Resum

Actualment, la fàbrica de plantes ha realitzat amb èxit la cria de plàntules d'hortalisses com cogombres, tomàquets, pebrots, albergínies i melons, proporcionant als agricultors plàntules d'alta qualitat per lots i el rendiment de producció després de la sembra és millor.Les fàbriques de plantes s'han convertit en un mitjà important de subministrament de plantules per a la indústria hortalissa i tenen un paper cada cop més important en la promoció de la reforma estructural de l'oferta de la indústria vegetal, assegurant el subministrament de verdures urbà i la producció de verdures verdes.

Disseny del sistema de cria de plàntules de fàbrica de plantes i equip tècnic clau

Com a sistema de producció agrícola més eficient en l'actualitat, el sistema de reproducció de plàntules de fàbrica de plantes integra mitjans tècnics complets que inclouen il·luminació artificial, subministrament de solucions de nutrients, control ambiental tridimensional, operacions auxiliars automatitzades, gestió intel·ligent de la producció, etc., i integra biotecnologia, informació. tecnologia i intel·ligència artificial.Els èxits intel·ligents i altres d'alta tecnologia promouen el desenvolupament continu de la indústria. 

Sistema de font de llum artificial LED

La construcció d'un entorn de llum artificial és una de les tecnologies bàsiques del sistema de cria de plàntules a les fàbriques de plantes, i també és la principal font de consum d'energia per a la producció de plàntules.L'entorn de llum de les fàbriques de plantes té una gran flexibilitat i l'entorn de llum es pot regular des de múltiples dimensions, com ara la qualitat de la llum, la intensitat de la llum i el fotoperíode, i al mateix temps, es poden optimitzar i combinar diferents factors de llum en una seqüència temporal per formar un fórmula lleugera per al cultiu de plàntules, garantint un entorn de llum adequat per al cultiu artificial de plàntules.Per tant, a partir de les característiques de la demanda de llum i els objectius de producció de diferents creixements de plàntules, optimitzant els paràmetres de la fórmula de la llum i l'estratègia de subministrament de llum, s'ha desenvolupat una font de llum LED especial d'estalvi d'energia, que pot millorar considerablement l'eficiència de conversió d'energia de les plàntules. , promou l'acumulació de biomassa de plàntules i millora la qualitat de la producció de plàntules, alhora que redueix el consum d'energia i els costos de producció.A més, la regulació del medi ambient lleuger també és un mitjà tècnic important en el procés de domesticació de plàntules i curació de plàntules empeltats.

Sistema de plàntula vertical multicapa desmuntable

La cria de plàntules a la fàbrica de plantes es realitza utilitzant un prestatge tridimensional multicapa.Mitjançant el disseny del sistema modular, es pot realitzar el muntatge ràpid del sistema de cria de plàntules.L'espai entre els prestatges es pot ajustar de manera flexible per satisfer els requisits d'espai per a la cria de diferents varietats de plàntules i millorar considerablement la taxa d'utilització de l'espai.A més, el disseny separat del sistema de sembra, el sistema d'il·luminació i el sistema de reg d'aigua i fertilitzants permet que el llit de sembra tingui una funció de transport, que és convenient per traslladar-se a diferents tallers com la sembra, la germinació i la domesticació, i redueix la mà d'obra. consum de manipulació de la safata de plàntules.

Sistema de plàntula vertical multicapa desmuntable 

El reg d'aigua i fertilitzants adopta principalment el tipus de marea, el tipus de polvorització i altres mètodes, mitjançant un control precís del temps i la freqüència del subministrament de la solució de nutrients, per aconseguir un subministrament uniforme i un ús eficient de l'aigua i els nutrients minerals.Combinat amb la fórmula especial de solució de nutrients per a les plàntules, pot satisfer les necessitats de creixement i desenvolupament de les plàntules i garantir el creixement ràpid i saludable de les plàntules.A més, mitjançant el sistema de detecció d'ions de nutrients en línia i el sistema d'esterilització de solucions de nutrients, els nutrients es poden reposar a temps, evitant alhora l'acumulació de microorganismes i metabòlits secundaris que afecten el creixement normal de les plàntules. 

Sistema de control ambiental

El control ambiental precís i eficient és una de les característiques principals d'un sistema de propagació de plàntules de fàbrica de plantes.L'estructura de manteniment exterior d'una fàbrica de plantes està generalment muntada a partir de materials opacs i altament aïllants.Sobre aquesta base, la regulació de la llum, la temperatura, la humitat, la velocitat del vent i el CO2 gairebé no es veu afectada pel medi extern.Mitjançant la construcció del model CFD per optimitzar la disposició del conducte d'aire, combinat amb el mètode de control del microambient, la distribució uniforme de factors ambientals com la temperatura, la humitat, la velocitat del vent i el CO2 a l'espai de cultiu d'alta densitat pot ser aconseguit.La regulació de l'entorn intel·ligent es realitza mitjançant sensors distribuïts i control de contacte, i la regulació en temps real de tot l'entorn de cultiu es realitza mitjançant la connexió entre la unitat de monitorització i el sistema de control.A més, l'ús de fonts de llum refrigerades per aigua i la circulació d'aigua, combinat amb la introducció de fonts de fred a l'aire lliure, pot aconseguir una refrigeració que estalvia energia i reduir el consum d'energia de l'aire condicionat.

Equips de funcionament auxiliar automàtic

El procés d'operació de reproducció de plàntules de fàbrica de plantes és estricte, la densitat d'operació és alta, l'espai és compacte i l'equip auxiliar automàtic és indispensable.L'ús d'equips auxiliars automatitzats no només afavoreix la reducció del consum de mà d'obra, sinó que també ajuda a millorar l'eficiència de l'espai de cultiu.L'equip d'automatització que s'ha desenvolupat fins ara inclou una màquina per cobrir el sòl d'endolls, sembradora, màquina d'empelt, carro de transport logístic AGV, etc. Sota el control de la plataforma de gestió intel·ligent de suport, l'operació no tripulada de tot el procés de cria de plàntules pot ser bàsicament adonar-se'n.A més, la tecnologia de visió artificial també juga un paper cada cop més important en el procés de cria de plàntules.No només ajuda a controlar l'estat de creixement de les plàntules, ajuda a la gestió de les plàntules comercials, sinó que també realitza el cribratge automàtic de les plàntules febles i les plàntules mortes.La mà del robot treu i omple les plàntules.

Avantatges de la reproducció de plàntules de fàbrica de plantes

Un alt nivell de control ambiental permet la producció anual

A causa de la particularitat de la cria de plàntules, el control del seu entorn de cultiu és molt important.Sota les condicions de la fàbrica de plantes, els factors ambientals com la llum, la temperatura, l'aigua, l'aire, els fertilitzants i el CO2 estan molt controlats, cosa que pot proporcionar el millor entorn de creixement per a la reproducció de plàntules, independentment de les estacions i les regions.A més, en el procés de cria de plàntules empeltats i de tall de plàntules, el procés d'empelt de cicatrització de ferides i diferenciació d'arrels requereix un major control ambiental, i les fàbriques de plantes també són excel·lents portadores.La flexibilitat de les condicions ambientals de la pròpia fàbrica de plantes és forta, per la qual cosa és de gran importància per a la producció de plàntules d'hortalisses en èpoques no reproductives o en entorns extrems, i pot proporcionar suport de plàntules per garantir el subministrament perenne de verdures.A més, la cria de plàntules de fàbriques de plantes no està limitada per l'espai, i es pot dur a terme in situ als suburbis de les ciutats i espais públics comunitaris.Les especificacions són flexibles i canviants, permetent la producció en massa i el subministrament proper de plàntules d'alta qualitat, proporcionant un suport important per al desenvolupament de l'horticultura urbana. 

Escurçar el cicle de cria i millorar la qualitat de les plàntules

En condicions de fàbrica de plantes, gràcies al control precís de diversos factors ambientals de creixement, el cicle de reproducció de les plàntules s'escurça entre un 30% i un 50% en comparació amb els mètodes tradicionals.L'escurçament del cicle de cria pot augmentar el lot de producció de plàntules, augmentar els ingressos del productor i reduir els riscos operatius causats per les fluctuacions del mercat.Per als productors, és propici per a un trasplantament i plantació primerencs, un llançament primerenc al mercat i una millora de la competitivitat del mercat.D'altra banda, les plàntules criades a la fàbrica de plantes són netes i robustes, els indicadors morfològics i de qualitat es milloren significativament i el rendiment de producció després de la colonització és millor.Els estudis han demostrat que les plàntules de tomàquet, pebrot i cogombre criades en condicions de fàbrica de plantes no només milloren l'àrea de les fulles, l'alçada de la planta, el diàmetre de la tija, el vigor de l'arrel i altres indicadors, sinó que també milloren l'adaptabilitat, la resistència a les malalties, la diferenciació dels brots florals després de la colonització.I la producció i altres aspectes tenen avantatges evidents.El nombre de flors femenines per planta va augmentar un 33,8% i el nombre de fruits per planta va augmentar un 37,3% després de la plantació de plàntules de cogombre criades a les fàbriques de plantes.Amb l'aprofundiment continu de la investigació teòrica sobre la biologia de l'entorn de desenvolupament de les plàntules, les fàbriques de plantes seran més precises i controlables per donar forma a la morfologia de les plàntules i millorar l'activitat fisiològica.

 Comparació de l'estat de les plàntules empeltats en hivernacles i fàbriques de plantes

Ús eficient dels recursos per reduir els costos de plàntules

La fàbrica de plantes adopta mètodes de plantació estandarditzats, informatitzats i industrialitzats, de manera que cada enllaç de la producció de plàntules es controla estrictament i l'eficiència de la utilització dels recursos es millora significativament.Les llavors són el principal consum de costos en la cria de plàntules.A causa del funcionament irregular i la mala control ambiental de les plàntules tradicionals, hi ha problemes com la no germinació o el creixement feble de les llavors, que produeixen grans residus en el procés des de llavors fins a plàntules comercials.A l'entorn de la fàbrica de plantes, mitjançant el pretractament de llavors, la sembra fina i el control precís de l'entorn de cultiu, l'eficiència d'utilització de les llavors es millora considerablement i la dosi es pot reduir en més d'un 30%.L'aigua, els fertilitzants i altres recursos també són el principal consum de costos de la cria de plàntules tradicional, i el fenomen del malbaratament de recursos és greu.En les condicions de les fàbriques de plantes, mitjançant l'aplicació de la tecnologia de reg de precisió, l'eficiència de la utilització d'aigua i fertilitzants es pot augmentar en més d'un 70%.A més, a causa de la compacitat de l'estructura de la pròpia fàbrica de plantes i la uniformitat del control ambiental, també es millora significativament l'eficiència d'utilització d'energia i CO2 en el procés de propagació de les plàntules.

En comparació amb la cria tradicional de plàntules de camp obert i la cria de plàntules d'hivernacle, la característica més important de la cria de plàntules a les fàbriques de plantes és que es pot dur a terme de manera tridimensional multicapa.A la fàbrica de plantes, la reproducció de plàntules es pot estendre des del pla fins a l'espai vertical, la qual cosa millora molt l'eficiència de reproducció de plàntules per unitat de terra i millora significativament l'eficiència d'utilització de l'espai.Per exemple, el mòdul estàndard per a la cria de plàntules desenvolupat per una empresa biològica, amb la condició de cobrir una àrea de 4,68 ㎡, pot criar més de 10.000 plàntules en un sol lot, que es poden utilitzar per a la producció d'hortalisses de 3,3 Mu (2201,1 ㎡). necessitats.Sota la condició de cria tridimensional multicapa d'alta densitat, el suport d'equips auxiliars automàtics i un sistema de transport logístic intel·ligent pot millorar considerablement l'eficiència de la utilització de la mà d'obra i estalviar mà d'obra en més d'un 50%.

Cria de plàntules d'alta resistència per ajudar a la producció verda

L'entorn de producció net de la fàbrica de plantes pot reduir en gran mesura l'aparició de plagues i malalties a l'espai de cria.Al mateix temps, mitjançant la configuració optimitzada de l'entorn de cultiu, les plàntules produïdes tindran una major resistència, la qual cosa pot reduir considerablement la ruixada de pesticides durant la propagació i la plantació de plàntules.A més, per a la cria de plàntules especials, com ara planters empeltats i plàntules de tall, es poden utilitzar mesures de control verd com la llum, la temperatura, l'aigua i els fertilitzants a la fàbrica de plantes per substituir l'ús a gran escala d'hormones en les operacions tradicionals per garantir seguretat alimentària, reduir la contaminació ambiental i aconseguir plàntules verdes Producció sostenible.

Anàlisi de costos de producció 

Les maneres perquè les fàbriques de plantes augmentin els beneficis econòmics de les plàntules inclouen principalment dues parts.D'una banda, optimitzant el disseny estructural, el funcionament estandarditzat i l'ús d'instal·lacions i equipaments intel·ligents, es pot reduir el consum de llavors, electricitat i mà d'obra en el procés de cria de plàntules i millorar el consum d'aigua, fertilitzants, calor i energia. .L'eficiència d'utilització del gas i del CO2 redueix el cost de la reproducció de plàntules;d'altra banda, mitjançant un control precís de l'entorn i l'optimització del flux del procés, s'escurça el temps de reproducció de les plàntules i s'incrementa el lot de reproducció anual i el rendiment de plàntules per unitat d'espai, que és més competitiu al mercat. 

Amb el desenvolupament de la tecnologia de fàbriques de plantes i l'aprofundiment continu de la investigació en biologia ambiental sobre el cultiu de plàntules, el cost de la reproducció de plàntules a les fàbriques de plantes és bàsicament el mateix que el del cultiu tradicional d'hivernacle, i la qualitat i el valor de mercat de les plàntules són més grans.Prenent com a exemple les plàntules de cogombre, els materials de producció representen una gran proporció, que representen al voltant del 37% del cost total, incloses llavors, solució de nutrients, safates d'endolls, substrats, etc. El consum d'energia elèctrica representa al voltant del 24% del total. cost, inclosa la il·luminació de la planta, l'aire condicionat i el consum d'energia de la bomba de solució de nutrients, etc., que és la direcció principal de l'optimització futura.A més, la baixa proporció de mà d'obra és una característica de la producció de fàbriques vegetals.Amb l'augment continu del grau d'automatització, el cost del consum de mà d'obra es reduirà encara més.En el futur, els beneficis econòmics de la cria de plàntules a les fàbriques de plantes es poden millorar encara més mitjançant el desenvolupament de cultius d'alt valor afegit i el desenvolupament de tecnologia de cultiu industrialitzat per a plàntules d'arbres forestals preciosos.

Composició del cost de les plàntules de cogombre /%

Estat d'industrialització

En els darrers anys, les institucions de recerca científica representades per l'Institut de Recerca en Agricultura Urbana de l'Acadèmia Xinesa de Ciències Agràries i les empreses d'alta tecnologia han realitzat la indústria de la cria de plàntules a les fàbriques de plantes.Pot proporcionar a les plàntules una línia de producció industrial eficient des de la llavor fins a l'emergència.Entre ells, una fàbrica de plantes a Shanxi construïda i posada en funcionament el 2019 cobreix una superfície de 3.500 ㎡ i pot criar 800.000 plàntules de pebrot o 550.000 plàntules de tomàquet en un cicle de 30 dies.Una altra fàbrica de plantes de cria de plàntules construïda té una superfície de 2300 ㎡ i pot produir entre 8 i 10 milions de plàntules per any.La planta de curació mòbil per a plàntules empeltats, desenvolupada de manera independent per l'Institut d'Agricultura Urbana, l'Acadèmia Xinesa de Ciències Agràries, pot proporcionar una plataforma de curació i domesticació en línia de muntatge per al cultiu de plàntules empeltats.Un únic espai de treball pot gestionar més de 10.000 planters empeltats alhora.En el futur, s'espera que la diversitat de varietats de reproducció de plàntules a les fàbriques de plantes s'ampliï encara més i el nivell d'automatització i intel·ligència seguirà millorant.

La planta curativa mòbil per a plàntules empeltats desenvolupada per l'Institut d'Agricultura Urbana de l'Acadèmia Xinesa de Ciències Agràries

Perspectiva

Com a nou transportista de la cria de plàntules de fàbrica, les fàbriques de plantes tenen enormes avantatges i potencial de comercialització en comparació amb els mètodes tradicionals de cria de plàntules en termes de control ambiental precís, utilització eficient dels recursos i operacions estandarditzades.Mitjançant la reducció del consum de recursos com ara llavors, aigua, fertilitzants, energia i mà d'obra en la cria de plàntules, i millorant el rendiment i la qualitat de les plàntules per unitat de superfície, es reduirà encara més el cost de la reproducció de plàntules a les fàbriques de plantes i els productes es reduiran. ser més competitius al mercat.Hi ha una gran demanda de plàntules a la Xina.A més de la producció de cultius tradicionals, com ara hortalisses, s'espera que es cultivin plàntules d'alt valor afegit com ara flors, herbes medicinals xineses i arbres rars a les fàbriques de plantes, i es milloraran encara més els beneficis econòmics.Al mateix temps, la plataforma de cria de plàntules industrialitzada ha de tenir en compte la compatibilitat i la flexibilitat de diferents reproduccions de plàntules per satisfer les necessitats del mercat de reproducció de plàntules en diferents estacions.

La teoria biològica de l'entorn de reproducció de plàntules és el nucli del control precís de l'entorn de la fàbrica de plantes.La investigació en profunditat sobre la regulació de la forma i la fotosíntesi de les plantes de plàntules i altres activitats fisiològiques per factors ambientals com la llum, la temperatura, la humitat i el CO2 ajudarà a establir un model d'interacció plàntula-entorn, que pot reduir el consum d'energia de la producció de plàntules i millorar la qualitat i la producció de plàntules.La qualitat proporciona una base teòrica.Sobre aquesta base, controleu la tecnologia i l'equip amb la llum com a nucli i juntament amb altres factors ambientals, i personalitzeu la producció de plàntules amb tipus de plantes especials, alta uniformitat i alta qualitat per satisfer els requisits del cultiu d'alta densitat i el funcionament mecanitzat a la planta. es poden desenvolupar fàbriques.En última instància, proporciona una base tècnica per a la construcció d'un sistema de producció de plàntules digital i realitza la cria de plàntules estandarditzada, no tripulada i digital a les fàbriques de plantes.

Autor: Xu Yaliang, Liu Xinying, etc. 

Informació de la citació:

Xu Yaliang, Liu Xinying, Yang Qichang. Equip tècnic clau i industrialització de la cria de plàntules a les fàbriques de plantes [J].Tecnologia d'Enginyeria Agrícola, 2021,42(4):12-15.