Abstrakt

På nuværende tidspunkt har plantefabrikken med succes realiseret opdræt af vegetabilske frøplanter såsom agurker, tomater, peberfrugter, auberginer og meloner, der giver landmændene frøplanter af høj kvalitet i batches, 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 til forsyningssiden af ​​grøntsagsindustrien, hvilket sikrer, at den bymæssige grøntsagsforsyning og grøn grøntsagsproduktion.

Plantefabriksfrøplantningssystemdesign og nøgleteknisk udstyr

Som det mest effektive landbrugsproduktionssystem på nuværende tidspunkt integrerer plantefabrikens frøplanteavlsystem omfattende tekniske midler, herunder kunstig belysning, næringsopløsningsforsyning, tredimensionel miljøkontrol, automatiseret hjælpestoffer, intelligent produktionsstyring osv. Og integrerer bioteknologi, information Teknologi og kunstig intelligens. Intelligente og andre højteknologiske resultater fremmer den kontinuerlige udvikling af branchen. 

LED kunstigt lyskildesystem

Konstruktionen af ​​kunstigt lysmiljø er en af ​​kerneteknologierne i frøplantningsavlsystemet i plantefabrikker, og det er også den vigtigste kilde til energiforbrug til frøplantningsproduktion. Det lette miljø for plantefabrikker har stærk fleksibilitet, og det lette miljø kan reguleres fra flere dimensioner, såsom let kvalitet, lysintensitet og fotoperiod, og på samme tid kan forskellige lysfaktorer optimeres og kombineres i tidssekvens til dannelse af en Lysformel til fremstilling af frøplante, hvilket sikrer passende lysmiljø til kunstig dyrkning af frøplanter. Derfor, baseret på de lette efterspørgselsegenskaber og produktionsmål for forskellige frøplantevækst ved at optimere lysformelparametre og lysforsyningsstrategi, er der udviklet en speciel energibesparende LED-lyskilde, hvilket i høj grad kan forbedre let energikonverteringseffektiviteten af ​​frøplanter i høj grad , fremme ophobning af frøplantebiomasse og forbedre kvaliteten af ​​frøplantningsproduktionen, samtidig med at der reduceres energiforbruget og produktionsomkostningerne. Derudover er regulering af let miljø også et vigtigt teknisk middel i processen med domestisering af frøplanter og heling af podede frøplanter.

Aftageligt flerlags lodret frøplante system

Frøplantningsopdræt i plantefabrikken udføres ved hjælp af en flerlags tredimensionel hylde. Gennem det modulære systemdesign kan den hurtige samling af frøplantningssystemet realiseres. Afstanden mellem hylderne kan justeres fleksibelt for at imødekomme rumbehovene til opdræt af forskellige sorter af frøplanter og forbedre rumudnyttelseshastigheden i høj grad. Derudover gør det separate design af seedbed -systemet, belysningssystemet og vand- og gødningsvandingssystem Forbrug af håndtering af frøplantebakke.

Aftageligt flerlags lodret frøplante system 

Vand- og gødningsvanding vedtager hovedsageligt tidevandstype, spraytype og andre metoder gennem præcis kontrol af tiden og hyppigheden af ​​næringsopløsningsforsyningen for at opnå ensartet forsyning og effektiv brug af vand og mineralnæringsstoffer. Kombineret med den specielle formel for næringsopløsning til frøplanter kan den imødekomme væksten og udviklingsbehovene for frøplanter og sikre den hurtige og sunde vækst af frøplanter. Derudover kan næringsstoffer gennem det online næringsstofdetektionssystem og næringsopløsningssteriliseringssystemet genopfyldes i tide, samtidig med at man undgår akkumulering af mikroorganismer og sekundære metabolitter, der påvirker den normale vækst af frøplanter. 

Miljøkontrolsystem

Præcis og effektiv miljøkontrol er en af ​​de vigtigste træk ved et plantefabriksfrøplantningsformeringssystem. Den eksterne vedligeholdelsesstruktur af en plantefabrik samles generelt fra materialer, der er uigennemsigtige og meget isolerende. På dette grundlag påvirkes reguleringen af ​​lys, temperatur, fugtighed, vindhastighed og CO2 næsten ikke af det ydre miljø. Gennem konstruktion af CFD-modellen for at optimere layoutet af luftkanalen kombineret med mikro-miljøkontrolmetoden kan den ensartede fordeling af miljøfaktorer såsom temperatur, fugtighed, vindhastighed og CO2 i højdensitetskulturrummet kan opnås. Den intelligente miljøregulering realiseres af distribuerede sensorer og kontaktkontrol, og realtidsreguleringen af ​​hele dyrkningsmiljøet udføres gennem forbindelsen mellem overvågningsenheden og kontrolsystemet. Derudover kan brugen af ​​vandkølede lyskilder og vandcirkulation kombineret med introduktionen af ​​udendørs kolde kilder opnå energibesparende afkøling og reducere airconditionerings energiforbrug.

Automatisk hjælpeudstyr

Plantefabriksfrøplantningsprocessen er streng, driftstætheden er høj, rummet er kompakt, og automatisk hjælpekraft er uundværlig. Brugen af ​​automatiseret hjælpeudstyr er ikke kun befordrende for at reducere arbejdsforbruget, men hjælper også med at forbedre dyrkningsrummets effektivitet. Det indtil videre er udviklet automatiseringsudstyr, der er udviklet realiseret. Derudover spiller Machine Vision Technology også en stadig vigtigere rolle i processen med frøplanteavl. Det hjælper ikke kun med at overvåge vækststatus for frøplanter, hjælper med styring af kommercielle frøplanter, men udfører også automatisk screening af svage frøplanter og døde frøplanter. Robothånden fjerner og fylder frøplanterne.

Fordelene ved frøplantning af plantefabrik

Højt niveau af miljøkontrol muliggør årlig produktion

På grund af særegenheden ved frøplanteavl er kontrollen af ​​dets dyrkningsmiljø meget vigtig. Under plantefabriksbetingelserne er miljøfaktorer som lys, temperatur, vand, luft, gødning og CO2 meget kontrolleret, hvilket kan give det bedste vækstmiljø til frøplantning, uanset årstider og regioner. I avlsprocessen med podede frøplanter og skæring af frøplanter kræver processen med podning af sårheling og roddifferentiering højere miljøkontrol, og plantefabrikker er også fremragende bærere. Fleksibiliteten i miljøforholdene på plantefabrikken er selv stærk, så det er af stor betydning for produktionen af ​​vegetabilske frøplanter i ikke-avlsæsoner eller i ekstreme miljøer og kan yde frøplanteunderstøttelse for at sikre den flerårige forsyning af grøntsager. Derudover er frøplantningsopdræt af plantefabrikker ikke begrænset af rummet og kan udføres på stedet i forstæderne til byer og samfunds offentlige rum. Specifikationerne er fleksible og skiftelige, hvilket muliggør masseproduktion og tæt levering af frøplanter af høj kvalitet, hvilket giver vigtig støtte til udviklingen af ​​urban havebrug. 

Forkorte avlscyklussen og forbedre kvaliteten af ​​frøplanter

Under plantefabriksbetingelser, takket være den nøjagtige kontrol af forskellige vækstmiljøfaktorer, forkortes frøplanteavlscyklussen med 30% til 50% sammenlignet med traditionelle metoder. Afkortningen af ​​avlscyklussen kan øge produktionsbatchet af frøplanter, øge producentens indkomst og reducere de driftsrisici, der er forårsaget af markedssvingninger. For avlere er det befordrende for tidlig transplantation og plantning, tidlig markedslancering og forbedret markedskonkurrenceevne. På den anden side er de frøplanter, der er opdrættet i plantefabrikken, pæne og stødige, de morfologiske og kvalitetsindikatorer forbedres markant, og produktionsydelsen efter kolonisering er bedre. Undersøgelser har vist, at tomat-, peber- og agurkplanter opdrættet under plantefabriksbetingelser ikke kun forbedrer bladareal, plantehøjde, stamdiameter, rodavor og andre indikatorer, men forbedrer også tilpasningsevne, sygdomsresistens, blomsterknuddifferentiering efter kolonisering. Og produktionen og andre aspekter har åbenlyse fordele. Antallet af kvindelige blomster pr. Plante steg med 33,8%, og antallet af frugt pr. Plante steg med 37,3% efter plantning af agurkplanter opdrættet i plantefabrikker. Med den kontinuerlige uddybning af teoretisk forskning på biologien i frøplantningsmiljøet vil plantefabrikker være mere præcis og kontrollerbare til udformning af frøplantemorfologi og forbedre fysiologisk aktivitet.

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

Effektiv brug af ressourcer til at reducere frøplanteomkostninger

Plantfabrikken vedtager standardiserede, informatiserede og industrialiserede plantemetoder, så hvert link til frøplantningsproduktionen strengt kontrolleres, og effektiviteten af ​​ressourceudnyttelsen forbedres markant. Frø er det vigtigste omkostningsforbrug i frøplanteavl. På grund af uregelmæssig drift og dårlig miljømæssig kontrolbarhed af traditionelle frøplanter er der problemer, såsom ikke-germination eller svag vækst af frø, hvilket resulterer i stort affald i processen fra frø til kommercielle frøplanter. I plantefabriksmiljøet, gennem frøforbehandling, fin såning og præcis kontrol af dyrkningsmiljøet, forbedres udnyttelseseffektiviteten af ​​frø meget, og doseringen kan reduceres med mere end 30%. Vand, gødning og andre ressourcer er også det vigtigste omkostningsforbrug af traditionel frøplantning, og fænomenet ressourceaffald er alvorligt. Under betingelserne for plantefabrikker kan effektiviteten af ​​vand- og gødningsudnyttelse gennem anvendelse af præcisionsvandingsteknologi øges med mere end 70%. På grund af kompaktiteten i selve plantefabrikken og ensartetheden af ​​miljøkontrol forbedres energien og CO2 -udnyttelseseffektiviteten i processen med frøplantningsformering også markant.

Sammenlignet med traditionel frøplantning af åbent felt og drivhusfrøhøjning er det største træk ved frøplantningsopdræt i plantefabrikker, at det kan udføres på en flerlags tredimensionel måde. I plantefabrikken kan frøplanteavl udvides fra flyet til det lodrette rum, hvilket i høj grad forbedrer frøplanteavlseffektiviteten pr. Enhed af jord og forbedrer rumudnyttelseseffektiviteten markant. F.eks Behov. Under betingelse af flerlags tredimensionel avl med høj densitet, kan understøttelse af automatisk hjælpestyrelsesudstyr og intelligent logistiktransportsystem i høj grad forbedre effektiviteten af ​​arbejdsudnyttelse og spare arbejdskraft med mere end 50%.

Frøplantningsopdræt med høj modstand for at hjælpe grøn produktion

Plantfabrikkenes rene produktionsmiljø kan reducere forekomsten af ​​skadedyr og sygdomme i høj grad. På samme tid, gennem den optimerede konfiguration af kulturmiljøet, vil de producerede frøplanter have højere modstand, hvilket i høj grad kan reducere pesticidsprøjtningen under frøplantningsformering og plantning. Til opdræt af specielle frøplanter, såsom podede frøplanter og skæring af frøplanter, kan der desuden bruges grønne kontrolforanstaltninger såsom lys, temperatur, vand og gødning i plantefabrikken til at erstatte den store brug af hormoner i traditionelle operationer for at sikre Fødevaresikkerhed, reducer miljøforurening og opnå grønne frøplanter bæredygtig produktion.

Produktionsomkostningsanalyse 

Måderne for plantefabrikker til at øge de økonomiske fordele ved frøplanter inkluderer hovedsageligt to dele. På den ene side ved at optimere strukturelt design, standardiseret drift og brugen af ​​intelligente faciliteter og udstyr kan det reducere forbruget af frø, elektricitet og arbejdskraft i processen med frøplantning og forbedre vand, gødning, varme og energiforbrug . Anvendelseseffektiviteten af ​​gas og CO2 reducerer omkostningerne ved frøplanteavl; På den anden side forkortes gennem præcis kontrol af miljøet og optimering af processtrømmen, avlstiden for frøplanter, og den årlige avlsbatch- og frøplanteudbytte pr. Enhedsrum øges, hvilket er mere konkurrencedygtigt på markedet. 

Med udviklingen af ​​plantefabriksteknologi og kontinuerlig uddybning af miljøbiologi -forskning på frøplantningsdyrkning er omkostningerne ved frøplanteavl i plantefabrikker stort set de samme som for traditionel drivhusdyrkning, og kvaliteten og markedsværdien af ​​frøplanter er højere. Ved at tage agurkplanter som et eksempel tegner produktionsmaterialerne sig for en stor andel, der tegner sig for ca. 37% af de samlede omkostninger, inklusive frø, næringsopløsning, stikbakker, substrater osv. Elektrisk energiforbrug tegner sig for cirka 24% af det samlede beløb Omkostninger, herunder plantbelysning, aircondition og næringsopløsningspumpe energiforbrug osv., Som er hovedretningen for fremtidig optimering. Derudover er den lave andel af arbejdskraft et træk ved plantefabriksproduktionen. Med den kontinuerlige stigning i graden af ​​automatisering reduceres omkostningerne ved arbejdsforbrug yderligere. I fremtiden kan de økonomiske fordele ved frøplanteavl i plantefabrikker forbedres yderligere gennem udviklingen af ​​høje værditilvækst afgrøder og udviklingen af ​​industrialiseret dyrkningsteknologi til frøplanter af dyrebare skovtræer.

Agurkfrøplantningsomkostningssammensætning /%

Industrialiseringsstatus

I de senere år har videnskabelige forskningsinstitutioner repræsenteret af Urban Agriculture Research Institute of the Chinese Academy of Agricultural Sciences og højteknologiske virksomheder realiseret industrien med frøplanteavl i plantefabrikker. Det kan give frøplanter en effektiv industriel produktionslinje fra frø til fremkomst. Blandt dem dækker en plantefabrik i Shanxi, der blev bygget og gennemført i 2019, et område på 3.500 ㎡ og kan avle 800.000 peberfrøplanter eller 550.000 tomatplanter inden for en 30-dages cyklus. En anden frøplante avlsfabrik, der er bygget, dækker et område på 2300 ㎡ og kan producere 8-10 millioner frøplanter om året. Den mobile helingsplante til podede frøplanter uafhængigt udviklet af Institute of Urban Agriculture, Chinese Academy of Agricultural Sciences kan give en samling af masser af samling og domesticering til dyrkning af podede frøplanter. Et enkelt arbejdsområde kan håndtere mere end 10.000 podede frøplanter ad gangen. I fremtiden forventes mangfoldigheden af ​​frøplanteavlsorter i plantefabrikker at blive udvidet yderligere, og niveauet for automatisering og intelligens vil fortsat forbedre sig.

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

Outlook

Som en ny transportør af fabriksfrøhøjning har plantefabrikker enorme fordele og kommercialiseringspotentiale sammenlignet med traditionelle frøplantningsmetoder med hensyn til præcis miljøkontrol, effektiv udnyttelse af ressourcer og standardiserede operationer. Ved at reducere forbruget af ressourcer såsom frø, vand, gødning, energi og arbejdskraft i frøplanteavl og forbedre udbyttet og kvaliteten af ​​frøplanter pr. Enhedsareal, reduceres omkostningerne ved frøplanteavl i plantefabrikker yderligere, og produkterne vil Vær mere konkurrencedygtig på markedet. Der er en enorm efterspørgsel efter frøplanter i Kina. Ud over produktionen af ​​traditionelle afgrøder såsom grøntsager, forventes høje merværdi frøplanter såsom blomster, kinesiske urtemediciner og sjældne træer at blive avlet i plantefabrikker, og de økonomiske fordele vil blive yderligere forbedret. På samme tid skal den industrialiserede frøplanteavlplatform overveje kompatibiliteten og fleksibiliteten af ​​forskellige frøplanteavl for at imødekomme behovene på frøplantemarkedet i forskellige sæsoner.

Den biologiske teori om frøplantningsmiljø er kernen i præcis kontrol af plantefabriksmiljø. Dybdegående forskning i reguleringen af ​​frøplantningsanlægsform og fotosyntese og andre fysiologiske aktiviteter efter miljøfaktorer såsom lys, temperatur, fugtighed og CO2 vil hjælpe med at etablere en frøplante-miljøinteraktionsmodel, som kan reducere energiforbruget i frøplantningsproduktionen og Forbedre kvaliteten og produktionen af ​​frøplanter. Kvalitet giver et teoretisk grundlag. På dette grundlag kontrolleres teknologi og udstyr med lys som kernen og kombineret med andre miljøfaktorer, og tilpas produktionen af ​​frøplanter med specielle plantetyper, høj ensartethed og høj kvalitet for at imødekomme kravene til dyrkning med høj densitet og mekaniseret drift i plante Fabrikker kan udvikles. I sidste ende giver det et teknisk grundlag for konstruktionen af ​​et digital frøplantningsproduktionssystem og realiserer standardiserede, ubemandede og digitale frøplanteavl i plantefabrikker.

Forfatter: Xu Yaliang, Liu Xinying osv. 

Citationsoplysninger:

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