Апстракт

Во моментов, фабриката за растенија успешно го реализира одгледувањето на зеленчукови садници како што се краставици, домати, пиперки, модри патлиџани и дињи, обезбедувајќи им на земјоделците висококвалитетни садници во серии, а производствените перформанси по садењето се подобри. Фабриките за растенија станаа важно средство за снабдување со садници за зеленчуковата индустрија и играат сè поважна улога во промовирањето на структурната реформа на понудата во зеленчуковата индустрија, обезбедувајќи снабдување со градски зеленчук и производство на зелен зеленчук.

Дизајн на систем за одгледување садници во фабрика за растенија и клучна техничка опрема

Како најефикасен систем за земјоделско производство во моментов, системот за одгледување садници во фабриката за растенија интегрира сеопфатни технички средства, вклучувајќи вештачко осветлување, снабдување со хранливи раствори, тродимензионална контрола на животната средина, автоматизирани помошни операции, интелигентно управување со производството итн., и интегрира биотехнологија, информатичка технологија и вештачка интелигенција. Интелигентните и другите високотехнолошки достигнувања го промовираат континуираниот развој на индустријата. 

LED систем за вештачко светло

Изградбата на вештачка светлосна средина е една од основните технологии на системот за одгледување садници во фабриките за растенија, а исто така е и главен извор на потрошувачка на енергија за производство на садници. Светлосната средина на фабриките за растенија има силна флексибилност, а светлосната средина може да се регулира од повеќе димензии како што се квалитетот на светлината, интензитетот на светлината и фотопериодот, а во исто време, различни фактори на светлина можат да се оптимизираат и комбинираат во временска секвенца за да се формира светлосна формула за одгледување садници, обезбедувајќи соодветна светлосна средина за вештачко одгледување садници. Затоа, врз основа на карактеристиките на побарувачката на светлина и производствените цели на различен раст на садници, со оптимизирање на параметрите на светлосната формула и стратегијата за снабдување со светлина, развиен е посебен LED извор на светлина за заштеда на енергија, кој може значително да ја подобри ефикасноста на конверзија на светлосната енергија на садниците, да го промовира акумулирањето на биомаса на садници и да го подобри квалитетот на производството на садници, а воедно да ги намали потрошувачката на енергија и трошоците за производство. Покрај тоа, регулирањето на светлосната средина е исто така важно техничко средство во процесот на припитомување на садници и заздравување на калемени садници.

Одвојлив повеќеслоен вертикален систем за садење

Одгледувањето на садници во фабриката за растенија се врши со користење на повеќеслојна тродимензионална полица. Преку модуларниот системски дизајн, може да се реализира брзо склопување на системот за одгледување садници. Растојанието помеѓу полиците може флексибилно да се прилагоди за да се задоволат потребите за простор за одгледување на различни сорти садници и значително да се подобри стапката на искористеност на просторот. Покрај тоа, посебниот дизајн на системот за сеење, системот за осветлување и системот за наводнување со вода и ѓубрива овозможува сеењето да има и транспортна функција, што е погодно за преместување во различни работилници како што се сеење, 'ртење и припитомување, и ја намалува потрошувачката на труд за ракување со послужавник за садници.

Одвојлив повеќеслоен вертикален систем за садење 

Наводнувањето со вода и ѓубрива главно се спроведува со плимски тип, прскање и други методи, преку прецизна контрола на времето и фреквенцијата на снабдување со хранлив раствор, за да се постигне рамномерно снабдување и ефикасна употреба на вода и минерални хранливи материи. Во комбинација со специјалната формула за хранлив раствор за садници, може да ги задоволи потребите за раст и развој на садниците и да обезбеди брз и здрав раст на садниците. Покрај тоа, преку онлајн системот за детекција на јони на хранливи материи и системот за стерилизација на хранлив раствор, хранливите материи можат да се надополнат на време, избегнувајќи ја акумулацијата на микроорганизми и секундарни метаболити кои влијаат на нормалниот раст на садниците. 

Систем за контрола на животната средина

Прецизната и ефикасна контрола на животната средина е една од главните карактеристики на системот за размножување на садници во фабриката за растенија. Надворешната структура за одржување на фабриката за растенија генерално е составена од материјали кои се непроѕирни и високо изолациски. Врз основа на ова, регулацијата на светлината, температурата, влажноста, брзината на ветерот и CO2 речиси и да не е под влијание на надворешната средина. Преку конструкцијата на CFD моделот за оптимизација на распоредот на воздушниот канал, во комбинација со методот за контрола на микросредината, може да се постигне рамномерна распределба на факторите на животната средина како што се температурата, влажноста, брзината на ветерот и CO2 во просторот за култура со висока густина. Интелигентната регулација на животната средина се реализира со дистрибуирани сензори и контактна контрола, а регулацијата во реално време на целата средина за одгледување се врши преку поврзување помеѓу единицата за следење и контролниот систем. Покрај тоа, употребата на извори на светлина ладени со вода и циркулација на вода, во комбинација со воведување на надворешни извори на ладно, може да постигне ладење со заштеда на енергија и да ја намали потрошувачката на енергија за климатизација.

Автоматска помошна опрема за работа

Процесот на одгледување садници во фабриката за растенија е строг, густината на работа е голема, просторот е компактен, а автоматската помошна опрема е неопходна. Употребата на автоматизирана помошна опрема не само што придонесува за намалување на потрошувачката на работна сила, туку помага и за подобрување на ефикасноста на просторот за одгледување. Опремата за автоматизација што е развиена досега вклучува машина за покривање на почвата, сеалка, машина за калемење, количка за транспорт на логистика на AGV итн. Под контрола на платформата за интелигентно управување, во основа може да се реализира без екипаж целиот процес на одгледување садници. Покрај тоа, технологијата за машинско гледање игра сè поважна улога во процесот на одгледување садници. Таа не само што помага во следењето на статусот на раст на садниците, помага во управувањето со комерцијалните садници, туку врши и автоматско скрининг на слаби садници и мртви садници. Роботската рака ги отстранува и полни садниците.

Предности на одгледување садници во фабрика за растенија

Високото ниво на контрола на животната средина овозможува годишно производство

Поради специфичноста на одгледувањето расад, контролата на неговата средина за одгледување е многу важна. Во услови на фабриката за растенија, факторите на животната средина како што се светлината, температурата, водата, воздухот, ѓубривото и CO2 се високо контролирани, што може да обезбеди најдобра средина за раст за одгледување расад, без оглед на годишните времиња и регионите. Покрај тоа, во процесот на одгледување на калемени расад и сечење расад, процесот на заздравување на раните од калемење и диференцијација на коренот бара поголема контрола на животната средина, а фабриките за растенија се исто така одлични носители. Флексибилноста на условите на животната средина на самата фабрика за растенија е силна, па затоа е од големо значење за производство на садници од зеленчук во сезони без размножување или во екстремни средини, и може да обезбеди поддршка за садници за да се обезбеди повеќегодишно снабдување со зеленчук. Покрај тоа, одгледувањето садници во фабриките за растенија не е ограничено со простор и може да се врши на лице место во предградијата на градовите и јавните простори во заедницата. Спецификациите се флексибилни и променливи, овозможувајќи масовно производство и блиска понуда на висококвалитетни садници, обезбедувајќи важна поддршка за развојот на урбаното хортикултура. 

Скратување на циклусот на размножување и подобрување на квалитетот на садниците

Во услови на фабрика за растенија, благодарение на прецизната контрола на различните фактори на животната средина за раст, циклусот на размножување на садници е скратен за 30% до 50% во споредба со традиционалните методи. Скратувањето на циклусот на размножување може да ја зголеми производствената серија на садници, да го зголеми приходот на производителот и да ги намали оперативните ризици предизвикани од флуктуациите на пазарот. За одгледувачите, тоа е погодно за рано пресадување и садење, рано лансирање на пазарот и подобрена конкурентност на пазарот. Од друга страна, садниците одгледувани во фабриката за растенија се уредни и цврсти, морфолошките и квалитативните индикатори се значително подобрени, а производствените перформанси по колонизацијата се подобри. Студиите покажаа дека садниците од домати, пиперки и краставици одгледувани во услови на фабрика за растенија не само што ја подобруваат површината на листовите, висината на растението, дијаметарот на стеблото, силата на коренот и други индикатори, туку и ја подобруваат прилагодливоста, отпорноста на болести, диференцијацијата на цветните пупки по колонизацијата. А производството и другите аспекти имаат очигледни предности. Бројот на женски цветови по растение се зголеми за 33,8%, а бројот на плодови по растение се зголеми за 37,3% по садењето садници од краставици одгледувани во фабрики за растенија. Со континуирано продлабочување на теоретските истражувања за биологијата на развојната средина на расадот, растителните фабрики ќе бидат попрецизни и поконтролирани во обликувањето на морфологијата на расадот и подобрувањето на физиолошката активност.

 Споредба на состојбата на калемените садници во оранжерии и фабрики за растенија

Ефикасно користење на ресурсите за намалување на трошоците за садници

Фабриката за растенија усвојува стандардизирани, информатизирани и индустријализирани методи на садење, така што секоја алка од производството на садници е строго контролирана, а ефикасноста на користењето на ресурсите е значително подобрена. Семето е главната потрошувачка на средства во одгледувањето садници. Поради нередовното работење и слабата контрола на животната средина на традиционалните садници, постојат проблеми како што се не'ртење или слаб раст на семето, што резултира со огромен отпад во процесот од семе до комерцијални садници. Во средината на фабриката за растенија, преку претходна обработка на семето, фино сеење и прецизна контрола на средината за одгледување, ефикасноста на користење на семето е значително подобрена, а дозата може да се намали за повеќе од 30%. Водата, ѓубривото и другите ресурси се исто така главната потрошувачка на средства за традиционално одгледување садници, а феноменот на губење на ресурси е сериозен. Во услови на фабриките за растенија, преку примена на технологија за прецизно наводнување, ефикасноста на користењето на водата и ѓубривата може да се зголеми за повеќе од 70%. Покрај тоа, поради компактноста на структурата на самата фабрика за растенија и униформноста на контролата на животната средина, ефикасноста на користењето на енергијата и CO2 во процесот на размножување на садници е исто така значително подобрена.

Во споредба со традиционалното одгледување садници на отворено поле и одгледувањето садници во стаклена градина, најголемата карактеристика на одгледувањето садници во фабриките за растенија е тоа што може да се спроведе на повеќеслоен тродимензионален начин. Во фабриката за растенија, одгледувањето садници може да се прошири од рамнината до вертикалниот простор, што значително ја подобрува ефикасноста на одгледување садници по единица земјиште и значително ја подобрува ефикасноста на искористување на просторот. На пример, стандардниот модул за одгледување садници развиен од биолошка компанија, под услов да покрива површина од 4,68 ㎡, може да одгледува повеќе од 10.000 садници во една серија, што може да се користи за потребите за производство на зеленчук од 3,3 Mu (2201,1 ㎡). Под услов на повеќеслојно тродимензионално одгледување со висока густина, поддршката на автоматската помошна опрема и интелигентниот логистички транспортен систем можат значително да ја подобрат ефикасноста на искористувањето на работната сила и да заштедат работна сила за повеќе од 50%.

Одгледување садници со висока отпорност за да се помогне зеленото производство

Чистата производствена средина на фабриката за растенија може значително да ја намали појавата на штетници и болести во просторот за размножување. Во исто време, преку оптимизирана конфигурација на културната средина, произведените садници ќе имаат поголема отпорност, што значително може да го намали прскањето со пестициди за време на размножувањето и садењето на садниците. Покрај тоа, за одгледување на специјални садници како што се калемени садници и садници за сечење, мерките за зелена контрола како што се светлината, температурата, водата и ѓубривата во фабриката за растенија може да се користат за да се замени големата употреба на хормони во традиционалните операции за да се обезбеди безбедност на храната, да се намали загадувањето на животната средина и да се постигне одржливо производство на зелени садници.

Анализа на трошоците за производство 

Начините на кои фабриките за растенија можат да ги зголемат економските придобивки од садниците главно вклучуваат два дела. Од една страна, со оптимизирање на структурниот дизајн, стандардизираното работење и употребата на интелигентни објекти и опрема, може да се намали потрошувачката на семе, електрична енергија и работна сила во процесот на одгледување садници и да се подобри потрошувачката на вода, ѓубрива, топлина и енергија. Ефикасноста на искористување на гасот и CO2 ги намалува трошоците за одгледување садници; од друга страна, преку прецизна контрола на животната средина и оптимизација на процесот, времето на одгледување на садници е скратено, а годишната серија на одгледување и приносот на садници по единица простор се зголемуваат, што е поконкурентно на пазарот. 

Со развојот на технологијата во фабриките за растенија и континуираното продлабочување на истражувањата за еколошка биологија за одгледување садници, трошоците за одгледување садници во фабриките за растенија се во основа исти како и кај традиционалното одгледување оранжерии, а квалитетот и пазарната вредност на садниците се повисоки. Земајќи ги садниците од краставици како пример, материјалите за производство учествуваат со голем дел, со околу 37% од вкупните трошоци, вклучувајќи семиња, хранлив раствор, приклучоци за приклучоци, подлоги итн. Потрошувачката на електрична енергија учествува со околу 24% од вкупните трошоци, вклучувајќи осветлување на растенијата, климатизација и потрошувачка на енергија од пумпата за хранлив раствор итн., што е главната насока на идната оптимизација. Покрај тоа, нискиот удел на работна сила е карактеристика на производството во фабриките за растенија. Со континуираното зголемување на степенот на автоматизација, трошоците за потрошувачка на работна сила дополнително ќе се намалат. Во иднина, економските придобивки од одгледувањето садници во фабриките за растенија можат дополнително да се подобрат преку развој на култури со висока додадена вредност и развој на индустријализирана технологија за одгледување садници од скапоцени шумски дрвја.

Состав на трошоците за расад од краставица /%

Статус на индустријализација

Во последниве години, научно-истражувачките институции претставени од Институтот за истражување на урбаното земјоделство при Кинеската академија за земјоделски науки и високотехнолошките претпријатија ја реализираа индустријата за одгледување садници во фабриките за растенија. Тие можат да обезбедат ефикасна индустриска производствена линија за садници од семе до никнување. Меѓу нив, фабрика за растенија во Шанкси, изградена и пуштена во употреба во 2019 година, зафаќа површина од 3.500 ㎡ и може да одгледува 800.000 садници од пиперки или 550.000 садници од домати во рамките на 30-дневен циклус. Друга фабрика за одгледување садници, изградена во фабриката, зафаќа површина од 2300 ㎡ и може да произведува 8-10 милиони садници годишно. Мобилниот погон за лекување на калемени садници, независно развиен од Институтот за урбано земјоделство при Кинеската академија за земјоделски науки, може да обезбеди платформа за лекување и припитомување на склоплива линија за одгледување на калемени садници. Еден работен простор може да обработи повеќе од 10.000 калемени садници истовремено. Во иднина, се очекува разновидноста на сорти за одгледување садници во фабриките за растенија дополнително да се прошири, а нивото на автоматизација и интелигенција ќе продолжи да се подобрува.

Мобилната фабрика за лекување на калемени садници развиена од Институтот за урбано земјоделство, Кинеската академија за земјоделски науки

Перспектива

Како нов носител на одгледување садници во фабрики, фабриките за растенија имаат огромни предности и потенцијал за комерцијализација во споредба со традиционалните методи на одгледување садници во однос на прецизна контрола на животната средина, ефикасно искористување на ресурсите и стандардизирани операции. Со намалување на потрошувачката на ресурси како што се семе, вода, ѓубриво, енергија и работна сила во одгледувањето садници и подобрување на приносот и квалитетот на садниците по единица површина, трошоците за одгледување садници во фабриките за растенија дополнително ќе се намалат, а производите ќе бидат поконкурентни на пазарот. Постои огромна побарувачка за садници во Кина. Покрај производството на традиционални култури како што се зеленчукот, се очекува во фабриките за растенија да се одгледуваат садници со висока додадена вредност како што се цвеќиња, кинески хербални лекови и ретки дрвја, а економските придобивки дополнително ќе се подобрат. Во исто време, индустријализираната платформа за одгледување садници треба да ја земе предвид компатибилноста и флексибилноста на различното одгледување садници за да ги задоволи потребите на пазарот за одгледување садници во различни сезони.

Биолошката теорија на средината за одгледување садници е јадрото на прецизната контрола на средината во фабриката за растенија. Длабинските истражувања за регулирањето на обликот на растението садници и фотосинтезата и другите физиолошки активности од страна на фактори на животната средина како што се светлината, температурата, влажноста и CO2 ќе помогнат да се воспостави модел на интеракција садници-средина, што може да ја намали потрошувачката на енергија за производство на садници и да го подобри квалитетот и производството на садници. Квалитетот обезбедува теоретска основа. Врз основа на ова, може да се развие технологија и опрема за контрола со светлина како јадро и во комбинација со други фактори на животната средина, како и прилагодување на производството на садници со посебни типови растенија, висока униформност и висок квалитет за да се задоволат барањата за одгледување со висока густина и механизирано работење во фабриките за растенија. На крајот на краиштата, тоа обезбедува техничка основа за изградба на дигитален систем за производство на садници и реализира стандардизирано, беспилотно и дигитално одгледување садници во фабриките за растенија.

Автор: Ксу Јалијанг, Лиу Ксинјинг итн. 

Информации за цитатот:

Сју Јалијанг, Лиу Ксинјинг, Јанг Ќичанг. Клучна техничка опрема и индустријализација на одгледување садници во фабрики за растенија [J]. Технологија за земјоделско инженерство, 2021,42(4):12-15.