Abstract

Op dit moment heeft de plantenfabriek met succes het fokken van groentezaailingen zoals komkommers, tomaten, paprika, aubergines en meloenen gerealiseerd, waardoor boeren zaailingen van hoge kwaliteit in batches worden gegeven, en de productieprestaties na het planten is beter. Plantenfabrieken zijn een belangrijk middel geworden om de zaailing voor de groente-industrie te zaderen en spelen een steeds belangrijkere rol bij het bevorderen van de structurele hervorming van de plantaardige industrie, waardoor stedelijke groentetoevoer en groene groenteproductie wordt gewaarborgd.

Plant Factory Seedling Breeding System Design en belangrijke technische apparatuur

Als het meest efficiënte landbouwproductiesysteem op dit moment integreert het fabrieksfactory zaailingssysteem uitgebreide technische middelen, waaronder kunstmatige verlichting, voedingsoplossing, driedimensionale milieucontrole, geautomatiseerde hulpactiviteiten, intelligent productiebeheer, enz., En integreert biotechnologie, informatie Technologie en kunstmatige intelligentie. Intelligente en andere hightechprestaties bevorderen de voortdurende ontwikkeling van de industrie. 

Led kunstmatige lichtbronsysteem

De constructie van kunstmatige lichtomgeving is een van de kerntechnologieën van het zaailingsverhoedingssysteem in plantenfabrieken, en het is ook de belangrijkste bron van energieverbruik voor de productie van zaailingen. De lichte omgeving van plantfabrieken heeft een sterke flexibiliteit en de lichtomgeving kan worden gereguleerd uit meerdere dimensies zoals lichtkwaliteit, lichtintensiteit en fotoperiode, en tegelijkertijd kunnen verschillende lichtfactoren worden geoptimaliseerd en gecombineerd in tijdsvolgorde om een ​​te vormen Lichte formule voor zaailingsteelt, waardoor een geschikte lichtomgeving wordt gewaarborgd voor kunstmatige teelt van zaailingen. Daarom is gebaseerd op basis van de lichte vraagkarakteristieken en productiedoelen van verschillende zaailingsgroei, door de parameters van de lichtformules en de lichtstrategie te optimaliseren, een speciale energiebesparende LED-lichtbron ontwikkeld, die de efficiëntie van de lichte energie-conversie van zaailingen aanzienlijk kan verbeteren , bevorder de accumulatie van zaailingsbiomassa en verbeteren de kwaliteit van de zaailingproductie, terwijl het energieverbruik en productiekosten worden verlaagd. Bovendien is de regulering van de lichtomgeving ook een belangrijk technisch middel bij het proces van domesticatie van zaailingen en genezing van geënte zaailingen.

Afneembaar multi-layer verticaal zaailingssysteem

De zaailingfokkerij in de plantenfabriek wordt uitgevoerd door een meerlagige driedimensionale plank te gebruiken. Door het modulaire systeemontwerp kan de snelle assemblage van het zaailingssysteem worden gerealiseerd. De afstand tussen de planken kan flexibel worden aangepast om te voldoen aan de ruimtevereisten voor het fokken van verschillende soorten zaailingen en het aantal ruimtegebruik aanzienlijk verbeteren. Bovendien stelt het afzonderlijke ontwerp van het zaadbedsysteem, het verlichtingssysteem en het irrigatiesysteem water en meststoffen het zaadbed in staat zowel een transportfunctie te hebben, wat handig is om naar verschillende workshops te gaan zoals zaaien, kieming en domesticatie, en vermindert de arbeid Consumptie van het hanteren van zaailingslade.

Afneembaar multi-layer verticaal zaailingssysteem 

Water- en kunstmestirrigatie neemt voornamelijk getijdentype, spuittype en andere methoden aan, door precieze controle van de tijd en frequentie van voedingsoplossing, om uniforme levering en efficiënt gebruik van water- en minerale voedingsstoffen te bereiken. Gecombineerd met de speciale voedingsoplossingformule voor zaailingen, kan het voldoen aan de groei- en ontwikkelingsbehoeften van zaailingen en zorgen voor de snelle en gezonde groei van zaailingen. Bovendien kunnen voedingsstoffen via het online voedingsion -detectiesysteem en het sterilisatiesysteem van voedingsstoffen in de tijd worden aangevuld, terwijl de accumulatie van micro -organismen en secundaire metabolieten de normale groei van zaailingen beïnvloedt. 

Milieucontrolesysteem

Nauwkeurige en efficiënte omgevingscontrole is een van de belangrijkste kenmerken van een fabrieksfabriek in het propagatiesysteem. De externe onderhoudsstructuur van een plantfabriek wordt in het algemeen geassembleerd uit materialen die ondoorzichtig en zeer isolerend zijn. Op basis hiervan wordt de regulering van licht, temperatuur, vochtigheid, windsnelheid en CO2 bijna niet beïnvloed door de externe omgeving. Door de constructie van het CFD-model om de lay-out van het luchtkanaal te optimaliseren, gecombineerd met de micro-omgevingscontrolemethode, kan de uniforme verdeling van omgevingsfactoren zoals temperatuur, vochtigheid, windsnelheid en CO2 in de kweekruimte met hoge dichtheid kan worden bereikt. De intelligente omgevingsregelgeving wordt gerealiseerd door gedistribueerde sensoren en contactcontrole, en de realtime regelgeving van de gehele teeltomgeving wordt uitgevoerd door de verbinding tussen de bewakingsunit en het besturingssysteem. Bovendien kan het gebruik van watergekoelde lichtbronnen en watercirculatie, in combinatie met de introductie van koude bronnen in de buitenlucht, energiebesparende koeling bereiken en het energieverbruik van airconditioning verminderen.

Automatische hulpbewerkingsapparatuur

Het fabrieksfabriek voor fabrieksfabriek is streng, de operatiedichtheid is hoog, de ruimte is compact en automatische hulpapparatuur is onmisbaar. Het gebruik van geautomatiseerde hulpapparatuur is niet alleen bevorderlijk om het arbeidsverbruik te verminderen, maar helpt ook om de efficiëntie van de teeltruimte te verbeteren. De automatiseringsapparatuur die tot nu toe is ontwikkeld, omvat plug -bodembedekkingsmachine, zaaimachine, entenmachine, AGV -logistiek transport trolley, enz. Onder controle van het ondersteunende intelligente managementplatform, de onbemande werking van het hele proces van zaailing fokken kan in principe zijn gerealiseerd. Bovendien speelt machine vision -technologie ook een steeds belangrijkere rol bij het proces van het fokken van zaailingen. Het helpt niet alleen om de groeistatus van zaailingen te controleren, helpt bij het beheer van commerciële zaailingen, maar voert ook automatische screening uit van zwakke zaailingen en dode zaailingen. De robothand verwijdert en vult de zaailingen.

Voordelen van fabrieksfabriek in de fabriek

Hoog niveau van milieucontrole maakt de jaarlijkse productie mogelijk

Vanwege de bijzonderheid van het fokken van zaailingen is de controle over de teeltomgeving erg belangrijk. Onder de fabrieksomstandigheden van de plant zijn omgevingsfactoren zoals licht, temperatuur, water, lucht, kunstmest en CO2 sterk gecontroleerd, wat de beste groeiomgeving kan bieden voor het fokken van zaailingen, ongeacht de seizoenen en regio's. Bovendien vereist het proces van het enten van het enten van wondgenezing en worteldifferentiatie hogere omgevingscontrole en plantenfabrieken in het braftproces van geënte zaailingen en snijdende zaailingen, en plantenfabrieken zijn ook uitstekende dragers. De flexibiliteit van de omgevingscondities van de plantenfabriek zelf is sterk, dus het is van groot belang voor de productie van plantaardige zaailingen in niet-fokseizoenen of in extreme omgevingen, en kan ondersteuning bieden voor zaailingen om de meerjarige levering van groenten te waarborgen. Bovendien wordt het zaailing van plantenfabrieken niet beperkt door de ruimte en kan worden uitgevoerd ter plaatse in de buitenwijken van steden en gemeenschapsruimtes. De specificaties zijn flexibel en veranderlijk, waardoor massaproductie en nauwe levering van hoogwaardige zaailingen mogelijk zijn, wat belangrijke ondersteuning biedt voor de ontwikkeling van stedelijke tuinbouw. 

Verkort de broedcyclus en verbetert de kwaliteit van zaailingen

Onder de fabrieksomstandigheden van de plant, dankzij de precieze controle van verschillende omgevingsfactoren, wordt de broedcyclus van de zaailing met 30% tot 50% ingekort in vergelijking met traditionele methoden. De verkorting van de broedcyclus kan de productiebatch van zaailingen verhogen, het inkomen van de producent verhogen en de operationele risico's verminderen die worden veroorzaakt door marktschommelingen. Voor telers is het bevorderlijk voor vroege transplantatie en planten, vroege marktlancering en verbeterde marktconcurrentievermogen. Aan de andere kant zijn de zaailingen die in de plantenfabriek worden gefokt netjes en stevig, de morfologische en kwaliteitsindicatoren zijn aanzienlijk verbeterd en de productieprestaties na kolonisatie zijn beter. Studies hebben aangetoond dat tomaten-, peper- en komkommerzaailingen die onder plantenfabriek worden gefokt, niet alleen het bladoppervlak, de plantenhoogte, de stengeldiameter, de wortelkracht en andere indicatoren verbeteren, maar ook verbeteren aan het aanpassingsvermogen, ziektebestendigheid, differentiatie van bloemenbud na kolonisatie. En de productie en andere aspecten hebben duidelijke voordelen. Het aantal vrouwelijke bloemen per plant nam toe met 33,8% en het aantal fruit per plant nam toe met 37,3% na het planten van komkommerzaailingen die werden gefokt in plantenfabrieken. Met de continue verdieping van theoretisch onderzoek naar de biologie van de ontwikkeling van zaailingen, zullen plantenfabrieken nauwkeuriger en controleerbaar zijn bij het vormgeven van zaailingsmorfologie en het verbeteren van de fysiologische activiteit.

 Vergelijking van de toestand van geënte zaailingen in kassen en plantenfabrieken

Efficiënt gebruik van middelen om de zaailingskosten te verlagen

De fabrieksfabriek neemt gestandaardiseerde, geïnformeerde en geïndustrialiseerde plantmethoden aan, zodat elke link van de productie van zaailingen strikt wordt gecontroleerd en de efficiëntie van het gebruik van hulpbronnen aanzienlijk is verbeterd. Zaden zijn de belangrijkste kostenverbruik bij het fokken van zaailingen. Vanwege onregelmatige werking en slechte milieubeheersbaarheid van traditionele zaailingen, zijn er problemen zoals niet-germinatie of zwakke groei van zaden, wat resulteert in enorm afval in het proces van zaden tot commerciële zaailingen. In de fabrieksfabrieksomgeving, door voorbehandeling van zaad, fijne zaaien en precieze controle van de teeltomgeving, wordt de gebruiksefficiëntie van zaden sterk verbeterd en kan de dosering met meer dan 30%worden verminderd. Water, kunstmest en andere middelen zijn ook de belangrijkste kostenverbruik van traditionele zaailingverhoging, en het fenomeen van bronnenafval is ernstig. Onder de omstandigheden van plantenfabrieken, door de toepassing van precisie -irrigatietechnologie, kan de efficiëntie van het gebruik van water en kunstmest met meer dan 70%worden verhoogd. Vanwege de compactheid van de structuur van de plantenfabriek zelf en de uniformiteit van omgevingscontrole, is de energie- en CO2 -gebruiksefficiëntie in het proces van zaailingvoortplanting ook aanzienlijk verbeterd.

Vergeleken met traditionele open veld zaailingen en broeikasgassen, is het grootste kenmerk van het fokken van zaailingen in plantenfabrieken dat het op een meerlagige driedimensionale manier kan worden uitgevoerd. In de plantenfabriek kan het fokken van zaailingen worden uitgebreid van het vlak naar de verticale ruimte, wat de zaailingsfokefficiëntie per eenheid land aanzienlijk verbetert en de efficiëntie van het ruimtegebruik aanzienlijk verbetert. De standaardmodule voor het fokken van zaailingen ontwikkeld door een biologisch bedrijf, onder de voorwaarde van het bestrijken van een oppervlakte van 4,68 ㎡, kan meer dan 10.000 zaailingen in een enkele batch fokken, die kan worden gebruikt voor 3,3 MU (2201,1 ㎡) groenteproductie behoeften. Onder toestand van meerlagige driedimensionale fokkerij met hoge dichtheid, kan het ondersteunen van automatische hulpapparatuur en intelligente logistiek transportsysteem de efficiëntie van het arbeidsgebruik aanzienlijk verbeteren en arbeid met meer dan 50%kunnen besparen.

Hoge weerstandszaailing fokken om de groene productie te helpen

De schone productieomgeving van de plantfabriek kan het optreden van ongedierte en ziekten in de broedruimte aanzienlijk verminderen. Tegelijkertijd, door de geoptimaliseerde configuratie van de cultuuromgeving, zullen de geproduceerde zaailingen een hogere weerstand hebben, wat het pesticidenspuiten tijdens zaailing en planten aanzienlijk kan verminderen. Voor het fokken van speciale zaailingen zoals geënte zaailingen en snijdende zaailingen, kunnen groene controlemaatregelen zoals licht, temperatuur, water en meststof in de plantfabriek worden gebruikt om het grootschalige gebruik van hormonen in traditionele operaties te vervangen om te zorgen Voedselveiligheid, het verminderen van vervuiling van het milieu en het bereiken van duurzame productie van groene zaailingen.

Productiekostenanalyse 

De manieren voor plantenfabrieken om de economische voordelen van zaailingen te vergroten, omvatten voornamelijk twee delen. Enerzijds kan het door het gebruik van intelligente faciliteiten en apparatuur, door het gebruik van structureel ontwerp, gestandaardiseerde werking en het gebruik van intelligente faciliteiten en apparatuur te optimaliseren, het verbruik van zaden, elektriciteit en arbeid verminderen tijdens het proces van het fokken van zaailingen en het verbeteren van water, meststof, warmte en energieverbruik . Het gebruiksefficiëntie van gas en CO2 verlaagt de kosten van het fokken van zaailingen; Aan de andere kant, door precieze controle van de omgeving en optimalisatie van de processtroom, wordt de foktijd van zaailingen ingekort en worden de jaarlijkse fokbatch en zaailingsopbrengst per eenheidsruimte verhoogd, wat concurrerender is in de markt. 

Met de ontwikkeling van plantfabriekstechnologie en de voortdurende verdieping van onderzoek naar milieubiologie naar de teelt van zaailingen, zijn de kosten van het fokken van zaailingen in plantenfabrieken in principe hetzelfde als die van traditionele broeikasgebied, en de kwaliteit en marktwaarde van zaailingen zijn hoger. Als voorbeeld komkommerszaailingen als voorbeeld, zijn de productiematerialen goed voor een groot deel, goed voor ongeveer 37% van de totale kosten, inclusief zaden, voedingsoplossing, plugvakken, substraten, enz. Kosten, inclusief plantenverlichting, airconditioning en voedingsoplossing Pompverbruik, enz., Wat de belangrijkste richting van toekomstige optimalisatie is. Bovendien is het lage deel van de arbeid een kenmerk van de productie van plantenfabriek. Met de continue toename van de mate van automatisering zullen de kosten van arbeidsconsumptie verder worden verlaagd. In de toekomst kunnen de economische voordelen van het fokken van zaailingen in plantenfabrieken verder worden verbeterd door de ontwikkeling van gewassen met een hoge toegevoegde waarde en de ontwikkeling van geïndustrialiseerde teelttechnologie voor zaailingen van kostbare bosbomen.

Komkommer zaailingskosten samenstelling /%

Industrialisatiestatus

In de afgelopen jaren hebben wetenschappelijke onderzoeksinstellingen vertegenwoordigd door het Urban Agriculture Research Institute of the Chinese Academy of Agricultural Sciences, en hightech ondernemingen hebben de industrie van zaailing in plantenfabrieken gerealiseerd. Het kan zaailingen bieden met een efficiënte industriële productielijn van zaad tot opkomst. Onder hen omvat een plantenfabriek in Shanxi gebouwd en in gebruik in 2019 een oppervlakte van 3.500 ㎡ en kan 800.000 peperzaailingen of 550.000 tomatenzaailingen binnen een cyclus van 30 dagen fokken. Een andere gebouwde fabriek in de fokplant van de zaailing omvat een oppervlakte van 2300 ㎡ en kan 8-10 miljoen zaailingen per jaar produceren. De mobiele genezende fabriek voor geënte zaailingen die onafhankelijk zijn ontwikkeld door het Institute of Urban Agriculture, Chinese Academy of Agricultural Sciences kan een assemblagelijngenezing en domesticatieplatform bieden voor de teelt van geënte zaailingen. Een enkele werkruimte kan meer dan 10.000 geënte zaailingen tegelijk aan. In de toekomst wordt verwacht dat de diversiteit van het broedingsvariëteiten van zaailingen in plantenfabrieken verder zal worden uitgebreid, en het niveau van automatisering en intelligentie zal blijven verbeteren.

De mobiele genezende fabriek voor geënte zaailingen ontwikkeld door het Institute of Urban Agriculture, de Chinese Academie voor de landbouwwetenschappen

Vooruitzichten

Als een nieuwe drager van het verhogen van de fabriekszaailingen hebben plantenfabrieken enorme voordelen en commercialiseringspotentieel in vergelijking met traditionele staillerende methoden in termen van precieze milieucontrole, efficiënt gebruik van hulpbronnen en gestandaardiseerde activiteiten. Door het verminderen van de consumptie van hulpbronnen zoals zaden, water, kunstmest, energie en mankracht bij het fokken van zaailingen en het verbeteren van de opbrengst en kwaliteit van zaailingen per eenheidsgebied, zullen de kosten van het fokken van zaailingen in plantenfabrieken verder worden verminderd, en de producten zullen Wees concurrerender in de markt. Er is een enorme vraag naar zaailingen in China. Naast de productie van traditionele gewassen zoals groenten, wordt verwacht dat hoge toegevoegde zaailingen zoals bloemen, Chinese kruidengeneesmiddelen en zeldzame bomen worden gefokt in plantenfabrieken, en de economische voordelen zullen verder worden verbeterd. Tegelijkertijd moet het geïndustrialiseerde broedplatform voor zaailingen rekening houden met de compatibiliteit en flexibiliteit van verschillende zaailingsveredeling om te voldoen aan de behoeften van de zaailingsfokmarkt in verschillende seizoenen.

De biologische theorie van de broedomgeving van zaailingen is de kern van precieze controle van de fabrieksomgeving van de plant. Diepgaand onderzoek naar de regulering van de vorm van zaailingplanten en fotosynthese en andere fysiologische activiteiten door omgevingsfactoren zoals licht, temperatuur, vochtigheid en CO2 zullen helpen bij het opzetten van een interactiemodel voor zaailingen en milieu, die het energieverbruik van zaailingproductie en kan verminderen Verbeter de kwaliteit en productie van zaailingen. Kwaliteit biedt een theoretische basis. Op basis hiervan, besturingstechnologie en apparatuur met licht als de kern en in combinatie met andere omgevingsfactoren, en de productie van zaailingen aanpassen met speciale plantentypen, hoge uniformiteit en hoge kwaliteit om te voldoen Fabrieken kunnen worden ontwikkeld. Uiteindelijk biedt het een technische basis voor de constructie van een digitale zaailingproductiesysteem en realiseert het gestandaardiseerde, onbemande en digitale zaailingsfokkerij in plantenfabrieken.

Auteur: Xu Yaliang, Liu Xinying, etc. 

Citatie -informatie:

Xu Yaliang, Liu Xinying, Yang Qichang. Key Technische apparatuur en industrialisatie van zaailingsfokkerij in plantenfabrieken [J]. Agricultural Engineering Technology, 2021,42 (4): 12-15.