實(shí)用主義指引的設(shè)施園藝工廠化

1、1實(shí)用主義指引的設(shè)施園藝工廠化實(shí)用主義指引的設(shè)施園藝工廠化打開(kāi)文本圖片集美國(guó)設(shè)施園藝產(chǎn)業(yè)以規(guī)模化、集約化、自動(dòng)化著稱(chēng)。20XX 年下半年，借與美 國(guó)科研單位合作研究的機(jī)會(huì)，來(lái)自農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院設(shè)施農(nóng)業(yè)研究所、華南 農(nóng)業(yè)大學(xué)以及來(lái)自國(guó)內(nèi)設(shè)施園藝生產(chǎn)和裝備技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)人士一行9人(圖 1),在美國(guó)保爾園藝公司王士英博士的幫助和帶領(lǐng)下，對(duì)美國(guó)中部 4 個(gè)知名園藝 企業(yè)進(jìn)行了技術(shù)考察。從保爾公司的種子技術(shù)研究中心，到綠色精神農(nóng)場(chǎng)的蔬菜 工廠，從宏大古樸的中美洲農(nóng)場(chǎng)，到高度自動(dòng)化的曼徹靂納花卉工廠，處處展示 著以實(shí)用主義為導(dǎo)向的現(xiàn)代工業(yè)文明與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的完美結(jié)合，帶給我們震撼, 更帶給我們思索。四

2、家企業(yè)簡(jiǎn)述綠色精神農(nóng)場(chǎng)(Green Spirit Farms)這是一家在歐美有影響力的商業(yè)化植物工廠，曾應(yīng)邀在倫敦奧運(yùn)會(huì)期間進(jìn)行 植物工廠的應(yīng)用展示。 我們參觀的這個(gè)分部在密歇根州， 距離芝加哥市 lh 車(chē)程，于 20XX年投入運(yùn)行， 規(guī)模不算大， 擁有 910m2 的生產(chǎn)區(qū)， 930m2 的儲(chǔ)運(yùn)區(qū)和 100 m2 的辦公區(qū)，利用垂直多層栽培床架，進(jìn)行水培葉菜的生產(chǎn)。垂直立體栽培架 (Vertical GrowingStation, VGS)為主要設(shè)備，采用 LED 光源和傳統(tǒng)光源為 植物提供光照。每個(gè)栽培架單元有 4 層栽培槽，共用一套營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)。在這 個(gè)植物工廠中，單個(gè)栽培架并不龐大，

3、也不復(fù)雜，營(yíng)養(yǎng)液甚至不用消毒，未配備 昂貴的紫外線消毒設(shè)備。在嚴(yán)格的生產(chǎn)管理安排下，持續(xù)運(yùn)行了 4 年時(shí)間，從未 發(fā)生病菌感染的情況。植物工廠內(nèi)生產(chǎn)羽衣甘藍(lán)、羅勒、散葉萬(wàn)苣、球葉萬(wàn)苣、菠菜、芝麻菜和小蘿卜等 8 種蔬菜，葉菜為主，但也有小型果菜。植物工廠在土地利用率、空間利用率上的高效性在商業(yè)模式下得以體現(xiàn)。該 工廠每平米可種植 304 棵葉菜，而地面同等面積僅可栽培 7. 75 棵葉菜。各類(lèi)蔬 菜一年可產(chǎn)21217 茬之多， 以羅勒為例， 一年可產(chǎn) 17 茬， 一個(gè)栽培架的產(chǎn)量可 達(dá)到 80 磅/茬 （約32. 29 kg/茬） ， 年產(chǎn)出量可達(dá) 1360 磅 （約 617 kg） ,單位面

4、 積年產(chǎn)量達(dá) 17. 12 kg/m2,以占地面積計(jì)，是同等面積地面栽培產(chǎn)量的 15 倍以 上，在 3. 3 m2 的種植盤(pán)上，21天可收獲生菜 45 kg。同時(shí)，生產(chǎn)用水量大幅度 降低，不到地栽耗水量的 5%,是典型的資源節(jié)約型生產(chǎn)模式。綠色精神農(nóng)場(chǎng)讓筆者震驚的不止這些。這個(gè)成功運(yùn)行的植物工廠，并沒(méi)有釆 用保溫密閉型建筑，而僅山一棟廢棄廠房改建而成，窗戶(hù)和門(mén)均全部保留。沒(méi)有 采用空調(diào)降溫，即使在炎熱的夏季，充發(fā)發(fā)揮廠房屋面和墻體的隔熱能力，輔以 通過(guò)廠房原有窗戶(hù)的強(qiáng)制通風(fēng)，便達(dá)到了環(huán)境、產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)性的平衡。這是產(chǎn)業(yè) 的需求，不求環(huán)境最精準(zhǔn)，但求實(shí)用和盈利能力。該農(nóng)場(chǎng)位于伊利諾伊州，是美國(guó)中西

5、部最大的盆栽花種植企業(yè)，成立于 20 世紀(jì)70 年代，擁有 33 hm2 各種類(lèi)型生產(chǎn)溫室。種植區(qū)采用普通移動(dòng)苗床，通道 物流則采用全程軌道的方式。這種溫室輸送技術(shù)和相應(yīng)的設(shè)備，是該公司在 30 年前就開(kāi)始應(yīng)用的。灌溉方式根據(jù)植物需求不同，分別采用空中自走式噴灌、苗 床潮汐灌溉和地面潮汐灌溉。為充分利用溫室的栽培空間，大部分溫室設(shè)有懸吊 式盆花栽培系統(tǒng)，人在地面遙控移動(dòng)，定點(diǎn)噴灌，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。圖 2 為采用移 動(dòng)苗床培育與懸吊式盆栽培育的生產(chǎn)系統(tǒng)，溫室內(nèi)下層為移動(dòng)苗床，上層設(shè)有懸 吊盆栽線。一條懸吊盆栽線可懸掛 700 盆盆栽花卉，Mid-American Growers 的 溫室共有 30

6、 條懸吊盆栽線，總計(jì)可掛盆栽 13000 盆，用于生產(chǎn)周期短的小型盆 栽，如一年按 8 茬計(jì)，增收效益相當(dāng)可觀。圖 3 為該農(nóng)場(chǎng)生產(chǎn)中釆用的主要設(shè) 備， 基質(zhì)處理設(shè)備主要有基質(zhì)破碎機(jī)和基質(zhì)配比混合生產(chǎn)線（圖 3&）、穴盤(pán)與花 盆基質(zhì)填充機(jī)（圖 3b）, III 于種植面積大，中美洲農(nóng)場(chǎng)根據(jù)自身的栽培需要進(jìn)行 基質(zhì)的配比、添加、混合和攪拌；在種苗移植作業(yè)環(huán)節(jié)中，根據(jù)種苗的大小分別 依靠種苗移植機(jī)和人工移植（圖 3c 和 3d）o在主產(chǎn)資料物流輸送方面，農(nóng)場(chǎng)投 入了大量資金，配置了移動(dòng)苗床物流輸送系統(tǒng)和懸吊盆栽輸送系統(tǒng)，大大降低了 勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。圖 4&左側(cè)為苗床縱向

7、軌道，右側(cè)為培育區(qū)， 苗 床放置在橫向軌道上； 圖 4 系列展示了溫室內(nèi)物流輸送的主要環(huán)節(jié)， 其中，4b、c 為苗床在作業(yè)車(chē)間與溫室培育區(qū)之間的通道， 為不影響人員和其他車(chē)輛通行, 苗床通道設(shè)置于地下通過(guò)；另外對(duì)于穴盤(pán)苗生產(chǎn)，不需利用大量苗床進(jìn)行搬運(yùn)的 情況下（或是車(chē)間內(nèi)部苗床通道無(wú)空位情況），穴盤(pán)可通過(guò)空中穴盤(pán)輸送帶（圖 4d）在溫室3培養(yǎng)區(qū)與作業(yè)車(chē)間之間輸送，但需人工將穴盤(pán)搬入或搬出苗床。中美洲農(nóng)場(chǎng)經(jīng)過(guò) 20 多年的擴(kuò)建，達(dá)到現(xiàn)在的規(guī)模。置身其中，能深深感受 到其不斷創(chuàng)新、追求實(shí)用、循序漸進(jìn)的發(fā)展過(guò)程。溫室依地勢(shì)逐步擴(kuò)展，每擴(kuò)展 一處，便和原有溫室形成密切關(guān)聯(lián)，空間聯(lián)通，生產(chǎn)統(tǒng)籌。當(dāng)溫室擴(kuò)

8、展后造成空 間過(guò)大，通風(fēng)和降溫超過(guò)濕簾風(fēng)機(jī)有效長(zhǎng)度時(shí)，便創(chuàng)造性地在屋面增設(shè)濕簾窗。該農(nóng)場(chǎng)首批溫室建設(shè)時(shí)，智能物流栽培系統(tǒng)的技術(shù)體系尚不成熟，因此釆用了主 通道配置自動(dòng)軌道、栽培區(qū)依幕人工推動(dòng)的辦法，同樣實(shí)現(xiàn)了效率的提高。鑒于 自身基質(zhì)配方獨(dú)特且需求量大的特點(diǎn)，農(nóng)場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)原料自配基質(zhì)，但從基質(zhì)配制車(chē) 間到操作車(chē)間，再到種植栽培區(qū)域，全程采用機(jī)械化輸送手段?？梢哉f(shuō)，在七八 十年代的中美洲農(nóng)場(chǎng)，便以工業(yè)的生產(chǎn)組織模式裝備溫室。該公司位于北卡羅來(lái)納州，1972 創(chuàng)辦，初期的溫室面積僅為 5hm2,發(fā)展至 今，溫室面積達(dá)到 65 hm2,且以全開(kāi)屋面玻璃溫室為主。 圖 5 展示了該溫室的 全景。 在 種植

9、者論壇雜志評(píng)選的 20XX 年美國(guó)種植企業(yè)排名中，位列笫七。 公司致力于采用自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)，從種苗生產(chǎn)到成品生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了全程自動(dòng)化（圖 6 和 7）。曼徹雷納的生產(chǎn)方式主要是地面栽培、苗床栽培與懸吊栽培相結(jié)合，灌溉方 式有多種。如圖 6 所示。懸吊盆栽釆用定點(diǎn)噴水，地面栽培則根據(jù)品種與栽培階 段的不同分別采用噴淋天車(chē)灌溉和地面潮汐灌溉。該公司的超大苗床輸送系統(tǒng)頗為壯觀，苗床為鋁合金框架（圖 7d）,作為輸 送工具運(yùn)送盆栽花卉，花盆置于盤(pán)托內(nèi)再放入苗床，苗床長(zhǎng)度大于 10 m,寬度 在 2 m 左右，運(yùn)送能力極強(qiáng)。在溫室兩端和中間設(shè)有縱向軌道（圖 7b）,沿軌道 按一定長(zhǎng)度設(shè)置有電機(jī)，通過(guò)電機(jī)驅(qū)

10、動(dòng)膠輪交替帶動(dòng)苗床沿溫室跨度方向自動(dòng)行 進(jìn)；苗床長(zhǎng)度同溫室跨度一致，橫向進(jìn)入每跨的移動(dòng)采用行走在溫室立柱結(jié)構(gòu)上 的桁架天車(chē)（圖 7c）,桁架天車(chē)將苗床提起沿溫室開(kāi)間方向橫向搬運(yùn)，每跨內(nèi)配 備一臺(tái)桁架天車(chē)（圖 7d）,山于超大苗床負(fù)載大，且桁架天車(chē)的行走距離在 500 m 左右，采用電力作為驅(qū)動(dòng)很困難，因此，每臺(tái)桁架天車(chē)以配置柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的方 式作為動(dòng)力。在曼徹雷納的溫室中，工業(yè)文明與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的結(jié)合體現(xiàn)得淋漓盡致。無(wú)論 是花卉產(chǎn)品和生產(chǎn)資料的輸送，都展示著工廠化生產(chǎn)的特征。大型輸送桁架天車(chē)、植保天車(chē)、移栽作業(yè)設(shè)備等眾多裝備集于一個(gè)大型溫室內(nèi)，成為一套植物生產(chǎn)流 水線。當(dāng)然，可圈可點(diǎn)之處不僅這么多

11、，增強(qiáng)抗風(fēng)能力的側(cè)墻設(shè)置、生物質(zhì)燃料 加溫系統(tǒng)，不4一而足，篇幅所限，無(wú)法一一分享。保爾園藝公司成立于 1905 年，業(yè)務(wù)涉及觀賞植物的育種、生物技術(shù)、種子 技術(shù)、種子生產(chǎn)、種子批發(fā)和零售、市場(chǎng)推廣、教育培訓(xùn)、媒體出版等方面，在 全球 25 個(gè)國(guó)家有獨(dú)資或合資公司，是當(dāng)今世界觀賞園藝產(chǎn)業(yè)界最具影響力的公 司之一。國(guó)內(nèi)熟知的泛美種子公司，就是其旗下的花卉育種專(zhuān)業(yè)公司。種植者 論壇雜志，也是山旗下的出版社出版發(fā)行。園藝生產(chǎn)權(quán)威指導(dǎo)用書(shū)一保爾紅 皮書(shū)，已經(jīng)出到第 18版。山于時(shí)間所限，我們只參觀了位于西芝加哥市的集團(tuán) 總部、種子技術(shù)中心和種子包裝中心。保爾公司對(duì)種子質(zhì)量有著苛刻的要求，也有著完善的生

12、產(chǎn)體系及相應(yīng)的檢測(cè) 設(shè)備（圖 8 和 9）。在對(duì)種子進(jìn)行包衣或丸?；庸ぬ幚砗?，還要進(jìn)行二次分級(jí) 篩選，剔除不合格的種子。入庫(kù)后的種子和加工處理過(guò)的種子，都要進(jìn)行冷藏儲(chǔ) 放，并定期進(jìn)行芽率測(cè)試，保證種子的高品質(zhì)。在保爾公司，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈幕療o(wú)處不在。數(shù)量繁多的商品種子整齊排列，標(biāo)識(shí)一 絲不茍。通過(guò)對(duì)每一個(gè)新品種特性的研究，包括對(duì)種子加工方式的研究比選，確 定最佳的生產(chǎn)工藝，完整的種植指導(dǎo)規(guī)程，從而給用戶(hù)提供完善周到的服務(wù)。可 以說(shuō)，這是一個(gè)以工業(yè)產(chǎn)品的嚴(yán)謹(jǐn)理念經(jīng)營(yíng)的優(yōu)秀園藝企業(yè)。兒點(diǎn)思考規(guī)?；蜕a(chǎn)集約化是設(shè)施園藝產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力提升的重要保障美國(guó)設(shè)施園藝企業(yè)以規(guī)模著稱(chēng)，前文所述的中美洲農(nóng)場(chǎng)、曼徹雷納花卉

13、工廠, 設(shè)施種植面積分別為 33 hm2 和 65 hm2,產(chǎn)量分別為 5000 萬(wàn)盆和 1 億盆。通過(guò) 規(guī)模優(yōu)勢(shì)，取得產(chǎn)品綜合成本、營(yíng)銷(xiāo)、定價(jià)、供應(yīng)和服務(wù)能力等方面的綜合競(jìng)爭(zhēng) 優(yōu)勢(shì)，形成了較高的進(jìn)入門(mén)檻，使優(yōu)勢(shì)得以持續(xù)保持。更為重要的是，以自動(dòng)化 裝備為支撐，以規(guī)?；癁榛A(chǔ)，這兩個(gè)企業(yè)均實(shí)現(xiàn)了高效流程化生產(chǎn)組織模式的 應(yīng)用，從而取得集約化帶來(lái)的效率提升、成本降低的優(yōu)勢(shì)。在我國(guó)，有些溫室生 產(chǎn)基地的規(guī)模不算小，卻因經(jīng)營(yíng)管理、裝備技術(shù)等方面的原因，無(wú)法解決流程再 造問(wèn)題，從而無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正的集約化，只能在現(xiàn)代化的廠房（溫室）里從事作坊 式的生產(chǎn)。溫室設(shè)施和生產(chǎn)裝備缺一不可歐美溫室種植企業(yè)，無(wú)論規(guī)模

14、大小，基質(zhì)處理、播種、移栽、灌溉植保、商 品化處理、物流輸送等必要裝備一應(yīng)俱全。其的不僅是解決勞動(dòng)力替代問(wèn)題, 更是為了5解決生產(chǎn)過(guò)程的組織化，從而挖掘最大的產(chǎn)能，提供均勻一致的植物商 品?？梢哉f(shuō)，溫室主體建筑和生產(chǎn)裝備，二者相輔相成，缺一不可。溫室主體建 筑包括配置于其中的加溫、降溫等環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備，如同一座現(xiàn)代化的工業(yè)廠房；生產(chǎn)裝備包括從種子或種苗、 種球開(kāi)始至產(chǎn)品包裝后發(fā)貨的全程設(shè)備， 如同廠房 里的生產(chǎn)流水線。 廠房再好，沒(méi)有流水線的生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)安排，是無(wú)法取得工 廠化的效益的。設(shè)施和裝備要以實(shí)用和效益為導(dǎo)向美國(guó)的園藝企業(yè)追求創(chuàng)新，緊跟現(xiàn)代科技的發(fā)展。但設(shè)施和裝備是為生產(chǎn)服 務(wù)的，可以

15、通過(guò)自身管理解決的問(wèn)題，絕不過(guò)度建設(shè)，增加投資。綠色精神農(nóng)場(chǎng) 的植物工廠裝備水平并非一流，沒(méi)有采用密閉環(huán)境，也不配置空調(diào)降溫系統(tǒng)，更 不要說(shuō)安裝濕度調(diào)控設(shè)備。但他們有一套精細(xì)的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)窗戶(hù)和電扇 的開(kāi)啟，使環(huán)境條件達(dá)到植物正常生長(zhǎng)的需求。同樣的道理，他們通過(guò)保持生長(zhǎng) 區(qū)域的清潔衛(wèi)生（包括環(huán)境隔離、工具消毒等）和營(yíng)養(yǎng)液的定期更換，免去了物 理和化學(xué)的殺蟲(chóng)、殺菌環(huán)節(jié)。 在中美洲農(nóng)場(chǎng)同樣有此感受。 潮汐灌溉可以提高品 質(zhì)、 增加產(chǎn)量、 降低生產(chǎn)成本，便安裝；塑料膜溫室雖然透光率較低，但植株的 品質(zhì)、產(chǎn)量仍然可以接受，便繼續(xù)使用。以實(shí)用和效益為導(dǎo)向的技術(shù)裝備的選擇 應(yīng)用，看似經(jīng)營(yíng)之道，實(shí)際上

16、是產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的重要標(biāo)志。充分利用和挖掘生產(chǎn)空間溫室是一個(gè)人丄環(huán)境創(chuàng)建場(chǎng)所，溫室內(nèi)適宜于植物生長(zhǎng)的光溫濕環(huán)境都是付 出了代價(jià)了，當(dāng)然，溫室本身更是付出了建造代價(jià)。為此，出于提高回報(bào)率的 U 的，美國(guó)生產(chǎn)者對(duì)溫室內(nèi)部空間的利用可謂吃干榨凈。從圖 10 可以看到，在曼 徹雷納和中美洲農(nóng)場(chǎng)的溫室里，只要有空間，就會(huì)有植物。通過(guò)一點(diǎn)點(diǎn)的挖掘，使生產(chǎn)利用面積提高 10%左右。美國(guó)溫室生產(chǎn)理念同樣源于歐洲，主要是荷蘭。但是美國(guó)和歐洲諸國(guó)體量差 異大，發(fā)展需求差異也大。與歐洲相比，美國(guó)大型種植企業(yè)的溫室面積比較大。在 20XX年，美國(guó)溫室面積超過(guò) 15 hm2 的花卉企業(yè)有 40 家，其中最大的一家， 有近 200 hm2的溫室。 因此， 直接引進(jìn)歐洲的設(shè)備， 難以滿足美國(guó)生產(chǎn)者的需要，尤其是在