孫小武 武占會 馮一新 施先鋒 李平蘭 尚慶茂
(1 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院,湖南長沙 410128;2 北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心,北京 100097;3 黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝分院,黑龍江哈爾濱 150060;4 武漢市農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所,湖北武漢 430065;5 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院,北京 100097;6 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制重點實驗室,北京 100081)
育苗是蔬菜生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),“苗好三成收”或“苗半作”,一語道出壯苗對蔬菜豐產(chǎn)高效的重要作用,然并未指出:“為何育苗?”“如何育壯苗?”。其實,育苗是蔬菜生產(chǎn)的必然初始,育苗高效,才有蔬菜生產(chǎn)高效;育苗低效,何談生產(chǎn)高效?為此,少量之地,集約人才、技術(shù)、資材和裝備,“精耕細(xì)作”,克服不良環(huán)境,安全培育壯苗,確保足量、適時定植,才是育苗根本所在。
鑒于育苗的重要性,生物學(xué)、農(nóng)學(xué)、工程學(xué)的技術(shù)成果,多率先應(yīng)用于育苗實踐。古代的瓦罐育苗、鹽水浸種,近代的釀熱溫床,現(xiàn)代的植物工廠,均是很好的佐證。21 世紀(jì)初,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部審時度勢,基于蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律和現(xiàn)實需求,提出發(fā)展蔬菜集約化育苗,技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)示范并舉,有力推動了蔬菜育苗技術(shù)革新和產(chǎn)業(yè)形成。本文綜合“十三五”期間我國蔬菜育苗技術(shù)主要成果及應(yīng)用狀況,簡述了蔬菜育苗技術(shù)最新研究進(jìn)展,旨在為蔬菜育苗進(jìn)一步創(chuàng)新發(fā)展提供參考。
近年來,我國蔬菜生產(chǎn)規(guī)模趨于穩(wěn)定,種植面積保持在2 000 萬hm2(3 億畝),產(chǎn)量7 億t 以上(薛亮 等,2021),年移栽需苗量6 000 億~7 300 億株(張真和和馬兆紅,2017)。經(jīng)過20 余年的發(fā)展,目前主要以多孔連體穴盤為容器,草炭、蛭石、珍珠巖、椰糠等混配成的輕量基質(zhì)替代土壤育苗。集約化批量生產(chǎn)商品苗,已成為我國蔬菜育苗的主要形式。根據(jù)各省(市)粗略統(tǒng)計,目前我國建有蔬菜集約化育苗場逾3 000 個,包括各類種苗公司、育苗中心、育苗專業(yè)合作社等,部分規(guī)?;鐖瞿暧缌恳殉^10 億株,如浙江百龍農(nóng)業(yè)有限公司。全國年生產(chǎn)蔬菜商品苗約3 500 億株,其中實生苗約3 000 億株,茄果類、瓜類嫁接苗約500 億株。圍繞蔬菜育苗的種子精選加工、穴盤和播種機(jī)制造、商品基質(zhì)生產(chǎn)、成苗包裝等外圍支撐性分支產(chǎn)業(yè)已基本形成,專業(yè)嫁接、專業(yè)播種等社會化服務(wù)得到快速發(fā)展。相較21 世紀(jì)初,蔬菜育苗從設(shè)施條件到技術(shù)對策,應(yīng)對自然災(zāi)害的能力顯著提升,保供應(yīng)、穩(wěn)市場的作用更加明顯。
2.1.1 種子消毒 種子是傳播病原的主要途徑之一。種子消毒能夠有效殺滅種子表面甚至胚內(nèi)部的病原,避免侵染種苗,阻遏種傳病害擴(kuò)散蔓延。近年來,種帶病原檢測方法更加先進(jìn)、準(zhǔn)確,消毒方法更加低毒、高效、環(huán)保。如:1.0% CuSO4或1.5%漂白粉對南瓜種子表皮攜帶果腐病,3%HCl 或5%甲醛浸種20 min 對西瓜種子細(xì)菌性果腐病,均有較好防治效果(邵永發(fā) 等,2016;田金麗 等,2019)。葫蘆砧木種子經(jīng)過72 ℃干熱處理72 h 后,嫁接西瓜在田間均未發(fā)生黃瓜綠斑駁病毒(CGMMV)(宋順華 等,2018)。劉昊等(2019)建議番茄種子消毒采用洗衣粉清洗→滅菌水沖洗4~5 次→75%乙醇消毒30 s→滅菌水沖洗4~5次→8%次氯酸鈉浸泡5 min→滅菌水沖洗4~5 次→50 ℃滅菌水浸種15 min 的方法。青島金媽媽農(nóng)業(yè)科技有限公司已建成番茄、南瓜、瓠瓜等蔬菜種子干熱消毒線13 條,批次處理種子量達(dá)6 t,年處理量達(dá)300 t。
2.1.2 種子加工 為了提高蔬菜種子機(jī)械適播性、出苗整齊度等,除種子精選外,種子引發(fā)、包衣、丸?;确N子加工技術(shù)也取得顯著進(jìn)展。腐植酸引發(fā)可以提高低溫(5 ℃,72 h)脅迫下西葫蘆種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù),緩解低溫對西葫蘆種子萌發(fā)的抑制作用(常佳悅 等,2020)。對番茄砧木品種金棚砧木1 號采用蛭石固體引發(fā)5 d,種子發(fā)芽率提高約19%(夏亞真 等,2020)。菠菜種子經(jīng)15% PEG-6000 浸種4 d,或1.2 g·L-1谷氨酸鈉浸種6 h,緩解干旱脅迫效果顯著(劉天麗 等,2019)。-1.5 MPa KNO3溶液滲透引發(fā)辣椒、茄子種子,出苗率可提高5.7%~17.1%(吳凌云 等,2017)。
為了節(jié)本增效,蔬菜集約化育苗對出苗率、整齊度提出更高要求,種衣劑、種子加工機(jī)械、加工質(zhì)量鑒定方法需隨之不斷改進(jìn)。喻志成等(2017)針對蔬菜種子包衣過程中種子包衣完整性、包衣顏色深淺、包衣顏色均勻性3 個重要指標(biāo),提出了基于機(jī)器視覺的蔬菜種子包衣品質(zhì)鑒定方法。陳凱等(2018)對蔬菜種子丸?;碌淖鳂I(yè)、丸?;聶C(jī)的試運(yùn)行、生產(chǎn)作業(yè)、蔬菜種子丸?;沦|(zhì)量、質(zhì)量檢驗方法、安全性、標(biāo)志及貯存、機(jī)具保養(yǎng)與存放、建檔提出了具體要求。此外,國內(nèi)蔬菜種子商業(yè)化包衣、丸?;?wù)日漸普遍。荷蘭Incotec 公司是國際著名的種子加工企業(yè),2006 年進(jìn)入中國,提供優(yōu)質(zhì)種衣劑,同時從事蔬菜、大田作物種子包衣、種子引發(fā)、種子包殼和丸粒化、種子檢測、種子消毒等服務(wù)。重慶迪巨農(nóng)業(yè)技術(shù)有限公司,現(xiàn)有10 條大型全自動種子丸?;a(chǎn)線和10 套大型種子激光精選設(shè)備,選用符合歐盟環(huán)保要求的德國丸?;牧螮urocon、Bellerophon、Valine、Rolexo 和德國百靈鴿系列專用種衣劑,主營蔬菜、花卉和藥材種子丸?;庸ず头N子包衣。此外,青島住豐世茂農(nóng)業(yè)科技有限公司、青島弘義融利農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司、濰坊種丸農(nóng)業(yè)科技有限公司、廈門丸美播農(nóng)業(yè)科技有限公司等,也在開展蔬菜種子加工業(yè)務(wù)。
國內(nèi)外多用草炭、蛭石、珍珠巖、椰糠、木纖維為原料配制育苗基質(zhì),具有質(zhì)量輕、孔隙度適宜等優(yōu)點,如美國康奈爾大學(xué)經(jīng)典配方,即50%苔蘚草炭+50%珍珠巖或蛭石(V/V)。
我國草炭主要分布在東北大小興安嶺區(qū)域,腐熟度較高,粒徑小,但開采受生態(tài)保護(hù)限制,因此,國內(nèi)持續(xù)進(jìn)行了草炭替代性物料的篩選試驗,如菇渣、稻殼、牛糞、秸稈、醋糟或酒糟、中藥渣、河道底泥、蚯蚓糞等生物固體廢棄物,經(jīng)堆置發(fā)酵,先后用于配制育苗基質(zhì)(李洪卓,2019;汪樹生 等,2019;和苗苗 等,2020;劉青 等,2020;馬艷 等,2020;王濤 等,2020;趙艷艷 等,2020)。
為了改善育苗基質(zhì)理化性質(zhì)和生物學(xué)性狀,可以加入濕潤劑,降低或消除水分子表面張力,促進(jìn)水分向基質(zhì)的快速滲透(胡文超 等,2011;董春娟和尚慶茂,2013),或加入適量保水劑,增強(qiáng)水分持續(xù)、穩(wěn)定供給能力(于茜 等2016;和苗苗 等,2020)。在基質(zhì)中添加植物促生菌,如地衣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌、叢枝菌根菌、木霉菌等,可抑制病原菌的發(fā)生,提高幼苗對磷、鉀等礦質(zhì)元素的吸收利用率(文春燕 等,2016;張杰,2016;李靜,2017;張揚(yáng) 等,2017;王康,2018;趙忠娟 等,2021)?;|(zhì)配制過程中混拌入腐殖酸、聚谷氨酸等有機(jī)大分子物質(zhì),可以補(bǔ)充碳源,促進(jìn)基質(zhì)對礦質(zhì)養(yǎng)分吸持、持續(xù)釋放能力,有助于提高養(yǎng)分利用率和壯苗育成(禇群 等,2016;劉美 等,2016)。
“十三五”期間,蔬菜育苗基質(zhì)商品化生產(chǎn)與供給取得顯著進(jìn)展。依托國家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項,現(xiàn)代農(nóng)裝科技股份有限公司研制了蔬菜育苗基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)工藝。無錫悅揚(yáng)機(jī)械制造有限公司開發(fā)了微量給料機(jī)、配料秤、破碎機(jī)、齒輪篩等核心裝備,集成原料粒徑篩選、原料分庫、配料、微量添加、增濕、混合、成品包裝、入庫工藝流程,實現(xiàn)時產(chǎn)基質(zhì)10~150 m3,使生產(chǎn)線國產(chǎn)化。山東商道生物科技股份有限公司引進(jìn)國際先進(jìn)全自動基質(zhì)生產(chǎn)線,廣州市生升農(nóng)業(yè)有限公司、杭州錦海農(nóng)業(yè)科技有限公司、壽光魯盛生物科技股份有限公司、湖南省湘暉農(nóng)業(yè)技術(shù)開發(fā)有限公司、鎮(zhèn)江培蕾基質(zhì)科技發(fā)展有限公司等大型育苗基質(zhì)生產(chǎn)企業(yè)快速成長,除生產(chǎn)各類蔬菜專用或通用育苗基質(zhì)外,還可提供花卉、草莓、水稻等育苗基質(zhì)和林木扦插基質(zhì)。
2.3.1 幼苗生長發(fā)育對環(huán)境的應(yīng)答機(jī)制 幼苗生長發(fā)育,是內(nèi)在遺傳信息和外在環(huán)境因子互作下細(xì)胞分裂、膨大、分化的過程。探知細(xì)胞行為及分子作用機(jī)制,盡可能利用細(xì)胞的可塑性,精準(zhǔn)調(diào)控組織或器官發(fā)育,是培育耐逆、緊湊、豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)壯苗的基礎(chǔ)?!笆濉逼陂g,蔬菜幼苗發(fā)育及環(huán)境響應(yīng)機(jī)制研究主要集中在3 個方面。
①內(nèi)在機(jī)制。特異伸長的胚軸,特別是下胚軸,導(dǎo)致幼苗易倒伏,增加了苗期管理和機(jī)械移栽難度等,因此,胚軸長度是壯苗的重要指標(biāo)。蔡和序等(2020)利用95 份黃瓜核心種質(zhì)為試驗材料,檢測到8 個與下胚軸長度顯著關(guān)聯(lián)的位點,獲得8個與黃瓜下胚軸長度有關(guān)的候選基因,涉及光形態(tài)建成、泛素化、激素信號通路等。
眾多的基因、轉(zhuǎn)錄因子參與了幼苗的發(fā)育進(jìn)程。RSM1(RADIALIS-LIKE SANT/MYB 1),屬于MYB 家族成員,與HY5/HYH 相互作用,進(jìn)而調(diào)控擬南芥種子萌發(fā)、幼苗形態(tài)建成以及對ABA 和鹽脅迫的應(yīng)答(Yang et al.,2018)。GSM1(glucose-hypersensitive mutant 1)通 過ABI4 介導(dǎo)的葡萄糖-ABA 信號通路,在擬南芥幼苗早期發(fā)育中發(fā)揮重要作用(Zheng et al.,2019)。PIF(phytochrome-interacting factor)以PYL3、PYL6、PYL12、SnRK2.2、CPK4、CPK6、ABI5、ABF3、KIN1等ABA 響應(yīng)元件為靶標(biāo),進(jìn)而調(diào)控ABA 信號和幼苗生長(Liang et al.,2020)。CsNPF7.2則對氮虧缺條件下黃瓜幼苗維管束發(fā)育起到重要調(diào)節(jié)作用(Hu et al.,2020)。其實,國內(nèi)關(guān)于種苗發(fā)育調(diào)控的基礎(chǔ)理論研究還多以擬南芥為材料,且以單基因功能解析為主,而對多基因綜合調(diào)控機(jī)制鮮有報道。
② 環(huán)境應(yīng)答。高溫、低磷、重金屬、鹽脅迫,導(dǎo)致番茄、黃瓜、白菜等幼苗葉片磷脂酶Dα(CsPLDα)和促分裂原活化蛋白激酶(CsNMAPK)基因差異表達(dá),抗氧化系統(tǒng)失衡,膜結(jié)構(gòu)損傷,光合功能下降(梁穎 等,2020;李陽 等,2020;姚佳麗 等,2020;崔慶梅 等,2021)。Wang 和Shang(2019,2020)研究發(fā)現(xiàn)高溫、高水勢、弱光均可顯著誘導(dǎo)白菜下胚軸伸長,其中光照強(qiáng)度是調(diào)控下胚軸伸長的主效環(huán)境因子,且光照強(qiáng)度、溫度和水勢之間存在交互作用;而下胚軸伸長過程中細(xì)胞壁的形成受嚴(yán)格調(diào)控,弱光、高溫和高水勢主要通過阻抑細(xì)胞壁形成,特別是果膠的合成,從而調(diào)控下胚軸細(xì)胞伸長;蛋白組學(xué)和基因功能驗證表明,光敏色素(phyB)介導(dǎo)的信號傳導(dǎo)在光照強(qiáng)度、溫度和水勢調(diào)控白菜下胚軸伸長過程中發(fā)揮至關(guān)重要作用。
③外源信號物質(zhì)。外源施用NO、谷胱甘肽(GSH)、H2S、CO、水楊酸、2,4-表油菜素內(nèi)酯、肌醇、調(diào)環(huán)酸鈣、H2O2、5-氨基乙酰丙酸等,能提高植株肌醇加氧酶基因CsMIOX1的表達(dá)水平和核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶、Rubisco 活化酶、景天庚酮糖-1,7-二磷酸酯酶和果糖-1,6-二磷酸醛縮酶的活性,進(jìn)而促進(jìn)抗壞血酸(AsA)的合成和光合碳同化,可以緩解高溫、低溫、NaCl 脅迫對番茄、黃瓜等幼苗的傷害(董榮榮 等,2019;蔣景龍 等,2019;李瑞 等,2020;潘東云 等,2020;吳幗秀 等,2020;楊志峰 等,2020;張文博 等,2020;楊蓮 等,2021;苗田田 等,2021;趙蕾等,2021)。
2.3.2 育苗設(shè)施環(huán)境控制技術(shù)及裝備 目前,蔬菜育苗設(shè)施環(huán)境因子基本實現(xiàn)單一或綜合自動監(jiān)測?!笆濉逼陂g,為了減少空氣污染和霧霾,各地出臺了禁止溫室加溫燃煤管理辦法或規(guī)定。蔬菜集約化育苗企業(yè)開始“煤改氣”“煤改電”,節(jié)能成為亮點。碳晶電熱膜、空氣源熱泵、太陽能熱泵、太陽能-空氣能雙能源加溫系統(tǒng)以及基于毛細(xì)管網(wǎng)的苗床加溫系統(tǒng)相繼應(yīng)用于育苗溫室的空氣加溫和根際加溫(何芬 等,2017,2021;張東鳳 等,2017;和永康 等,2019;王強(qiáng) 等,2019)。
弱光是導(dǎo)致蔬菜幼苗徒長、抗逆性下降的重要誘因。LED(light emitting diode)光源具有節(jié)能、光質(zhì)可調(diào)、壽命長等優(yōu)點,其對番茄、辣椒、黃瓜、甜瓜、苦瓜、瓠瓜、葉用萵苣(生菜)的苗期影響得到廣泛研究,并被應(yīng)用于育苗實踐(崔曉輝 等,2017;徐文碩 等,2017;劉振威 等,2018;朱鹿坤 等,2019,2020;季方 等,2020;李艷偉 等,2020;徐博婭 等,2020)。為了實現(xiàn)育苗環(huán)境智能監(jiān)控,李頎等(2017)研制了基于圖像處理的育苗箱環(huán)境控制系統(tǒng);岳云東(2018)針對作物苗期適宜生長的溫度、濕度、CO2濃度等環(huán)境參數(shù),設(shè)計了育苗溫室大棚智能控制系統(tǒng);馮一新等(2018)研究了寒地日光節(jié)能溫室通風(fēng)自動控制系統(tǒng)及控制方法,采用“活塞擠壓式+環(huán)流風(fēng)機(jī)”結(jié)構(gòu),通風(fēng)方向與流量均可控,排濕、降溫效果顯著。
2.3.3 灌溉施肥技術(shù)及裝備 目前,蔬菜集約化育苗普遍采用灌溉施肥一體化供給技術(shù),主要有噴灌、漂浮灌溉、潮汐灌溉3 種形式,其中多元水溶肥、比例施肥器、雙臂行走式噴灌車聯(lián)用的頂部噴灌最為廣泛,但由于是開放式,“有出路,沒回路”,存在水肥利用率低、幼苗葉片觸水觸肥、增加環(huán)境濕度等問題。潮汐灌溉屬于底部灌溉,利用育苗基質(zhì)毛細(xì)孔隙吸水能力,使水肥進(jìn)入根際,均勻分布,由于實現(xiàn)了水肥閉合循環(huán)利用,具有水肥利用率高、易于智能化組網(wǎng)控制等優(yōu)點(董春娟 等,2018)。
潮汐式育苗系統(tǒng),從結(jié)構(gòu)上可清晰地分為4 個部分:幼苗生長部分、植床部分、循環(huán)管路部分和控制部分(董春娟 等,2018)?!笆濉逼陂g,從穴盤類型、基質(zhì)配方、營養(yǎng)液濃度、供液高度、水分和養(yǎng)分吸收利用率、營養(yǎng)液循環(huán)過程細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了大量研究,與智能監(jiān)控系統(tǒng)相配套,初步建立了現(xiàn)代高效潮汐式育苗體系,用于番茄、黃瓜等蔬菜育苗(高艷明 等,2016;臺連麗,2017;李倩,2019;田雅楠 等,2020;楊巍 等,2020)。
“十三五”期間,蔬菜育苗灌溉施肥裝備智能化水平顯著提升,山東安信種苗股份有限公司率先將5G 技術(shù)引入苗期灌溉施肥(韓吉書 等,2019)。尚慶茂和董春娟(2017)發(fā)明了一種蔬菜潮汐式穴盤育苗營養(yǎng)液處理方法,等離子氣體經(jīng)氣泵作用進(jìn)入回液池,與營養(yǎng)液充分接觸,顯著降低了營養(yǎng)液中病原菌數(shù)量,減少苗期病害發(fā)生。溫江麗等(2021)綜合考慮潮汐育苗灌水技術(shù)參數(shù)、環(huán)境因子、基質(zhì)類型、幼苗生育階段、幼苗蒸騰規(guī)律、幼苗不同生育階段獲得最佳的水分需求量等因素,并基于基質(zhì)水分吸持特性、階段太陽輻射值控制和幼苗蒸騰等綜合灌溉決策模式,發(fā)明了基于多源信息的潮汐育苗灌溉決策方法和系統(tǒng),灌溉精準(zhǔn)度顯著提高。
嫁接是防治土傳病害、克服連作障礙、提高抗逆性和豐產(chǎn)性的有效技術(shù)措施,已廣泛用于瓜類、茄果類蔬菜生產(chǎn)?!笆濉逼陂g,我國砧木品種引進(jìn)及選育(表1)、嫁接方法及相關(guān)器具、愈合裝置等,取得顯著進(jìn)展。
表1 “十三五”期間我國主要蔬菜砧木品種
嫁接方法直接影響嫁接工效和嫁接苗質(zhì)量。近年來,研究人員不斷革新傳統(tǒng)嫁接方法,開發(fā)了雙斷根雙頭嫁接、砧木零子葉嫁接、雙砧木嫁接等新方法。番茄雙斷根雙頭嫁接技術(shù),主要優(yōu)勢是苗期即保留2 個結(jié)果蔓,減少單位面積定植株數(shù),降低菜農(nóng)購苗成本,產(chǎn)量比常規(guī)嫁接苗可提高8%~10%(王希波 等,2019)。黃瓜砧木零子葉頂端套管嫁接育苗法,具有操作簡單、砧木無萌蘗再生、嫁接成活率高、發(fā)病率低、定植后豐產(chǎn)性好等優(yōu)點(尚慶茂和董春娟,2020)。雙砧木嫁接方法,綜合了兩個砧木的優(yōu)良特性,能夠增強(qiáng)西瓜嫁接植株生長勢和抗逆性,提高產(chǎn)量和品質(zhì)(陳文明 等,2017)。
愈合是嫁接育苗關(guān)鍵環(huán)節(jié)。嫁接苗愈合速率、愈合質(zhì)量與愈合環(huán)境條件密切相關(guān)。普遍認(rèn)為蔬菜嫁接愈合進(jìn)程可為3 個階段,包括創(chuàng)傷響應(yīng)、愈傷組織形成、維管束重連。按照每個階段細(xì)胞生理學(xué)、組織形態(tài)建成要求,進(jìn)行變溫、變濕、變光管理,更有利于嫁接愈合(趙淵淵 等,2015;劉方園等,2019;廖自月 等,2020;謝露露 等,2020;儲玉凡 等,2021)。為了實現(xiàn)愈合環(huán)境的智能精準(zhǔn)調(diào)控,簡易型或智能型愈合室正在成為大型育苗場的標(biāo)配。
嫁接育苗季節(jié)性、時效性很強(qiáng),勞動高度密集,面對從業(yè)人員短缺、老齡化及用工成本快速攀高等社會性問題,機(jī)器化嫁接育苗是未來發(fā)展必然趨勢。北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心、浙江理工大學(xué)、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)等科研教學(xué)單位相繼研發(fā)出多款嫁接裝備(表2),但鑒于幼苗質(zhì)量要求、嫁接操作效率、性價比等因素,并未在生產(chǎn)中大規(guī)模推廣應(yīng)用。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)、浙江博仁工貿(mào)有限公司還推出了多工位組合式嫁接平臺,實現(xiàn)了砧木幼苗、接穗幼苗、嫁接苗分層機(jī)械傳送,大幅度提高了嫁接操作效率。
表2 “十三五”期間國內(nèi)研發(fā)嫁接機(jī)及主要性能
3.1.1 發(fā)育調(diào)控理論創(chuàng)新不足 良好的株型,是莖葉和根系整體均衡表觀,包括:①莖葉部分,如下胚軸、上胚軸、節(jié)間長度,子葉開展度,真葉葉柄長度和葉面積;② 根系構(gòu)型,如主根長度和粗度,側(cè)根數(shù)量、長度和粗度。運(yùn)用現(xiàn)代生物學(xué)研究方法和手段,探知幼苗組織或器官發(fā)育規(guī)律,明確遺傳-環(huán)境互作機(jī)制,是育苗資材與技術(shù)開發(fā)的前提,也是規(guī)?;咝в绲幕A(chǔ)。此外,瓜類、茄果類蔬菜花芽分化多在苗期完成,明確花芽分化和形成規(guī)律,改進(jìn)環(huán)境管理技術(shù),是提高花芽質(zhì)量以及蔬菜優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)高效的必然要求。
3.1.2 高效實用技術(shù)裝備缺乏 降低勞動強(qiáng)度,減少用工量,是蔬菜育苗提質(zhì)增效的重要途徑。目前,我國育苗專用設(shè)施、環(huán)境精準(zhǔn)監(jiān)控裝備、高效操作裝備等依然缺乏,特別是與區(qū)域或茬口、規(guī)模水平的適配性,應(yīng)用的精準(zhǔn)穩(wěn)定性,操作的高效便捷性等,均有待進(jìn)一步提高和完善。
3.1.3 運(yùn)營管理技術(shù)亟待加強(qiáng) 蔬菜育苗的規(guī)?;?、商品化已取得長足進(jìn)步,企業(yè)內(nèi)、外運(yùn)營管控卻比較滯后,如育苗場(基地、中心)內(nèi)部科學(xué)化、高效化布局,企業(yè)內(nèi)部人、財、物科學(xué)配置及成本管控,種—苗—訂單—種植戶—田塊—市場—消費(fèi)可溯源品控等系統(tǒng)尚未建立,嚴(yán)重影響企業(yè)經(jīng)營效益提升。
3.2.1 加強(qiáng)基礎(chǔ)理論創(chuàng)新與應(yīng)用 幼苗組織或器官發(fā)育內(nèi)在規(guī)律及環(huán)境互作是核心。采用現(xiàn)代影像學(xué)、生理生化學(xué)、多組學(xué)關(guān)聯(lián)分析等手段,探知種子萌發(fā),莖、葉、花芽、根系發(fā)生及發(fā)育規(guī)律,提高種子萌發(fā)速率和整齊度,以及組織或器官發(fā)育的人為可控性,開發(fā)種苗發(fā)育調(diào)控新產(chǎn)品,培育生理活力高、適應(yīng)性強(qiáng)、株型緊湊的壯苗,不斷適應(yīng)小根域、高密度、機(jī)械化移栽的需求。
3.2.2 研發(fā)新型裝備及配套應(yīng)用技術(shù) 建立種子質(zhì)量、基質(zhì)質(zhì)量、苗期在線養(yǎng)分快速檢測技術(shù)體系,包括檢測方法、檢測設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)化可鑒量值等;開發(fā)節(jié)能、高效、智能化專用育苗設(shè)施;開發(fā)育苗設(shè)施內(nèi)外溫、光、氣、濕(空氣相對濕度和基質(zhì)濕度)、風(fēng)速等環(huán)境因子綜合采集以及與幼苗發(fā)育需求偶聯(lián)的數(shù)學(xué)模型及控制系統(tǒng);研制省工高效轉(zhuǎn)運(yùn)傳送裝置、人工輔助型嫁接機(jī)械等。
3.2.3 構(gòu)建數(shù)字種苗生產(chǎn)系統(tǒng) 數(shù)字種苗生產(chǎn)系統(tǒng)至少應(yīng)包括3 個單元:①物料貯備。如種子、基質(zhì)物料、穴盤、水源、肥料、植保制品及機(jī)械裝備等,不單單是基于經(jīng)濟(jì)性的貯備數(shù)量,更是特性或特征參數(shù)的數(shù)字化。② 育苗流程。播種至出苗整個育苗過程(包括運(yùn)輸),包括種苗生物學(xué)需求、育苗環(huán)境實時采集、需求與環(huán)境信息耦合、數(shù)字制御等。③市場反饋。農(nóng)戶對秧苗質(zhì)量的完整信息反饋,包括移栽質(zhì)量、緩苗時間、采收時間、豐產(chǎn)性、優(yōu)質(zhì)性、經(jīng)濟(jì)性等數(shù)字化,可以反向倒推育苗企業(yè)思考、改進(jìn)育苗技術(shù)。通過3 個單元頻繁磨合、融會貫通、修正提高,從而構(gòu)建數(shù)字種苗生產(chǎn)系統(tǒng)。
3.2.4 完善產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制 高效種苗生產(chǎn)體系建立,非一個學(xué)科,亦非一個單位可以完成,需要大聯(lián)合,才能高效推進(jìn)。長期以來,政府從政策制定、項目設(shè)置等方面積極鼓勵種苗產(chǎn)、學(xué)、研聯(lián)合,協(xié)同創(chuàng)新,快速推動種苗產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效。其實,從產(chǎn)業(yè)發(fā)展與科技進(jìn)步角度來看,產(chǎn)、學(xué)、研聯(lián)合也是必由之路。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所牽頭,于2018 年聯(lián)合全國30 余個科研院所,依托山東安信種苗股份有限公司,組織成立全國蔬菜種苗科技協(xié)同創(chuàng)新中心,在技術(shù)與產(chǎn)品創(chuàng)新、試驗示范、運(yùn)行機(jī)制等方面已取得一定效果。