Abstrakt

På nuværende tidspunkt har plantefabrikken med succes realiseret forædling af grøntsagsfrøplanter såsom agurker, tomater, peberfrugter, auberginer og meloner, hvilket giver landmændene højkvalitets frøplanter i partier, og produktionsydelsen efter plantning er bedre.Plantefabrikker er blevet et vigtigt middel til frøplanteforsyning til grøntsagsindustrien og spiller en stadig vigtigere rolle i at fremme strukturreformen af ​​grøntsagsindustrien på udbudssiden, der sikrer byernes grøntsagsforsyning og grønne grøntsagsproduktion.

Plant fabrik frøplante avl system design og nøgle teknisk udstyr

Som det mest effektive landbrugsproduktionssystem på nuværende tidspunkt, integrerer plantefabrikkens frøplanteforædlingssystem omfattende tekniske midler, herunder kunstig belysning, forsyning med næringsstofløsninger, tredimensionel miljøkontrol, automatiserede hjælpeoperationer, intelligent produktionsstyring osv., og integrerer bioteknologi, information teknologi og kunstig intelligens.Intelligente og andre højteknologiske resultater fremmer den fortsatte udvikling af industrien. 

LED kunstigt lyskildesystem

Konstruktionen af ​​et kunstigt lysmiljø er en af ​​kerneteknologierne i frøplanteforædlingssystemet på plantefabrikker, og det er også den vigtigste kilde til energiforbrug til frøplanteproduktion.Plantefabrikkers lysmiljø har stærk fleksibilitet, og lysmiljøet kan reguleres ud fra flere dimensioner såsom lyskvalitet, lysintensitet og fotoperiode, og samtidig kan forskellige lysfaktorer optimeres og kombineres i tidssekvens for at danne en let formel til frøplantedyrkning, der sikrer passende lysmiljø til kunstig dyrkning af frøplanter.Derfor er der baseret på lysbehovskarakteristika og produktionsmål for forskellige frøplantevækst ved at optimere lysformelparametrene og lysforsyningsstrategien udviklet en speciel energibesparende LED-lyskilde, som i høj grad kan forbedre lysenergikonverteringseffektiviteten for frøplanter. , fremme akkumulering af kimplantebiomasse og forbedre kvaliteten af ​​kimplanteproduktion, samtidig med at energiforbruget og produktionsomkostningerne reduceres.Derudover er lysmiljøregulering også et vigtigt teknisk middel i processen med domesticering af frøplanter og heling af podede frøplanter.

Aftageligt flerlags lodret frøplantesystem

Frøplanteforædlingen i plantefabrikken udføres ved brug af en flerlags tredimensionel hylde.Gennem det modulære systemdesign kan den hurtige samling af kimplantehævningssystemet realiseres.Afstanden mellem hylderne kan justeres fleksibelt for at imødekomme pladskravene til forædling af forskellige sorter af frøplanter og i høj grad forbedre pladsudnyttelsesgraden.Derudover gør det separate design af såbedssystemet, belysningssystemet og vand- og gødningsvandingssystemet det muligt for såbedet at have både en transportfunktion, som er praktisk at flytte til forskellige værksteder såsom såning, spiring og domesticering, og reducerer arbejdskraften. forbrug af frøplantebakkehåndtering.

Aftageligt flerlags lodret frøplantesystem 

Vand- og gødningsvanding vedtager hovedsageligt tidevandstype, sprøjtetype og andre metoder gennem præcis kontrol af tidspunktet og hyppigheden af ​​tilførsel af næringsopløsninger for at opnå ensartet forsyning og effektiv brug af vand og mineralske næringsstoffer.Kombineret med den specielle næringsopløsningsformel til frøplanter, kan den opfylde vækst- og udviklingsbehovene for frøplanter og sikre hurtig og sund vækst af frøplanter.Derudover kan næringsstoffer genopfyldes i tide gennem online-næringsiondetektionssystemet og næringsopløsningssteriliseringssystemet, samtidig med at man undgår ophobning af mikroorganismer og sekundære metabolitter, der påvirker den normale vækst af frøplanter. 

Miljøkontrolsystem

Præcis og effektiv miljøkontrol er et af hovedtrækkene i et plantefabrikkplanteformeringssystem.Den udvendige vedligeholdelsesstruktur på en plantefabrik er generelt samlet af materialer, der er uigennemsigtige og meget isolerende.På dette grundlag er reguleringen af ​​lys, temperatur, luftfugtighed, vindhastighed og CO2 næsten upåvirket af det ydre miljø.Gennem konstruktionen af ​​CFD-modellen for at optimere indretningen af ​​luftkanalen, kombineret med mikromiljøstyringsmetoden, kan den ensartede fordeling af miljøfaktorer som temperatur, fugtighed, vindhastighed og CO2 i højdensitetskulturrummet blive opnået.Den intelligente miljøregulering realiseres af distribuerede sensorer og kontaktstyring, og realtidsreguleringen af ​​hele dyrkningsmiljøet udføres gennem forbindelsen mellem overvågningsenheden og styresystemet.Derudover kan brugen af ​​vandkølede lyskilder og vandcirkulation, kombineret med introduktionen af ​​udendørs kuldekilder, opnå energibesparende køling og reducere klimaanlæggets energiforbrug.

Automatisk hjælpebetjeningsudstyr

Plantefabrikkens frøplanteforædlingsproces er streng, driftstætheden er høj, pladsen er kompakt, og automatisk hjælpeudstyr er uundværligt.Brugen af ​​automatiseret hjælpeudstyr er ikke kun befordrende for at reducere arbejdsforbruget, men hjælper også med at forbedre effektiviteten af ​​dyrkningspladsen.Det automationsudstyr, der hidtil er blevet udviklet, omfatter jorddækningsmaskine, såmaskine, podemaskine, AGV-logistiktransportvogn osv. Under styring af den understøttende intelligente forvaltningsplatform kan den ubemandede drift af hele processen med frøplanteavl grundlæggende være gik op for.Derudover spiller maskinsynsteknologi også en stadig vigtigere rolle i processen med frøplanteavl.Det hjælper ikke kun med at overvåge vækststatus for frøplanter, hjælper med forvaltningen af ​​kommercielle frøplanter, men udfører også automatisk screening af svage frøplanter og døde frøplanter.Robothånden fjerner og fylder frøplanterne.

Fordele ved plantefabriks frøplanteavl

Højt niveau af miljøkontrol muliggør årlig produktion

På grund af det særlige ved frøplanteavl er kontrollen med dets dyrkningsmiljø meget vigtig.Under plantefabrikkens forhold er miljøfaktorer som lys, temperatur, vand, luft, gødning og CO2 stærkt kontrolleret, hvilket kan give det bedste vækstmiljø for frøplanteavl, uanset årstider og regioner.Derudover kræver processen med podning af sårheling og roddifferentiering i forædlingsprocessen af ​​podede frøplanter og afskæring af frøplanter højere miljøkontrol, og plantefabrikker er også fremragende bærere.Fleksibiliteten i selve plantefabrikkens miljøforhold er stærk, så den har stor betydning for produktionen af ​​grøntsagsfrøplanter i ikke-ynglesæsoner eller i ekstreme miljøer, og kan give kimplantestøtte til at sikre den flerårige forsyning af grøntsager.Derudover er frøplanteavl af plantefabrikker ikke begrænset af plads, og kan udføres på stedet i forstæderne til byer og samfunds offentlige rum.Specifikationerne er fleksible og foranderlige, hvilket muliggør masseproduktion og tæt forsyning af frøplanter af høj kvalitet, hvilket giver vigtig støtte til udviklingen af ​​bygartneri. 

Forkort forædlingscyklussen og forbedre kvaliteten af ​​frøplanter

Under plantefabriksforhold, takket være den præcise kontrol af forskellige vækstmiljøfaktorer, forkortes frøplanteforædlingscyklussen med 30% til 50% sammenlignet med traditionelle metoder.Forkortelsen af ​​forædlingscyklussen kan øge produktionspartiet af frøplanter, øge producentens indkomst og reducere driftsrisici forårsaget af markedsudsving.For avlere er det befordrende for tidlig transplantation og plantning, tidlig markedslancering og forbedret markedskonkurrenceevne.På den anden side er de frøplanter, der opdrættes i plantefabrikken, pæne og kraftige, de morfologiske og kvalitetsindikatorer er væsentligt forbedret, og produktionsydelsen efter kolonisering er bedre.Undersøgelser har vist, at tomat-, peber- og agurkfrøplanter, der opdrættes under plantefabriksforhold, ikke kun forbedrer bladareal, plantehøjde, stængeldiameter, rodkraft og andre indikatorer, men også forbedrer tilpasningsevne, sygdomsresistens, blomsterknoppdifferentiering efter kolonisering.Og produktionen og andre aspekter har åbenlyse fordele.Antallet af hunblomster pr. plante steg med 33,8%, og antallet af frugter pr. plante steg med 37,3% efter plantning af agurkfrøplanter opdrættet på plantefabrikker.Med den kontinuerlige uddybning af teoretisk forskning om biologien af ​​kimplanteudviklingsmiljø, vil plantefabrikker være mere præcise og kontrollerbare med hensyn til at forme kimplantemorfologi og forbedre fysiologisk aktivitet.

 Sammenligning af tilstanden af ​​podede frøplanter i drivhuse og plantefabrikker

Effektiv brug af ressourcer til at reducere omkostningerne til frøplante

Plantefabrikken anvender standardiserede, informatiserede og industrialiserede plantemetoder, så hvert led i frøplanteproduktion er strengt kontrolleret, og effektiviteten af ​​ressourceudnyttelsen er væsentligt forbedret.Frø er det vigtigste omkostningsforbrug i frøplanteavl.På grund af uregelmæssig drift og dårlig miljøkontrollerbarhed af traditionelle frøplanter er der problemer såsom manglende spiring eller svag vækst af frø, hvilket resulterer i enormt spild i processen fra frø til kommercielle frøplanter.I plantefabriksmiljøet forbedres udnyttelseseffektiviteten af ​​frø kraftigt gennem frøforbehandling, finsåning og præcis kontrol af dyrkningsmiljøet, og doseringen kan reduceres med mere end 30 %.Vand, gødning og andre ressourcer er også hovedomkostningerne ved traditionel kimplantedyrkning, og fænomenet ressourcespild er alvorligt.Under betingelserne for plantefabrikker, gennem anvendelse af præcisionsvandingsteknologi, kan effektiviteten af ​​vand- og gødningsudnyttelsen øges med mere end 70%.På grund af kompaktheden af ​​strukturen af ​​selve plantefabrikken og ensartetheden af ​​miljøkontrol er energi- og CO2-udnyttelseseffektiviteten i processen med frøplanteformering også væsentligt forbedret.

Sammenlignet med traditionel kimplantedyrkning i åben mark og kimplantedyrkning i drivhus, er det største træk ved frøplanteavl på plantefabrikker, at det kan udføres på en flerlags tredimensionel måde.På plantefabrikken kan frøplanteavl udvides fra plan til lodret rum, hvilket i høj grad forbedrer frøplanteavlseffektiviteten pr. jordenhed og væsentligt forbedrer pladsudnyttelseseffektiviteten.For eksempel kan standardmodulet til frøplanteavl udviklet af en biologisk virksomhed, under forudsætning af at dække et areal på 4,68 ㎡, opdrætte mere end 10.000 frøplanter i en enkelt batch, som kan bruges til 3,3 Mu (2201,1 ㎡) grøntsagsproduktion behov.Under betingelse af høj-densitet flerlags tredimensionel avl, understøttende automatisk hjælpeudstyr og intelligent logistik transportsystem kan i høj grad forbedre effektiviteten af ​​arbejdskraft udnyttelse og spare arbejdskraft med mere end 50%.

Høj modstand frøplante avl for at hjælpe grøn produktion

Plantefabrikkens rene produktionsmiljø kan i høj grad reducere forekomsten af ​​skadedyr og sygdomme i ynglerummet.Samtidig vil de producerede frøplanter gennem den optimerede konfiguration af kulturmiljøet have højere modstand, hvilket i høj grad kan reducere sprøjtningen af ​​pesticider under frøplanteformering og plantning.Derudover kan grønne bekæmpelsesforanstaltninger som lys, temperatur, vand og gødning i plantefabrikken bruges til at erstatte den storstilede brug af hormoner i traditionelle operationer til forædling af specielle frøplanter såsom podeplanter og afskæring af frøplanter. fødevaresikkerhed, reducere miljøforurening og opnå grønne frøplanter Bæredygtig produktion.

Produktionsomkostningsanalyse 

Måderne for plantefabrikker til at øge de økonomiske fordele ved frøplanter omfatter hovedsageligt to dele.På den ene side kan det ved at optimere strukturelt design, standardiseret drift og brugen af ​​intelligente faciliteter og udstyr reducere forbruget af frø, elektricitet og arbejdskraft i processen med frøplanteavl og forbedre vand-, gødnings-, varme- og energiforbruget .Udnyttelseseffektiviteten af ​​gas og CO2 reducerer omkostningerne ved frøplanteavl;på den anden side, gennem præcis styring af miljøet og optimering af procesflowet, forkortes frøplanternes yngletid, og det årlige forædlingsparti og frøplanteudbytte pr. pladsenhed øges, hvilket er mere konkurrencedygtigt på markedet. 

Med udviklingen af ​​plantefabriksteknologi og den kontinuerlige uddybning af miljøbiologisk forskning i frøplantedyrkning er omkostningerne ved frøplanteavl i plantefabrikker grundlæggende det samme som for traditionel drivhusdyrkning, og kvaliteten og markedsværdien af ​​frøplanter er højere.Tager man agurkfrøplanter som et eksempel, tegner produktionsmaterialerne sig for en stor del og udgør omkring 37 % af de samlede omkostninger, inklusive frø, næringsopløsning, stikbakker, substrater osv. Elektrisk energiforbrug udgør omkring 24 % af de samlede omkostninger omkostninger, herunder plantebelysning, klimaanlæg og næringsopløsningspumpens energiforbrug mv., som er hovedretningen for fremtidig optimering.Derudover er den lave andel af arbejdskraft et kendetegn ved plantefabriksproduktionen.Med den kontinuerlige stigning i automatiseringsgraden vil omkostningerne til arbejdsforbruget blive yderligere reduceret.I fremtiden kan de økonomiske fordele ved frøplanteforædling på plantefabrikker forbedres yderligere gennem udvikling af høj værditilvækst afgrøder og udvikling af industrialiseret dyrkningsteknologi til frøplanter af ædle skovtræer.

Agurk frøplante omkostningssammensætning /%

Industrialiseringsstatus

I de seneste år har videnskabelige forskningsinstitutioner repræsenteret af Urban Agriculture Research Institute fra det kinesiske akademi for landbrugsvidenskaber og højteknologiske virksomheder indset industrien med frøplanteavl i plantefabrikker.Det kan give frøplanter en effektiv industriel produktionslinje fra frø til fremspiring.Blandt dem dækker en plantefabrik i Shanxi bygget og sat i drift i 2019 et areal på 3.500 ㎡ og kan avle 800.000 peberfrøplanter eller 550.000 tomatkimplanter inden for en 30-dages cyklus.Endnu en frøplanteforædlingsfabrik bygget dækker et areal på 2300 ㎡ og kan producere 8-10 millioner frøplanter om året.Den mobile helbredende plante til podede frøplanter, der er udviklet uafhængigt af Institute of Urban Agriculture, Chinese Academy of Agricultural Sciences, kan levere en samlebåndshelings- og domesticeringsplatform til dyrkning af podede frøplanter.Et enkelt arbejdsområde kan håndtere mere end 10.000 podede frøplanter ad gangen.I fremtiden forventes mangfoldigheden af ​​frøplanteavlssorter på plantefabrikker at blive yderligere udvidet, og niveauet af automatisering og intelligens vil fortsat blive bedre.

Den mobile helbredende plante til podede frøplanter udviklet af Institute of Urban Agriculture, Chinese Academy of Agricultural Sciences

Outlook

Som en ny bærer af fabriksfrøplantedyrkning har plantefabrikker enorme fordele og kommercialiseringspotentiale sammenlignet med traditionelle frøplantedyrkningsmetoder i form af præcis miljøkontrol, effektiv udnyttelse af ressourcer og standardiseret drift.Ved at reducere forbruget af ressourcer som frø, vand, gødning, energi og arbejdskraft i frøplanteavl og forbedre udbyttet og kvaliteten af ​​frøplanter pr. arealenhed, vil omkostningerne til frøplanteforædling i plantefabrikker blive yderligere reduceret, og produkterne vil være mere konkurrencedygtige på markedet.Der er en enorm efterspørgsel efter frøplanter i Kina.Ud over produktionen af ​​traditionelle afgrøder som grøntsager forventes høj værditilvækst frøplanter såsom blomster, kinesisk urtemedicin og sjældne træer at blive avlet på plantefabrikker, og de økonomiske fordele vil blive yderligere forbedret.Samtidig skal den industrialiserede frøplanteavlsplatform overveje kompatibiliteten og fleksibiliteten af ​​forskellige frøplanteavl for at imødekomme behovene på kimplanteavlsmarkedet på forskellige årstider.

Den biologiske teori om frøplanteavlsmiljø er kernen i præcis kontrol af plantefabriksmiljøet.Dybdegående forskning i regulering af frøplanteplanters form og fotosyntese og andre fysiologiske aktiviteter af miljøfaktorer som lys, temperatur, fugtighed og CO2 vil bidrage til at etablere en frøplante-miljø interaktionsmodel, som kan reducere energiforbruget ved frøplanteproduktion og forbedre kvaliteten og produktionen af ​​frøplanter.Kvalitet giver et teoretisk grundlag.På dette grundlag styre teknologi og udstyr med lys som kernen og koblet med andre miljøfaktorer, og tilpasse produktionen af ​​frøplanter med specielle plantetyper, høj ensartethed og høj kvalitet for at imødekomme kravene til højdensitetsdyrkning og mekaniseret drift i planten fabrikker kan udvikles.I sidste ende giver det et teknisk grundlag for opbygningen af ​​et digitalt kimplanteproduktionssystem og realiserer standardiseret, ubemandet og digital frøplanteavl på plantefabrikker.

Forfatter: Xu Yaliang, Liu Xinying osv. 

Citatoplysninger:

Xu Yaliang, Liu Xinying, Yang Qichang. Nøgleteknisk udstyr og industrialisering af frøplanteavl i plantefabrikker [J].Landbrugsteknisk Teknologi, 2021,42(4):12-15.