生菜自動化生產方案設計

陳恒峰 郭輝 盛會 劉宇 楊相飛

摘要：為擴大有機生菜的生產規模、提高勞動生產效率，根據生菜生長周期特點設計一種生菜工業自動化生產方案。從農業生產中的土壤檢測改良、植物生長環境控制等方面入手，闡述自動化控制方案的組成及工作原理，總結方案實用實施效果，為實現生菜無公害生產及周年均衡供應提供參考。

關鍵詞：自動化生產；生菜；智能控制；種子處理

中圖分類號：S127 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2016）07-0034-03

生菜富含豐富的礦物質與維生素，具有很好的營養價值與經濟效益，加之其對病蟲害有一定的免疫性，便于無公害生產，因此是一種優良的有機蔬菜。隨著經濟的不斷發展和人民生活水平的不斷提高，有機無公害蔬菜的需求量急劇上升，導致以生菜為帶代表的蔬菜供需矛盾突出。為擴大生菜生產規模，提高勞動生產效率，解決勞動力不足問題，減少農藥對作業人員的危害，發展智能化控制系統與自動化技術勢在必行。

農業自動化生產是用科學技術指導農業生產，旨在提高農作物的單位產量、節約資源、保證產品品質。用智能控制系統監控菜園二氧化碳水平與照明環境，發現問題精確處理，可使生菜的產量的品質得以保證。為此，根據生菜生長周期特點設計一套從種植、管理、收割到分銷的自動化生產方案。

1 生菜自動化控制系統設計

生菜自動化控制系統設計主要包括：對土壤進行營養成份進行檢測分析；對土壤運用微生物肥料進行改良；種植前對種子進行加工處理；對生菜生長過程中的環境進行智能控制；植物收獲后的廢物循環利用。

1.1 檢測分析土壤營養成分

用YN型土壤肥料測定儀對土壤中的植物生長發育所必需化學元素含量進行檢測，利用濕度傳感器對土壤的溫濕度進行數據采集。由計算機匯總數據，并與農產品生長標準數據進行對比分析，為土壤改良方案提供數據儲備。

1.2 用微生物肥料改良土壤

此次方案基于有機無公害綠色食品生產標準進行，采用微生物技術改良土壤，一次提供土壤中植物生長發育所需的化學元素，在土壤中形成以微生物為主體的完整生態閉合環境鏈，在植物生長周期中不間斷提供生長所需的各種微量元素，簡化植物護理工作，僅需適當補充水分，無需施肥。

微生物肥料利用多種有益固氮菌、解磷解鉀菌、益生菌分解土壤中的磷、鉀元素，增加氮元素成分，促使有益微量元素釋放，提高農作物吸收效率。微生物新陳代謝產生植物生長所需要的各種微量元素（如植物生長激素、小分子氨基酸等）；生菜收割后的根莖廢料經過生物發酵處理后，是很好的微生物肥料。土壤營養檢測分析與改良控制方法見圖1。

1.3 種子播前加工處理

對種子進行丸粒化處理，使其表面光滑、大小均勻，形狀不規則的種子能適用于快速播種機，提高播種效率、質量，減輕勞動強度。將種子發芽所需要的各種肥料、酵母與防蟲配方藥物混合后，均勻覆蓋在種子表面，可以為種子發芽提供良好環境，從而提高種子出芽率，確保出苗整齊、植株茁壯、成活率高。

1.4 生菜生長環境智能控制

隨著計算機技術的不斷發展，將物聯網監控系統與生菜大棚工業化生產相結合，通過數字傳感技術設備對生菜大棚內的環境進行實時監控，采集光照射強度、空間溫度、空氣潮濕度、土壤濕潤度、二氧化碳含量濃度等數據；集散控制中心將數據與農產品生長標準數據進行對比分析后，對棚內設備進行精確控制（如噴淋系統開關、通風系統關合、led植物生長燈系統開關、卷簾系統升降等），實現生菜生產過程中的自動化管理。植物生長過程中的環境控制見圖2，自動控制系統工作原理見圖3。

同時，通過實時監控中的溯源系統使植物生長過程中的信息公開透明化，生產者與消費者可以通過電腦控制系統或手機終端執行器了解生菜的生長全過程，對生產進行安全監控，消除消費者的使用顧慮，提升產品品牌認識度，解決后期銷售中品牌知名度的問題。

1.5 生菜收獲后廢物循環利用

在生菜收獲結束后，將落葉、根莖與使用過的營養土壤進行堆積發酵，加入家禽與牲畜的糞尿進行混合、過篩、曬干，可作為微生物培養土，實現廢物循環利用，利于環境保護。循環生產程序見圖4。

2 生菜自動化控制系統應用效果

在實際的生產過程中，設計方案達到的實際效果為：播種為機械播種、種植穴盤，效率為人工播種的10倍；種子種植前進行加工處理的同時，運用有機肥料發酵機對土壤進行微生物肥料改良，保證種子成活率達99.5%以上，利用高溫滅草機對土壤進行除菌處理，使田間無雜草；植物生長過程中對環境進行智能控制，使植物生長周期縮減1/3，產量增加4倍，水資源使用量下降70%，經濟效益大幅提升；對植物收獲后的廢物循環利用，減少環境污染的同時節約經濟成本30%左右；使用led光源對生產進行補充照射，種植架上可以多層分布，生產效率提高60～70倍。

3 結論

生菜自動化生產方案可以在單位面積上大幅度提高產量，減少資源浪費；通過實時監控中的溯源系統可以使消費者了解植物生產全過程，更加放心消費；為實現數字智能化生產提供一種可以借鑒的模式，是發展經濟節約型社會的優秀案例。

參考文獻

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