狀態,持續不斷的開采只會加快全球溫室效應的速度。穴盤是由PVC和PP吸塑而成。如今,對報廢穴盤的隨意處理方式會產生大量的白色污染,給全球環境將帶來巨大的麻煩。
從業人員梯度不合理
目前,大量農村青壯年勞動力的流失使得婦女和老人成為了農業生產的主力軍,但他們的農業技術水平低,學習能力弱,實踐生產經驗不足,將會制約蔬菜育苗產業的發展。
2.蔬菜工廠化育苗技術的發展建議
現有的蔬菜工廠化育苗生產運用了人員與自動化設備結合的方式。其中,自動化設備僅在基質混合、播種得以應用。對于蔬菜育苗生產中的生長管理、運輸、包裝等方面全部依靠人員作業,此種育苗生產方式將會阻礙育苗產業的進一步發展。因此,將農業物聯網技術應用到蔬菜工廠化育苗的系統生產中非常重要。在封閉清潔、可控的生育苗設施內,依托物聯網技術,利用大數據平臺,完成蔬菜育苗的生長管理,實現蔬菜苗的周年生產。
探索以信息科學為基礎的蔬菜工廠化育苗生產模式,需要在以下5方面完成突破。
建立信息化數據共享平臺,規范信息管理系統
借助物聯網技術,在網絡平臺完成種子采購、育苗訂單形成、育苗狀態、發貨狀態等信息查詢的動作,將線下的育苗生產銷售模式線上化,提高育苗產業的綜合效益。
蔬菜育苗設施智能化程度低、調控能力不足
數據是農業生產中的寶貴資源,依托物聯網技術,收集在育苗生產過程中的各類試驗數據、各階段的幼苗生長數據、生長過程中所需的環境數據等;建立育苗生產的云端平臺,透過網絡實現各育苗中心對生產數據的分享與整合,加快育苗產業的創新發展之路。
優化完善育苗的核心設備
作為蔬菜育苗生產的核心環節,全自動穴盤苗播種機還無法實現100%播種率,填補空穴是一個亟待解決的問題。為了不增加勞動力,在空穴識別、抓取方面,應盡早投入識別、抓取機器的研發力量,早日實現自動化方式的播種“查漏補缺”,對核心設備的不斷優化,提高育苗生產效率。在蔬菜工廠化育苗生產中,對于核心技術的不斷質疑與完善,是推動育苗產業快速發展的重要手段。
提升蔬菜育苗設施的智能化,增加小氣候監控管理平臺
育苗溫室是蔬菜工廠化育苗的基礎。現在溫室內的溫度、濕度、光照、水、肥、藥等均需人工進行設備調控完成,對于人員的依賴性相當大。蔬菜育苗產業經過四十多年的發展,生產管理能力已相當成熟,但與信息化、智能化的聯系不夠緊密。通過對蔬菜育苗生長過程的各類數據收集,將各類生長參數進行平臺化管理,通過物聯網技術,將計算機與傳感器等設備長期滲透于蔬菜育苗的生產過程中,實現自動控溫、調光、通風及水肥藥添加動作。
未來的蔬菜工廠化育苗生產管理技術必定向智能化方向發展,通過物聯網技術對育苗設施進行環境及生產管理的調控,擺脫自然環境影響,盡可能創造出適宜蔬菜苗生長的環境,滿足周年培育壯苗的需求。
增加蔬菜育苗設施內物流運輸系統
一般而言,蔬菜工廠化育苗設施占地面積大,完整的蔬菜育苗設施內應具備基質混合區、種子試驗區、播種區、催芽室區、生長區、整理區、包裝發貨區等,對各區域合理的布局能提高生產效率。因此,我們需分析掌握育苗生產各個環節之間的聯系,設定合理的運輸線路和運輸節點,依靠自動導引運輸車等設備實現溫室內部運輸物流系統,減少勞動力的投入,提高生產管理的品質與效率。
中藥材工廠化育苗
目前實現工廠化育苗的中藥材品種較少,僅有鐵皮石斛、霍山石斛、白及、金線蓮等幾個品種,工廠化育苗生產種苗最成功、產值最高的是鐵皮石斛。鐵皮石斛成年植株產出的蒴果內含有大量細小種子,可通過組培育苗技術實現鐵皮石斛種苗的規模化生產。
1.存在的問題及建議
市場需求與供應不匹配
種苗市場上種植戶對優質、價格適中的種苗需求迫切,而生產企業不能有效滿足其需求,生產出的種苗存在質量標準欠缺或不完善、種苗成本較高、優良品種缺乏、品牌影響力弱等突出問題。這就需要種苗生產企業牢固樹立質量優先意識,建立健全相應種苗標準,通過科研攻關完善工藝和有效降低成本,不斷增強服務意識,樹立起牢固的品牌影響力。這樣才能生產出滿足市場需要的優質產品,實現公司的規模和經濟效益最大化。
生產規模小工廠化程度不高
目前,相當一部分工廠化育苗企業規模還較小,且自動化程度較低,無法形成規模化效應,勞動力成本投入大、設備質量不一、協調性差、生產效益低等共性問題嚴重制約著工廠化育苗行業的健康發展。建議加大扶持力度和資金投入,培育大型企業。目前,國內中藥材工廠化育苗還處于發展階段,基礎較弱,技術和設施還不完善,僅依靠社會資本的投入無法滿足產業發展的需要,還需獲得政府的大力支持(包括基礎設施建設、項目補貼、貸款貼息等措施和手段),有力推動工廠化育苗行業做大做強,滿足社會對優質中藥材種苗的迫切需求。
設施設備成本高投資成本大
工廠化育苗集成了智能控制、設施工程、生命科學和現代管理等技術,但在實際生產過程中所需的播種生產線等關鍵設備和配套設施價格昂貴,開展大規模工廠化育苗初期投入很高,這在一定程度上限制了該技術的發展。
建議前期做好各項論證,保障所購設備的適用性和可靠性,研究各設備、設施之間的協調與配合,使所購設備、設施能良好地投入運行,以盡快產出效益、收回成本。
研發技術不成熟,關鍵技術有待突破
國內研發的育苗設備和設施雖然價格較低,但往往性能差強人意且配套性差、故障較多。例如:育苗播種機械屬于核心設備,基于中藥材種子的多樣性,該設備多存在擺種效益不高的問題,漏播、重播、少播現象較為常見,播種質量不穩定。
同時,育苗所用基質的研究較少,存在不同批次間質量差異大,導致基質使用效果不穩定。對于基質的重復利用技術攻關缺乏。基質在重復利用前如何處理、合理的消毒和滅菌方法研究不足,導致育苗產出不穩定,嚴重影響了經濟效益。
應加大科研投入,加強科研院所與育苗企業的合作,實現資源優勢互補,讓育苗企業在生產中遇到問題時能及時與科研人員溝通并進行聯合攻關,達到優勢互補,使科技成果快速轉化為生產力,加快關鍵設備和技術的開發,提高設備的精度和可靠性,利用技術降低育苗的生產成本。
2.發展趨勢
生產工藝和技術的標準化是實現中藥材工廠化育苗生產的關鍵
工廠化育苗技術集成度高、工藝較多、對人員的要求較高,為實現工廠化育苗的周年生產和保障種苗質量,生產出優質種苗批量供應市場,就需要對整個生產流程嚴格把控、精細管理,而將相關的生產工藝和操作流程規范化和標準化是解決上述高要求的最好方法。實現相關工藝和流程的標準化也是有效降低種苗成本和實現常年安全生產的保障措施。
中藥材工廠化育苗將以設備、設施和技術等協同配合促進發展
中國的工廠化育苗將從分散、落后向規模化、集約化生產轉變,設備、工藝和技術將協同配合、協調發展。機械化、自動化、信息化的“三化”結合將成為未來工廠化育苗的發展方向。從設備到設施,整個育苗系統將更集約化,管理也將更趨于智能化,而生產工藝各流程技術體系的協同與完善等手段將有力地促進工廠化育苗的健康、快速發展。
大型化、專業化是未來的發展方向
工廠化育苗的優勢之一就是利用規模效應達到降低單位產品生產成本和提高生產效率的目的,規模小不能充分發揮出育苗設備、設施的效率,專業化的設備、設施可以實現自動化、智能化精確控制,降低人力成本和運行成本,更高效地提升生產力。
水稻工廠化育秧
工廠化智能育秧中心可實現全程機械化、智能化,育秧資源的集約化利用,減少勞動力使用,降低育秧環節的生產成本,有利于提高種糧積極性。工廠化智能育秧中心利用運動循環式苗床技術,擺盤節約土地資源,降低種糧人的勞動強度,提升苗期管理效益。由于工廠化集中育秧,極大推動了水稻全產業鏈機械化種植水平,為規模化種植創造了有利的技術條件。
工廠化智能育秧中心從播種到秧苗可移栽的育秧周期只需15天,對比大田育秧模式,實現可移栽需要20天,縮短了5天,極大節約育秧的時間。同時還節約人工費。工廠化模式極大節約人工費用,按農村地區200元/天人工費計算,1000畝秧苗供應,可節約15000元。此外還省水、省種。工廠化智能育秧中心,采用水肥智能化精準灌溉模式,不僅實現調溫調濕,對比大田育秧模式,按1000畝計算,可實現節水達70%以上[3]。利用精量播種智能生產線,實現精準播種,不僅秧盤播種均勻,而且有效粒大幅提升,對比傳統人工播種技術,每1000畝秧苗的節種量在20%以上。工廠化智能育秧模式下,按1000畝種植計算,預計提升產量15%以上。
目前工廠化智能育秧中心占地面積較大、溫室大棚建設成本高、智能機械設備投入大,根據全國不同地區種植水稻的季節性原因,育秧中心建成后實際育秧時間基本都在2個月左右。其余時間基本空閑,未來智能育秧中心不僅是水稻育秧中心,也是蔬菜育苗中心。溫室大棚、密室催芽房、電動播種流水線、運動式循環苗床、水肥智能灌溉系統等都可以做為其他育苗的配套設備,實現“一棚多用、一機多用”。
為了推動工廠化育苗在我國現代農業中的廣泛應用,需要各方共同努力。政府應加大對工廠化育苗技術的研發和推廣的支持力度,提供政策和資金上的扶持,鼓勵企業和科研機構加大投入,不斷改進和完善育苗技術。同時,還需要加強農民對工廠化育苗的培訓和教育,提高他們對新技術的認識和應用能力。
工廠化育苗作為現代農業的重要組成部分,具有廣闊的發展前景。它將為我國農業的現代化進程注入新的活力,助力農業產業升級,提高農產品的質量和產量,為農民增收致富提供新途徑。我們有理由相信,在各方的共同努力下,工廠化育苗將在我國現代農業發展中發揮越來越重要的作用,為實現農業可持續發展目標做出更大的貢獻。