Резюме

В момента фабриката за растения успешно реализира отглеждането на зеленчукови разсади като краставици, домати, чушки, патладжани и пъпеши, като предоставя на фермерите висококачествен разсад на партиди, а производствените резултати след засаждането са по-добри.Фабриките за растения са се превърнали във важно средство за доставка на разсад за зеленчуковата промишленост и играят все по-важна роля в насърчаването на структурната реформа на зеленчуковата промишленост от страна на предлагането, осигурявайки доставките на градски зеленчуци и производството на зелени зеленчуци.

Проектиране на система за отглеждане на разсад във фабрика и ключово техническо оборудване

Като най-ефективната система за селскостопанско производство в момента, системата за отглеждане на разсад във фабриката интегрира цялостни технически средства, включително изкуствено осветление, доставка на хранителни разтвори, триизмерен контрол на околната среда, автоматизирани спомагателни операции, интелигентно управление на производството и др., и интегрира биотехнологии, информация технологии и изкуствен интелект.Интелигентните и други високотехнологични постижения насърчават непрекъснатото развитие на индустрията. 

LED система за изкуствен източник на светлина

Изграждането на изкуствена осветена среда е една от основните технологии на системата за отглеждане на разсад в растителни фабрики и също така е основният източник на консумация на енергия за производството на разсад.Светлинната среда на заводите има силна гъвкавост и светлинната среда може да се регулира от множество измерения като качество на светлината, интензитет на светлината и фотопериод, като в същото време различни светлинни фактори могат да бъдат оптимизирани и комбинирани във времева последователност, за да образуват лека формула за отглеждане на разсад, осигуряваща подходяща светлинна среда за изкуствено отглеждане на разсад.Следователно, въз основа на характеристиките на търсенето на светлина и производствените цели на различния растеж на разсад, чрез оптимизиране на параметрите на светлинната формула и стратегията за доставка на светлина, е разработен специален енергоспестяващ LED източник на светлина, който може значително да подобри ефективността на преобразуване на светлинната енергия на разсада , насърчават натрупването на биомаса от разсад и подобряват качеството на производството на разсад, като същевременно намаляват потреблението на енергия и производствените разходи.В допълнение, регулирането на светлинната среда също е важно техническо средство в процеса на опитомяване на разсад и заздравяване на присадени разсад.

Разглобяема многопластова вертикална система за разсад

Отглеждането на разсад във фабриката за растения се извършва с помощта на многослоен триизмерен рафт.Чрез модулния дизайн на системата може да се реализира бързо сглобяване на системата за отглеждане на разсад.Разстоянието между рафтовете може да се регулира гъвкаво, за да отговори на изискванията за пространство за отглеждане на различни сортове разсад и значително да подобри степента на използване на пространството.В допълнение, отделният дизайн на системата за семенно легло, осветителната система и системата за напояване с вода и тор позволява на сеитбеното легло да има както транспортна функция, което е удобно за придвижване до различни работилници като сеитба, покълване и опитомяване, и намалява труда консумация на разсад тава обработка.

Разглобяема многопластова вертикална система за разсад 

Напояването с вода и торове използва главно приливни, пръскащи и други методи чрез прецизен контрол на времето и честотата на подаване на хранителен разтвор, за да се постигне равномерно снабдяване и ефективно използване на вода и минерални хранителни вещества.В комбинация със специална формула на хранителен разтвор за разсад, той може да отговори на нуждите от растеж и развитие на разсада и да осигури бърз и здравословен растеж на разсада.В допълнение, чрез онлайн системата за откриване на хранителни йони и системата за стерилизация на хранителни разтвори, хранителните вещества могат да бъдат попълнени навреме, като същевременно се избягва натрупването на микроорганизми и вторични метаболити, които влияят на нормалния растеж на разсада. 

Система за контрол на околната среда

Прецизният и ефикасен контрол на околната среда е една от основните характеристики на системата за размножаване на разсад във фабрика за растения.Външната структура за поддръжка на фабрика обикновено се сглобява от материали, които са непрозрачни и силно изолиращи.На тази основа регулирането на светлината, температурата, влажността, скоростта на вятъра и CO2 почти не се влияе от външната среда.Чрез изграждането на CFD модела за оптимизиране на оформлението на въздуховода, комбиниран с метода за контрол на микросредата, равномерното разпределение на факторите на околната среда като температура, влажност, скорост на вятъра и CO2 в пространството за отглеждане с висока плътност може да бъде постигнато.Интелигентното регулиране на околната среда се осъществява чрез разпределени сензори и контактен контрол, а регулирането в реално време на цялата среда за култивиране се осъществява чрез връзката между модула за мониторинг и системата за управление.В допълнение, използването на източници на светлина с водно охлаждане и циркулация на водата, съчетано с въвеждането на външни източници на студ, може да постигне енергоспестяващо охлаждане и да намали консумацията на енергия от климатизацията.

Автоматично спомагателно операционно оборудване

Операционният процес на отглеждане на разсад във фабриката е строг, плътността на работа е висока, пространството е компактно и автоматичното спомагателно оборудване е незаменимо.Използването на автоматизирано спомагателно оборудване не само допринася за намаляване на потреблението на труд, но също така спомага за подобряване на ефективността на пространството за култивиране.Оборудването за автоматизация, което е разработено досега, включва машина за покриване на почвата, сеялка, машина за присаждане, AGV логистична транспортна количка и т.н. Под контрола на поддържащата интелигентна платформа за управление, безпилотната работа на целия процес на отглеждане на разсад може да бъде основно осъзнах.В допълнение, технологията за машинно зрение също играе все по-важна роля в процеса на отглеждане на разсад.Той не само помага да се следи състоянието на растеж на разсада, помага при управлението на търговски разсад, но също така извършва автоматичен скрининг на слаб разсад и мъртви разсад.Ръката на робота изважда и запълва разсада.

Предимства на фабричното отглеждане на разсад

Високото ниво на контрол върху околната среда позволява годишно производство

Поради особеностите на отглеждането на разсад, контролът върху средата на неговото отглеждане е много важен.В заводските условия факторите на околната среда като светлина, температура, вода, въздух, тор и CO2 са силно контролирани, което може да осигури най-добрата среда за растеж за отглеждане на разсад, независимо от сезоните и регионите.В допълнение, в процеса на размножаване на присадени разсад и разсад за рязане, процесът на присаждане на рани и диференциация на корените изисква по-висок контрол на околната среда, а заводите за растения също са отлични носители.Гъвкавостта на условията на околната среда на самата растителна фабрика е силна, така че е от голямо значение за производството на зеленчукови разсад в сезони без размножаване или в екстремни среди и може да осигури подкрепа за разсад, за да осигури постоянното снабдяване със зеленчуци.В допълнение, развъждането на разсад на растителни фабрики не е ограничено от пространството и може да се извършва на място в предградията на градовете и обществените пространства на общността.Спецификациите са гъвкави и променливи, позволявайки масово производство и близки доставки на висококачествен разсад, осигурявайки важна подкрепа за развитието на градското градинарство. 

Съкратете цикъла на размножаване и подобрете качеството на разсада

В заводски условия, благодарение на прецизния контрол на различните фактори на околната среда на растежа, цикълът на отглеждане на разсад се съкращава с 30% до 50% в сравнение с традиционните методи.Съкращаването на цикъла на размножаване може да увеличи производствената партида разсад, да увеличи доходите на производителя и да намали оперативните рискове, причинени от колебанията на пазара.За производителите това е благоприятно за ранно трансплантиране и засаждане, ранно пускане на пазара и подобрена пазарна конкурентоспособност.От друга страна, разсадът, отглеждан в растениевъдната фабрика, е чист и здрав, морфологичните и качествените показатели са значително подобрени, а продуктивността след колонизацията е по-добра.Проучванията показват, че разсадът от домати, пипер и краставици, отгледан в заводски условия, не само подобрява листната площ, височината на растението, диаметъра на стъблото, силата на корена и други показатели, но също така подобрява адаптивността, устойчивостта на болести, диференциацията на цветните пъпки след колонизация.А производството и други аспекти имат очевидни предимства.Броят на женските цветя на растение се е увеличил с 33,8%, а броят на плодовете на растение се е увеличил с 37,3% след засаждане на разсад от краставици, отгледан в заводи.С непрекъснатото задълбочаване на теоретичните изследвания върху биологията на средата за развитие на разсад, растителните фабрики ще бъдат по-прецизни и контролируеми при оформянето на морфологията на разсада и подобряването на физиологичната активност.

 Сравнение на състоянието на присадените разсад в оранжерии и растителни фабрики

Ефективно използване на ресурсите за намаляване на разходите за разсад

Фабриката за растения възприема стандартизирани, информатизирани и индустриализирани методи за засаждане, така че всяка връзка от производството на разсад е строго контролирана и ефективността на използването на ресурсите е значително подобрена.Семената са основната консумация на разходи при отглеждането на разсад.Поради нередовна работа и лоша контролируемост на околната среда на традиционните разсад, има проблеми като непоникване или слаб растеж на семената, което води до огромни отпадъци в процеса от семена до търговски разсад.В заводската среда, чрез предварителна обработка на семената, фино засяване и прецизен контрол на средата за култивиране, ефективността на използване на семената е значително подобрена и дозировката може да бъде намалена с повече от 30%.Водата, торовете и други ресурси също са основната консумация на разходи при традиционното отглеждане на разсад, а явлението загуба на ресурси е сериозно.В условията на растителни фабрики, чрез прилагане на прецизна технология за напояване, ефективността на използването на водата и торовете може да се увеличи с повече от 70%.В допълнение, поради компактността на структурата на самата растителна фабрика и еднаквостта на контрола върху околната среда, ефективността на използване на енергията и CO2 в процеса на размножаване на разсад също е значително подобрена.

В сравнение с традиционното отглеждане на разсад на открито и оранжерийно отглеждане на разсад, най-голямата характеристика на отглеждането на разсад в растителни фабрики е, че може да се извършва по многопластов триизмерен начин.Във фабриката за растения отглеждането на разсад може да бъде разширено от равнината до вертикалното пространство, което значително подобрява ефективността на размножаване на разсад на единица земя и значително подобрява ефективността на използване на пространството.Например, стандартният модул за отглеждане на разсад, разработен от биологична компания, при условие че покрива площ от 4,68 ㎡, може да отгледа повече от 10 000 разсада в една партида, която може да се използва за 3,3 Mu (2201,1 ㎡) производство на зеленчуци потребности.При условие на многослойно триизмерно развъждане с висока плътност, поддържащото автоматично спомагателно оборудване и интелигентната логистична транспортна система могат значително да подобрят ефективността на използването на труда и да спестят труд с повече от 50%.

Развъждане на разсад с висока устойчивост за подпомагане на зеленото производство

Чистата производствена среда на фабриката за растения може значително да намали появата на вредители и болести в пространството за развъждане.В същото време, чрез оптимизираната конфигурация на културалната среда, произведените разсад ще имат по-висока устойчивост, което може значително да намали пръскането с пестициди по време на размножаване и засаждане на разсад.В допълнение, за развъждането на специални разсади като присадени разсади и разсади за рязане могат да се използват зелени мерки за контрол като светлина, температура, вода и тор във фабриката за растения, за да се замени широкомащабното използване на хормони в традиционните операции, за да се гарантира безопасност на храните, намаляване на замърсяването на околната среда и постигане на зелен разсад Устойчиво производство.

Анализ на производствените разходи 

Начините за растителни фабрики за увеличаване на икономическите ползи от разсада включват главно две части.От една страна, чрез оптимизиране на структурния дизайн, стандартизирана работа и използване на интелигентни съоръжения и оборудване, може да се намали потреблението на семена, електричество и труд в процеса на отглеждане на разсад и да се подобри потреблението на вода, тор, топлина и енергия .Ефективността на използване на газ и CO2 намалява разходите за отглеждане на разсад;от друга страна, чрез прецизен контрол на околната среда и оптимизиране на потока на процеса, времето за размножаване на разсад се съкращава и годишната партида за размножаване и добивът на разсад на единица площ се увеличават, което е по-конкурентоспособно на пазара. 

С развитието на технологията за растителни фабрики и непрекъснатото задълбочаване на изследванията в областта на биологията на околната среда при отглеждането на разсад, разходите за отглеждане на разсад в растителни фабрики са основно същите като тези на традиционното отглеждане в оранжерии, а качеството и пазарната стойност на разсадите са по-високи.Като вземем за пример разсад от краставици, производствените материали съставляват голяма част, представляваща около 37% от общите разходи, включително семена, хранителен разтвор, тави за тапи, субстрати и др. Консумацията на електрическа енергия представлява около 24% от общата цена разходи, включително осветление на растенията, климатизация и потребление на енергия на помпата за хранителни разтвори и т.н., което е основната посока на бъдеща оптимизация.В допълнение, ниският дял на труда е характеристика на растителното фабрично производство.С непрекъснатото увеличаване на степента на автоматизация, цената на потреблението на труд ще бъде допълнително намалена.В бъдеще икономическите ползи от отглеждането на разсад във фабрики за растения могат да бъдат допълнително подобрени чрез разработването на култури с висока добавена стойност и разработването на индустриализирана технология за отглеждане на разсад от ценни горски дървета.

Състав на разходите за разсад от краставици /%

Статут на индустриализация

През последните години научноизследователски институции, представени от Изследователския институт за градско земеделие към Китайската академия на селскостопанските науки, и високотехнологични предприятия реализираха индустрията за отглеждане на разсад във фабрики за растения.Може да осигури на разсада ефективна индустриална производствена линия от семената до поникването.Сред тях фабрика за растения в Шанси, построена и пусната в експлоатация през 2019 г., обхваща площ от 3500 ㎡ и може да отгледа 800 000 разсада от пипер или 550 000 разсада от домати в рамките на 30-дневен цикъл.Друга построена фабрика за развъждане на разсад обхваща площ от 2300 ㎡ и може да произвежда 8-10 милиона разсада годишно.Мобилната лечебна инсталация за присадени разсади, независимо разработена от Института по градско земеделие, Китайската академия на селскостопанските науки, може да осигури платформа за лечение и опитомяване на поточна линия за отглеждане на присадени разсади.Едно работно пространство може да обработва повече от 10 000 присадени разсада наведнъж.В бъдеще се очаква разнообразието от сортове за отглеждане на разсад във фабриките за растения да бъде допълнително разширено и нивото на автоматизация и интелигентност ще продължи да се подобрява.

Мобилното лечебно растение за присадени разсади, разработено от Института по градско земеделие, Китайската академия на селскостопанските науки

Outlook

Като нов носител на фабрично отглеждане на разсад, фабриките за растения имат огромни предимства и потенциал за комерсиализация в сравнение с традиционните методи за отглеждане на разсад по отношение на прецизен контрол на околната среда, ефективно използване на ресурсите и стандартизирани операции.Чрез намаляване на потреблението на ресурси като семена, вода, торове, енергия и работна ръка при отглеждането на разсад и подобряване на добива и качеството на разсада на единица площ, разходите за отглеждане на разсад в растителни фабрики ще бъдат допълнително намалени, а продуктите ще бъдете по-конкурентоспособни на пазара.В Китай има огромно търсене на разсад.В допълнение към производството на традиционни култури като зеленчуци, разсад с висока добавена стойност като цветя, китайски билкови лекарства и редки дървета се очаква да бъдат отглеждани в растителни фабрики, а икономическите ползи ще бъдат допълнително подобрени.В същото време индустриализираната платформа за развъждане на разсад трябва да вземе предвид съвместимостта и гъвкавостта на различните видове развъждане на разсад, за да отговори на нуждите на пазара за развъждане на разсад през различните сезони.

Биологичната теория за средата за отглеждане на разсад е в основата на прецизния контрол на средата на завода за растения.Задълбоченото изследване на регулирането на формата на растенията за разсад и фотосинтезата и други физиологични дейности от фактори на околната среда като светлина, температура, влажност и CO2 ще помогне да се установи модел на взаимодействие разсад-околна среда, който може да намали консумацията на енергия при производството на разсад и подобряване на качеството и производството на разсад.Качеството осигурява теоретична основа.На тази основа контролирайте технологията и оборудването със светлина като ядро ​​и съчетано с други фактори на околната среда и персонализирайте производството на разсад със специални видове растения, висока еднородност и високо качество, за да отговарят на изискванията за култивиране с висока плътност и механизирана работа в завода могат да се развиват фабрики.В крайна сметка, той осигурява техническа основа за изграждане на дигитална система за производство на разсад и реализира стандартизирано, безпилотно и цифрово отглеждане на разсад в растителни фабрики.

Автор: Xu Yaliang, Liu Xinying и др. 

Информация за цитиране:

Xu Yaliang, Liu Xinying, Yang Qichang. Ключово техническо оборудване и индустриализация на развъждането на разсад в растителни фабрики [J].Технология на селскостопанското инженерство, 2021,42(4):12-15.