Abstrakcyjny

Obecnie fabryka roślin z powodzeniem realizuje hodowlę sadzonek warzyw, takich jak ogórki, pomidory, papryka, bakłażany i melony, dostarczając rolnikom sadzonki wysokiej jakości w partiach, a wydajność produkcji po posadzeniu jest lepsza.Fabryki roślin stały się ważnym środkiem zaopatrzenia w sadzonki dla przemysłu warzywnego i odgrywają coraz ważniejszą rolę w promowaniu reformy strukturalnej po stronie podaży przemysłu warzywnego, zapewniając miejskie zaopatrzenie w warzywa i produkcję zielonych warzyw.

Projekt systemu hodowli sadzonek fabryki roślin i kluczowe wyposażenie techniczne

Jako obecnie najbardziej wydajny system produkcji rolnej, system hodowli sadzonek w fabrykach roślin integruje kompleksowe środki techniczne, w tym sztuczne oświetlenie, dostarczanie pożywek, trójwymiarową kontrolę środowiska, zautomatyzowane operacje pomocnicze, inteligentne zarządzanie produkcją itp. oraz integruje biotechnologię, informacje technologii i sztucznej inteligencji.Inteligentne i inne zaawansowane technologicznie osiągnięcia sprzyjają ciągłemu rozwojowi branży. 

System sztucznego źródła światła LED

Budowa sztucznego oświetlenia jest jedną z podstawowych technologii systemu hodowli sadzonek w fabrykach roślin, a także głównym źródłem energochłonności produkcji sadzonek.Środowisko świetlne fabryk roślinnych ma dużą elastyczność, a środowisko świetlne można regulować z wielu wymiarów, takich jak jakość światła, natężenie światła i fotoperiod, a jednocześnie różne czynniki świetlne można zoptymalizować i połączyć w sekwencji czasowej, aby utworzyć lekką formułę do uprawy rozsady, zapewniającą odpowiednie warunki świetlne do sztucznej uprawy rozsady.Dlatego w oparciu o charakterystykę zapotrzebowania na światło i cele produkcyjne różnych wzrostów sadzonek, optymalizując parametry formuły światła i strategię dostarczania światła, opracowano specjalne energooszczędne źródło światła LED, które może znacznie poprawić efektywność konwersji energii świetlnej sadzonek , promować gromadzenie biomasy sadzonek i poprawiać jakość produkcji sadzonek, przy jednoczesnym obniżeniu energochłonności i kosztów produkcji.Ponadto regulacja środowiska świetlnego jest również ważnym środkiem technicznym w procesie udomowienia sadzonek i gojenia sadzonek szczepionych.

Zdejmowany wielowarstwowy pionowy system sadzonek

Hodowla sadzonek w fabryce roślin prowadzona jest przy użyciu wielowarstwowej trójwymiarowej półki.Dzięki modułowej konstrukcji systemu można zrealizować szybki montaż systemu hodowli sadzonek.Odstępy między półkami można elastycznie regulować, aby spełnić wymagania przestrzenne do hodowli różnych odmian sadzonek i znacznie poprawić stopień wykorzystania przestrzeni.Ponadto oddzielna konstrukcja systemu łoża, systemu oświetlenia oraz systemu nawadniania wodą i nawozami sprawia, że ​​łoże pełni zarówno funkcję transportową, co jest wygodne w przemieszczaniu się do różnych warsztatów, takich jak siew, kiełkowanie i udomowienie, jak i zmniejsza pracochłonność zużycie obsługi tacy sadzonek.

Zdejmowany wielowarstwowy pionowy system sadzonek 

Nawadnianie wodą i nawozami wykorzystuje głównie metody pływów, oprysków i inne metody, poprzez precyzyjną kontrolę czasu i częstotliwości dostarczania roztworu odżywczego, w celu uzyskania równomiernego zaopatrzenia i efektywnego wykorzystania wody i składników mineralnych.W połączeniu ze specjalną formułą pożywki dla sadzonek, może zaspokoić potrzeby wzrostu i rozwoju sadzonek oraz zapewnić szybki i zdrowy wzrost sadzonek.Ponadto, dzięki internetowemu systemowi wykrywania jonów składników odżywczych i systemowi sterylizacji roztworów składników odżywczych, składniki odżywcze mogą być uzupełniane na czas, unikając jednocześnie gromadzenia się mikroorganizmów i metabolitów wtórnych, które wpływają na normalny wzrost sadzonek. 

System kontroli środowiska

Precyzyjna i skuteczna kontrola środowiska jest jedną z głównych cech systemu rozmnażania sadzonek w fabryce roślin.Zewnętrzna struktura konserwacyjna fabryki roślin jest zwykle montowana z materiałów, które są nieprzezroczyste i dobrze izolują.Na tej podstawie regulacja światła, temperatury, wilgotności, prędkości wiatru i CO2 jest prawie niezależna od środowiska zewnętrznego.Dzięki konstrukcji modelu CFD w celu optymalizacji układu kanału powietrznego, w połączeniu z metodą kontroli mikrośrodowiska, równomierny rozkład czynników środowiskowych, takich jak temperatura, wilgotność, prędkość wiatru i CO2 w przestrzeni kulturowej o dużej gęstości, może zostać osiągnięte.Inteligentna regulacja środowiska realizowana jest za pomocą rozproszonych czujników i sterowania stykowego, a regulacja w czasie rzeczywistym całego środowiska uprawy odbywa się poprzez połączenie między jednostką monitorującą a systemem sterowania.Ponadto zastosowanie chłodzonych wodą źródeł światła i cyrkulacji wody w połączeniu z wprowadzeniem zewnętrznych źródeł chłodu może zapewnić energooszczędne chłodzenie i zmniejszyć zużycie energii przez klimatyzację.

Automatyczny pomocniczy sprzęt operacyjny

Proces hodowli sadzonek w fabryce roślin jest surowy, gęstość operacji jest wysoka, przestrzeń jest zwarta, a automatyczny sprzęt pomocniczy jest niezbędny.Zastosowanie zautomatyzowanego sprzętu pomocniczego nie tylko sprzyja zmniejszeniu pracochłonności, ale także pomaga poprawić efektywność przestrzeni uprawowej.Dotychczas opracowany sprzęt automatyki obejmuje maszynę do pokrywania gleby korkowej, siewnik, maszynę do szczepienia, wózek transportowy logistyki AGV itp. Pod kontrolą wspierającej inteligentnej platformy zarządzania bezobsługowa obsługa całego procesu hodowli sadzonek może być zasadniczo realizowany.Ponadto coraz większą rolę w procesie hodowli sadzonek odgrywa również technologia widzenia maszynowego.Nie tylko pomaga monitorować stan wzrostu sadzonek, pomaga w zarządzaniu sadzonkami komercyjnymi, ale także przeprowadza automatyczne badanie przesiewowe sadzonek słabych i martwych.Ręka robota usuwa i napełnia sadzonki.

Zalety fabrycznej hodowli sadzonek roślin

Wysoki poziom kontroli środowiskowej umożliwia roczną produkcję

Ze względu na specyfikę hodowli sadzonek bardzo ważna jest kontrola środowiska jej uprawy.W warunkach fabrycznych rośliny czynniki środowiskowe, takie jak światło, temperatura, woda, powietrze, nawozy i CO2 są ściśle kontrolowane, co może zapewnić najlepsze środowisko wzrostu dla hodowli sadzonek, niezależnie od pory roku i regionu.Ponadto w procesie hodowli sadzonek szczepionych i sadzonek sadzonki proces gojenia się ran szczepionych i różnicowania korzeni wymaga większej kontroli środowiska, a fabryki roślin są również doskonałymi nośnikami.Elastyczność warunków środowiskowych samej fabryki roślin jest duża, dlatego ma ogromne znaczenie dla produkcji sadzonek warzyw w sezonach innych niż lęgowe lub w ekstremalnych środowiskach i może zapewnić wsparcie dla sadzonek w celu zapewnienia wieloletnich dostaw warzyw.Ponadto hodowla sadzonek w fabrykach roślin nie jest ograniczona przestrzenią i może być prowadzona na miejscu na obrzeżach miast iw przestrzeni publicznej gminy.Specyfikacje są elastyczne i zmienne, co umożliwia masową produkcję i bliskie dostawy wysokiej jakości sadzonek, zapewniając ważne wsparcie dla rozwoju miejskiego ogrodnictwa. 

Skróć cykl hodowlany i popraw jakość sadzonek

W warunkach fabrycznych roślin, dzięki precyzyjnej kontroli różnych czynników środowiskowych wzrostu, cykl hodowlany sadzonek ulega skróceniu od 30% do 50% w porównaniu z metodami tradycyjnymi.Skrócenie cyklu hodowlanego może zwiększyć partię produkcyjną sadzonek, zwiększyć dochody producenta i zmniejszyć ryzyko operacyjne spowodowane wahaniami rynkowymi.Dla hodowców sprzyja to wczesnemu przesadzeniu i sadzeniu, wczesnemu wprowadzeniu na rynek i poprawie konkurencyjności rynkowej.Z drugiej strony sadzonki wyhodowane w fabryce roślin są zadbane i mocne, wskaźniki morfologiczne i jakościowe ulegają znacznej poprawie, a wydajność produkcyjna po kolonizacji jest lepsza.Badania wykazały, że sadzonki pomidora, papryki i ogórka hodowane w warunkach fabrycznych nie tylko poprawiają powierzchnię liści, wysokość rośliny, średnicę łodygi, żywotność korzeni i inne wskaźniki, ale także poprawiają zdolności adaptacyjne, odporność na choroby, różnicowanie pąków kwiatowych po kolonizacji.A produkcja i inne aspekty mają oczywiste zalety.Liczba kwiatów żeńskich na roślinie wzrosła o 33,8%, a liczba owoców na roślinie o 37,3% po posadzeniu sadzonek ogórka hodowanych w fabrykach roślin.Wraz z ciągłym pogłębianiem badań teoretycznych nad biologią środowiska rozwoju siewek, fabryki roślin będą bardziej precyzyjne i sterowalne w kształtowaniu morfologii siewek i poprawie aktywności fizjologicznej.

 Porównanie stanu szczepionych sadzonek w szklarniach i fabrykach roślin

Efektywne wykorzystanie zasobów w celu obniżenia kosztów sadzonek

Fabryka roślin przyjmuje znormalizowane, zinformatyzowane i uprzemysłowione metody sadzenia, dzięki czemu każde ogniwo produkcji sadzonek jest ściśle kontrolowane, a efektywność wykorzystania zasobów znacznie się poprawia.Nasiona stanowią główny koszt w hodowli sadzonek.Ze względu na nieregularne działanie i słabą kontrolę środowiskową tradycyjnych sadzonek, występują problemy, takie jak brak kiełkowania lub słaby wzrost nasion, co skutkuje ogromnymi stratami w procesie od nasion do sadzonek handlowych.W środowisku fabryki roślin, poprzez wstępną obróbkę nasion, drobny siew i precyzyjną kontrolę środowiska uprawy, znacznie poprawia się efektywność wykorzystania nasion, a dawkę można zmniejszyć o ponad 30%.Woda, nawozy i inne zasoby są również głównymi kosztami tradycyjnej uprawy sadzonek, a zjawisko marnotrawstwa zasobów jest poważne.W warunkach fabryk roślin, poprzez zastosowanie precyzyjnej technologii nawadniania, efektywność wykorzystania wody i nawozów można zwiększyć o ponad 70%.Ponadto, ze względu na zwartość struktury samej fabryki roślin oraz jednolitość kontroli środowiskowej, znacznie poprawia się również efektywność wykorzystania energii i CO2 w procesie rozmnażania sadzonek.

W porównaniu z tradycyjną uprawą sadzonek w otwartym terenie i hodowlą sadzonek szklarniowych, największą cechą hodowli sadzonek w fabrykach roślin jest to, że można ją prowadzić w sposób wielowarstwowy i trójwymiarowy.W fabryce roślin hodowlę sadzonek można rozszerzyć z płaszczyzny do przestrzeni pionowej, co znacznie poprawia efektywność hodowli sadzonek na jednostkę powierzchni i znacząco poprawia efektywność wykorzystania przestrzeni.Na przykład standardowy moduł do hodowli sadzonek opracowany przez firmę biologiczną, pod warunkiem pokrycia powierzchni 4,68 ㎡, może wyhodować ponad 10 000 sadzonek w jednej partii, którą można wykorzystać do produkcji warzyw 3,3 Mu (2201,1 ㎡) wymagania.W warunkach wielowarstwowej trójwymiarowej hodowli o dużej gęstości, wspieranie automatycznego sprzętu pomocniczego i inteligentnego systemu transportu logistycznego może znacznie poprawić efektywność wykorzystania siły roboczej i zaoszczędzić siłę roboczą o ponad 50%.

Hodowla sadzonek o wysokiej odporności wspomagająca zieloną produkcję

Czyste środowisko produkcyjne fabryki roślin może znacznie ograniczyć występowanie szkodników i chorób w przestrzeni hodowlanej.Jednocześnie, dzięki zoptymalizowanej konfiguracji środowiska hodowlanego, wyprodukowane sadzonki będą miały wyższą odporność, co może znacznie ograniczyć opryski pestycydami podczas rozmnażania i sadzenia sadzonek.Ponadto w przypadku hodowli specjalnych sadzonek, takich jak sadzonki szczepione i sadzonki sadzonek, można zastosować zielone środki kontroli, takie jak światło, temperatura, woda i nawóz w fabryce roślin, w celu zastąpienia stosowania hormonów na dużą skalę w tradycyjnych operacjach w celu zapewnienia bezpieczeństwo żywności, zmniejszenie zanieczyszczenia środowiska i uzyskanie zielonych sadzonek Zrównoważona produkcja.

Analiza kosztów produkcji 

Sposoby zwiększania przez fabryki roślin korzyści ekonomicznych z sadzonek obejmują głównie dwie części.Z jednej strony, optymalizując projekt konstrukcyjny, standaryzację działania oraz wykorzystanie inteligentnych urządzeń i urządzeń, może zmniejszyć zużycie nasion, energii elektrycznej i pracy w procesie hodowli sadzonek oraz poprawić zużycie wody, nawozów, ciepła i energii .Efektywność wykorzystania gazu i CO2 obniża koszty hodowli sadzonek;z drugiej strony, poprzez precyzyjną kontrolę środowiska i optymalizację przebiegu procesu, skraca się czas hodowli sadzonek, zwiększa się roczna partia hodowlana i plon sadzonek z jednostki powierzchni, co jest bardziej konkurencyjne na rynku. 

Wraz z rozwojem technologii fabryk roślin i ciągłym pogłębianiem badań biologii środowiskowej nad uprawą sadzonek, koszt hodowli sadzonek w fabrykach roślin jest w zasadzie taki sam jak w przypadku tradycyjnej uprawy szklarniowej, a jakość i wartość rynkowa sadzonek są wyższe.Biorąc za przykład sadzonki ogórków, materiały do ​​produkcji stanowią dużą część, stanowiąc około 37% całkowitych kosztów, w tym nasiona, pożywkę, korki, substraty itp. Zużycie energii elektrycznej stanowi około 24% całkowitych kosztów kosztów, w tym oświetlenia roślin, klimatyzacji i zużycia energii przez pompę pożywki itp., co jest głównym kierunkiem przyszłej optymalizacji.Ponadto niski udział siły roboczej jest cechą fabrycznej produkcji roślinnej.Wraz z ciągłym wzrostem stopnia automatyzacji, koszt pracochłonności będzie dalej obniżany.W przyszłości korzyści ekonomiczne z hodowli sadzonek w fabrykach roślin można jeszcze zwiększyć poprzez rozwój upraw o wysokiej wartości dodanej oraz rozwój uprzemysłowionej technologii uprawy sadzonek cennych drzew leśnych.

Skład kosztów sadzonek ogórka /%

Stan uprzemysłowienia

W ostatnich latach instytucje naukowo-badawcze reprezentowane przez Instytut Badań Rolnictwa Miejskiego Chińskiej Akademii Nauk Rolniczych oraz przedsiębiorstwa high-tech zrealizowały przemysł hodowli sadzonek w fabrykach roślin.Może zapewnić sadzonkom wydajną przemysłową linię produkcyjną od nasion do wschodów.Wśród nich zbudowana i oddana do użytku w 2019 roku fabryka roślin w Shanxi zajmuje powierzchnię 3500 ㎡ i może wyhodować 800 000 sadzonek papryki lub 550 000 sadzonek pomidora w cyklu 30-dniowym.Kolejna wybudowana fabryka hodowli sadzonek zajmuje powierzchnię 2300 ㎡ i może produkować 8-10 milionów sadzonek rocznie.Mobilna roślina lecznicza dla szczepionych sadzonek, opracowana niezależnie przez Instytut Rolnictwa Miejskiego Chińskiej Akademii Nauk Rolniczych, może zapewnić platformę do leczenia i udomowienia linii montażowej do uprawy szczepionych sadzonek.Pojedyncza przestrzeń robocza może obsłużyć jednocześnie ponad 10 000 szczepionych sadzonek.Oczekuje się, że w przyszłości różnorodność odmian hodowlanych sadzonek w fabrykach roślin będzie dalej rozszerzana, a poziom automatyzacji i inteligencji będzie się nadal poprawiał.

Mobilna roślina lecznicza dla szczepionych sadzonek opracowana przez Instytut Rolnictwa Miejskiego Chińskiej Akademii Nauk Rolniczych

Perspektywy

Fabryki roślin jako nowy nośnik fabrycznej hodowli sadzonek mają ogromne zalety i potencjał komercjalizacyjny w porównaniu z tradycyjnymi metodami hodowli sadzonek pod względem precyzyjnej kontroli środowiska, efektywnego wykorzystania zasobów i standaryzacji działań.Dzięki zmniejszeniu zużycia zasobów takich jak nasiona, woda, nawozy, energia i siła robocza w hodowli sadzonek oraz poprawie plonowania i jakości sadzonek na jednostkę powierzchni, koszty hodowli sadzonek w zakładach roślinnych zostaną jeszcze bardziej obniżone, a produkty być bardziej konkurencyjnym na rynku.W Chinach jest ogromne zapotrzebowanie na sadzonki.Oczekuje się, że oprócz produkcji tradycyjnych upraw, takich jak warzywa, sadzonki o wysokiej wartości dodanej, takie jak kwiaty, chińskie leki ziołowe i rzadkie drzewa, będą hodowane w fabrykach roślin, a korzyści ekonomiczne będą jeszcze większe.Jednocześnie uprzemysłowiona platforma do hodowli sadzonek musi uwzględniać kompatybilność i elastyczność różnych hodowli sadzonek, aby sprostać potrzebom rynku hodowli sadzonek w różnych porach roku.

Biologiczna teoria środowiska hodowli sadzonek jest podstawą precyzyjnej kontroli środowiska fabryki roślin.Dogłębne badania nad regulacją kształtu sadzonek roślin oraz fotosyntezą i innymi czynnościami fizjologicznymi przez czynniki środowiskowe, takie jak światło, temperatura, wilgotność i CO2, pomogą w ustaleniu modelu interakcji sadzonka-środowisko, który może zmniejszyć energochłonność produkcji sadzonek i poprawić jakość i produkcję sadzonek.Jakość zapewnia podstawę teoretyczną.Na tej podstawie kontroluj technologię i sprzęt ze światłem jako rdzeniem i w połączeniu z innymi czynnikami środowiskowymi oraz dostosuj produkcję sadzonek ze specjalnymi typami roślin, wysoką jednorodnością i wysoką jakością, aby spełnić wymagania uprawy o dużej gęstości i zmechanizowanej pracy w roślinie można rozwijać fabryki.Docelowo stanowi techniczną podstawę do budowy cyfrowego systemu produkcji sadzonek i realizuje wystandaryzowaną, bezobsługową i cyfrową hodowlę sadzonek w fabrykach roślin.

Autor: Xu Yaliang, Liu Xinying itp. 

Informacje o cytowaniu:

Xu Yaliang, Liu Xinying, Yang Qichang. Kluczowe wyposażenie techniczne i uprzemysłowienie hodowli sadzonek w fabrykach roślin [J].Technologia inżynierii rolniczej, 2021,42(4):12-15.