随着科技的不断进步和对农业生产效率的要求日益提高,工厂化育苗正逐渐成为我国现代农业发展的重要组成部分。这种创新的育苗方式不仅为农业生产带来了诸多优势,也为实现农业可持续发展提供了有力支持。
工厂化育苗通过在可控环境下进行种苗繁育,实现了农业生产的标准化、规模化和集约化。与传统育苗方式占地多、费工费时、效率低下相比,它具有明显的优势。首先,工厂化育苗可以大大提高种苗的质量和成活率,通过精确控制温度、湿度、光照等因素,为种苗提供最佳的生长环境,从而减少了病虫害的发生,提高了种苗的健康程度。其次,工厂化育苗还能够实现种苗的快速繁育,满足大规模农业生产对种苗的需求,缩短了种植周期,提高了农业生产效率。此外,工厂化育苗还有助于节约资源和保护环境。在工厂化育苗过程中,对水肥的管理更加精准,避免了浪费和环境污染。同时,通过集中育苗,还可以减少土地的占用,提高土地利用效率。这种集约化的生产方式符合现代农业可持续发展的要求。
目前,国内进行工厂化育苗生产的有蔬菜、花卉、水稻、林木、烟草、中药材等等。
蔬菜工厂化育苗
目前,我国蔬菜生产规模趋于稳定,年播种面积3.2亿亩左右,受从业人员数量减少、用工成本快速攀升、蔬菜产业比较优势减小等影响,育苗移栽蔬菜种类不断拓展,育苗移栽量快速增加,年需苗量接近6000亿株。
1.中国蔬菜工厂化育苗存在的问题
育苗关键技术完善不足
随着各国的持续研发,穴盘苗播种机的播种速度从2013年120盘/h提升到2018年800盘/h,效率大大提升。依靠负压吸取种子,借助气吹、敲打等结构,实现一吸嘴一粒种,降低双株率、提高播种精准率,但是播种的空穴率没有降低。大部分育苗中心还是依靠人工完成挑空穴补空穴的工作,不仅增加了劳动力,还影响育苗的生产效率。
蔬菜育苗设施智能化程度低、调控能力不足
低温、高湿、不充分的光照都会影响种苗的质量。在南方,黄梅天阴雨连绵,光照不足、湿度大,病虫害频发。但部分现有的育苗生产方式仍需要育苗人员的持续管理,智能化程度低导致环境调控不及时,影响蔬菜苗的品质,不利于育苗产业的长远发展。
蔬菜育苗消耗品对环境的影响
育苗消耗品草炭是中国一种不可再生资源,现已处于过度开采的状态,持续不断的开采只会加快全球温室效应的速度。穴盘是由PVC和PP吸塑而成。如今,对报废穴盘的随意处理方式会产生大量的白色污染,给全球环境将带来巨大的麻烦。
从业人员梯度不合理
目前,大量农村青壮年劳动力的流失使得妇女和老人成为了农业生产的主力军,但他们的农业技术水平低,学习能力弱,实践生产经验不足,将会制约蔬菜育苗产业的发展。
2.蔬菜工厂化育苗技术的发展建议
现有的蔬菜工厂化育苗生产运用了人员与自动化设备结合的方式。其中,自动化设备仅在基质混合、播种得以应用。对于蔬菜育苗生产中的生长管理、运输、包装等方面全部依靠人员作业,此种育苗生产方式将会阻碍育苗产业的进一步发展。因此,将农业物联网技术应用到蔬菜工厂化育苗的系统生产中非常重要。在封闭清洁、可控的生育苗设施内,依托物联网技术,利用大数据平台,完成蔬菜育苗的生长管理,实现蔬菜苗的周年生产。
探索以信息科学为基础的蔬菜工厂化育苗生产模式,需要在以下5方面完成突破。
建立信息化数据共享平台,规范信息管理系统
借助物联网技术,在网络平台完成种子采购、育苗订单形成、育苗状态、发货状态等信息查询的动作,将线下的育苗生产销售模式线上化,提高育苗产业的综合效益。
蔬菜育苗设施智能化程度低、调控能力不足
数据是农业生产中的宝贵资源,依托物联网技术,收集在育苗生产过程中的各类试验数据、各阶段的幼苗生长数据、生长过程中所需的环境数据等;建立育苗生产的云端平台,透过网络实现各育苗中心对生产数据的分享与整合,加快育苗产业的创新发展之路。
优化完善育苗的核心设备
作为蔬菜育苗生产的核心环节,全自动穴盘苗播种机还无法实现100%播种率,填补空穴是一个亟待解决的问题。为了不增加劳动力,在空穴识别、抓取方面,应尽早投入识别、抓取机器的研发力量,早日实现自动化方式的播种“查漏补缺”,对核心设备的不断优化,提高育苗生产效率。在蔬菜工厂化育苗生产中,对于核心技术的不断质疑与完善,是推动育苗产业快速发展的重要手段。
提升蔬菜育苗设施的智能化,增加小气候监控管理平台
育苗温室是蔬菜工厂化育苗的基础。现在温室内的温度、湿度、光照、水、肥、药等均需人工进行设备调控完成,对于人员的依赖性相当大。蔬菜育苗产业经过四十多年的发展,生产管理能力已相当成熟,但与信息化、智能化的联系不够紧密。通过对蔬菜育苗生长过程的各类数据收集,将各类生长参数进行平台化管理,通过物联网技术,将计算机与传感器等设备长期渗透于蔬菜育苗的生产过程中,实现自动控温、调光、通风及水肥药添加动作。
未来的蔬菜工厂化育苗生产管理技术必定向智能化方向发展,通过物联网技术对育苗设施进行环境及生产管理的调控,摆脱自然环境影响,尽可能创造出适宜蔬菜苗生长的环境,满足周年培育壮苗的需求。
增加蔬菜育苗设施内物流运输系统
一般而言,蔬菜工厂化育苗设施占地面积大,完整的蔬菜育苗设施内应具备基质混合区、种子试验区、播种区、催芽室区、生长区、整理区、包装发货区等,对各区域合理的布局能提高生产效率。因此,我们需分析掌握育苗生产各个环节之间的联系,设定合理的运输线路和运输节点,依靠自动导引运输车等设备实现温室内部运输物流系统,减少劳动力的投入,提高生产管理的品质与效率。
中药材工厂化育苗
目前实现工厂化育苗的中药材品种较少,仅有铁皮石斛、霍山石斛、白及、金线莲等几个品种,工厂化育苗生产种苗最成功、产值最高的是铁皮石斛。铁皮石斛成年植株产出的蒴果内含有大量细小种子,可通过组培育苗技术实现铁皮石斛种苗的规模化生产。
1.存在的问题及建议
市场需求与供应不匹配
种苗市场上种植户对优质、价格适中的种苗需求迫切,而生产企业不能有效满足其需求,生产出的种苗存在质量标准欠缺或不完善、种苗成本较高、优良品种缺乏、品牌影响力弱等突出问题。这就需要种苗生产企业牢固树立质量优先意识,建立健全相应种苗标准,通过科研攻关完善工艺和有效降低成本,不断增强服务意识,树立起牢固的品牌影响力。这样才能生产出满足市场需要的优质产品,实现公司的规模和经济效益最大化。
生产规模小工厂化程度不高
目前,相当一部分工厂化育苗企业规模还较小,且自动化程度较低,无法形成规模化效应,劳动力成本投入大、设备质量不一、协调性差、生产效益低等共性问题严重制约着工厂化育苗行业的健康发展。建议加大扶持力度和资金投入,培育大型企业。目前,国内中药材工厂化育苗还处于发展阶段,基础较弱,技术和设施还不完善,仅依靠社会资本的投入无法满足产业发展的需要,还需获得政府的大力支持(包括基础设施建设、项目补贴、贷款贴息等措施和手段),有力推动工厂化育苗行业做大做强,满足社会对优质中药材种苗的迫切需求。
设施设备成本高投资成本大
工厂化育苗集成了智能控制、设施工程、生命科学和现代管理等技术,但在实际生产过程中所需的播种生产线等关键设备和配套设施价格昂贵,开展大规模工厂化育苗初期投入很高,这在一定程度上限制了该技术的发展。
建议前期做好各项论证,保障所购设备的适用性和可靠性,研究各设备、设施之间的协调与配合,使所购设备、设施能良好地投入运行,以尽快产出效益、收回成本。
研发技术不成熟,关键技术有待突破
国内研发的育苗设备和设施虽然价格较低,但往往性能差强人意且配套性差、故障较多。例如:育苗播种机械属于核心设备,基于中药材种子的多样性,该设备多存在摆种效益不高的问题,漏播、重播、少播现象较为常见,播种质量不稳定。
同时,育苗所用基质的研究较少,存在不同批次间质量差异大,导致基质使用效果不稳定。对于基质的重复利用技术攻关缺乏。基质在重复利用前如何处理、合理的消毒和灭菌方法研究不足,导致育苗产出不稳定,严重影响了经济效益。
应加大科研投入,加强科研院所与育苗企业的合作,实现资源优势互补,让育苗企业在生产中遇到问题时能及时与科研人员沟通并进行联合攻关,达到优势互补,使科技成果快速转化为生产力,加快关键设备和技术的开发,提高设备的精度和可靠性,利用技术降低育苗的生产成本。
2.发展趋势
生产工艺和技术的标准化是实现中药材工厂化育苗生产的关键
工厂化育苗技术集成度高、工艺较多、对人员的要求较高,为实现工厂化育苗的周年生产和保障种苗质量,生产出优质种苗批量供应市场,就需要对整个生产流程严格把控、精细管理,而将相关的生产工艺和操作流程规范化和标准化是解决上述高要求的最好方法。实现相关工艺和流程的标准化也是有效降低种苗成本和实现常年安全生产的保障措施。
中药材工厂化育苗将以设备、设施和技术等协同配合促进发展
中国的工厂化育苗将从分散、落后向规模化、集约化生产转变,设备、工艺和技术将协同配合、协调发展。机械化、自动化、信息化的“三化”结合将成为未来工厂化育苗的发展方向。从设备到设施,整个育苗系统将更集约化,管理也将更趋于智能化,而生产工艺各流程技术体系的协同与完善等手段将有力地促进工厂化育苗的健康、快速发展。
大型化、专业化是未来的发展方向
工厂化育苗的优势之一就是利用规模效应达到降低单位产品生产成本和提高生产效率的目的,规模小不能充分发挥出育苗设备、设施的效率,专业化的设备、设施可以实现自动化、智能化精确控制,降低人力成本和运行成本,更高效地提升生产力。
水稻工厂化育秧
工厂化智能育秧中心可实现全程机械化、智能化,育秧资源的集约化利用,减少劳动力使用,降低育秧环节的生产成本,有利于提高种粮积极性。工厂化智能育秧中心利用运动循环式苗床技术,摆盘节约土地资源,降低种粮人的劳动强度,提升苗期管理效益。由于工厂化集中育秧,极大推动了水稻全产业链机械化种植水平,为规模化种植创造了有利的技术条件。
工厂化智能育秧中心从播种到秧苗可移栽的育秧周期只需15天,对比大田育秧模式,实现可移栽需要20天,缩短了5天,极大节约育秧的时间。同时还节约人工费。工厂化模式极大节约人工费用,按农村地区200元/天人工费计算,1000亩秧苗供应,可节约15000元。此外还省水、省种。工厂化智能育秧中心,采用水肥智能化精准灌溉模式,不仅实现调温调湿,对比大田育秧模式,按1000亩计算,可实现节水达70%以上[3]。利用精量播种智能生产线,实现精准播种,不仅秧盘播种均匀,而且有效粒大幅提升,对比传统人工播种技术,每1000亩秧苗的节种量在20%以上。工厂化智能育秧模式下,按1000亩种植计算,预计提升产量15%以上。
目前工厂化智能育秧中心占地面积较大、温室大棚建设成本高、智能机械设备投入大,根据全国不同地区种植水稻的季节性原因,育秧中心建成后实际育秧时间基本都在2个月左右。其余时间基本空闲,未来智能育秧中心不仅是水稻育秧中心,也是蔬菜育苗中心。温室大棚、密室催芽房、电动播种流水线、运动式循环苗床、水肥智能灌溉系统等都可以做为其他育苗的配套设备,实现“一棚多用、一机多用”。
为了推动工厂化育苗在我国现代农业中的广泛应用,需要各方共同努力。政府应加大对工厂化育苗技术的研发和推广的支持力度,提供政策和资金上的扶持,鼓励企业和科研机构加大投入,不断改进和完善育苗技术。同时,还需要加强农民对工厂化育苗的培训和教育,提高他们对新技术的认识和应用能力。
工厂化育苗作为现代农业的重要组成部分,具有广阔的发展前景。它将为我国农业的现代化进程注入新的活力,助力农业产业升级,提高农产品的质量和产量,为农民增收致富提供新途径。我们有理由相信,在各方的共同努力下,工厂化育苗将在我国现代农业发展中发挥越来越重要的作用,为实现农业可持续发展目标做出更大的贡献。