荷兰蔬菜种苗生产装备系统发展现状及对中国的启示

为提高生产率、降低劳动强度和减少生产成本,荷兰蔬菜育苗生产中广泛使用精量播种生产线、嫁接作业生产线、岩棉块种苗生产线和相应配套机具,并借鉴花卉物流化生产模式,开发出穴盘输送装备、岩棉块搬运铺放专用车等生产物料搬运装备,实现了高效、省力、自动化生产。该文结合生产实例分析了利用岩棉块种苗生产线直接播种生产蔬菜种苗和利用播种生产线、嫁接作业生产线及岩棉块种苗生产线生产蔬菜嫁接苗的作业流程,并讨论了各生产流程的作业特性。综合以上论述,总结出荷兰温室种苗生产具有以下特点：由于岩棉具有保水透气、病菌易控等优点,潮汐灌溉具有操作方便可自控、节约水资源等优点,在温室蔬菜生产中广泛采用岩棉块栽培和潮汐灌溉;蔬菜生产效益低于花卉生产效益,造成蔬菜种植企业在自动化生产方面的资金投入相对较低,与花卉生产相比自动化程度也相对较低;精量播种生产线、嫁接作业生产线和岩棉块种苗生产线构成蔬菜种苗生产装备系统的主体,生产线将装备作业环节与人工作业环节按作业流程有机结合,快速提高蔬菜生产效率;针对蔬菜种苗生产中作业量大、劳动强度大的生产物料搬运环节,采取多种途径,提高自动化作业水平,减轻劳动强度,提高生产率。针对中国温室蔬菜生产所面临的劳动力短缺、劳动成本逐年提高、自动化生产水平低下和作业生产率不高等问题,借鉴荷兰设施园艺自动化生产技术的发展经验,中国蔬菜种苗生产应以提高生产率和降低劳动强度为核心目标,注重集成开发,利用现有成熟技术,重点集中开发自动化装备的关键技术,提高开发效率;在构建设施农业装备生产系统方面,应在提高生产自动化水平的基础上,综合考虑装备性价比,引入温室内部物流化生产模式,构建物流化生产系统,提高种苗生产的总体生产效率,促进中国温室园艺生产模式的现代化转型。     

发达国家温室设施自动化研究的现状

温室设施在世界范围内得到了广泛的应用。一些国家在实现自动化的基础上，正朝着完全自动化、无人化的方向发展。文中介绍了日本、韩国等在温室设施自动化研究中在生态环境因素控制、作业自动化等方面的现状，尤其是各国较有特色的方面。这将对发展我国的温室设施具有参考价值。     

发达国家温室设施自动化研究的现状

温室设施在世界范围内得到了广泛的应用。一些国家在实现自动化的基础上，正朝着完全自动化、无人化的方向发展。文中介绍了日本、韩国等在温室设施自动化研究中在生态环境因素控制、作业自动化等方面的现状，尤其是各国较有特色的方面。这将对发展我国的温室设施具有参考价值。     

世界现代化温室装备技术发展及对中国的启示

现代化温室是设施园艺科学研究的前沿和技术应用的高地,代表了设施园艺的尖端成果和发展方向,可以为各种先进装备技术在其他栽培设施中的推广起到先导性的试验示范作用,研究世界现代化温室装备技术研究热点、应用状况、推广模式和发展趋势可以有效推动中国设施园艺发展。通过近年来的文献研究和在温室园艺发达国家的现场调研,该文就国外温室装备技术的推广应用特点、技术创新动态、当前研究热点等总结世界温室装备技术的发展状态和趋势;在分析中国温室园艺发展形势和温室装备技术所面临的主要问题的基础上,提出进一步提升设施园艺在农业发展中的地位、加快提升装备技术应用速度与规模、坚持科研与创新的前瞻性和针对性、提高共性技术的研究和扩散水平、转变装备技术发展的带动模式、提高产业链各环节的科技水平的建议,为加快中国温室装备技术发展、实现技术应用新的跨越提供指导和借鉴。     

南方地区荷兰大青瓜无公害温室栽培技术

从品种选择、基质选择、培育壮苗、田间管理、适时采收等方面总结了荷兰大青瓜无公害温室栽培技术,以期为无公害荷兰大青瓜的大面积生产种植提供技术参考.     

中国设施园艺装备技术发展现状与未来研究方向

近年来,中国设施园艺装备产业得到了跨越式发展,一个完备的技术体系正在逐步建立。受设施环境-作物交互影响机理缺乏、设施-设备匹配性差等因素的制约,中国设施园艺装备在稳定性、智能化等方面与国际先进水平仍存在较大差距,制约了产业效益水平和劳动生产效率的提升。有必要对中国设施园艺装备技术进行一个系统总结,为下一步产业的技术研发指明方向。该文在准确把握中国设施园艺装备技术发展现状的基础上,从种苗装备、生产装备、物流装备、管理装备等4个环节入手,将中国设施园艺装备技术与国际发达国家的水平进行了比对,并找出了相关差距。研究得出了中国设施园艺装备技术发展中存在的技术研发系统性持续性不够、与装备匹配的农艺参数积累缺乏、装备的整体性和工程性亟需提高等问题,明确了区域化园艺作物生长机理、北方日光温室结构与装备升级、全产业链自动化作业、园艺信息化智能化管理、非耕地基地化与城镇化装备等未来重点研发的方向,提出了制定设施园艺装备技术创新发展规划、实施设施园艺技术促进与产业促进的"全面赶超"计划、创新以激发协同研发活力的体制机制、强化技术推广服务体系建设等政策建议,从而为指导中国设施园艺装备技术的革新提供借鉴。     

温室大棚无公害番茄生产技术

阐述了无公害番茄在温室大棚生产中对基地的选择条件、种植技术问题,并提出相应的研究对策与建议。     

丽格海棠的温室栽培

丽格海棠（Begonia elatior）足近年来比较热销的盆花品种。随着丽格海棠的逐步普及，市场对其品顷有了更高的要求，说明种植需进一步精细化，笔者就丽格海棠的温室栽培提出一些看法。     

世界设施园艺智能化装备发展对中国的启示研究

设施园艺智能化是实现园艺产品播种移栽、栽培管理、环境调控、监测预警、作物采收、内部物流等全过程数字化、精细化、自主化的高级生产形态,是当前包括中国在内的世界农业智能化装备的研发热点和产业升级重点。为在全球设施园艺智能化装备发展的大格局下科学定位中国的发展路径,指导中国设施园艺智能化装备的研发和推广,需要对世界各国在该领域的发展现状和趋势进行研究分析。该文以全球设施园艺领域个人、企业和科研机构在智能化方面的主要研究内容和装备开发重点为基础,从全产业链的角度,分析世界设施园艺智能化装备的发展现状。籽种生产在播种、移栽等环节上已初步实现了智能化应用;作物生产在植株调整、授粉、植保和收获等环节正加快研发,剪叶、巡检等部分智能化装备已经进入商业化试用;仓储物流在内部运输、分级分选、清洗、包装等智能化方面不断完善,智能苗床输送、运输机器人已大量应用,高速分选、包装机器人等在加快研发。分析发现,世界设施园艺智能化装备需求增长快、研发方向逐步聚焦、更加注重绿色安全、单机商业化速度加快、系统集成的全智能化生产设施开始出现。研究分析成果对中国设施园艺智能化的科技战略和产业政策制订、科研立项、成果评价、国际合作、装备研发及推广等工作提供参考和借鉴。     

分布式网络控制——实现温室环境调控自动化的一种新方案

针对传统计算机控制技术在温室环境调控中呈现的控制复杂、维修不便和价格昂贵的缺点,该文分析了温室环境调控自动化的现状,提出了一种全新的实现方案。采用分布式网络控制技术并使用国际先进的微型单片机技术和国外高精度、高稳定性的湿敏及温敏器件,研制出全数字化“智能温湿度传感器”和“双回路智能温湿度控制器”。目前研制的温室环境调控自动化系统已在国内数家现代化智能温室推广应用。还对温室环境调控自动化的发展提出了几点看法     

基于微型自动导引运输车的盆栽作物数据采集系统

为了满足作物育/选种过程中高频次获取样本植株个体的生理指标及生长环境数据的需求,该文以微型自动导引运输车(automated guided vehicle,AGV)为基础结合ARM(advanced RISC machines)嵌入式技术设计了一套温室盆栽作物数据采集系统。该文介绍了温室盆栽作物数据采集系统的工作原理,组成结构和功能测试。系统由微型AGV、车载数据采集系统、通讯与控制系统等部分组成,微型AGV携带数据采集系统按照作业指令依次对样本植株个体的图像信息以及环境参数信息进行采集,解决了育/选种过程中需要人工方式对培育的样本植株个体数据进行采集的问题。随机选取160盆大豆样本进行数据采集试验,试验结果表明,采集的大豆植株图像完整、清晰,生长环境数据精确度高,平均误差不大于2%,对160个样本点的图像数据进行采集用时约9 min,数据采集效率大幅提高。试验过程中系统运行稳定,定位准确,误差为±6 mm,且无脱轨现象。该研究为温室盆栽作物个体的数据自动化采集提供了参考。     

基于自动导引小车系统盆栽水稻高通量输送系统的设计

针对栽培区中盆栽水稻需频繁搬运的问题,该文以自动导引小车AGV(automated guided vehicle)系统为核心设计了一套盆栽水稻高通量输送系统。盆栽水稻高通量输送系统包括AGV、无动力种植槽、输送线、上下线机、通讯与控制系统等。水稻主要通过AGV和输送线实现移动。无动力种植槽成行放置于栽培区中,且每个无动力种植槽中栽培24株水稻。AGV按照指令从栽培区中提取种植槽,并将其移动至上下线机,24株盆栽水稻通过上下线机整体进入输送线,并依次移动至指定地点进行作业,作业完成后24株盆栽水稻从上下线机又整体离开输送线,由AGV将盆栽水稻放回原址。AGV移动时通过激光条码定位,定位准确,误差为±5 mm。AGV移动速度快,最高速度达60 m/min。AGV移动平稳,取放、移动种植槽时,盆栽水稻不易倾翻。随机选取的240株盆栽水稻进行输送试验,试验表明,盆栽水稻高通量输送系统联机自动运行可以满足盆栽水稻表型检测速度要求,AGV提取和存放盆栽水稻时位置准确,无歪斜无碰撞,盆栽水稻在移动过程,状态平稳,无倾翻,无折断现象,而且实现了温室中设备的分区管理。该研究成果为其他温室盆栽植物输送提供了参考。     

南方双层塑料大棚智能增温器的研制及试验

为了提高大棚农业生产中的冻害防御能力,该文研制了用于南方塑料大棚冻害防御的温室大棚智能增温器,并实际试验了该增温器的使用效果和使用成本。该增温器以酒精作为燃料,以置于温室大棚内关键位置的温度传感器作为启动和关闭的信号源,能够根据棚内实际温度变化进行精确加温。在试验棚（增温器加热,长度和跨度为8 m×40 m的双层塑料大棚）和对照棚（不加热,长度和跨度为8 m×40 m的双层塑料大棚）进行了连续12 d的对比试验。试验表明,在夜间试验棚的温度比对照棚高2～3℃,维持此状态6 h所需要耗费的成本仅为30元左右。该增温器具有操作方便、费用较低、增温快速、使用环保的特点,为设施农业生产提供了一个高效的冻害防御工具。     

基于低功耗传输方法的设施花卉环境监测系统

为了降低现有设施环境监测系统中传感节点的能耗,延长无线传感网络的生存周期,该文提出了节点动态组包主动传输和多种环境变量加权控制传输2种低功耗机制,减少了大量重复冗余数据的传输,并实现了基于Zigbee的设施花卉环境监测及其低功耗传输系统。节点以CC2430芯片为核心,并根据影响花卉生长的环境参数,同时装载SHT10温湿度传感器、BH1750FVI光照传感器以及COZIR二氧化碳传感器,因此节点可同时采集传输多种环境参数,降低了硬件成本。在南农大园艺试验基地进行组网测试,试验结果表明,系统比传统周期传输节点(周期1min)的能耗减少85.97%,测量精度在98.5%以上,网络平均丢包率为0.84%,满足了对设施花卉环境的有效监测及低功耗传输的要求。     

碳晶电地热系统在日光温室番茄生产中的应用

针对中国节能型日光温室冬季土壤温度低而传统加温设备能耗高的特点,将碳晶电地热系统引入设施番茄栽培中。以不加温处理和发热电缆加温为对照,设碳晶电热板全掩埋、半掩埋、平放式3个处理,研究碳晶电地热系统不同加温方式对番茄生长、生理、产量影响,并结合设备前期投入、运行成本进行经济性评估。研究结果表明,碳晶电地热系统能显著（P<0.05）提高地温,但对气温影响不显著。与不加温相比,碳晶电地热系统全掩埋加温处理能显著提高番茄根系活力和光合速率,前期产量、总产量分别增加38.7%和28.2%,但与发热电缆相比差异不明显;半掩埋、平放式加温方式的番茄产量与不加温对照无显著差异。设备前期投入成本比较结果如下,燃煤锅炉（27元/m2）>碳晶电地热系统（19元/m2）>发热电缆（9元/m2）;运行费用比较,发热电缆（12.51元/m2）>碳晶电地热系统（9.38元/m2）>燃煤锅炉（5.37元/m2）,研究结果为碳晶电地热系统在日光温室番茄冬春季节加温栽培中的推广应用提供参考。     

温室水肥一体化营养液调控装备设计与试验

针对当前温室生产中用水效率普遍较低、肥料使用量较高的问题,有必要对水肥一体化营养液调控及灌溉技术进行深入研究,探索适合中国具体情况的,低成本的水肥一体化营养液灌溉模式和相关农业装备。该文设计了一种水肥一体化营养液调控装备,根据营养液制备装置特点和制备过程,建立了营养液制备系统二阶数学模型,并利用增量式PID(proportion integration differentiation,比例-积分-微分)算法和改进Smith预估器对营养液的制备过程进行精确控制;利用EC传感器和p H传感器实时检测营养液的制备情况,并且通过驱动相应的继电器实现营养液的调控。试验结果表明,该水肥一体化营养液调控装备30 s左右可以进入营养液调控的稳定阶段(EC值误差在±0.1 m S/cm),系统达到规定的EC值的响应时间不超过60 s,使用该装备能够快速、精确的实现营养液的调控。