Анотація

На даний час рослинницька фабрика успішно реалізує селекцію розсади овочевих культур, таких як огірки, помідори, перець, баклажани, дині, забезпечуючи аграріїв якісною розсадою партіями, а продуктивність після посадки краща.Фабрики рослинництва стали важливим засобом постачання розсади для овочевої промисловості та відіграють дедалі важливішу роль у просуванні структурної реформи овочевої промисловості з боку постачання, забезпеченні міського постачання овочів і виробництва зелених овочів.

Конструкція системи вирощування розсади заводу та ключове технічне обладнання

Як найефективніша система сільськогосподарського виробництва на даний момент, заводська система розведення розсади об’єднує комплексні технічні засоби, включаючи штучне освітлення, подачу поживних розчинів, тривимірний контроль навколишнього середовища, автоматизовані допоміжні операції, інтелектуальне управління виробництвом тощо, а також об’єднує біотехнології, інформацію технології та штучний інтелект.Інтелектуальні та інші високотехнологічні досягнення сприяють постійному розвитку галузі. 

Світлодіодна система штучного джерела світла

Побудова середовища штучного освітлення є однією з основних технологій системи вирощування розсади на заводах, а також основним джерелом споживання енергії для виробництва розсади.Світлове середовище рослинних заводів має високу гнучкість, і світлове середовище можна регулювати за кількома вимірами, такими як якість освітлення, інтенсивність світла та фотоперіод, і в той же час різні світлові фактори можна оптимізувати та комбінувати в часовій послідовності для формування легка формула для вирощування розсади, що забезпечує відповідне світлове середовище для штучного вирощування розсади.Тому, виходячи з характеристик попиту на світло та цілей виробництва різного росту розсади, шляхом оптимізації параметрів формули світла та стратегії постачання світла, було розроблено спеціальне енергозберігаюче світлодіодне джерело світла, яке може значно підвищити ефективність перетворення світлової енергії розсади , сприяють накопиченню біомаси розсади та покращують якість виробництва розсади, одночасно зменшуючи споживання енергії та витрати на виробництво.Крім того, регулювання світлового середовища також є важливим технічним засобом у процесі окультурення сіянців і оздоровлення щеплених саджанців.

Роз’ємна багатошарова вертикальна система розсади

Вирощування розсади в заводі здійснюється за допомогою багатошарового об'ємного стелажа.Завдяки модульній конструкції системи можна реалізувати швидке складання системи вирощування розсади.Відстань між полицями можна гнучко регулювати, щоб відповідати вимогам до простору для вирощування різних сортів саджанців і значно підвищити рівень використання простору.Крім того, окрема конструкція системи посівного ложа, системи освітлення та системи зрошення водою та добривами дозволяє посівному ложу виконувати транспортну функцію, що зручно для переміщення до різних цехів, таких як посів, пророщування та одомашнення, а також зменшує трудомісткість споживання лотка для розсади.

Роз’ємна багатошарова вертикальна система розсади 

Для зрошення водою та добривами в основному застосовуються приливний тип, тип розпилення та інші методи за допомогою точного контролю часу та частоти подачі поживного розчину для досягнення рівномірного постачання та ефективного використання води та мінеральних поживних речовин.У поєднанні зі спеціальною формулою поживного розчину для розсади, він може задовольнити потреби росту та розвитку розсади та забезпечити швидке та здорове зростання розсади.Крім того, завдяки онлайн-системі виявлення поживних іонів і системі стерилізації поживних розчинів поживні речовини можна вчасно поповнювати, уникаючи при цьому накопичення мікроорганізмів і вторинних метаболітів, які впливають на нормальний ріст розсади. 

Система екологічного контролю

Точний і ефективний контроль навколишнього середовища є однією з головних особливостей фабричної системи розмноження розсади.Зовнішню технічну конструкцію фабрики, як правило, збирають із непрозорих і високоізоляційних матеріалів.На цій основі зовнішнє середовище майже не впливає на регулювання світла, температури, вологості, швидкості вітру та CO2.Завдяки побудові CFD-моделі для оптимізації компонування повітроводу в поєднанні з методом контролю мікросередовища рівномірний розподіл факторів навколишнього середовища, таких як температура, вологість, швидкість вітру та CO2, у культурному просторі з високою щільністю може бути досягнутим.Інтелектуальне регулювання середовища реалізується розподіленими датчиками та контактним керуванням, а регулювання всього середовища вирощування в реальному часі здійснюється через зв’язок між блоком моніторингу та системою керування.Крім того, використання джерел світла з водяним охолодженням і циркуляції води в поєднанні з використанням зовнішніх джерел холоду може досягти енергозберігаючого охолодження та зменшити споживання енергії кондиціонуванням повітря.

Автоматичне допоміжне обладнання

Процес розведення розсади на заводі суворий, щільність роботи висока, простір компактний, а автоматичне допоміжне обладнання є незамінним.Застосування автоматизованого допоміжного обладнання не тільки сприяє зниженню трудомісткості, але й сприяє підвищенню ефективності вирощування.Обладнання для автоматизації, яке було розроблено до цього часу, включає в себе машину для укриття ґрунту, сівалку, машину для щеплення, візок для транспортування логістики AGV тощо. Під керуванням допоміжної платформи інтелектуального керування безпілотна робота всього процесу вирощування розсади може бути в основному усвідомив.Крім того, технологія машинного зору також відіграє все більшу роль у процесі вирощування розсади.Він не тільки допомагає відстежувати стан росту розсади, допомагає в догляді за комерційною розсадою, але також виконує автоматичний скринінг слабкої та мертвої розсади.Рука робота знімає та заповнює розсаду.

Переваги заводського вирощування розсади

Високий рівень екологічного контролю дозволяє щорічне виробництво

Зважаючи на особливості вирощування розсади, дуже важливим є контроль умов її вирощування.В умовах рослинної фабрики такі фактори навколишнього середовища, як світло, температура, вода, повітря, добрива та CO2, суворо контролюються, що може забезпечити найкраще середовище для вирощування розсади, незалежно від пори року та регіону.Крім того, у процесі розмноження щеплених саджанців та розсади для зрізання, процес загоєння ран щеплення та диференціації коренів вимагає більш високого контролю навколишнього середовища, а рослинні фабрики також є чудовими носіями.Гнучкість умов навколишнього середовища самої рослинної фабрики є високою, тому вона має велике значення для виробництва розсади овочів у періоди, коли немає розмноження або в екстремальних умовах, і може забезпечити підтримку розсади для забезпечення постійного запасу овочів.Крім того, вирощування розсади рослинних фабрик не обмежене простором і може здійснюватися на місці в передмістях міст і громадських громадських місцях.Специфікації є гнучкими та змінними, що дозволяє масове виробництво та щільне постачання високоякісних саджанців, забезпечуючи важливу підтримку для розвитку міського садівництва. 

Скоротити цикл розмноження і підвищити якість розсади

В заводських умовах, завдяки точному контролю різноманітних факторів навколишнього середовища росту, цикл вирощування розсади скорочується на 30%-50% порівняно з традиційними методами.Скорочення селекційного циклу може збільшити виробничу партію саджанців, збільшити дохід виробника та знизити операційні ризики, викликані коливаннями ринку.Для виробників це сприяє ранній пересадці та посадці, ранньому виходу на ринок і покращенню конкурентоспроможності на ринку.З іншого боку, розсада, вирощена на рослинницькій фабриці, охайна і міцна, морфологічні та якісні показники значно покращені, продуктивність після заселення краща.Дослідження показали, що розсада томатів, перцю та огірків, вирощена в фабричних умовах, покращує не лише площу листя, висоту рослини, діаметр стебла, силу кореневої системи та інші показники, а й покращує адаптивність, стійкість до хвороб, диференціацію квіткових бруньок після заселення.І виробництво, і інші аспекти мають очевидні переваги.Після висаджування розсади огірків, вирощених на рослинницьких заводах, кількість жіночих квіток на рослині зросла на 33,8 %, а кількість плодів на рослині – на 37,3 %.З постійним поглибленням теоретичних досліджень біології середовища розвитку розсади рослинні фабрики будуть більш точними та керованими у формуванні морфології розсади та покращенні фізіологічної активності.

 Порівняння стану щепленої розсади в теплицях і рослинницьких фабриках

Ефективне використання ресурсів для зниження витрат на розсаду

Рослинна фабрика приймає стандартизовані, інформатизовані та індустріалізовані методи посадки, завдяки чому кожна ланка виробництва розсади суворо контролюється, а ефективність використання ресурсів значно покращується.Насіння є основним витратним матеріалом при розведенні розсади.Через нерегулярну роботу та погану контрольованість навколишнього середовища традиційної розсади виникають такі проблеми, як непроростання або слабкий ріст насіння, що призводить до величезних відходів у процесі від насіння до комерційної розсади.У рослинницькому середовищі завдяки попередній обробці насіння, тонкому посіву та точному контролю середовища культивування ефективність використання насіння значно покращується, а дозу можна зменшити більш ніж на 30%.Вода, добрива та інші ресурси також є основними витратами традиційного вирощування розсади, і явище марнотратства ресурсів є серйозним.В умовах рослинництва за рахунок застосування технології точного зрошення ефективність використання води та добрив можна підвищити більш ніж на 70%.Крім того, завдяки компактності структури самої рослинної фабрики та рівномірності контролю навколишнього середовища також значно покращується ефективність використання енергії та CO2 у процесі розмноження розсади.

Порівняно з традиційним вирощуванням розсади у відкритому ґрунті та вирощуванням розсади в теплицях, найбільшою особливістю вирощування розсади на рослинних фабриках є те, що воно може здійснюватися багатошаровим тривимірним способом.На рослинній фабриці вирощування розсади можна розширити від площини до вертикального простору, що значно покращує ефективність розмноження розсади на одиницю землі та значно покращує ефективність використання простору.Наприклад, стандартний модуль для вирощування розсади, розроблений біологічною компанією, за умови охоплення площі 4,68 ㎡ може вирощувати понад 10 000 розсади в одній партії, яку можна використовувати для виробництва овочів 3,3 Mu (2201,1 ㎡). потреби.За умови високої щільності багатошарового тривимірного розведення, підтримка автоматичного допоміжного обладнання та інтелектуальної логістичної транспортної системи може значно підвищити ефективність використання робочої сили та заощадити робочу силу більш ніж на 50%.

Вирощування розсади з високою стійкістю для сприяння зеленому виробництву

Чисте виробниче середовище рослинної фабрики може значно зменшити появу шкідників і хвороб у приміщенні для розведення.У той же час, завдяки оптимізованій конфігурації культурального середовища, вироблена розсада матиме вищу стійкість, що може значно зменшити обприскування пестицидами під час розмноження та посадки розсади.Крім того, для вирощування спеціальної розсади, такої як щеплені саджанці та розсада для зрізання, можна використовувати заходи боротьби з зеленню, такі як світло, температура, вода та добрива на фабриці рослин, щоб замінити широкомасштабне використання гормонів у традиційних операціях для забезпечення безпека харчових продуктів, зменшення забруднення навколишнього середовища та досягнення зелених саджанців Стале виробництво.

Аналіз собівартості продукції 

Шляхи рослинницьких фабрик для підвищення економічної вигоди від розсади в основному включають дві частини.З одного боку, шляхом оптимізації структурного дизайну, стандартизованої роботи та використання інтелектуальних засобів і обладнання, це може зменшити споживання насіння, електроенергії та робочої сили в процесі вирощування розсади, а також покращити споживання води, добрив, тепла та енергії .Ефективність утилізації газу та CO2 знижує витрати на вирощування розсади;з іншого боку, завдяки точному контролю навколишнього середовища та оптимізації процесу, час розмноження розсади скорочується, а річна партія розмноження та вихід розсади на одиницю площі збільшуються, що є більш конкурентоспроможним на ринку. 

З розвитком технології рослинництва та безперервним поглибленням екологічних біологічних досліджень вирощування розсади вартість вирощування розсади на рослинницьких фабриках в основному така ж, як і при традиційному тепличному вирощуванні, а якість і ринкова вартість розсади вищі.Для прикладу розсади огірків значну частку складають виробничі матеріали, що становлять близько 37% від загальної вартості, включаючи насіння, поживний розчин, піддони, субстрати тощо. Споживання електроенергії становить близько 24% від загальної вартості. вартість, включаючи освітлення рослин, кондиціонування повітря та енергоспоживання насоса живильного розчину тощо, що є основним напрямком майбутньої оптимізації.Крім того, низька частка праці є особливістю заводського фабричного виробництва.При постійному збільшенні ступеня автоматизації витрати на робочу силу будуть ще більше знижуватися.У майбутньому економічні вигоди від вирощування розсади на рослинницьких фабриках можна буде ще більше підвищити за рахунок розвитку культур з високою доданою вартістю та розробки індустріалізованих технологій вирощування саджанців цінних лісових дерев.

Вартість розсади огірка /%

Стан індустріалізації

В останні роки науково-дослідні установи, представлені Науково-дослідним інститутом міського сільського господарства Китайської академії сільськогосподарських наук, і високотехнологічні підприємства реалізували індустрію розведення розсади на рослинницьких фабриках.Він може забезпечити розсаду ефективною промисловою виробничою лінією від насіння до сходів.Серед них рослинна фабрика в Шаньсі, побудована та введена в експлуатацію в 2019 році, займає площу 3500 ㎡ і може вирощувати 800 000 розсади перцю або 550 000 розсади томатів протягом 30-денного циклу.Ще один збудований завод з розведення розсади займає площу 2300 м² і може виробляти 8-10 мільйонів саджанців на рік.Мобільний лікувальний завод для щеплених саджанців, незалежно розроблений Інститутом міського сільського господарства Китайської академії сільськогосподарських наук, може стати конвеєрною платформою для лікування та одомашнення для вирощування щеплених саджанців.Одне робоче місце може обробляти більше 10 000 щеплених саджанців одночасно.Очікується, що в майбутньому різноманітність сортів розсади на заводах буде ще більше розширена, а рівень автоматизації та інтелекту продовжуватиме вдосконалюватися.

Мобільний лікувальний завод для щеплених саджанців, розроблений Інститутом міського сільського господарства Китайської академії сільськогосподарських наук

Outlook

Будучи новим носієм фабричного вирощування розсади, рослинницькі підприємства мають величезні переваги та потенціал комерціалізації порівняно з традиційними методами вирощування розсади з точки зору точного контролю навколишнього середовища, ефективного використання ресурсів і стандартизованих операцій.Завдяки зменшенню споживання таких ресурсів, як насіння, вода, добрива, енергія та робоча сила при вирощуванні розсади, а також покращенню врожайності та якості розсади на одиницю площі, витрати на вирощування розсади на рослинницьких фабриках будуть додатково знижені, а продукція буде бути більш конкурентоспроможним на ринку.У Китаї величезний попит на саджанці.На додаток до виробництва традиційних культур, таких як овочі, очікується, що на рослинницьких фабриках вирощуватимуться саджанці з високою доданою вартістю, такі як квіти, китайські лікарські трави та рідкісні дерева, а економічні вигоди будуть ще більше покращені.У той же час індустріалізована платформа розведення розсади повинна враховувати сумісність і гнучкість різного розведення розсади, щоб задовольнити потреби ринку розведення розсади в різні сезони.

Біологічна теорія середовища розмноження розсади є основою точного контролю середовища виробництва рослин.Поглиблені дослідження регуляції форми рослин розсади, фотосинтезу та інших фізіологічних дій факторами навколишнього середовища, такими як світло, температура, вологість і CO2, допоможуть створити модель взаємодії розсади та середовища, яка може зменшити споживання енергії для виробництва розсади та покращити якість і виробництво розсади.Якість забезпечує теоретичну основу.На цій основі керуйте технологією та обладнанням із світлом як основою та в поєднанні з іншими факторами навколишнього середовища, а також налаштуйте виробництво розсади зі спеціальними типами рослин, високою однорідністю та високою якістю, щоб відповідати вимогам високої щільності вирощування та механізованих операцій на заводі можна розвивати заводи.Зрештою, це забезпечує технічну основу для побудови цифрової системи виробництва розсади та реалізує стандартизоване, безпілотне та цифрове розведення розсади на заводах.

Автор: Сюй Ялян, Лю Сіньін та ін. 

Інформація про цитування:

Xu Yaliang, Liu Xinying, Yang Qichang. Ключове технічне обладнання та індустріалізація розведення розсади на заводах [J].Технологія сільськогосподарського машинобудування, 2021,42(4):12-15.