随着中国城市化进程的加快和人民生活水平的不断提高,观赏花卉的需求量也在逐年增加[1]。花卉不但具有较高的观赏价值,还可以美化环境。花卉进行呼吸作用时,可以吸收对人体有害的气体,释放对人体有益的氧气等物质。
盆栽花卉作为园艺花卉的重要组成部分,多用于布置花坛、装点节日和制造花卉雕塑等[2-5]。截止到2016年,对全国花木种植的总面积进行统计,其数据已达到133.04万公顷,和2012年相比,全国花木的总面积增加了18.75%。其中盆栽植物种植面积的增长达到了7.53%,目前中国的花卉生产面积已位居世界第一位。
花卉不仅在美化环境和装点节日等方面发挥着重要作用,也在很大程度上刺激了经济的增长。花卉产业的发展改变了原有的农业产业结构,全国多个地区已把花卉产业作为重要的经济来源。2000年,花卉产业为国民经济创造了158.2亿的销售额。近几年来,花卉的销售额有明显的提升,并且花卉的出口量急剧增加,2016年的销售额比2000年的销售额增加了200多倍。
我国规模化的花卉种植起步相对较晚,且种植的地点相对集中,多在浙江和广东等区域。从1984年到1999年这十多年的时间里,以塑料大棚等为代表的花卉种植体系发展较快。这一时间段内,我国园艺设施的总体发展水平较低,这就导致种植的花卉出现产量低、品质差的问题,并且无法满足花卉的需求量。
纵观我国花卉设施栽培面积的发展历程,现代化温室(如图1-1所示)在保护地总面积中的比例在渐渐提高,但是日光温室所占比例却呈下降趋势。该现象预示着中高档设施的数量将会明显的增加,设施设备的要求也会相应的逐渐提高。随着我国花卉产业的发展,这是在转型升级过程中必然出现的现象[6-8]。
随着花卉需求量的增加以及花卉为农民带来的经济效益,相关的园艺设施的需求日益凸显。然而我国有关园艺设施方面的相关研究较其他国家开始的较晚。盆栽观赏植物的现代集约化生产装备是设施园艺的重要组成部分,其生产过程如下:用精密播种机将种子均匀地播于钵盘的钵格中,当秧苗在钵盘中生长到一定高度后,通过机械化手段将每个钵苗取出后植于带土的花盆中,观赏植物在花盆中生长到所要求的大小后,通过市场由温室进入千家万户。
在所有的花卉生产环节中,盆栽是一项工作量和劳动强度极大的工作,为了将这项工作机械化,荷兰率先将经济作物的钵苗杆机构移栽装备的形式应用于观赏植物的盆栽。该类装备结构复杂、成本较高、效率低。盆栽机构较田间钵苗移栽装备的不同之处主要为两点:
一是工作轨迹和姿态相异;二是田间钵苗移栽装备在静止的土地上移动作业,与其相反,盆栽装备的盆栽机构静止,花盆带动土壤随输送带运动。中国的花卉业刚刚起步,盆栽观赏植物生产规模不大[9],一台进口盆栽流水线动辄100万以上,盆栽观赏植物生产厂家很难承受,而且国内又没有相应的盆栽装备,盆栽工序的机械化成为观赏植物进入市场流通的瓶颈。
因此,研制出结构简单、成本低、能够广泛应用的高效轻简化花卉盆栽机构,对解放劳动力、实现花卉盆栽规模化具有重要的意义。