蔬菜QACCP管理理論與實踐

黃丹楓（上海交通大學農業(yè)與生物學院，200240）

蔬菜QACCP管理理論與實踐

黃丹楓
（上海交通大學農業(yè)與生物學院，200240）

針對蔬菜質量安全與農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需求，綜述了基于HACCP和GAP理論的蔬菜QACCP管理理論、核心技術與實施方法，提出了通過過程管理保障蔬菜質量安全、量化和數字化蔬菜技術標準和操作規(guī)范、質量分析關鍵點控制等技術理論，介紹了融合無線網絡、專家系統(tǒng)、條形碼等信息技術，建立和應用蔬菜QACCP管理體系的實踐與展望。

蔬菜；生產過程控制；質量分析關鍵點控制（QACCP）

專家論壇 黃丹楓

博士，上海交通大學農業(yè)與生物學院植物科學系教授，現代農業(yè)與生物工程訓練中心主任，上海市重點學科蔬菜學科帶頭人，教育部園藝學教學指導委員會成員，上海交通大學學術委員會委員，享受國務院特殊津貼。主持國家科技支撐計劃、“863”計劃重點課題、科技部農業(yè)成果轉化、上海市科技興農重點攻關等科研項目；獲國家科技進步二等獎、上海市科技進步獎多項。發(fā)表SCI等優(yōu)秀論文100余篇，主編《現代溫室園藝》、《工廠化育苗理論與技術》、《觀賞蔬菜》等學術專著。曾獲上海市優(yōu)秀青年科技啟明星、全國優(yōu)秀教師、上海市優(yōu)秀學科帶頭人、上海市巾幗創(chuàng)新獎、全國三八紅旗手、全國優(yōu)秀科技工作者、科技部世博科技先進個人等榮譽稱號。

1 蔬菜安全與可持續(xù)發(fā)展需求

隨著蔬菜產業(yè)的快速發(fā)展，化肥、農藥等投入品的應用影響了土壤、水質等生態(tài)環(huán)境，關系到食品安全、農業(yè)可持續(xù)發(fā)展。20世紀70年代以來，發(fā)達國家相繼開展數字農業(yè)研究，建立了各種類型的農作物種植管理系統(tǒng)；國內近期也開發(fā)了一批相關的農業(yè)生產信息化管理系統(tǒng)，推動了中國蔬菜生產信息化管理進程。但絕大部分管理系統(tǒng)缺乏專家知識的數字化，多為基礎數據管理或專家系統(tǒng)或產量預測等，沒有實現各個系統(tǒng)之間的功能集成，也沒有實現產前、產中、產后的全程管理，未能實現高效管理和指導蔬菜生產和營銷的目的。

隨著蔬菜生產的規(guī)模化和標準化，蔬菜企業(yè)和園藝場對生產過程管理的要求越來越高，突破傳統(tǒng)的終端產品檢測的食品安全控制方式，以蔬菜產品的全生命周期管理為目標，分析各生育階段的關鍵技術環(huán)節(jié)，量化技術操作規(guī)程，管理和追溯生產全過程，實現網絡化的全程信息化管理和追溯，是有效保證蔬菜質量安全需要，也是提高蔬菜生產效率、保障生態(tài)安全的需要。

蔬菜質量安全過程管理是標準化生產的核心技術。蔬菜質量關鍵點控制 （QACCP）理論綜合運用HACCP（危害分析和關鍵控制點）和GAP（良好農業(yè)規(guī)范）的管理思想，針對蔬菜質量安全控制的關鍵環(huán)節(jié)，實現生產、營銷全過程數字化和標準化管理；并綜合應用無線網絡、專家系統(tǒng)、GIS等信息技術,通過具有信息追溯功能的管理系統(tǒng)及其手機終端軟件，示范推廣蔬菜過程管理、關鍵點控制管理新技術。

2 蔬菜QACCP管理理論

蔬菜質量安全衛(wèi)生的保障來自生產過程控制，許多國家明確要求出口國在其出口蔬菜生產過程中實施HACCP管理或者其他具有同等作用的管理系統(tǒng)。越來越多的技術專家認為，HACCP和GAP等管理系統(tǒng)將替代生產終端的農殘檢測過程，以保障蔬菜質量安全。

HACCP作為一個確認、分析、控制食品生產過程中可能發(fā)生的生物、化學、物理危害的系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的質量檢驗系統(tǒng)（即最終產品檢驗）不同，它是對生產過程各環(huán)節(jié)進行全程控制。HACCP已經成為世界公認的有效保證食品安全的質量保證系統(tǒng)。因此，我國蔬菜生產企業(yè)在參與國際市場競爭，迎接國外企業(yè)挑戰(zhàn)時，必須制定、實施HACCP計劃。

GAP作為一種適用方法和體系，通過經濟的、環(huán)境的和社會的可持續(xù)發(fā)展措施，來保障食品安全和食品質量。它是以HACCP、良好衛(wèi)生規(guī)范、可持續(xù)發(fā)展農業(yè)和持續(xù)改良農場體系為基礎，避免農產品在生產過程中受到外來物質的嚴重污染和危害。GAP主要是通過控制大多數未加工或經最簡單加工 （生鮮）的果蔬在其種植、采收、清洗、擺放、包裝和運輸過程中出現的微生物，來保證食品的安全，其關注的是新鮮果蔬的生產和包裝，包含從農場到餐桌的整個食品鏈的所有步驟，但不限于農場。

2003年4月國家認證認可監(jiān)督管理委員會首次提出在中國建立GAP體系，2005年12月31日，國家質檢總局和國家標準委聯合發(fā)布了 《良好農業(yè)規(guī)范》（GB/T 20014.1-2005）國家標準，并于2006年5月1日正式實施。2007年8月，為進一步完善中國GAP認證制度，推動GAP的貫徹實施，充分發(fā)揮其對促進中國綜合農業(yè)生產能力和農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的作用，國家認證認可監(jiān)督管理委員會對《良好農業(yè)規(guī)范認證實施規(guī)則（試行）》（CNCA-N-004:2006）進行了修訂，自2008年1月1日施行。

QACCP即質量分析與關鍵點控制，指農產品生產過程中保障質量安全的分析和控制的技術管理體系。蔬菜QACCP管理理論基于HACCP和GMP（良好作業(yè)規(guī)范）的農業(yè)生產管理思想，以蔬菜產品質量保障為第一要素，以蔬菜作物生育期為節(jié)點，以決定產品質量農時操作關鍵點為標志，對生產過程的關鍵環(huán)節(jié)進行全程控制，建立一個有效保證食品質量安全的技術管理體系。QACCP管理系統(tǒng)突破了傳統(tǒng)的終端產品檢測技術，通過過程控制保障食用農產品安全；改變了危害點分析控制理念，建立以產品質量安全保障為核心的生產過程管理技術體系；從量化和數字化技術標準和規(guī)范著手，依托信息技術，建立了環(huán)境、產品和農事操作全方位的蔬菜產品質量安全管理體系（圖1）；加強了農業(yè)生產過程投入品的監(jiān)督管理，實現產品的可追溯，保障食品安全和農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

圖1 蔬菜生產QACCP質量安全管理體系

3 蔬菜QACCP管理理論的應用研究

蔬菜QACCP管理體系的依據是技術標準和操作規(guī)程，實現基礎是技術標準與操作規(guī)程的數字化，技術支持是專家知識與決策支持系統(tǒng)，保障條件是信息化管理，適用于具有一定規(guī)模的蔬菜園藝場、蔬菜合作社和大型蔬菜集團公司。

蔬菜QACCP管理體系根據蔬菜企業(yè)的生產目標和產品生產過程控制的特點，采用綜合信息系統(tǒng)分析方法，實現蔬菜質量安全管理的數字化表達，包括生產環(huán)境信息管理、生產過程控制、物流加工控制和蔬菜商品追溯等子系統(tǒng)。

3.1 技術標準的數據化

蔬菜質量安全生產過程控制以國家標準、農業(yè)部行業(yè)標準、地方標準或者企業(yè)標準為依據，建立農田環(huán)境信息數據庫、生產投入品數據庫、蔬菜產品質量安全衛(wèi)生數據庫。①量化蔬菜產地的土壤環(huán)境質量、農田灌溉水質、空氣質量等主要蔬菜生產環(huán)境指標，建立生產環(huán)境信息管理數據庫。②基于國家和地方標準，建立農藥、肥料等投入品的使用標準數據庫；農藥數據庫除包括禁用農藥，以及推薦的高效低毒農藥種類和安全使用方法外，還應具有新農藥判斷和登記等拓展功能；肥料標準數據庫實行生產許可證、肥料登記證登記記錄。③建立產品質量標準數據庫，量化錄入感官質量指標、營養(yǎng)指標、衛(wèi)生指標、有害物質限量指標等。

3.2 蔬菜生產過程管理關鍵點控制

蔬菜生產過程管理關鍵點控制首先將不同生產目的、品種種類、生產季節(jié)的蔬菜按照其特定生育期進行分類量化，然后分析蔬菜質量安全生產過程控制的關鍵點，將其分解為產前環(huán)境控制、產中控制和產后產品質量檢測及物流加工控制等，最后確定各生育期農事操作關鍵點的控制措施。

①產前環(huán)境控制 與蔬菜產地環(huán)境管理標準數據庫相對應，將錄入的蔬菜產地環(huán)境檢測數據與各類基于國家和地方的產地環(huán)境標準數據進行比對，通過軟件分析判斷該地域的水、土、氣等環(huán)境信息特征，做出蔬菜生產基地建設的可行性決策。蔬菜環(huán)境數據的獲取可以實時監(jiān)測，也可以來自相關管理部門的抽樣監(jiān)測結果；具有決策支持功能的生產環(huán)境系統(tǒng)還可能給出環(huán)境修復的解決方案。

②產中控制 針對蔬菜的生產過程管理，按照生育期將蔬菜的生產過程進行數字化劃分，然后基于試驗數據積累和信息工程分析，確定農事操作方案，實現對蔬菜生產過程中溫室溫度、灌溉、施肥、病蟲害防治等數據的科學管理。生產過程控制階段的管理主要包括溫室環(huán)境管理、灌溉管理、肥料使用管理和農藥使用管理等子系統(tǒng)，以技術標準數據庫的數據或知識為依據，以蔬菜生育期為流程實施組織和管理，包括蔬菜生育期的確定、病蟲害的診斷、施肥方案的制定，通過信息員或者無線網絡傳輸技術，實時錄入農事操作數據，根據系統(tǒng)判斷結果并給出擬采取的措施和建議。

③產后產品質量檢測及物流加工控制 以產品質量標準和采后物流加工技術規(guī)程為依據，通過產地標識、責任人和包裝標志等，跟蹤蔬菜檢測和加工處理的全過程，分析確定加工工序和關鍵控制點，記錄和管理產品的來源和物流過程、產品質量的感官指標和理化數據、分級包裝運輸等信息，保證蔬菜生產、加工過程的安全，做出是否符合標準和要求的正確判斷。

3.3 蔬菜質量安全追溯

蔬菜商品質量安全追溯依賴于RFID等條形碼識別、無線通訊網絡等信息技術。將QACCP數據庫中具體的作物種植過程記錄與某一特定的追溯碼（可以是條形碼）相關聯，通過掃描或者輸入條形碼的方式，追溯蔬菜的種子來源、采收地點、采收日期及包裝日期，實現蔬菜生產全過程質量管理的信息化。

蔬菜商品質量安全管理系統(tǒng)，綜合應用農藝技術、信息技術以及計算機網絡技術，建立產品生產全過程管理檔案，實時記錄生產信息，同時實現產品生產的歷史記錄信息追溯與產品實時狀態(tài)查詢功能，以期保障產品生產全過程QACCP管理的標準化、數字化和信息化，滿足信息可追溯、狀態(tài)可查詢、質量安全可管理可控制的要求。

3.4 蔬菜生產過程質量安全信息化管理的實踐

蔬菜在生產過程中，其長勢、感官指標等受水肥、生產管理等多種因素影響，且各因素間關系復雜，因而將蔬菜種植過程數字化顯得尤為困難。基于蔬菜質量安全生產過程控制原理及其特點，借助信息系統(tǒng)分析方法，在對蔬菜安全生產過程控制 “問題空間”抽象、理解、加工等基礎上，構建出符合蔬菜質量安全生產過程控制需求規(guī)范，實現蔬菜質量管理的數字化和信息化。穴盤苗生產信息化管理系統(tǒng)軟件（2005SR06785）和蔬菜 QACCP管理系統(tǒng)軟件（2009SR041257）的研發(fā)和示范應用，是蔬菜質量安全QACCP管理信息化的探索與實踐。

①蔬菜種苗生產信息化管理系統(tǒng) 將信息技術與種苗生產、經營相結合，通過遠程控制、圖像處理、模式識別技術和智能機械的聯合應用，基于QACCP、ERP（企業(yè)資源計劃）和JIT（準時生產方式）管理模式的種苗生產管理系統(tǒng)軟件的開發(fā)應用，實現了知識管理技術、自動化管理技術、信息資源管理技術的一體化（圖2），大大提高了工廠化育苗管理水平。

種苗生產管理系統(tǒng)應具有種苗對象的可擴充性，適合所有蔬菜、花卉及果木種苗的生產；應基于種苗標準化生產質量分析關鍵點控制技術的信息化管理系統(tǒng)，為整個種苗的生產過程，包括物資、企業(yè)經營，提供全面的專家決策支持系統(tǒng)；應和溫室環(huán)境控制系統(tǒng)相結合，實現種苗生產的自動化，并為種苗種植用戶提供可追溯功能；應建立種苗生產與經營電子商務平臺，實現種苗經營中信息流、物流和商務流的信息化管理，反映農業(yè)生產信息化的發(fā)展趨勢。

圖2 JDS穴盤苗生產管理軟件的系統(tǒng)結構

②蔬菜QACCP生產管理系統(tǒng) 根據蔬菜質量安全生產過程控制的特點，基于QACCP管理理論和綜合信息系統(tǒng)分析方法，對蔬菜種植產前、產中和產后信息化控制，整合電子標簽、條碼和WEBGIS技術等，建立蔬菜QACCP管理與追溯平臺，實時記錄蔬菜生產管理信息，通過蔬菜產品商品條碼、QS碼或批號獲取蔬菜的溯源信息，實現蔬菜質量安全以及生產過程的管理和信息追溯（圖3）。

以上軟件系統(tǒng)逐步被上海源怡種苗有限公司、上海市星輝蔬菜有限公司、上海市城市超市有限公司等蔬菜企業(yè)示范應用，獲得用戶的積極配合。

圖3 基于嵌入式手持設備及二維條形碼技術的蔬菜QACCP管理系統(tǒng)框架

4 發(fā)展展望

應用蔬菜QACCP管理理論，融合無線網絡、專家系統(tǒng)、GIS等技術，分析各生育階段的關鍵技術環(huán)節(jié)，量化技術操作規(guī)程，完善和升級具有生產（包括產前、產中和產后）、銷售全過程管理控制和信息追溯功能的軟件系統(tǒng)及其手機終端軟件，是提高蔬菜企業(yè)生產效率和產品質量的有效途徑。實現蔬菜QACCP管理的關鍵是建立標準化的蔬菜生產信息數據庫和數字化的蔬菜生產技術操作規(guī)程，研究分析蔬菜各個生長時期的關鍵控制點和糾偏措施，并將其數字化表達，實現蔬菜質量安全全過程的信息化管理和追溯，使之更加科學、先進和易操作，加快在蔬菜生產企業(yè)中的應用和推廣。

4.1 蔬菜生產技術操作規(guī)程的數字化

只有在農業(yè)管理技術與信息技術融合的前提下，才能真正實現蔬菜QACCP管理；而信息化管理以標準化為前提，標準化又以數字化為保障。因此，通過實驗和技術研發(fā)，將目前制訂的蔬菜生產技術操作規(guī)程和商品標準數字化，是實現信息化管理的基礎工作。蔬菜生產技術操作規(guī)程數字化的核心是肥水管理技術和農藥使用技術的數字化，某種蔬菜全生育期的肥料投入，決定于生產土壤的肥力水平、肥料種類和用量，并且與水質條件、灌溉方式耦合；灌溉方式、灌溉周期與灌溉量的確定，決定于作物的生長階段、土壤或者基質含水量的變化、氣候環(huán)境等；病蟲害防治和安全使用農藥，取決于病蟲害的準確診斷、藥物選擇和安全使用規(guī)則。所有這些都依賴于生產環(huán)境數據庫的建立，依賴于肥水一體化技術的實驗數據，依賴于病蟲害綠色防治技術的量化和數字化，依賴于農業(yè)綜合精準作業(yè)技術的集成。

4.2 挖掘蔬菜生產過程控制的關鍵點

農業(yè)生產的過程管理是一個復雜的巨系統(tǒng)，受生產條件、氣候變化、社會經濟發(fā)展等因素的影響，這些因素相互交織、不可控制，對蔬菜QACCP管理軟件的應用要求很高，且加大了蔬菜QACCP管理軟件的示范應用。蔬菜生產數據庫技術與信息通訊技術發(fā)展的不平衡，使得管理者對于信息化管理的效益和效率缺乏信心。因此，研發(fā)和完善模塊化、傻瓜化蔬菜QACCP管理軟件的技術難點是針對不同蔬菜種類和種植模式，挖掘蔬菜生產過程控制的關鍵點。

蔬菜QACCP管理的核心思想是產前、產中和產后全過程的質量關鍵點控制。產前主要是環(huán)境分析，重點是灌溉水和土壤。產中控制關鍵點包括病蟲害控制、灌溉和施肥控制，病蟲害的關鍵是病蟲害信息專家知識庫的建立、推薦農藥的投入量和安全間隔期等；灌溉和施肥的關鍵是將專家知識和經驗轉換為數據庫，通過作物不同生育期的需水、需肥規(guī)律和肥水耦合模型，在蔬菜生長過程中進行肥水管理決策，并記錄生產過程灌溉水、肥料的使用情況，利用模型的自學習功能矯正關鍵點控制方案。產后控制包括農藥殘留檢測分析、分級包裝、產品物流、成本分析等，蔬菜QACCP管理系統(tǒng)將接收到的農藥殘留檢測值與標準值進行比對，判斷蔬菜的農藥檢測是否合格，經過一段時間的過程管理之后，農藥的終端檢測過程將被取消。

4.3 實現計算機技術、網絡技術和通訊技術的融合

集成應用計算機技術、網絡技術和通訊技術，使蔬菜QACCP管理系統(tǒng)采用普通的智能手機作為軟件載體，同時利用成熟的無線通信和條形碼技術，使得企業(yè)用戶在田間作業(yè)現場就可以快速便捷地實現蔬菜生產的全過程管理；軟件通過無線通信網絡（3G、GPRS、無線局域網等）和服務器進行通信，能夠有效降低系統(tǒng)的使用和維護成本，有利于蔬菜園藝場、蔬菜合作社和蔬菜企業(yè)應用推廣。另外，消費者可以在手機上安裝免費的蔬菜質量安全追溯軟件，通過手機拍照功能快速輸入產品條形碼，從而在購買前了解蔬菜產品的全部信息，提高蔬菜質量安全衛(wèi)生的可信度。

[1]Ke S K,Li L,Miao Y B,et al.A PDA -based solution for the realization of green leafy vegetable water-fertilizer system[J].Advanced Materials Research,2012,366:76-79.

[2]Ke S K,Ding M,Li L,et al.Grafting watermelon seedling production management system based on process control strategy[J].Journal of Shanghai Jiaotong University(Science),2012,17(2):129-134.

[3]Ding M,Lu S L,Li L,et al.Analysis and design of a management system for the seedling production based on ERP[J]. Advanced Materials Research,2011,225/226:1 218-1 224.

[4]申廣榮，錢振華，黃秀梅，等.綠葉菜安全生產HACCP管理系統(tǒng)ER模型的設計及應用[J].上海交通大學學報：農業(yè)科學版，2010，28（5）：470-473.

[5]Chi T,Li T,Huang D F.Research on embedded real-time database model based on wireless[C]//First International Workshop on Database Technology and Applications,2009: 184-187.

[6]Shen G R,Qian Z H,Xu J J,et al.Spatial variability of soil nutrient in Chongming of Shanghai,China by using GIS and Kriging method [C].Proceedings of the 2009 WRI Global Congress on Intelligent Systems,2009:479-483.

[7]Fan H p,Ye Z H,Zhao W J,et al.Agriculture and food quality and safety certification agencies in four Chinese cities[J].Food Control,2008,20(7):627-630.

[8]吳建偉，楊寶祝，劉彥泉，等.面向蔬菜產業(yè)鏈的信息管理系統(tǒng)[J].計算機應用，2009（29）：135-137.

[9]錢振華，申廣榮，徐敬敬，等.基于GIS的上海崇明耕地土壤主要養(yǎng)分的空間變異研究[J].上海交通大學學報：生命科學版，2009，27（1）：7-12.

[10]楊信廷，錢建平，孫傳恒，等.蔬菜安全生產管理及質量追溯系統(tǒng)設計與實現[J].農業(yè)工程學報，2008（3）：162-166.

[11]Ding M,Huang D F,Lu S L,et al.JDS:A web-based seedling production management system and decision support system[C].ISIITA(Proceedings of the 4th International Symposium on Intelligent Information Technology in A-griculture),2007:259-264.

[12]勞崢卿，俞勇，黃丹楓.基于HACCP的生菜安全生產質量管理系統(tǒng)[J].計算機工程，2007（12）：12-15.

[13]許深，段青青，黃丹楓.切割生菜的HACCP管理及質量控制[J].長江蔬菜，2007（6）：34-37.

[14]王開義，陸安祥，萬常照.HACCP標準管理信息系統(tǒng)的研究與實現[J].農業(yè)網絡信息，2006（10）：10-12.

[15]申廣榮，黃丹楓.基于HACCP的出口蔬菜安全生產智能決策支持系統(tǒng)研究[J].農業(yè)網絡信息，2005（11）：18-20.

[16]張真和，魯波，趙建陽，等.當代中國蔬菜產業(yè)的回顧與展望（上）[J].長江蔬菜，2005（5）：2-6.

[17]張真和，魯波，趙建陽，等.當代中國蔬菜產業(yè)的回顧與展望（下）[J].長江蔬菜，2005（6）：1-6.

[18]GB/T 20014.1-2005良好農業(yè)規(guī)范 第1部分 術語[S].

[19]GB/T 20014.2-2005良好農業(yè)規(guī)范 第2部分 農場基礎控制點與符合性規(guī)范[S].

[20]GB/T 20014.5-2005良好農業(yè)規(guī)范 第5部分 水果和蔬菜控制點與符合性規(guī)范[S].

Theory and Practice of Quality Analysis of Critical Control Point in Vegetable Production Management

HUANG Danfeng
(School of Agriculture and Biology,Shanghai Jiaotong University,Shanghai 200240)

Keeping in mind the special characteristics of vegetable quality and safety and sustainable development of agriculture,based on the HACCP(Hazard Analysis and Critical Control Point)and GAP(Good Agricultural Practices) theory,the article summarizes the theory of QACCP (Quality Analysis of Critical Control Point)in vegetable management and the key technology and practice method.Instead of detecting pesticide residues of vegetable products,the QACCP management system is used to ensure the quality and safety of vegetables in the whole procedures of vegetable production managements,and its technical standard and manipulation method are quantized and digitalized,with the quality analysis of critical control point is pointed.Through the combining use of the agricultural information technologies,such as the wireless internet,expert system and bar code,the article introduces the practice and prospects of the establishment and application of vegetable QACCP management system.

Vegetable;Production procedure control;QACCP(Quality Analysis of Critical Control Point)

10.3865/j.issn.1001-3547.2012.08.001

國家863計劃課題“設施農業(yè)數字化管理與精準化作業(yè)技術研究 （2012AA101903）”，上海市農委項目“上海市綠葉蔬菜產業(yè)技術體系建設”，農業(yè)部公益性行業(yè)（農業(yè)）科研專項“都市型農業(yè)生產結構與種養(yǎng)殖模式研究（200903056）”

黃丹楓（1956-），女，博士，教授，主要從事設施園藝技術研究，E-mail：hdf@sjtu.edu.cn

2012-04-23