水稻工厂化育秧技术和自动化物流系统研究_马斌.pdf

SICHUAN NONGYE YU NONGJI SICHUAN NONGYE YU NONGJI 四川农业与农机 2026 年3期 水稻是我国最重要的粮食作物之一 其产量约占我 国粮食总产量的一半 我国超过 60 的人口以稻米为主 食 1 2 其生产效能直接影响我国农业经济的发展质量 近年来 在新型城镇化与乡村振兴战略双重驱动下 农 村劳动力结构性矛盾日益凸显 3 导致传统人工育秧成本 攀升 水稻种植陷入 用工荒 成本高 效率低 的困 境 因此 推进以水稻机械化育秧为核心的现代稻作技 术转型 已成为破解水稻生产瓶颈 提升水稻机械化生 产水平的重要路径 水稻工厂化育秧是以智能化精量播种 环境精准调 控为核心的水稻生产关键技术 其通过全自动播种 恒 温催芽室 育秧暗化室等设备系统 实现育秧流程标准 化与秧苗生长环境可控化 然而 随着工厂化育秧规模 的扩大和连续生产需求的提升 秧盘 基质 种子 成 苗等物料在播种 催芽 暗化 绿化炼苗 存储及转运 环节的高效 精准流转 成为制约整体育秧效能提升的 瓶颈环节 传统的人工搬运或简单的机械辅助方式存在 流转效率低 劳动强度大 秧盘易损伤 难以精准对接 不同工序设备 难以实时追踪物料状态等问题 削弱了 工厂化育秧在效率与成本控制方面的优势 因此 探索 构建与工厂化育秧工艺深度适配 高效协同的自动化物 流系统 对实现水稻育秧全程智能化 无人化作业具有 重要意义 本研究聚焦水稻工厂化育秧场景 总结了典型的水 稻工厂化育秧技术模式 旨在探究与之配套的自动化物 流策略 以期为提升我国水稻工厂化育秧整体技术水平 加速水稻生产全程机械化与智能化进程提供理论依据和 实践参考 1 水稻工厂化育秧技术体系 1 1 水稻工厂化育秧流水线关键环节 水稻工厂化育秧是一个高度自动化和精细化的过程 包括从播种到定植的全过程 具体流程包括育秧土准备 种子准备 苗床准备 机械化播种 暗化 秧苗准备等 其中 播种 暗化 育秧是整个流程的关键环节 1 1 1 播种 水稻工厂化育秧的播种主要依赖全自动播种设备 可实现铺土 洒水 播种 覆土等一系列工序 该设备 的核心部件为排种器 其性能直接决定种子落位的均匀 性和出芽率 目前 常用的排种器分为机械式 电磁振 动式和气力式三类 其中 机械式排种器因结构简单 成本低而被广泛应用 但在播种精度 漏播与重播率以 及种子损伤方面仍存在提升空间 4 电磁振动式和气力式 马斌 1 陈贤 1 仇美红 2 史志明 1 1 成都市农林科学院 四川成都 2 成都市动物疫病预防控制中心 四川成都 摘要 水稻是我国最重要的粮食作物之一 工厂化育秧是提升水稻生产机械化的重要途径 本文梳理了工厂化育秧的关键 环节和典型工艺流程 总结了工厂化育秧自动化物流所需的核心设备 提出了数据驱动决策深度应用 全链条协同物流系 统构建 规模化推广模式创新等未来发展方向 预期为提升我国水稻工厂化育秧的整体技术水平 加速水稻生产全程机械 化与智能化进程提供理论依据和实践参考 关键词 水稻 工厂化育秧 自动化 物流 水稻工厂化育秧技术和自动化物流系统研究 基金项目 成都市成果转化示范项目 水稻精准播种生产线研制和标准化育秧中心示范推广 2023 YF09 00023 SN 作者简介 马斌 1999 年 硕士 助理工程师 研究方向 农业与农机装备 E mail mabin5116 通讯作者 史志明 1982 年 硕士 正高级农艺师 研究方向 农业机械与生产技术试验示范 E mail 410566109 34农业技术 四川农业与农机 2026 年3期 排种器能够实现更高的排种频率 更精准的播种量控制 尤其是气力 振动复合排种器已在超级稻育秧中实现每穴 1 3 株的精准播种 5 合格率可达 90 0 以上 能显著 降低漏播率 然而 气力式排种器对动力要求较高 结 构复杂 限制了其在小型播种设备上的推广应用 1 1 2 暗化 水稻工厂化育秧的暗化环节是整个育秧流水线的关 键 秧盘在播种机完成播种后 由智能机器人或叠盘设 备将其堆叠 随后叉车等搬运装置将秧盘送入配备温湿 度传感器和自动控制系统的暗化处理室 按序整齐摆 放 6 暗室内温度严格控制在 28 32 之间 湿度控制 在 65 0 80 0 并 保 持 完 全 遮 光 处 理 时 间 约 为 48h 若时间过长易导致霉菌滋生 种芽出现腐烂 当种 芽立针并伸长至 0 5 1 0 cm 时 即可将秧盘移出暗 室 转入大棚或循环育秧架进行后续光照 通风和肥水 管理 7 研究表明 经过暗化催芽的秧苗出苗率显著提 升 秧苗形态更为整齐一致 漏插率和弱苗率大幅下降 整 体 成 秧 率 可 提 高 约 20 0 育 秧 成 本 下 降 15 0 20 0 可为适时机插提供高质量 均匀的秧苗资源 8 1 1 3 育秧 在水稻工厂化育秧流程中 播种后或暗化出苗阶段 秧盘被转移至立体循环式智能育秧设备 该设备采用多 层旋转式育秧架 秧盘沿预设轨迹在不同层间循环移动 间隔时间可调 实现光照 温度 湿度的均匀分布 系 统配备智能温湿度传感器和一体化水肥药施用装置 可 实时监测基质水分并精准喷灌 施肥 用药 确保各生 育期秧苗获得适宜的养分供给 通过循环交替 育秧大 棚的空间利用率提升 5 6 倍 单层面积需求大幅下降 显著降低土地和人工成本 此外 设备的温控 加湿 光照调节功能可根据苗期需求自动调节 保证秧苗接受 均匀光照 促进苗株均匀生长 为后续机械插秧提供生 长一致 壮实的优质苗体 1 2 工厂化育秧工艺流程 水稻工厂化育秧是一套以机械化 标准化 自动化 为核心的集约化育苗技术 主要包括种子处理 床土配 制 精量播种 覆土洒水 温湿度精准控制以及育苗管 理等环节 首先 对精选种子进行清洗 浸种和破胸处 理 以提高发芽率 随后 配制营养土 将土壤晒干 粉碎并筛除杂质 确保含水率约 10 0 9 在育秧盘中进 行精密播种 采用专用播种机实现单粒均匀播入 随后 进行覆土 洒水并启动自动控温 控湿系统 使育苗环 境保持在适宜温度和相对适宜湿度 并通过增光 通风 设施防止光照不足和病害发生 10 整个育苗过程约为 20 d 期间 通过自动灌溉 肥料滴灌和病虫害监测实现全 程管理 确保秧苗整齐 健壮 满足机插质量要求 11 2 水稻育秧中心的基础布局 水稻育秧中心的科学布局是实现工厂化育秧的前提 条件 能够有效提升土地利用效率 降低劳动成本 保 障秧苗质量 育秧中心的布局应结合区域地理条件 气 候因素及育秧工艺要求 统筹安排功能分区与设施设备 配置 2 1 功能分区规划 水稻育秧中心的功能分区应根据育秧工艺流程进行 科学划分 一般包括种子处理区 播种作业区 播后管 理区和辅助功能区四大核心板块 合理布局能节省土地 40 倍以上 节水 60 以上 种子处理区主要承担种子准 备 称量 选种 浸种消毒 催芽 摊晾等工序 需配 备浸种池 催芽设施及相应的水肥供应系统 播种作业 区是育秧中心的核心生产空间 主要用于秧盘准备 床 土 基质 处理 流水线播种作业 该区域应保证足够 的操作空间和物料周转通道 播后管理区包括叠盘暗化 催芽 出苗管理 炼苗等环节 需要配置控温控湿设备 以满足不同生育阶段的环境需求 辅助功能区则涵盖供 水设施 配电房 工具房 配件房等配套服务空间 2 2 基础设施 设施设备要求 育秧中心的基础设施建设主要包括播种出苗车间 育秧温室大棚 暗化催芽室 库房等生产性建筑 以及 道路 水电 通讯等配套设施 播种出苗车间宜采用轻 钢结构或温室结构 满足采光 通风和保温需求 育秧 温室大棚可选用连栋温室 应配置温湿度调控设备和补 光系统 暗化催芽室作为核心设施 须具备优良的保温 隔热性能与精准的环境调控能力 在建设用地方面 育秧中心应选择交通便利 水源 充足 电力有保障的区域 避开易发生自然灾害的地段 同时 应按照 一棚多用 农棚农用 的原则 在育秧 空闲期可安排油菜育苗 蔬菜生产等用途 提高设施周 年利用率 设施设备配置是育秧中心生产能力的重要保障 育 秧中心的设施设备配置应根据生产规模与工艺要求进行 科学选型 确定装备类型和数量 实现播种 催芽 育 苗全流程机械化作业 育秧中心设施设备主要包括蒸汽 发生器 移动碎土机 秧盘播种流水线 床土提升机 带式输送机和叉车等 其中 播种流水线是核心生产设 备 应具备自动供盘 底土压实 精量播种 覆土 洒 35 SICHUAN NONGYE YU NONGJI SICHUAN NONGYE YU NONGJI 四川农业与农机 2026 年3期 水 自动叠盘码垛等功能 3 工厂化育秧场景自动化物流系统构建 3 1 工厂化育秧的流转路径 水稻工厂化育秧的自动化物流系统以实现 基质 秧 盘 种子 成苗 的高效精准流转为核心目标 目前 普遍 采用机械技术提高水稻育秧过程中的装卸 搬运和运送 效率 以提升水稻育秧的机械化 工厂化水平 在工厂 化育秧的物流体系中 主要有基质预处理 秧盘供应 播种转运 暗化催芽和成苗出库等环节 其基本物流路 线为基质处理 播种 暗化 育苗 出库等 3 2 自动化物流系统需求的核心设备 水稻工厂化育秧物流系统主要需求包括智能搬运设 备集群 自动化仓储与输送系统 智能识别与操作单元 中央控制信息系统等四大部分 3 2 1 智能搬运设备集群 近年来 AGV 无人运输车 在农业中的应用逐渐增 多 在水稻工厂化育秧生产线上 AGV 可与多自由度机 械臂形成协同搬运网络 实现秧盘的快速取放 转运与 堆垛 其中 基于激光雷达 惯性混合导航的 AGV 能够在 无轨道约束的温室通道中保持厘米级定位 配合视觉识 别完成秧盘抓取与放置 显著降低了人工搬运强度 提 高了生产效率 此外 该系统采用模块化设计 支持多 机协同作业 可根据生产负荷动态调度 AGV 数量 提升 系统的整体搬运效率 3 2 2 自动化仓储与输送系统 工厂化育秧的仓储通常采用立体循环式储库 利用 多层旋转架和可伸缩输送链可实现不同阶段秧苗托盘的 转移输送 该系统配备全自动托盘搬运机器人 能够在 大批量秧盘进出库时实现 一键式 装卸 实现仓库空 间利用率最大化 降低堆垛高度对作业安全的影响 在 运输环节 基于 AGV 的无轨道运输车队通过激光雷达与 视觉融合技术实现路径自适应规划 能够在温室内部灵 活避障并保持稳定的运输速度 确保秧盘在暗室与育苗 大棚之间及时供给 3 2 3 智能识别与操作单元 工厂化育秧系统中的智能识别模块以机器视觉为核 心 实现对秧盘 种子 土壤和水肥状态的实时感知 其中 基于气吸式播种系统的单粒精准播种技术 可通 过视觉算法自动校正种子位置 保证每穴 1 2 粒种子的 均匀分布 伤种率低于 0 5 同时 温湿度传感网络能 够将多点传感数据集中上报至云平台 实现大棚内温度 湿度 光照强度的闭环调控 并配合自动灌溉与加湿装 置实现精准水肥管理 此外 AGV 导航系统内置的算法 能够在粉尘 光照变化等复杂环境下可靠定位 确保秧 盘运输的连续性与安全性 3 2 4 中央控制与信息系统 工厂化育秧系统中的中央控制平台是基于 PLC 工 业计算机的混合架构 能够统一管理仓储输送 环境调 控和作业调度等环节 该平台采用分层数据模型 将现 场传感数据 设备状态和作业指令分别存储于本地高速 缓存 边缘服务器和云端数据库 实现多层次的实时监 控与历史追溯 此外 通过可视化界面 操作员可以在 屏幕上查看秧盘流转路径 温室环境曲线以及设备运行 健康度 并进行手动干预或自动优化调度 4 未来展望 水稻工厂化育秧技术与自动化物流系统的融合表明 水稻生产正逐渐向集约化 智能化迈进 面向未来 可 聚焦以下几个方面开展研究 4 1 数据驱动决策的深度应用 未来可依托物联网 IoT 人工智能 AI 大数据 及数字孪生技术 构建高度智能化的 感知 分析 决策 执行 闭环 借助人工智能算法 深度挖掘海量育秧环 境 秧苗生长图像与物流流转数据 建立精准的生长预 测模型 最优环境参数模型以及物流调度优化模型 实 现从 经验管理 到 模型驱动 的根本转变 建立数 字孪生平台 构建虚拟育秧工厂和物流系统 实现状态 实时映射 过程模拟推演和策略预验证 为生产管理和 异常处理提供强大决策支持 显著提升育秧质量和效率 4 2 全链条协同物流系统构建 未来的工厂化育秧物流系统需具备更高柔性 能动 态适应不同品种秧苗 不同规格秧盘 不同移栽农艺以 及不同客户的个性化需求 因此 需开发自适应夹具 可重构输送线及智能调度算法 以确保秧苗从出苗区到 缓存 分拣 装车再到田间移栽的高效 无损流转 同 时 探索自动化物流系统与高速移栽机械的深度对接技 术 如田间精准配送 秧盘自动供给等 打通工厂化育 秧效益落地的 最后一公里 形成完整的智慧水稻种植 解决方案闭环 4 3 规模化推广模式的创新 未来需着力构建涵盖智能装备研发 农艺标准制定 专业运维服务 数据平台运营的完整产业生态 应重点 发展适用于不同区域 不同规模主体的育秧中心建设 运营模式 探索 区域育秧中心 共享物流平台 智慧农 服 等创新业态 同时 深化农机农艺融合研究 优化 36农业技术 四川农业与农机 2026 年3期 工厂化育秧标准流程 最大化适配自动化物流 加速成 熟技术在粮食主产区的规模化应用 全面提升水稻生产 的现代化水平和国家粮食安全的保障能力 参考文献 1 赵 凌 赵 春 芳 周 丽 慧 等 中 国 水 稻 生 产 现 状 与 发 展 趋 势 J 江 苏 农 业 科 学 2015 43 10 105 107 2 徐 春 春 纪 龙 李 凤 博 等 当 前 我 国 水 稻 产 业 发 展 形 势 与 战 略 对 策 J 华 中 农 业 大 学 学 报 2022 41 01 21 27 3 吕 新 业 万 广 华 刘 景 琦 等 中 国 式 农 业 农 村 现 代 化 内 涵 特 征 现 实 挑 战 与 策 略 选 择 J 改 革 2024 09 125 137 4 秦 锋 刘 大 为 杨 靖 等 水 稻 机 械 化 育 秧 播 种 机 排 种 器 研 究 现 状 及 展 望 J 现 代 农 业 装 备 2024 45 01 9 16 5 邵 鑫 超 气 力 振 动 式 超 级 稻 精 密 排 种 器 研 究 D 浙 江 理 工 大 学 2012 6 李 鉴 方 吴 仁 水 王 海 丰 水 稻 恒 温 叠 盘 暗 化 育 秧 技 术 及 其 推 广 应 用 J 现 代 农 机 2016 02 50 51 7 朱 德 峰 王 岳 钧 陈 惠 哲 等 水 稻 机 插 叠 盘 出 苗 育 供 秧 模 式 J 中 国 稻 米 2018 24 03 7 9 8 高 兴 友 周 宇 尘 茹 海 标 机 插 水 稻 叠 盘 暗 出 苗 育 秧 对 单 季 晚 稻 秧 苗 素 质 和 产 量 的 影 响 J 上 海 农 业 科 技 2019 02 60 61 9 高 正 路 陈 博 水 稻 工 厂 化 育 秧 流 程 技 术 要 点 J 农 业 装 备 技 术 2015 41 06 32 33 10 李 净 仪 水 稻 工 厂 化 育 秧 技 术 及 设 备 J 农 机 使 用 与 维 修 2021 01 27 28 11 牟 楠 姚 志 刚 水 稻 工 厂 化 育 秧 机 械 设 备 发 展 现 状 及 趋 势 展 望 J 农 业 科 技 与 装 备 2013 11 38 39 赖于上级财政 为应对财政困难 一些职 能局及相关事业单位均承担有一定程度的财政收入 非 税收入 组织任务 在一定程度上影响相关单位的主责 主业 此外 动员社会化资金动员不充分 农村公路的 养护事业中 资金来源渠道单一 另一方面 重建轻养问题存在 存量路段的日常养 护和小型维修管护整体不足 相对于对存量公路加强维 护而言 地方政府更倾向于推动实施新的交通基础设施 建设项目 创造被地方所重视的固定资产投资增长率 并产生就业和经济增长 2024 年 A 县对于公路的建设支 出与养护支出的大致比例 4 3 1 在财政资金总有限的情 况下 在建工程的和紧急抢修工程予以优先保障 而日 常养护和小规模修补方面的优先级次之 对于可修可不 修的情况 一般会采用推迟修补的策略 从实际运行上 看 乡镇之间 路段之间的管护力度不均衡 一部分路 段行车颠簸 路面受损严重 垮塌问题较为突出 4 优化农村公路管护资金保障的应对思路 一是进一步加大中央和省级财政对山区公路交通的 转移支付力度 并允许加大涉农财政资金统筹整合力度 提高财政资金使用效率 山区农村由于其地貌地质特征 决定了交通基础设施的修建和保养难度更大 单位里程 的资金需求更高 上级行业主管部门在制定相关指导标 准和资金方案时 可按地质地貌等环境特征 形成梯度 性原则和梯度性的资金分配方案 持续推动按发展领域 归并财政资金整合 如农村公路修建 改扩建 老旧桥 梁隧道改造 美丽乡村路等多种涉及农村公路基础设施 的资金可在 农村公路发展 领域内统筹使用 防止部 分专项资金闲置的同时而另一些部分事务缺乏资金的现 象出现 同时 在县内公路养护资金的分配上 应当根 据交通量 岩质土质特征等因素优化资金分配 确定重 点路段和急需养护路段 优先给予资金保障 二是拓宽资金来源 发展村集体经济 鼓励社会力 量参与 农村公路不存在收费通行机制 财政性投入是 主要的资金来源 首要策略仍然在于发挥交通基础设施 的创富效应 探索 公路 旅游 公路 产业 等方式 通过资源开发增加财政收入 为养护资金提供保障 村 一级由于缺乏稳定的财政保障 对于村道路的小型修补 养护常采用一事一议方式 而当出现因急需养护时 可 能无经费来源进行保障的情况 有必要根据村的情况 发展具有特色的集体经济 形成稳定的村集体收入 为 村道的日常养护和小修提供保障 由于公路通达性能的 提高 不少乡村已经发展了以种植养殖为特点的村集体 经济 可探索推广和壮大 同时鼓励村民自筹资金 社 会团体和个人捐助资金群众志愿养护 增强主人翁意识 形成全社会共同参与的良好氛围 三是优化利用审计监督和社会评价功能 规范资金 管理使用 及时推进对相关财政资金预算执行情况的常 规审计 专项审计和审计调查 发挥好审计监督在防范 资金挪用浪费方面的作用 更加注重面向针对性典型性 问题 结合相关政策规定提出可执行 可挽回的审计整 改意见 推动审计监督方面的政策与促进县域农村交通 发展方面的政策更好协调 广泛接受社会监督和社会评 价 广泛征求社会意见或征集优化养护的方案 将行业 主管部门的绩效考核与社会公众的意见集合起来 形成 综合性的绩效评价意见 此外 利用信息化手段 建立 农村公路养护管理平台 实施发布各个路段的管护状况 实现资金 实施项目 路段质量的动态监管 上 接 第 11 页 37