Abstrakt

For tiden har plantefabrikken med suksess realisert oppdrett av grønnsaksfrøplanter som agurker, tomater, paprika, auberginer og meloner, og gir bøndene høykvalitets frøplanter i partier, og produksjonsytelsen etter planting er bedre.Plantefabrikker har blitt et viktig middel for frøplanteforsyning for grønnsaksindustrien, og spiller en stadig viktigere rolle i å fremme strukturreformen på tilbudssiden av grønnsaksindustrien, sikre urban grønnsaksforsyning og grønn grønnsaksproduksjon.

Plant fabrikken frøplante avl system design og viktig teknisk utstyr

Som det mest effektive landbruksproduksjonssystemet for tiden, integrerer plantefabrikkens frøplanteavlssystem omfattende tekniske midler, inkludert kunstig belysning, næringsløsningsforsyning, tredimensjonal miljøkontroll, automatiserte hjelpeoperasjoner, intelligent produksjonsstyring, etc., og integrerer bioteknologi, informasjon teknologi og kunstig intelligens.Intelligente og andre høyteknologiske prestasjoner fremmer kontinuerlig utvikling av industrien. 

LED kunstig lyskildesystem

Konstruksjon av kunstig lysmiljø er en av kjerneteknologiene i frøplanteavlssystemet i plantefabrikker, og det er også hovedkilden til energiforbruk for frøplanteproduksjon.Lysmiljøet på plantefabrikker har sterk fleksibilitet, og lysmiljøet kan reguleres fra flere dimensjoner som lyskvalitet, lysintensitet og fotoperiode, og samtidig kan ulike lysfaktorer optimaliseres og kombineres i tidssekvens for å danne en lett formel for frøplantedyrking, som sikrer egnet lysmiljø for kunstig dyrking av frøplanter.Derfor, basert på lysbehovsegenskapene og produksjonsmålene for forskjellig frøplantevekst, ved å optimalisere lysformelparametrene og lysforsyningsstrategien, er det utviklet en spesiell energibesparende LED-lyskilde, som i stor grad kan forbedre lysenergikonverteringseffektiviteten til frøplanter. , fremme akkumulering av frøplantebiomasse, og forbedre kvaliteten på frøplanteproduksjon, samtidig som energiforbruk og produksjonskostnader reduseres.I tillegg er lysmiljøregulering også et viktig teknisk middel i prosessen med domestisering av frøplanter og helbredelse av podede frøplanter.

Avtakbart flerlags vertikalt frøplantesystem

Frøplanteavlen i plantefabrikken utføres ved å bruke en flerlags tredimensjonal hylle.Gjennom den modulære systemdesignen kan den raske monteringen av frøplantehevingssystemet realiseres.Avstanden mellom hyllene kan justeres fleksibelt for å møte plassbehovet for foredling av ulike varianter av frøplanter og i stor grad forbedre plassutnyttelsesgraden.I tillegg gjør den separate utformingen av såbedsystemet, lyssystemet og vann- og gjødselvanningssystemet at såbedet har både en transportfunksjon, som er praktisk for flytting til forskjellige verksteder som såing, spiring og domestisering, og reduserer arbeidskraften. forbruk av frøplantebretthåndtering.

Avtakbart flerlags vertikalt frøplantesystem 

Vann og gjødselvanning bruker hovedsakelig tidevannstype, sprøytetype og andre metoder, gjennom nøyaktig kontroll av tidspunktet og frekvensen av tilførsel av næringsløsninger, for å oppnå jevn tilførsel og effektiv bruk av vann og mineralnæringsstoffer.Kombinert med den spesielle næringsløsningsformelen for frøplanter, kan den møte vekst- og utviklingsbehovene til frøplanter og sikre rask og sunn vekst av frøplanter.I tillegg, gjennom det elektroniske iondeteksjonssystemet for næringsstoffer og steriliseringssystemet for næringsoppløsninger, kan næringsstoffer etterfylles i tide, samtidig som man unngår akkumulering av mikroorganismer og sekundære metabolitter som påvirker den normale veksten av frøplanter. 

Miljøkontrollsystem

Nøyaktig og effektiv miljøkontroll er en av hovedtrekkene til et frøplanteforplantningssystem fra fabrikken.Den ytre vedlikeholdsstrukturen til en plantefabrikk er vanligvis satt sammen av materialer som er ugjennomsiktige og svært isolerende.På dette grunnlaget er reguleringen av lys, temperatur, fuktighet, vindhastighet og CO2 nesten upåvirket av det ytre miljøet.Gjennom konstruksjonen av CFD-modellen for å optimalisere utformingen av luftkanalen, kombinert med mikromiljøkontrollmetoden, kan den jevne fordelingen av miljøfaktorer som temperatur, fuktighet, vindhastighet og CO2 i kulturområdet med høy tetthet bli oppnådd.Den intelligente miljøreguleringen realiseres av distribuerte sensorer og kontaktkontroll, og sanntidsreguleringen av hele dyrkingsmiljøet utføres gjennom forbindelsen mellom overvåkingsenheten og kontrollsystemet.I tillegg kan bruk av vannkjølte lyskilder og vannsirkulasjon, kombinert med introduksjon av utendørs kuldekilder, oppnå energibesparende kjøling og redusere klimaanleggs energiforbruk.

Automatisk hjelpedriftsutstyr

Plantefabrikkens frøplanteforedlingsprosess er streng, operasjonstettheten er høy, plassen er kompakt, og automatisk hjelpeutstyr er uunnværlig.Bruken av automatisert hjelpeutstyr bidrar ikke bare til å redusere arbeidsforbruket, men bidrar også til å forbedre effektiviteten til dyrkingsplassen.Automatiseringsutstyret som er utviklet så langt inkluderer pluggjorddekkemaskin, såmaskin, podemaskin, AGV-logistikktransportvogn, etc. Under kontroll av den støttende intelligente styringsplattformen kan den ubemannede driften av hele prosessen med frøplanteavl i utgangspunktet være realisert.I tillegg spiller maskinsynsteknologi også en stadig viktigere rolle i prosessen med frøplanteavl.Det hjelper ikke bare med å overvåke vekststatusen til frøplanter, hjelper til med forvaltningen av kommersielle frøplanter, men utfører også automatisk screening av svake frøplanter og døde frøplanter.Robothånden fjerner og fyller frøplantene.

Fordeler med plantefabrikk frøplanteavl

Høyt nivå av miljøkontroll muliggjør årlig produksjon

På grunn av det spesielle med frøplanteavl, er kontrollen av dyrkingsmiljøet svært viktig.Under plantefabrikkforholdene er miljøfaktorer som lys, temperatur, vann, luft, gjødsel og CO2 svært kontrollert, noe som kan gi det beste vekstmiljøet for frøplanteavl, uavhengig av årstider og regioner.I tillegg, i avlsprosessen av podede frøplanter og kutting av frøplanter, krever prosessen med poding av sårheling og rotdifferensiering høyere miljøkontroll, og plantefabrikker er også utmerkede bærere.Fleksibiliteten i miljøforholdene til selve plantefabrikken er sterk, så den har stor betydning for produksjon av grønnsaksfrøplanter i ikke-hekkesesonger eller i ekstreme miljøer, og kan gi frøplantestøtte for å sikre flerårig tilførsel av grønnsaker.I tillegg er frøplanteavl av plantefabrikker ikke begrenset av plass, og kan utføres på stedet i forstedene til byer og fellesskaps offentlige rom.Spesifikasjonene er fleksible og foranderlige, noe som muliggjør masseproduksjon og nær forsyning av frøplanter av høy kvalitet, og gir viktig støtte for utviklingen av urban hagebruk. 

Forkort avlssyklusen og forbedre kvaliteten på frøplanter

Under plantefabrikkforhold, takket være den nøyaktige kontrollen av ulike vekstmiljøfaktorer, forkortes frøplanteavlssyklusen med 30 % til 50 % sammenlignet med tradisjonelle metoder.Forkortelsen av avlssyklusen kan øke produksjonspartiet av frøplanter, øke produsentens inntekt og redusere driftsrisikoen forårsaket av markedssvingninger.For dyrkere bidrar det til tidlig transplantasjon og planting, tidlig markedslansering og forbedret markedskonkurranseevne.På den annen side er frøplantene avlet i plantefabrikken pene og solide, de morfologiske og kvalitetsindikatorene er betydelig forbedret, og produksjonsytelsen etter kolonisering er bedre.Studier har vist at frøplanter av tomat, pepper og agurk som avles under plantefabrikkforhold, ikke bare forbedrer bladarealet, plantehøyden, stengeldiameteren, rotkraften og andre indikatorer, men også forbedrer tilpasningsevnen, sykdomsresistens, differensiering av blomsterknopper etter kolonisering.Og produksjonen og andre aspekter har åpenbare fordeler.Antall hunnblomster per plante økte med 33,8 % og antall frukt per plante økte med 37,3 % etter planting av agurkfrøplanter avlet i plantefabrikker.Med den kontinuerlige utdypingen av teoretisk forskning på biologien til frøplanteutviklingsmiljø, vil plantefabrikker være mer presise og kontrollerbare når det gjelder å forme frøplantemorfologi og forbedre fysiologisk aktivitet.

 Sammenligning av tilstanden til podede frøplanter i drivhus og plantefabrikker

Effektiv bruk av ressurser for å redusere frøplantekostnadene

Plantefabrikken tar i bruk standardiserte, informatiserte og industrialiserte plantemetoder, slik at hver kobling av frøplanteproduksjon er strengt kontrollert, og effektiviteten av ressursutnyttelsen er betydelig forbedret.Frø er hovedkostnadsforbruket i frøplanteavl.På grunn av uregelmessig drift og dårlig miljøkontrollerbarhet av tradisjonelle frøplanter, er det problemer som ikke-spiring eller svak vekst av frø, noe som resulterer i enormt avfall i prosessen fra frø til kommersielle frøplanter.I plantefabrikkmiljøet, gjennom frøforbehandling, finsåing og presis kontroll av dyrkingsmiljøet, er utnyttelseseffektiviteten til frø kraftig forbedret, og doseringen kan reduseres med mer enn 30 %.Vann, gjødsel og andre ressurser er også hovedkostnadsforbruket ved tradisjonell frøplantedyrking, og fenomenet ressurssløsing er alvorlig.Under forholdene til plantefabrikker, gjennom bruk av presisjonsvanningsteknologi, kan effektiviteten av vann- og gjødselutnyttelsen økes med mer enn 70%.I tillegg, på grunn av kompaktheten til strukturen til selve plantefabrikken og ensartet miljøkontroll, forbedres energi- og CO2-utnyttelseseffektiviteten i prosessen med frøplanteformering også betydelig.

Sammenlignet med tradisjonell oppdrett av frøplanter i åpent felt og oppdrett av frøplanter i drivhus, er den største egenskapen ved frøplanteavl i plantefabrikker at den kan utføres på en flerlags tredimensjonal måte.I plantefabrikken kan frøplanteavl utvides fra plan til vertikal plass, noe som i stor grad forbedrer frøplanteavlseffektiviteten per landenhet og forbedrer plassutnyttelseseffektiviteten betydelig.For eksempel kan standardmodulen for frøplanteavl utviklet av et biologisk selskap, under forutsetning av å dekke et område på 4,68 ㎡, avle mer enn 10 000 frøplanter i en enkelt batch, som kan brukes til 3,3 Mu (2201,1 ㎡) grønnsaksproduksjon behov.Under forutsetning av tredimensjonal avl med høy tetthet, kan støtte for automatisk hjelpeutstyr og intelligent logistikktransportsystem i stor grad forbedre effektiviteten av arbeidsutnyttelsen og spare arbeidskraft med mer enn 50%.

Avl av frøplanter med høy motstand for å hjelpe grønn produksjon

Plantefabrikkens rene produksjonsmiljø kan i stor grad redusere forekomsten av skadedyr og sykdommer i avlsområdet.Samtidig, gjennom den optimaliserte konfigurasjonen av kulturmiljøet, vil de produserte frøplantene ha høyere motstand, noe som i stor grad kan redusere sprøytingen av sprøytemidler under frøplanteformering og planting.I tillegg, for avl av spesielle frøplanter som podede frøplanter og kutting av frøplanter, kan grønne kontrolltiltak som lys, temperatur, vann og gjødsel i plantefabrikken brukes til å erstatte storskala bruk av hormoner i tradisjonelle operasjoner for å sikre mattrygghet, redusere miljøforurensning og oppnå grønne frøplanter Bærekraftig produksjon.

Produksjonskostnadsanalyse 

Måtene for plantefabrikker å øke de økonomiske fordelene med frøplanter inkluderer hovedsakelig to deler.På den ene siden, ved å optimalisere strukturell design, standardisert drift og bruk av intelligente fasiliteter og utstyr, kan det redusere forbruket av frø, elektrisitet og arbeidskraft i prosessen med frøplanteavl, og forbedre vann-, gjødsel-, varme- og energiforbruket .Utnyttelseseffektiviteten til gass og CO2 reduserer kostnadene ved frøplanteavl;på den annen side, gjennom presis kontroll av miljøet og optimalisering av prosessflyten, forkortes avlstiden til frøplanter, og den årlige avlsbatch og frøplanteutbytte per plassenhet økes, noe som er mer konkurransedyktig i markedet. 

Med utviklingen av plantefabrikkteknologi og den kontinuerlige utdypingen av miljøbiologisk forskning på frøplantedyrking, er kostnadene for frøplanteavl i plantefabrikker i utgangspunktet den samme som for tradisjonell drivhusdyrking, og kvaliteten og markedsverdien til frøplanter er høyere.Tar vi agurkfrøplanter som eksempel, utgjør produksjonsmaterialene en stor andel, og utgjør ca. 37 % av totalkostnaden, inkludert frø, næringsløsning, pluggbrett, substrater osv. Elektrisk energiforbruk utgjør ca. 24 % av totalen. kostnad, inkludert plantebelysning, klimaanlegg og næringsløsningspumpens energiforbruk, etc., som er hovedretningen for fremtidig optimalisering.I tillegg er den lave andelen arbeidskraft et trekk ved plantefabrikkproduksjonen.Med den kontinuerlige økningen i graden av automatisering vil kostnadene ved arbeidsforbruk reduseres ytterligere.I fremtiden kan de økonomiske fordelene ved frøplanteforedling i plantefabrikker forbedres ytterligere gjennom utvikling av avlinger med høy verdiskaping og utvikling av industrialisert dyrkingsteknologi for frøplanter av edle skogstrær.

Agurk frøplante kostnadssammensetning / %

Industrialiseringsstatus

De siste årene har vitenskapelige forskningsinstitusjoner representert ved Urban Agriculture Research Institute ved det kinesiske akademiet for landbruksvitenskap, og høyteknologiske bedrifter innsett industrien for frøplanteavl i plantefabrikker.Det kan gi frøplanter en effektiv industriell produksjonslinje fra frø til fremvekst.Blant dem dekker en plantefabrikk i Shanxi bygget og satt i drift i 2019 et område på 3.500 ㎡ og kan avle 800.000 pepperfrøplanter eller 550.000 tomatfrøplanter i løpet av en 30-dagers syklus.En annen anleggsfabrikk for frøplanter dekker et område på 2300 ㎡ og kan produsere 8-10 millioner frøplanter per år.Det mobile helbredelsesanlegget for podede frøplanter uavhengig utviklet av Institute of Urban Agriculture, Chinese Academy of Agricultural Sciences, kan tilby en samlebåndshealings- og domestiseringsplattform for dyrking av podede frøplanter.En enkelt arbeidsplass kan håndtere mer enn 10 000 podede frøplanter om gangen.I fremtiden forventes mangfoldet av frøplanteavlsvarianter i plantefabrikker å bli ytterligere utvidet, og nivået på automatisering og intelligens vil fortsette å forbedres.

Den mobile helbredende planten for podede frøplanter utviklet av Institute of Urban Agriculture, Chinese Academy of Agricultural Sciences

Outlook

Som en ny bærer av frøplantedyrking har plantefabrikker store fordeler og kommersialiseringspotensial sammenlignet med tradisjonelle frøplantedyrkingsmetoder når det gjelder presis miljøkontroll, effektiv ressursutnyttelse og standardisert drift.Ved å redusere forbruket av ressurser som frø, vann, gjødsel, energi og arbeidskraft i frøplanteavl, og forbedre utbyttet og kvaliteten på frøplanter per arealenhet, vil kostnadene ved frøplanteforedling i plantefabrikker reduseres ytterligere, og produktene vil bli mer konkurransedyktig i markedet.Det er stor etterspørsel etter frøplanter i Kina.I tillegg til produksjon av tradisjonelle avlinger som grønnsaker, forventes det å avle frøplanter med høy verdi som blomster, kinesiske urtemedisiner og sjeldne trær i plantefabrikker, og de økonomiske fordelene vil bli ytterligere forbedret.Samtidig må den industrialiserte frøplanteavlsplattformen vurdere kompatibiliteten og fleksibiliteten til forskjellige frøplanteavl for å møte behovene til frøplanteavlsmarkedet i forskjellige årstider.

Den biologiske teorien om frøplanteavlsmiljø er kjernen i nøyaktig kontroll av plantefabrikkmiljøet.Inngående forskning på regulering av frøplanteform og fotosyntese og andre fysiologiske aktiviteter av miljøfaktorer som lys, temperatur, fuktighet og CO2 vil bidra til å etablere en frøplante-miljø interaksjonsmodell, som kan redusere energiforbruket til frøplanteproduksjon og forbedre kvaliteten og produksjonen av frøplanter.Kvalitet gir et teoretisk grunnlag.På dette grunnlaget kontrollere teknologi og utstyr med lys som kjernen og kombinert med andre miljøfaktorer, og tilpasse produksjonen av frøplanter med spesielle plantetyper, høy ensartethet og høy kvalitet for å møte kravene til dyrking med høy tetthet og mekanisert drift i anlegget fabrikker kan utvikles.Til syvende og sist gir det et teknisk grunnlag for konstruksjon av et digitalt frøplanteproduksjonssystem og realiserer standardisert, ubemannet og digital frøplanteavl i plantefabrikker.

Forfatter: Xu Yaliang, Liu Xinying, etc. 

Sitasjonsinformasjon:

Xu Yaliang, Liu Xinying, Yang Qichang.Nøkkel teknisk utstyr og industrialisering av frøplanteavl i plantefabrikker [J].Agricultural Engineering Technology, 2021,42(4):12-15.