0、引言
荷蘭溫室園藝生產中，勞動力費用在總成本中占最大份額，蔬菜生產中的份額為34%，花卉生產中的份額為27%～28%。為克服勞動力費用逐年升高、提高自身生產競爭力，荷蘭在花卉種植生產中大力開發溫室自動化生產裝備，并有機地集成各作業環節生產裝備構成物流自動化生產線，人工只負責復雜生產環節和裝備操作等方面作業，大大提高了作業生產率和作業質量，自動化生產裝備系統已成為規?；a不可缺少的技術支持。蔬菜生產效益一般低于花卉生產效益，用于蔬菜生產關裝備開發的投資相對較少，因此蔬菜生產自動化水平也落后于花卉生產，但是，隨著荷蘭花卉園藝生產裝備技術的不斷提高和日趨成熟，近年花卉自動化生產技術也在向蔬菜生產方向轉移，帶動了蔬菜生產的自動化水平，一些園藝自動裝備生產公司在開發花卉自動化生產裝備的基礎上，也開發出許多蔬菜育苗專用生產線。
巖棉（stonewool）是一種理想的水培基質，其空隙率在90%以上，具有吸水和保水性強、無毒無菌、物理特性穩定、重量輕易搬運等優點，自1969年丹麥Grodan公司首次將其引入園藝無土栽培領域后，一直是溫室園藝生產中廣泛應用的一種基質。
目前，荷蘭園藝生產中采用巖棉栽培的面積占無土栽培總面積的70%，溫室巖棉栽培的黃瓜、番茄的產量達400～600t/hm2，比傳統露地栽培高10倍。
在歐美各大園藝裝備生產公司開發出現已廣泛使用的播種生產線后，針對巖棉塊生產蔬菜種苗的工藝要求，荷蘭Visser公司和荷蘭FilerSystems公司等大型園藝裝備生產企業又開發出采用巖棉塊進行蔬菜育苗的自動化生產線，可實現整包巖棉塊自動解垛、巖棉塊充水、精量播種、種子覆土、幼苗移栽和支撐簽插入等一系列自動作業，之后利用巖棉塊搬運鋪放車搬運至溫室內自動鋪放，大大節省了勞動力，提高了作業生產率和作業質量。
下面筆者根據近年參觀和考察荷蘭溫室園藝種植企業經歷，以巖棉塊育苗生產為核心介紹荷蘭溫室蔬菜種苗生產裝備系統的發展現狀。
1、荷蘭溫室蔬菜種苗生產裝備系統
1.1蔬菜種苗生產線
為提高作業生產率，滿足大規模生產作業量的需求和降低勞動力使用量，荷蘭借助花卉自動化生產技術的快速發展，在蔬菜育苗生產中也開始廣泛采用生產效率較高的自動化生產線，根據蔬菜育苗生產的工藝特點，目前荷蘭蔬菜育苗生產中主要使用3類自動化生產線。
第1類是蔬菜精量播種自動化生產線（圖1），蔬菜精量播種裝備在中國種苗生產中應用也較為廣泛，荷蘭在蔬菜精量播種生產線基礎上，配合使用電動車和人力液壓搬運車等搬運工具，減少育苗穴盤搬運作業中的人力消耗。
第2類是蔬菜嫁接作業生產線。一般，嫁接作業生產線主要由輸送帶構成，嫁接用秧苗以穴盤為單位搬運和輸送，輸送帶的寬度可使穴盤的短邊通過，輸送帶有3層，上層和中層為嫁接用秧苗輸入層，分別輸入接穗和砧木，下層輸出完成嫁接作業的嫁接苗，嫁接作業生產線靠近車間入口的一端為秧苗的輸入、輸出端，搬運人員在該處將秧苗穴盤搬入和搬出生產線,生產線的中部為人工嫁接作業區（圖2），生產線的長短依據嫁接操作人員的數量設計，嫁接作業生產線的生產率也與嫁接操作人數相關。采用該生產線進行嫁接作業，嫁接操作人員只需在原地進行嫁接作業，秧苗輸送和搬運作業由輸送帶和搬運人員完成，因此作業生產率較高，在荷蘭應用較為廣泛。目前歐洲有多家企業生產嫁接作業生產線產品，如荷蘭FlierSystems公司、意大利Techmek公司和Mosa公司等。
第3類是蔬菜巖棉塊種苗生產線。荷蘭大部分蔬菜種苗生產企業都以巖棉塊為基質向蔬菜種植企業出售種苗，以適應后續營養液無土栽培的要求。蔬菜育苗生產用巖棉塊一般放置于長條形巖棉板（stonewoolgrowingslab）上進行營養液栽培，以實現緩存營養液的目的，長條形巖棉的寬度一般為20cm，蔬菜育苗生產中常用巖棉塊的長寬尺寸為15cm×10cm。蔬菜巖棉塊種苗生產線如圖3所示。該生產線由一條多節串聯的寬輸送帶貫穿始終，可同時輸送12列巖棉塊，各類自動作業裝置沿寬輸送帶順序布置，可完成以下作業：巖棉塊整垛進入生產線，由自動解垛裝備將成垛巖棉塊分解，單層鋪放到生產線的寬輸送帶上，然后由輸送帶輸送到充水工位進行巖棉塊充水，充水后進入播種工位，由精量播種裝置在巖棉塊穴孔內播入一粒種子，接著巖棉塊輸送到覆土工位，由覆土裝置在種子上覆蓋蛭石，最后插簽裝置在每個巖棉塊上插入支撐簽。完成以上作業的巖棉塊由輸送帶自動送入巖棉塊搬運鋪放車上，搬入溫室并有序鋪放在地面上。上述作業為采用巖棉塊種苗生產線進行播種的自動化作業流程，另外，許多蔬菜育苗生產企業將圖3所示生產線與圖1、圖2所示的生產線組合進行蔬菜嫁接苗生產，其作業流程是首先采用精量播種生產線（圖1）進行砧木和接穗的播種作業，待秧苗培育到嫁接適宜期后，利用嫁接作業生產線（圖2）進行嫁接，嫁接苗愈合后，成活的嫁接苗進入巖棉塊種苗生產線（圖3b）的幼苗移栽工位，將嫁接苗移栽到巖棉塊中，再由巖棉塊搬運鋪放車將巖棉塊嫁接苗搬運到溫室內鋪放。
目前，荷蘭Visser公司和FlierSystems公司都生產出自動化裝備較完善的蔬菜巖棉塊種苗生產線產品，并在多家蔬菜育苗企業生產中應用。一般，蔬菜巖棉塊種苗生產線屬于大型集成裝備，部分工位作業高度超過2m，生產線寬度在1.5m以上，長度可達30m。巖棉塊搬運鋪放車是為巖棉塊在溫室內自動搬運和鋪放而開發的專用工具，對于規?；卟擞缟a中，巖棉塊的搬運和鋪放作業量大，作業強度高，因此巖棉塊搬運鋪放車作為重要搬運工具廣泛使用。荷蘭Visser公司、Hawe公司和Ideaal公司都生產巖棉塊搬運鋪放車，其中Ideaal公司的搬運鋪放車性能較為優異，不但可以自動鋪放巖棉塊，還可根據栽培工藝要求調節巖棉塊鋪放的行間距和株間距（圖4）。
1.2蔬菜種苗巖棉塊自動化生產
蔬菜種苗類型不同，其生產方式也有所不同,下面將圍繞以上3類蔬菜育苗生產線,以兩種最常見的蔬菜種苗（黃瓜、番茄）生產為例,介紹荷蘭采用巖棉塊進行蔬菜種苗自動化生產的作業過程。
1.2.1巖棉塊播種生產
黃瓜種苗巖棉塊播種作業可在巖棉塊種苗生產線（圖3）上一次完成，作業過程如圖5所示。
首先巖棉塊以整垛形式由人力液壓搬運車送入生產線一端的解垛工位，由機械手自動將單層巖棉塊搬運鋪放到輸送帶上（圖5a）；巖棉塊在輸送帶上勻速移動，進入充水工位，由出水管為移動中的巖棉塊充水（圖5b）。充水后的巖棉塊在輸送帶帶動下進入精量播種工位，對于未包衣丸化處理的蔬菜種子一般采用負壓針式精量播種。如圖5c所示，一排負壓吸嘴將黃瓜種子從種槽內單粒吸起后送入導種道，種子在重力作用下沿導種道落在一條緩沖種帶上（圖5d），由人工進行檢查，保證一穴一粒精量播種，由于目前歐美蔬菜種子的選種精度很高，使得種子價格不菲，因此，在蔬菜精量播種環節，雖然配備精量播種裝置自動播種，但為確保單粒播種仍需配備人工檢查播種質量，緩沖種帶即是為人工檢查播種質量、補種和剔除多播種子而設置。人工確保精量播種后，緩沖種帶脈動地將種子整排送入導種管（圖5e），導種管將種子導入巖棉塊穴孔中（圖5f），荷蘭Visser公司生產的巖棉塊種苗生產線的播種作業生產率可達14400粒/h。
完成播種的巖棉塊在輸送帶驅動下進入種子覆土工位，由自動覆土裝置向巖棉塊穴孔內填充蛭石覆蓋種子（圖5g），隨后進入插簽工位，由插簽裝置在每個巖棉塊上插入支撐簽（圖5h）用以固定出苗后的秧苗，最終，經過播種、覆土、插簽的巖棉塊在輸送帶驅動下進入生產線終端。
圖6為蔬菜種苗生產過程中巖棉塊的搬運方式。到達生產線終端的巖棉塊以陣列形式被自動推入巖棉塊搬運鋪放車（圖6a），搬運鋪放車將巖棉塊搬運至溫室，根據栽培工藝要求設置鋪放的行間距和株間距，將巖棉塊自動鋪放到溫室內潮汐灌溉水泥地面上（圖6b）。當黃瓜種苗培育達到出售標準后，人工將巖棉塊種苗橫置放入專用的硬質托盤內（圖6c），將托盤集中、疊垛（圖6d、e），硬質托盤不僅搬運方便，更可集中疊垛并采用叉車搬運，既降低了勞動強度，又提高了搬運作業效率，因此在荷蘭蔬菜育苗生產中應用廣泛。蔬菜種苗外運時，采用人力液壓搬運車將整垛托盤種苗搬入封閉貨柜車（圖6f）。
1.2.2巖棉塊生產番茄嫁接種苗蔬菜嫁接苗生產流程是一個復合過程，涉及精量播種化生產線、嫁接作業生產線和巖棉塊種苗生產線，且配套使用嫁接苗愈合裝置。
首先是培育嫁接用番茄苗，采用精量播種生產線將番茄種子播入穴盤內（圖7），人工對精量播種裝置的播種質量進行嚴格檢查和補種，確保種子在穴盤內一穴一粒（圖7a），砧木和接穗播種用穴盤規格均為240穴（12行×20列），其中接穗采用滿穴播種，砧木采用每列4穴共計80穴大間距方式間隔播種。播種用穴盤多采用發泡聚苯乙烯材料，不但便于人工取放，更有利于實現穴盤疊垛和搬運等自動化作業，播種后的穴盤搬入培育溫室內的方式一般有2種，一種采用電動車向溫室搬運（圖7b），另一種是采用人力液壓搬運車搬運穴盤垛的方式（圖7c）。荷蘭蔬菜穴盤苗大多采用潮汐灌溉形式培育（圖7d）。
番茄苗培育到嫁接適宜期后，在圖2所示的嫁接作業生產線上進行嫁接作業。嫁接作業由操作人員在生產線輸送帶兩旁固定的工作臺上進行，生產線的長度根據嫁接苗生產規模所需作業人數確定，嫁接用秧苗和完成嫁接的嫁接苗均由專人使用丹麥ContainerCentralen公司生產的穴盤搬運車在生產線的一端輸入或輸出（圖8a）。嫁接作業操作人員從輸送帶上層取下接穗穴盤（圖8b）放在其工作臺的左側，從中層輸送帶上取下砧木穴盤（圖8c）放在工作臺中部，操作人員手工對整盤80株砧木苗進行切削作業（圖8d），隨后在砧木切口處套上硅膠嫁接夾（圖8e），完成上夾作業后，操作人員將從左側接穗穴盤中切削下的接穗與穴盤中的砧木對接，并用嫁接夾固定好（圖8f），完成整盤80株苗嫁接作業后將嫁接苗穴盤送入下層輸送帶輸出（圖8g）。輸出的嫁接苗集中放入多層穴盤搬運車\\(圖8h\\)，待裝滿后送入可進行溫度、濕度自動調節的嫁接苗愈合裝置內進行愈傷培育。
【圖4-9略】
輸送帶與人工嫁接作業相結合，可顯著提高嫁接作業生產率。嫁接作業生產線克服了傳統人工嫁接作業位置分散、嫁接操作人員取送秧苗分神費時、操作人員相互間交叉協作影響作業進程等問題。嫁接作業生產線合理規劃了作業流程，依靠生產線輸送帶上設置的傳感器感知操作人員對嫁接用苗的需求，從而自動將嫁接用苗輸送到指定需要的作業位置。根據筆者現場統計計算，荷蘭FlierSystems公司的嫁接作業生產線上嫁接作業生產率可達每人350株/h左右，與傳統普通人工相比，作業速度提高了1倍以上，若每人平均作業生產率以300株/h計，20個工作臺的嫁接作業生產線滿員工作情況下，總體作業生產率可達6000株/h。
番茄嫁接苗愈合成活后，進入移栽作業環節，將嫁接苗移栽到巖棉塊中，送入溫室內培育。移栽作業在蔬菜巖棉塊種苗生產線上進行，首先利用人力液壓搬運車將巖棉塊整垛送入生產線的自動解垛工位（圖9a），單層巖棉塊在輸送帶上完成充水作業后（圖9b），進入嫁接苗移栽工位，在此工位人工將嫁接苗由穴盤中取出（圖9c），移入充水后的巖棉塊中（圖9d），移栽工位上可同時8人進行移栽作業，移栽作業生產率可達7500～12000株/h。
根據栽培需求移栽后的巖棉塊番茄苗在插簽工位自動插入支撐簽，然后由搬運鋪放車送入溫室（圖9e），依據不同的栽培要求調整巖棉塊之間的鋪放間距，自動鋪放（圖9f）。
溫室巖棉塊種苗均采用潮汐灌溉方式培育，如圖10a所示為潮汐灌溉培育的幼苗，圖10b為潮汐灌溉所用的地面營養液出入渠道。番茄嫁接苗完成培育后，采用圖6c、d、e、f所示搬運方式向外輸送。
2、荷蘭溫室蔬菜種苗生產的特點
荷蘭溫室蔬菜種苗生產借鑒花卉自動化生產技術，以提高生產率、降低勞動強度和減少生產成本為目的，開發出精量播種生產線、嫁接作業生產線、巖棉塊種苗生產線和相應配套機具，其生產模式具有以下特點：
2.1與花卉生產相比自動化程度較低
一般，花卉生產效益高于蔬菜生產效益，因此，花卉種植企業在自動化生產方面的資金投入相對較大。目前荷蘭規?；ɑ苌a中，已實現了絕大多數生產環節的自動化作業和內部生產物料物流化輸送，僅難以實現自動化的復雜作業環節由人工完成，如盆花生產中大苗移栽作業、花卉扦插作業和切花生產中的采摘作業等。而蔬菜育苗生產中仍存在較多作業環節和生產物料的搬運作業由人工完成，如嫁接作業、嫁接苗移栽作業、溫室內種苗裝箱作業等；另一方面，荷蘭花卉生產已基本實現各作業裝備間物料自動輸送的閉環生產線，人工作業量較小，而蔬菜生產作業多為相對較短、未封閉的生產線，人工作業量較大。根據對2012年荷蘭HortiFair國際園藝展和2013年德國IPM國際園藝展統計，參展的園藝自動化生產裝備中，花卉生產裝備占85%，蔬菜生產裝備占35%，其中重疊部分為2方面都可利用的設備，如基質攪拌、基質填充和穴盤搬運車等。
2.2蔬菜育苗生產以生產線形式為主
荷蘭蔬菜種苗生產裝備主要包括精量播種生產線、嫁接作業生產線和蔬菜巖棉塊種苗生產線。
生產線在以輸送帶作為生產物料輸送設備的同時，將各作業環節生產裝備以及人工作業環節按照生產流程順序布置于輸送帶上，實現了裝備作業和人工作業的共線協調生產。其優點是，減化了各作業環節間生產物料搬運作業、降低了作業勞動強度、大大提高了總體作業生產率。生產線作業方式已成為一種快速提高蔬菜生產作業生產率的有效途徑，以嫁接作業生產線為例，與傳統人工嫁接相比，采用自動化生產線不僅可以減輕人工勞動強度，還可顯著提高作業速度，作業生產率可提高50%左右。
2.3蔬菜育苗廣泛采用巖棉塊基質-潮汐灌溉培育模式
由于巖棉保水透氣性好，易于控制病菌，荷蘭在溫室蔬菜生產中結合無土營養液栽培廣泛使用了巖棉塊栽培技術，設施面積中70%以上采用巖棉塊栽培技術。
潮汐灌溉具有減少病害、灌溉精確易控、節約水資源等優點，因此荷蘭園藝生產企業無論是穴盤育苗還是巖棉塊育苗，均廣泛采用潮汐灌溉。但是，潮汐灌溉對溫室培育區混凝土地面的平整度要求很高，否則會帶來灌溉不均勻和殘留水的問題。
2.4重點改善生產物料搬運作業環節
荷蘭針對種苗生產中作業量大、勞動強度大的生產物料搬運環節，采取多種途徑，提高自動化作業水平，減輕作業勞動強度，提高了作業生產率。
在巖棉塊種苗搬運和鋪放作業環節，多家裝備生產企業相繼開發出巖棉塊搬運鋪放車；在巖棉塊種苗集中搬運作業環節，采用硬質托盤盛放巖棉塊種苗，方便種苗搬運，并可進行疊垛，進而實現叉車搬運；在穴盤播種作業環節，廣泛采用硬質穴盤，以利于人工搬運和自動化輸送作業，并可將穴盤疊垛，采用人力液壓車搬運穴盤垛。
3、荷蘭蔬菜種苗裝備技術發展對中國的啟示
目前，中國設施園藝生產面積已超過3500k·hm2，但溫室生產裝備技術水平與發達國家相比非常低，勞動生產率相差15倍以上，另一方面，在“十二五”至“十三五”期間中國農村剩余勞動力年均將下降6.4%，農業勞動力工資年增長將保持在14%左右，面對如此嚴峻的勞動力現狀，解決的有效途徑是大力改善設施農業生產裝備的技術水平，實現現代化設施農業生產，提高勞動生產率，降低生產成本。2013年中央一號文件提出加快發展現代農業，實施工業化、信息化、城鎮化和農業現代化四化同步的戰略方針，設施農業機械化已成為“十二五”乃至“十三五”農業現代化發展的核心問題。荷蘭在土地面積短缺、勞動力成本居高不下、農業生產光照不足等不利環境條件下，以設施農業裝備集成創新開發為主要手段，打造出世界領先的設施農業工廠化生產體系，其先進的生產理念和裝備技術發展經驗對中國設施農業生產的現代化轉型有著重要的啟示。
3.1利用成熟工業技術集成開發
縱觀荷蘭開發出的溫室生產裝備和系統，其中絕大多數都是廣泛借鑒工業成熟技術集成開發，創新開發的核心主要集中在與生產作業對象緊密相關的末端執行裝置上，如秧苗夾持手、穴盤推送機構等。這種集成開發的形式可充分利用現有技術，減少開發投資，提高開發效率。中國在設施農業裝備開發項目研究中，為實現開發具有獨立知識產權的裝備，在裝備研究中往往進行全面開發，如在農業生產機器人開發中，研究機器視覺的識別模型和機械手臂等，研究成果雖然具有獨立知識產權，但性能上遠不如工業上早已開發的相關技術成熟，存在經費使用不集中，關鍵問題得不到完善解決，開發周期長等問題。在此方面中國應借鑒荷蘭的開發經驗，利用現有成熟技術，重點集中開發自動化裝備的關鍵技術。
3.2注重裝備性價比
荷蘭在構建物流化生產系統時，不僅看重裝備系統的自動化程度，以減少勞動力的使用量，更注重生產裝備的性價比，很多園藝生產企業并非一味追求高度自動化，而是利用現有成熟技術合理配備人力，綜合考慮提高生產率、減少投資和簡化裝備維護等因素，最終實現降低生產成本的目的。以蔬菜種苗嫁接作業為例，目前世界上技術最先進的嫁接機為荷蘭ISOGroup公司的ISO-Graft1000型全自動嫁接機，適合嫁接茄果類種苗，配備機器視覺系統，可適應秧苗各種不同生長差異，嫁接作業成功率高達95%以上，嫁接作業生產率為1000株/h。如以2000株/h生產率要求為例，該嫁接機與其他嫁接裝置的性價比對比如表1所示。
根據表1中各項性價指標的對比可以看出，荷蘭全自動嫁接機雖然作業人數少、作業成功率高和設備可靠性較好，但是投資極高、設備維護復雜；與日本、韓國和中國等典型半自動嫁接機相比，采用嫁接生產線只是作業人數稍有增加，但在投資、設備可靠性和設備維護方面都有著顯著優勢，這也是荷蘭蔬菜種苗生產企業廣泛采用嫁接生產線的原因。中國在構建設施農業裝備生產系統、促進設施農業生產模式轉變方面，應該借鑒荷蘭經驗，在提高生產自動化水平的基礎上，綜合考慮裝備性價比，合理構建適合中國國情的設施農業物流化生產系統。
3.3構建物流化生產系統
根據荷蘭Visser公司的數據，種苗生產中生產資料輸送需要大量勞動力，其成本占總生產成本的80%。為此，荷蘭園藝生產裝備公司引入了物流化生產理念，在開發自動生產裝備的基礎上（如播種機、基質填土機和嫁接裝置等），根據企業生產流程要求，集成多種形式的生產資料輸送裝置（如輸送帶、特種搬運車、人力液壓搬運車等），連接各自動化生產裝備和種苗培育溫室，有機構成物流化生產體系，使種苗生產的綜合生產率得到有效提高，減少了對勞動力的需求，降低了生產成本。中國在種苗生產中已廣泛推廣使用了自動播種機，并針對基質處理和嫁接裝置等方面開展了廣泛的研究，開發出一批相應產品，但是，目前仍沒有引入物流化生產的理念，雖然在一些作業環節實現了機械化作業、提高了生產率，但生產資料的搬運仍需大量人力，總體生產率沒有得到根本提升，生產成本控制有限。據此，中國應借鑒荷蘭的物流化生產理念，在生產環節自動化裝備開發的基礎上，還應開發連接各生產環節的生產資料輸送裝置，構建物流化生產系統，提高種苗生產的總體生產效率，有效降低生產成本。
4、結論
1）荷蘭蔬菜育苗生產借助成熟的花卉自動化生產技術，結合蔬菜育苗生產工藝，開發出以精量播種生產線、嫁接作業生產線和巖棉塊種苗生產線為核心的自動化生產系統，普遍推廣物流化生產系統，提高了生產率和蔬菜種苗品質，降低了勞動力消耗。
2）借鑒荷蘭設施園藝自動化生產的發展經驗，中國在裝備開發中應注重集成開發，利用現有成熟技術，重點集中開發自動化裝備的關鍵技術，提高開發效率；在構建設施農業裝備生產系統、促進設施農業生產模式轉變方面，應在提高生產自動化水平的基礎上，綜合考慮裝備性價比，合理構建物流化生產系統。
3）結合中國蔬菜種苗生產特點，引入溫室內部物流化生產模式，構建物流化生產系統，提高種苗生產的總體生產效率，有效降低生產成本。最終以提高作業生產率和降低勞動強度為核心目標，構建適合中國國情的蔬菜種苗高效、省力化生產模式。
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