孙美艳 张 丹 华文煊 张 燕
(1.江苏省农业科学院基地管理处,江苏 南京210014;2.江苏明天农牧科技有限公司,江苏 南京210014)
江苏省农业科学院农业资源与环境研究所引进一套叶菜工厂化智能栽培系统,经过多次改良后,在江苏省农业科学院六合动物科学基地示范推广,取得了良好的效果。叶菜工厂化智能栽培改变了传统的叶菜栽培方式,将叶菜种植在设施内的种植架上,从播种、定植、采摘到基质回收实现了自动化操作,充分利用设施环境可调可控的优势,用人工智能设备替代了劳动力,减少了劳动力投入,提高了生产效率和空间、资源的利用效率,保障了叶菜的产量及品质。现将该智能设备的运行方式介绍如下。
选择产量高、生长周期短的叶菜品种,选用信誉好、品质优的商品基质,选用定制的能重复使用的育苗穴盘(8列×10行)。用播种机播种,边播边检查播种效果,保证穴盘内每穴1粒种子。
改进后的自动移栽机将原来1次需8个育苗穴盘改为2个穴盘,缩小了移栽系统的空间需求。移栽苗要求株高2.5 cm、2叶1心。机器运行时,由传输带将成品基质填满基质箱,将苗情符合要求的穴盘每2个为1组并排固定在顶苗器上,将空的栽培槽放置在基质箱下方的自动移栽传输带上,当栽培槽通过基质箱正下方时,红外探头自动识别将基质装满栽培槽;当装满基质的栽培槽被传输至下苗口下方时,栽培槽被档杆挡住,上方自动顶苗器的顶杆逐个将苗顶出(每次顶出8棵)至下苗口上方的盖板上,盖板掀起可使苗根部朝下落至下苗口,同时下苗口落至栽培槽中,下口张开,叶菜苗即落进栽培槽完成叶菜移栽;栽培槽被继续向前传输至种植缓冲区。
收到种植任务的智能行走机器人(AGV)托举着空的种植架在种植区固定位置等候,收到种植缓冲区有栽培槽的信号后,机械臂开始工作,将栽培槽逐个抓起摆放到种植架。每列种植架分为左右2 面,每面可摆放5 个栽培槽,当一面放满后,AGV 旋转180°,在种植架的另一面继续摆放,全部放满后机械臂发出摆满种植架的信号给AGV,通知AGV 离开。收到信号的AGV 托着种植架,边扫描二维码边向前行驶,按照系统预设好的路线,将种植架摆放至指定区域,完成栽培槽自动上架过程。也可用磁条代替二维码,但铺设磁条的前期工作量较大,需地面开槽;用二维码,地面平整度要求较高,落差一般不宜超过2~3 mm,否则AGV 行走时会铲到二维码,导致二维码破损。
每列种植架前端装有水管支架,10 个栽培槽铺设滴灌带,开启水管支架处的开关便能将水通过滴灌带滴入每个栽培槽,完成灌溉。与喷灌相比,该滴灌方法不仅可节约水资源,还可降低设施内的空气湿度,减少病虫害的发生概率。
AGV 收到采收信息后按系统预设的路径将叶菜生长成熟的种植架搬至采收区。AGV 到达采收区后发出信号通知机械臂,机械臂将基质槽从种植架上逐盘取出放置在采收缓冲区。负责采收的工作人员站在转动的采收缓冲区边,将经过的栽培槽搬出后剪出净菜即可。
叶菜采收后,基质槽中的旧基质被倾倒在传输带上并被传输至筛分机,筛分机将残根残叶与基质进行分离,分离出来的基质可回收再利用。
(1)温度管理。叶菜生长期间大棚内温度保持25 ℃左右。高于30 ℃时,应及时打开遮阳网进行遮阳降温,如有必要可同时打开湿帘和风机进行降温;低于0 ℃时,则需增温防冻。(2)湿度管理。设施内空气湿度保持85%~90%,可采用增减温度或通风措施来调节;打开防虫网进行通风换气时,应在大棚内张贴黄光板,降低虫害的发生概率。