Резюме

В момента заводът за растения успешно е реализирал отглеждането на зеленчуков разсад като краставици, домати, чушки, патладжани и пъпеши, осигурявайки на фермерите висококачествен разсад на партиди, а производствените показатели след засаждане са по-добри. Заводите за растения са се превърнали във важно средство за снабдяване с разсад за зеленчуковата индустрия и играят все по-важна роля в насърчаването на структурната реформа от страна на предлагането в зеленчуковата индустрия, осигурявайки доставките на градски зеленчуци и производството на зелени зеленчуци.

Проектиране на система за отглеждане на разсад в завод за растения и ключово техническо оборудване

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

LED система за изкуствен източник на светлина

Изграждането на изкуствена светлинна среда е една от основните технологии в системата за отглеждане на разсад в заводите за растения и е основен източник на енергия за производство на разсад. Светлинната среда в заводите за растения е силно гъвкава и може да се регулира от множество измерения, като качество на светлината, интензитет на светлината и фотопериод. В същото време различни светлинни фактори могат да бъдат оптимизирани и комбинирани във времева последователност, за да се образува светлинна формула за отглеждане на разсад, осигурявайки подходяща светлинна среда за изкуствено култивиране на разсад. Следователно, въз основа на характеристиките на светлинните нужди и производствените цели на различните видове растеж, чрез оптимизиране на параметрите на светлинната формула и стратегията за подаване на светлина, е разработен специален енергоспестяващ LED източник на светлина, който може значително да подобри ефективността на преобразуване на светлинната енергия на разсада, да насърчи натрупването на биомаса от разсад и да подобри качеството на производството на разсад, като същевременно намали консумацията на енергия и производствените разходи. Освен това, регулирането на светлинната среда е важно техническо средство в процеса на опитомяване на разсада и заздравяване на присадения разсад.

Разглобяема многослойна вертикална система за разсад

Отглеждането на разсад в завода за растения се извършва с помощта на многослоен триизмерен стелаж. Чрез модулния дизайн на системата може да се осъществи бързо сглобяване на системата за отглеждане на разсад. Разстоянието между рафтовете може да се регулира гъвкаво, за да отговаря на пространствените изисквания за отглеждане на различни сортове разсад и значително да подобри коефициента на използване на пространството. Освен това, отделният дизайн на системата за разсад, осветителната система и системата за напояване с вода и торове позволява на разсада да изпълнява едновременно транспортна функция, което е удобно за преместване до различни цехове, като сеитба, покълване и опитомяване, и намалява разхода на труд за работа с тавите за разсад.

Разглобяема многослойна вертикална система за разсад 

Напояването с вода и торове използва предимно приливно-отливни, пръскателни и други методи, чрез прецизен контрол на времето и честотата на подаване на хранителен разтвор, за да се постигне равномерно подаване и ефективно използване на вода и минерални хранителни вещества. В комбинация със специалната формула на хранителен разтвор за разсад, това може да отговори на нуждите от растеж и развитие на разсада и да осигури бърз и здравословен растеж на разсада. Освен това, чрез онлайн системата за откриване на хранителни йони и системата за стерилизация на хранителен разтвор, хранителните вещества могат да се попълват 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 в завода за растения. Външната структура за поддръжка на завода за растения обикновено е изградена от непрозрачни и силно изолиращи материали. На тази основа регулирането на светлината, температурата, влажността, скоростта на вятъра и CO2 е почти незасегнато от външната среда. Чрез изграждането на CFD модел за оптимизиране на разположението на въздуховода, комбиниран с метода за контрол на микросредата, може да се постигне равномерно разпределение на фактори на околната среда като температура, влажност, скорост на вятъра и CO2 в пространството за култивиране с висока плътност. Интелигентното регулиране на средата се осъществява чрез разпределени сензори и контактно управление, а регулирането в реално време на цялата среда за култивиране се осъществява чрез връзка между мониторинговия блок и системата за управление. Освен това, използването на водно охлаждани източници на светлина и циркулация на водата, комбинирани с въвеждането на външни източници на студ, може да постигне енергоспестяващо охлаждане и да намали консумацията на енергия за климатизация.

Автоматично спомагателно оперативно оборудване

Процесът на отглеждане на разсад във фабрика за растения е строг, плътността на работа е висока, пространството е компактно, а автоматичното спомагателно оборудване е незаменимо. Използването на автоматизирано спомагателно оборудване не само допринася за намаляване на потреблението на труд, но и помага за подобряване на ефективността на култивационното пространство. Разработеното досега автоматизирано оборудване включва машина за покриване на почвата, сеялка, машина за присаждане, логистична количка за AGV и др. Под контрола на поддържаща интелигентна платформа за управление, целият процес на отглеждане на разсад може да се осъществи безпилотно. Освен това, технологията за машинно зрение също играе все по-важна роля в процеса на отглеждане на разсад. Тя не само помага за наблюдение на състоянието на растеж на разсада, подпомага управлението на търговския разсад, но и извършва автоматично скрининг на слаби и мъртви разсади. Роботизираната ръка изважда и зарежда разсада.

Предимства на отглеждането на разсад във фабрики за растения

Високото ниво на екологичен контрол позволява годишно производство

Поради спецификата на отглеждането на разсад, контролът върху средата за отглеждане е много важен. В условията на завода за растения, фактори на околната среда като светлина, температура, вода, въздух, торове и CO2 са силно контролирани, което може да осигури най-добрата среда за растеж на разсада, независимо от сезоните и регионите. Освен това, в процеса на отглеждане на присадени разсади и резници, процесът на заздравяване на раните от присаждане 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 в самия завод за растения е висока, така че е от голямо значение за производството на зеленчуков разсад в неразмножителни сезони или в екстремни условия и може да осигури подкрепа за разсада, за да се гарантира многогодишното снабдяване със зеленчуци. Освен това, отглеждането на разсад в заводите за растения не е ограничено от пространството и може да се извършва на място в предградията на градовете и обществените пространства. Спецификациите са гъвкави и променливи, което позволява масово производство и близко снабдяване с висококачествен разсад, осигурявайки важна подкрепа за развитието на градското градинарство. 

Съкращаване на цикъла на размножаване и подобряване на качеството на разсада

В условията на заводите за отглеждане, благодарение на прецизния контрол на различни фактори на растежа на околната среда, цикълът на отглеждане на разсада се съкращава с 30% до 50% в сравнение с традиционните методи. Скъсяването на цикъла на отглеждане 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 разсаждане и засаждане, ранно пускане на пазара и подобрена пазарна конкурентоспособност. От друга страна, разсадът, отгледан във заводите за отглеждане, е спретнат и здрав, морфологичните и качествените показатели са значително подобрени, а производствените показатели след колонизацията са по-добри. Проучванията показват, че разсадът от домати, чушки и краставици, отгледан във заводите за отглеждане, не само подобрява листната площ, височината на растенията, диаметъра на стъблото, жизнеността на корените и други показатели, но също така подобрява адаптивността, устойчивостта на болести, диференциацията на цветните пъпки след колонизацията. Производството и други аспекти имат очевидни предимства. Броят на женските цветове 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 във заводите за отглеждане. С непрекъснатото задълбочаване на теоретичните изследвания върху биологията на средата за развитие на разсада, растителните фабрики ще бъдат по-прецизни и контролируеми при оформянето на морфологията на разсада и подобряването на физиологичната му активност.

 Сравнение на състоянието на присадените разсади в оранжерии и заводи за растения

Ефективно използване на ресурсите за намаляване на разходите за разсад

Фабриката за растения използва стандартизирани, информатизирани и индустриализирани методи на засаждане, така че всяко звено от производството на разсад е строго контролирано и ефективността на използване на ресурсите е значително подобрена. Семената са основният разход при отглеждането на разсад. Поради нередовната работа и лошия контрол на околната среда при традиционните разсади, има проблеми като непокълване или слаб растеж на семената, което води до огромни загуби в процеса от семената до търговските разсади. В средата на завода за растения, чрез предварителна обработка на семената, фина сеитба и прецизен контрол на средата за отглеждане, ефективността на използване на семената се подобрява значително и дозировката може да бъде намалена с повече от 30%. Водата, торовете и другите ресурси също са основният разход при традиционното отглеждане на разсад, а феноменът на разхищение на ресурси е сериозен. В условията на заводите за растения, чрез прилагането на технология за прецизно напояване, ефективността на използване на вода и торове може да се увеличи с повече от 70%. Освен това, поради компактността на структурата на самата фабрика за растения и еднородността на контрола на околната среда, ефективността на използване на енергията и CO2 в процеса на размножаване на разсада също е значително подобрена.

В сравнение с традиционното отглеждане на разсад на открито и в оранжерии, най-голямата характеристика на отглеждането на разсад в заводите за растения е, че може да се извършва по многопластов триизмерен начин. В завода за растения, отглеждането на разсад може да се разпростре от равнината към вертикалното пространство, което значително подобрява ефективността на отглеждане 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, което може да се използва за нуждите от производство на зеленчуци от 3,3 Mu (2201,1 ㎡). При условие на високоплътно многопластово триизмерно отглеждане, поддържащото автоматично спомагателно оборудване и интелигентната логистично-транспортна система могат значително да подобрят ефективността на използване на труда и да спестят труд с повече от 50%.

Селекция на разсад с висока устойчивост за подпомагане на зеленото производство

Чистата производствена среда в завода за растения може значително да намали появата на вредители и болести в пространството за размножаване. Същевременно, чрез оптимизирана конфигурация на средата за отглеждане, произведените разсади ще имат по-висока устойчивост, което може значително да намали пръскането с пестициди по време на размножаването и засаждането на разсада. Освен това, за отглеждането на специални разсади, като присадени разсади и резници, мерки за екологичен контрол, като светлина, температура, вода и торове в завода за растения, могат да се използват, за да се замени мащабната употреба на хормони в традиционните операции, за да се гарантира безопасността на храните, да се намали замърсяването на околната среда и да се постигне устойчиво производство на зелени разсади.

Анализ на производствените разходи 

Начините, по които заводите за растения могат да увеличат икономическите ползи от разсада, включват основно два аспекта. От една страна, чрез оптимизиране на структурния дизайн, стандартизирана работа и използване на интелигентни съоръжения и оборудване, може да се намали потреблението на семена, електроенергия и труд в процеса на отглеждане на разсад и да се подобри потреблението на вода, торове, 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 технологичния процес, времето за отглеждане на разсада се съкращава и се увеличава годишната партида за отглеждане и добивът на разсад от единица площ, което го прави по-конкурентоспособен на пазара. 

С развитието на технологиите за отглеждане на растения и непрекъснатото задълбочаване на изследванията в областта на екологичната биология върху отглеждането на разсад, разходите за отглеждане на разсад в заводите за растения са почти същите като тези при традиционното оранжерийно отглеждане, а качеството и пазарната стойност на разсада са по-високи. Вземайки за пример разсада от краставици, производствените материали представляват голяма част, около 37% от общите разходи, включително семена, хранителен разтвор, тави за разсад, субстрати и др. Консумацията на електроенергия представлява около 24% от общите разходи, включително осветлението на растенията, климатизацията и консумацията на енергия на помпата за хранителен разтвор и др., което е основната насока за бъдеща оптимизация. Освен това, ниският дял на труда е характеристика на производството в заводите за растения. С непрекъснатото увеличаване на степента на автоматизация, разходите за труд ще бъдат допълнително намалени. В бъдеще икономическите ползи от отглеждането на разсад в заводите 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 /%

Състояние на индустриализацията

През последните години научноизследователски институции, представлявани от Изследователския институт за градско земеделие към Китайската академия на селскостопанските науки, и високотехнологични предприятия реализираха индустрията за отглеждане на разсад в заводи за растения. Това може да осигури на разсада ефективна индустриална производствена линия от семената до поникването. Сред тях е завод за растения в Шанси, построен и пуснат в експлоатация през 2019 г., с площ от 3500 кв. м. и може да отгледа 800 000 разсада от чушки или 550 000 разсада от домати в рамките на 30-дневен цикъл. Друг завод за отглеждане на разсад, построен с площ от 2300 кв. м. и може да произвежда 8-10 милиона разсада годишно. Мобилният завод за лечение на присадени разсади, независимо разработен от Института за градско земеделие към Китайската академия на селскостопанските науки, може да осигури поточна платформа за лечение и опитомяване на присадени разсади. Едно работно пространство може да обработва повече от 10 000 присадени разсада едновременно. В бъдеще се очаква разнообразието от сортове разсад за отглеждане в заводите за растения да се разшири допълнително, а нивото на автоматизация и интелигентност ще продължи да се подобрява.

Мобилната лечебна инсталация за присадени разсади, разработена от Института за градско земеделие към Китайската академия на селскостопанските науки

Перспектива

Като нов носител на фабрично отглеждане на разсад, заводите 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 заводите за растения ще бъдат допълнително намалени, а продуктите ще бъдат по-конкурентни на пазара. В Китай има огромно търсене на разсад. В допълнение към производството на традиционни култури като зеленчуци, се очаква в заводите за растения да се отглеждат разсади с висока добавена стойност като цветя, китайски билкови лекарства и редки дървета, а икономическите ползи ще бъдат допълнително подобрени. В същото време, индустриализираната платформа за отглеждане на разсад трябва да вземе предвид съвместимостта и гъвкавостта на различните методи за отглеждане на разсад, за да отговори на нуждите на пазара за отглеждане на разсад през различните сезони.

Биологичната теория на средата за отглеждане на разсад е в основата на прецизния контрол на средата в заводите за растения. Задълбочените изследвания върху регулирането на формата на растенията, фотосинтезата и други физиологични дейности от фактори на околната среда, като светлина, температура, влажност и CO2, ще помогнат за установяване на модел на взаимодействие между разсада и околната среда, който може да намали консумацията на енергия за производството на разсад и да подобри качеството и производството на разсад. Качеството осигурява теоретична основа. На тази основа могат да се разработят технологии и оборудване за управление, базирани на светлината като основа и съчетани с други фактори на околната среда, и да се персонализира производството на разсад със специални видове растения, висока еднородност и високо качество, за да се отговори на изискванията за отглеждане с висока плътност и механизирана работа в заводите за растения. В крайна сметка, това осигурява техническа основа за изграждането на цифрова система за производство на разсад и реализира стандартизирано, безпилотно и цифрово отглеждане на разсад в заводите за растения.

Автор: Xu Yaliang, Liu Xinying и др. 

Информация за цитиране:

Xu Yaliang, Liu Xinying, Yang Qichang. Ключово техническо оборудване и индустриализация на отглеждането на разсад в заводи за растения [J]. Селскостопанска техника, 2021,42(4):12-15.