上海交通大学团队发布先进鸡毛菜穴盘生产质量安全管理技术体系

发布时间:2017-09-30  阅读次数:305

       鸡毛菜,是上海蔬菜商品名中的一个独特的名字,特指“三叶一心、株高10厘米”的小白菜嫩苗。鸡毛菜口感清香、质地柔嫩,深受上海地区居民的青睐。除了好吃之外,很多人不知道的是,鸡毛菜还有清除肺热咳嗽、预防便秘,富含维生素C、维生素B1、维生素B6、泛酸等,经常食用能够促进儿童生长发育,缓解精神紧张,有益身体健康。“三天不见青,两眼冒金星”,说的就是上海人饮食习惯中,缺不了鸡毛菜这一重要的绿叶蔬菜。但是近年来,喜好鸡毛菜的人们对鸡毛菜真是爱恨交加。尤其在盛夏季节,小菜蛾、菜粉蝶等害虫的高发,大家出于对鸡毛菜上农药的担心,是既想吃又不敢吃,既想买又不敢买。同时,靠天吃饭的温室生产方式,落后的采摘工艺,使得鸡毛菜的采收人工费高,采收的农民也是挥汗如雨,使鸡毛菜的周年生产受到限制。

       上海交通大学农业与生物学院黄丹枫教授领衔的设施园艺团队,围绕鸡毛菜清洁、高效、安全这一目标,研发了小白菜穴盘苗菜工厂化生产技术体系和基于质量分析与关键点控制(Quality Analysis and Critical Control Point,QACCP)的管理体系,即在自然光照条件下,实现了鸡毛菜的工业化生产。这套管理体系集成了品种选育、基质配制、精量播种、潮汐灌溉、绿色防控、机械采收等关键技术,形成了省力化、集约化、标准化的鸡毛菜清洁高效生产模式,为市民提供“不洗澡、零农药的生态鸡毛菜”,用科技创新保障了蔬菜质量安全;机械化和自动化技术的运用,大大提高了生产效率。

 

图1 健康洁净的生态鸡毛菜

       

       QACCP管理:只为产出无病菌零农药的生态鸡毛菜

       蔬菜生产的QACCP(Quality Analysis and Control of Critical Point)集成HACCP和GAP的管理思想,通过生产全过程的关键点控制,有效地把产品的终端检测改变为过程控制;用工业生产的方式,使农业生产过程中的品质安全和资源能源等关键点得到控制,这正是黄丹枫教授团队独创的技术管理模式。

 

图2黄丹枫教授及团队部分成员在鸡毛菜生产现场

     

       鸡毛菜QACCP管理系统的数据和决策,来源于科学实验和数据分析。在这个管理系统中,鸡毛菜的生育阶段被划分为发芽期、培育期和收获期三个阶段,工厂化生产的关键技术包括品种选配、基质配制、肥水管理等关键环节,通过精量播种、潮汐灌溉、机械采收等生态高效栽培关键点控制,使产品质量、生产环境、综合经济效益得到保障。研究团队根据生产规模和日供应量编排生态鸡毛菜工厂化生产的年度生产计划和主生产计划、物料采购计划和产品供应计划;在穴盘孔径、基质配方试验研究的基础上,建立了基于基质水分运移规律的潮汐灌溉水肥决策方案;通过病虫害预警和生物物理防治等绿色技术切断病虫害发生、传播途径;在建立温室温度、光照、湿度与鸡毛菜生长模型的基础上,制订了不同区域、不同生产能力的计划茬口,量化了生产全过程的技术参数,形成了数字化的生态鸡毛菜生产技术规程,通过“鸡毛菜QACCP管理软件”实现了生产成本精确计算、基质精确配制、肥水灌溉科学决策、生态环境优化管理、产品优质高效的工厂化生产体系。

QACCP管理的专利技术和管理软件,不仅为穴盘苗菜生产提供了精准作业、高效管理的技术方案,其管理模式也在越来越多的农业企业和物联网企业付之实践,正在成为物联网技术的农业应用的典范。

 

       优选品种:从源头控制生态鸡毛菜的品级质量

       生态鸡毛菜在自然光照和温度条件下的温室进行生产,较人工光照的植物工厂成本更低,资源和能源的节约效果更好。所以在品种选择上,首先要考虑的就是选择对夏季高温和冬季低温有较强可行的品种。上海交通大学农业与生物学院黄丹枫教授领衔的设施园艺团队协同上海农科院和惠和种业研发团队的支持,先后对36个鸡毛菜品种进行了夏季和冬季亚适温条件下的生长速度和品质鉴定,依靠大数据支撑形成了适合周年生产的品种配制计划,大大降低工厂化生产的能源费用。在种子处理和引发技术的应用中,团队力求通过技术保证鸡毛菜种子萌发率高、出苗整齐,满足精量播种要求,产品质量一致。团队在选择鸡毛菜品种的时候,针对机械采收的特殊要求,并结合口感和品相的需求,最终筛选出来自长征种业的“机收1号”和农科院的“新夏青6号”等几种直立性强、上胚轴较高的品种,有效解决了机械收获的要求。

 

图3 鸡毛菜不同品种选育

 

图4 生态基质替代土壤的鸡毛菜栽培

 

       精量播种:以装备实现生态鸡毛菜的高效生产

       穴盘苗菜的工厂化生产,智能机械的研发应用是关键,要解决这个关键技术必须充分发挥上海交通大学的机械工程学科优势。为了提升生态鸡毛菜的高效生产问题,设施园艺团队依托机械工程学科已有的前期研究成果,按照精量播种、精准催芽的技术需求,播种引发处理后的小白菜种子,使“基质装填、装盘、打孔、精量播种、覆土、浇水”等六道工序在精量播种流水线上一次完成,播种速度达到每工时528盘,播种深度整齐一致,壮苗齐苗有保障。

 

图5精量播种机播种过程

 

       潮汐灌溉:从精准灌水实现鸡毛菜的无病菌无农药

       上海交通大设施园艺团队研发的生态鸡毛菜还被称为“不洗澡”的鸡毛菜,因为本次发布的工厂化生产技术体系中的灌溉方式使用的是源自美国的“潮汐灌溉”。传统蔬果的灌溉方式通常是定时对整颗植株进行喷水,这种灌溉方式除了会阻碍大部分叶表面光合作用之外,沾了水的叶表更会增加细菌萌发的机会。潮汐灌溉利用潮涨潮落实现循环灌溉,灌溉时间短,灌溉均匀;肥随水精准施入,循环灌溉零排放;过滤和渗透处理后的灌溉水清澈洁净,通过穴盘孔隙直接浸入鸡毛菜的根部。在这种灌溉方式下生产的鸡毛菜,叶面干燥光合作用增强;通过阻止叶面沾湿,也防治了病害的发生与传播;同时配合基质消毒等绿色技术,实现了全季节的零农药生产。

 

       

图6 灌溉首部与过滤装备                            图7 洁净水源潮汐灌溉

 

图8 黄板诱杀,防止虫害

 

       机械采收:以解放劳动力保障生态鸡毛菜的效率效益

       传统鸡毛菜的采摘,一般是在38-45摄氏度的温室大棚里进行,通常采收鸡毛菜的农民熟练工每8小时也只能采收64公斤鸡毛菜,仅采收人工费就需要1.56元/公斤。为了解决鸡毛菜收获用工量大、产品浪费大的技术难题,上海交通大学生设施园艺团队工农联合,突破了精准定位、运行匹配、精确收获等技术难点,自主研发了穴盘苗菜自动收割设备,实现了“不带子叶、三叶一心”的机械收获标准,确保每一棵生态鸡毛菜的高品质。相对传统人工收割,机械收割每分钟可采摘10盘鸡毛菜,即每工时可采摘1200公斤,效率提高了18.7倍。

 

图9 穴盘苗菜自动收割装置专利技术与收获产品

 

图10 生产现场的环境监控

 

       在国家863计划、上海科技兴农和成果转化等项目的持续支持下,上海交大设施园艺团队的生态鸡毛菜生产技术成果正在走进企业、走入市场。上海嘉定、浦东、闵行等地的农业企业,即将引进该项技术,孙桥园区、多利农庄、惠和种苗等农业企业,则已先人一步开展了这项技术的示范应用。城市超市的货架上,上海交大技术出品“生态鸡毛菜”的品质纯正、品牌抢眼,通过“优选品种、技术保证、潮汐浇灌、洁净采收”的生态鸡毛菜,更具有常规生产的鸡毛菜无法比拟的贮藏质量和品相。而随着上海交通大学设施园艺团队的不断研发,无菌、零农药的生态鸡毛菜也将会在一年四季春夏秋冬中,不断走进寻常市民百姓的家中。

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