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嫁接机器人技术堪为我国农业发展的一股革命力量

作者:中国机器人新闻中心  来源:中国自动化学会  发布时间:2016-4-13 15:54:57

中国机器人新闻网讯:导读: 嫁接机器人技术,是近年在国际上出现的一种集机械、自动控制与园艺技术于一体的高新技术,它可在极短的时间内,把蔬菜苗茎杆直径为几毫米的砧木、穗木的切口嫁接为一体,使嫁接速度大幅度提高;

嫁接机器人技术,是近年在国际上出现的一种集机械、自动控制与园艺技术于一体的高新技术,它可在极短的时间内,把蔬菜苗茎杆直径为几毫米的砧木、穗木的切口嫁接为一体,使嫁接速度大幅度提高;同时由于砧、穗木接合迅速,避免了切口长时间氧化和苗内液体的流失,从而又可大大提高嫁接成活率。因此,嫁接机器人技术被称为嫁接育苗的一场革命。

日本西瓜的100%,黄瓜的90%,茄子的96%都靠嫁接栽培,每年大约嫁接十多亿棵。从1986年起日本开始了对嫁接机器人的研究,以日本“生物系特定产业技术研究推进机构”为主,一些大的农业机械制造商参加了研究开发,其成果已开始在一些农协的育苗中心使用。由于看到了蔬菜嫁接自动化及嫁接机器人技术在农业生产上的广阔前景,日本一些实力雄厚的厂家如YANMA、MITSUBISHI等也竟相研究开发自己的嫁接机器人,嫁接对象涉及西瓜、黄瓜、西红柿等。总体来讲,日本研制开发的嫁接机器人有较高的自动化水平,但是,机器体积庞大,结构复杂,价格昂贵。90年代初,韩国也开始了对自动化嫁接技术进行研究,但其研究开发的技术,只是完成部分嫁接作业的机械操作,自动化水平较低,速度慢,而且对砧、穗木苗的粗细程度有较严格的要求。在蔬菜嫁接育苗配套技术方面,日本、韩国已生产出专门用于嫁接苗的育苗营养钵盘。在欧洲,农业发达国家如意大利、法国等,蔬菜的嫁接育苗相当普遍,大规模的工厂化育苗中心全年向用户提供嫁接苗。由于这些国家尚未有自己的嫁接机器人,所以嫁接作业,一部分仍采用手工嫁接,一部分采用日本的嫁接机器人进行作业。

嫁接机器人在温室中

1997年,我国设施栽培面积达到120万公顷,成为世界上最大的设施栽培国家。特别是以日光温室为代表的具有中国特色的保护地蔬菜栽培和塑料大棚的发展尤为迅速,目前已突破1000万亩。它缓解了蔬菜淡季的供需矛盾,同时也成为我国农民致富的重要途径。但由于蔬菜的生物特性和生长环境特性,连茬病害和低温障碍一直是严重影响设施蔬菜生产的主要问题。对这些病害的防治,无论从选育抗病品种,或是施用药剂,防治效果都不够理想。

80年代初期,出现了把黄瓜、西瓜嫁接到云南黑籽南瓜的栽培方法,提高了抗病和耐低温能力。实践证明,嫁接是目前克服设施瓜菜连茬病害和低温障碍的最有效方法。

除了黄瓜、西瓜外,通过嫁接,茄子、青椒、西红柿都可明显地防止土传病害,如枯萎病、黄萎病、青枯病的发生。嫁接苗根系发达,具有抗逆、壮根、增强植株长势、延长生长期与减轻地表上部病害的优点,可大幅度增产。因此,大力推广嫁接栽培技术,对我国日光温室、大棚等设施园艺蔬菜栽培具有十分重要的意义。

嫁接苗的砧木苗直径在3~4mm左右,穗木苗直径只有1~2mm,加之幼苗脆嫩细弱,所以嫁接起来很耗费精力。而且,每个人所掌握的嫁接技术要领、手法及熟练程度不同,难以保证高的嫁接质量和高的成活率。由于费工费时,在有些地区,又出现了放弃嫁接栽培的现象,取而代之的是大量施用农药、杀虫剂、杀菌剂。这样,不但造成了资财浪费,更严重的是污染了蔬菜,破坏了环境,对人类健康构成威胁。蔬菜的手工嫁接,效率低、劳动强度大、嫁接苗成活率低,已远远不能适应我国农业生产的要求。因此,在我国发展机械化、自动化的嫁接技术势在必行。

中国农业大学率先在我国开展了自动化嫁接技术的研究工作,先后研制成功了自动插接法、自动旋切贴合法嫁接技术,填补了我国自动化嫁接技术的空白,形成了具有我国自主知识产权的自动化嫁接技术。如利用传感器和计算机图像处理技术,实现了嫁接苗子叶方向的自动识别、判断。嫁接机器人能完成砧木、穗木的取苗、切苗、接合、固定、排苗等嫁接过程的自动化作业。操作者只需把砧木和穗木放到相应的供苗台上,其余嫁接作业均由机器自动完成,从而大大提高了作业效率和质量,减轻了劳动强度。嫁接机器人可以进行黄瓜、西瓜、甜瓜苗的自动嫁接,为蔬菜、瓜果自动嫁接技术的产业化提供了可靠条件。

目前,我国各地农村正在积极调整种植结构。北京、上海、广州、沈阳、广州等城市率先建立起工厂化农业高效示范园区。山东、安徽、浙江、海南等地,正在兴建嫁接育苗场。这些大规模的嫁接育苗场,只有通过高速、高质、自动化的嫁接机器人技术才能在短时间内完成优质的商品化嫁接生产。可以说,我国蔬菜、瓜果的生产和设施农业技术的发展已经具备了大力发展自动嫁接机器人技术的基础和条件,因此,发展自动化嫁接技术,有利于高新技术迅速转化为生产力,推动我国农业现代化的跨越式发展。

关键字:嫁接机器人 农业

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