Abstrak

Pada masa ini, kilang tanaman telah berjaya merealisasikan pembiakan anak benih sayuran seperti timun, tomato, lada, terung, dan tembikai, menyediakan petani dengan anak benih berkualiti tinggi secara berkelompok, dan prestasi pengeluaran selepas penanaman adalah lebih baik.Kilang-kilang tumbuhan telah menjadi cara penting untuk bekalan anak benih untuk industri sayur-sayuran, dan memainkan peranan yang semakin penting dalam menggalakkan pembaharuan struktur bahagian bekalan industri sayur-sayuran, memastikan bekalan sayur-sayuran bandar dan pengeluaran sayur-sayuran hijau.

Reka bentuk sistem pembiakan anak benih kilang tumbuhan dan peralatan teknikal utama

Sebagai sistem pengeluaran pertanian yang paling cekap pada masa ini, sistem pembiakan anak benih kilang tumbuhan mengintegrasikan cara teknikal yang komprehensif termasuk pencahayaan buatan, bekalan larutan nutrien, kawalan alam sekitar tiga dimensi, operasi tambahan automatik, pengurusan pengeluaran pintar, dll., dan menyepadukan bioteknologi, maklumat teknologi dan kecerdasan buatan.Pencapaian pintar dan teknologi tinggi lain menggalakkan pembangunan berterusan industri. 

Sistem sumber cahaya buatan LED

Pembinaan persekitaran cahaya buatan adalah salah satu teknologi teras sistem pembiakan anak benih di kilang tumbuhan, dan ia juga merupakan sumber utama penggunaan tenaga untuk pengeluaran anak benih.Persekitaran cahaya kilang tumbuhan mempunyai fleksibiliti yang kuat, dan persekitaran cahaya boleh dikawal dari pelbagai dimensi seperti kualiti cahaya, keamatan cahaya dan fotokala, dan pada masa yang sama, faktor cahaya yang berbeza boleh dioptimumkan dan digabungkan dalam urutan masa untuk membentuk satu formula ringan untuk penanaman anak benih, memastikan persekitaran cahaya yang sesuai untuk penanaman tiruan anak benih.Oleh itu, berdasarkan ciri-ciri permintaan cahaya dan matlamat pengeluaran pertumbuhan anak benih yang berbeza, dengan mengoptimumkan parameter formula cahaya dan strategi bekalan cahaya, sumber cahaya LED penjimatan tenaga khas telah dibangunkan, yang boleh meningkatkan kecekapan penukaran tenaga cahaya anak benih. , menggalakkan pengumpulan biojisim anak benih, dan meningkatkan kualiti pengeluaran anak benih, sambil mengurangkan penggunaan tenaga dan kos pengeluaran.Di samping itu, peraturan persekitaran yang ringan juga merupakan cara teknikal yang penting dalam proses domestikasi anak benih dan penyembuhan anak benih yang dicantumkan.

Sistem anak benih menegak pelbagai lapisan boleh tanggal

Pembiakan anak benih di kilang tumbuhan dijalankan dengan menggunakan rak tiga dimensi pelbagai lapisan.Melalui reka bentuk sistem modular, pemasangan pesat sistem pembesaran anak benih dapat direalisasikan.Jarak antara rak boleh dilaraskan secara fleksibel untuk memenuhi keperluan ruang untuk pembiakan pelbagai jenis anak benih dan meningkatkan kadar penggunaan ruang.Di samping itu, reka bentuk berasingan sistem benih, sistem pencahayaan, dan sistem pengairan air dan baja membolehkan benih mempunyai kedua-dua fungsi pengangkutan, yang mudah untuk dipindahkan ke bengkel yang berbeza seperti menyemai, percambahan dan penternakan, dan mengurangkan tenaga kerja. penggunaan pengendalian dulang anak benih.

Sistem anak benih menegak pelbagai lapisan boleh tanggal 

Pengairan air dan baja terutamanya menggunakan jenis pasang surut, jenis semburan dan kaedah lain, melalui kawalan tepat masa dan kekerapan bekalan larutan nutrien, untuk mencapai bekalan seragam dan penggunaan air dan nutrien mineral yang cekap.Digabungkan dengan formula penyelesaian nutrien khas untuk anak benih, ia dapat memenuhi keperluan pertumbuhan dan perkembangan anak benih dan memastikan pertumbuhan anak benih yang cepat dan sihat.Di samping itu, melalui sistem pengesanan ion nutrien dalam talian dan sistem pensterilan larutan nutrien, nutrien boleh diisi semula dalam masa, sambil mengelakkan pengumpulan mikroorganisma dan metabolit sekunder yang menjejaskan pertumbuhan normal anak benih. 

Sistem Kawalan Alam Sekitar

Kawalan alam sekitar yang tepat dan cekap adalah salah satu ciri utama sistem pembiakan anak benih kilang tumbuhan.Struktur penyelenggaraan luaran kilang kilang biasanya dipasang daripada bahan yang legap dan sangat penebat.Atas dasar ini, peraturan cahaya, suhu, kelembapan, kelajuan angin, dan CO2 hampir tidak terjejas oleh persekitaran luaran.Melalui pembinaan model CFD untuk mengoptimumkan susun atur saluran udara, digabungkan dengan kaedah kawalan persekitaran mikro, pengagihan seragam faktor persekitaran seperti suhu, kelembapan, kelajuan angin, dan CO2 dalam ruang budaya berketumpatan tinggi boleh dicapai.Peraturan persekitaran pintar direalisasikan oleh sensor yang diedarkan dan kawalan sentuhan, dan peraturan masa nyata seluruh persekitaran penanaman dijalankan melalui sambungan antara unit pemantauan dan sistem kawalan.Di samping itu, penggunaan sumber cahaya yang disejukkan air dan peredaran air, digabungkan dengan pengenalan sumber sejuk luar, boleh mencapai penyejukan penjimatan tenaga dan mengurangkan penggunaan tenaga penyaman udara.

Peralatan operasi bantu automatik

Proses operasi pembiakan anak benih kilang adalah ketat, ketumpatan operasi tinggi, ruang padat, dan peralatan tambahan automatik sangat diperlukan.Penggunaan peralatan tambahan automatik bukan sahaja kondusif untuk mengurangkan penggunaan buruh, tetapi juga membantu meningkatkan kecekapan ruang penanaman.Peralatan automasi yang telah dibangunkan setakat ini termasuk mesin penutup tanah palam, pembenih, mesin cantuman, troli penghantar logistik AGV, dll. Di bawah kawalan platform pengurusan pintar yang menyokong, operasi tanpa pemandu keseluruhan proses pembiakan anak benih pada dasarnya boleh disedari.Selain itu, teknologi penglihatan mesin juga memainkan peranan yang semakin penting dalam proses pembiakan anak benih.Ia bukan sahaja membantu memantau status pertumbuhan anak benih, membantu dalam pengurusan anak benih komersial, tetapi juga melakukan pemeriksaan automatik anak benih lemah dan anak benih mati.Tangan robot mengeluarkan dan mengisi anak benih.

Kelebihan pembiakan anak benih kilang tumbuhan

Tahap kawalan alam sekitar yang tinggi membolehkan pengeluaran tahunan

Oleh kerana kekhususan pembiakan anak benih, kawalan persekitaran penanamannya adalah sangat penting.Di bawah keadaan kilang tumbuhan, faktor persekitaran seperti cahaya, suhu, air, udara, baja dan CO2 sangat dikawal, yang boleh menyediakan persekitaran pertumbuhan terbaik untuk pembiakan anak benih, tanpa mengira musim dan wilayah.Di samping itu, dalam proses pembiakan anak benih cantuman dan pemotongan anak benih, proses cantuman penyembuhan luka dan pembezaan akar memerlukan kawalan alam sekitar yang lebih tinggi, dan kilang tumbuhan juga merupakan pembawa yang sangat baik.Fleksibiliti keadaan persekitaran kilang tumbuhan itu sendiri adalah kukuh, jadi ia adalah sangat penting untuk pengeluaran anak benih sayuran dalam musim bukan pembiakan atau dalam persekitaran yang melampau, dan boleh memberikan sokongan anak benih untuk memastikan bekalan sayur-sayuran saka.Di samping itu, pembiakan anak benih kilang tumbuhan tidak terhad oleh ruang, dan boleh dijalankan di tempat kejadian di pinggir bandar dan ruang awam komuniti.Spesifikasinya adalah fleksibel dan boleh diubah, membolehkan pengeluaran besar-besaran dan bekalan rapat anak benih berkualiti tinggi, memberikan sokongan penting untuk pembangunan hortikultur bandar. 

Memendekkan kitaran pembiakan dan meningkatkan kualiti anak benih

Di bawah keadaan kilang tumbuhan, terima kasih kepada kawalan tepat pelbagai faktor persekitaran pertumbuhan, kitaran pembiakan anak benih dipendekkan sebanyak 30% hingga 50% berbanding kaedah tradisional.Pemendekan kitaran pembiakan boleh meningkatkan kumpulan pengeluaran anak benih, meningkatkan pendapatan pengeluar, dan mengurangkan risiko operasi yang disebabkan oleh turun naik pasaran.Bagi penanam, ia sesuai untuk pemindahan dan penanaman awal, pelancaran pasaran awal, dan daya saing pasaran yang lebih baik.Sebaliknya, anak benih yang dibiakkan di kilang tumbuhan adalah kemas dan tegap, penunjuk morfologi dan kualiti bertambah baik dengan ketara, dan prestasi pengeluaran selepas penjajahan adalah lebih baik.Kajian telah menunjukkan bahawa anak benih tomato, lada dan timun yang dibiakkan di bawah keadaan kilang tumbuhan bukan sahaja meningkatkan luas daun, ketinggian tumbuhan, diameter batang, kekuatan akar dan penunjuk lain, tetapi juga meningkatkan kebolehsuaian, rintangan penyakit, pembezaan putik bunga selepas penjajahan.Dan pengeluaran dan aspek lain mempunyai kelebihan yang jelas.Bilangan bunga betina bagi setiap pokok meningkat sebanyak 33.8% dan bilangan buah bagi setiap pokok meningkat sebanyak 37.3% selepas menanam anak benih timun yang dibiakkan di kilang tumbuhan.Dengan pendalaman berterusan penyelidikan teori tentang biologi persekitaran perkembangan anak benih, kilang tumbuhan akan menjadi lebih tepat dan terkawal dalam membentuk morfologi anak benih dan meningkatkan aktiviti fisiologi.

 Perbandingan keadaan anak benih yang dicantumkan di rumah hijau dan kilang tumbuhan

Penggunaan sumber yang cekap untuk mengurangkan kos anak benih

Kilang tumbuhan menggunakan kaedah penanaman piawai, bermaklumat dan berindustri, supaya setiap pautan pengeluaran anak benih dikawal dengan ketat, dan kecekapan penggunaan sumber dipertingkatkan dengan ketara.Benih merupakan penggunaan kos utama dalam pembiakan anak benih.Disebabkan oleh operasi yang tidak teratur dan kawalan alam sekitar yang lemah bagi anak benih tradisional, terdapat masalah seperti tidak bercambah atau pertumbuhan benih yang lemah, mengakibatkan sisa besar dalam proses daripada benih kepada anak benih komersial.Dalam persekitaran kilang tumbuhan, melalui prarawatan benih, penyemaian halus dan kawalan tepat terhadap persekitaran penanaman, kecekapan penggunaan benih bertambah baik, dan dos boleh dikurangkan lebih daripada 30%.Air, baja dan sumber lain juga merupakan penggunaan kos utama pembiakan anak benih tradisional, dan fenomena pembaziran sumber adalah serius.Di bawah keadaan kilang tumbuhan, melalui aplikasi teknologi pengairan ketepatan, kecekapan penggunaan air dan baja boleh ditingkatkan lebih daripada 70%.Di samping itu, disebabkan oleh kekompakan struktur kilang tumbuhan itu sendiri dan keseragaman kawalan alam sekitar, kecekapan penggunaan tenaga dan CO2 dalam proses pembiakan anak benih juga bertambah baik dengan ketara.

Berbanding dengan pembiakan anak benih ladang terbuka tradisional dan penanaman anak benih rumah hijau, ciri terbesar pembiakan anak benih di kilang tumbuhan ialah ia boleh dijalankan dalam cara tiga dimensi berbilang lapisan.Di kilang tumbuhan, pembiakan anak benih boleh dilanjutkan dari satah ke ruang menegak, yang sangat meningkatkan kecekapan pembiakan anak benih seunit tanah dan meningkatkan kecekapan penggunaan ruang dengan ketara.Sebagai contoh, modul standard untuk pembiakan anak benih yang dibangunkan oleh syarikat biologi, di bawah keadaan meliputi kawasan seluas 4.68 ㎡, boleh membiak lebih daripada 10,000 anak benih dalam satu kelompok, yang boleh digunakan untuk 3.3 Mu (2201.1 ㎡) pengeluaran sayuran. keperluan.Di bawah keadaan pembiakan tiga dimensi berbilang lapisan berketumpatan tinggi, menyokong peralatan tambahan automatik dan sistem pengangkutan logistik pintar boleh meningkatkan kecekapan penggunaan buruh dan menjimatkan buruh lebih daripada 50%.

Pembiakan anak benih rintangan tinggi untuk membantu pengeluaran hijau

Persekitaran pengeluaran kilang tumbuhan yang bersih dapat mengurangkan kejadian perosak dan penyakit dalam ruang pembiakan.Pada masa yang sama, melalui konfigurasi optimum persekitaran kultur, anak benih yang dihasilkan akan mempunyai rintangan yang lebih tinggi, yang boleh mengurangkan penyemburan racun perosak semasa pembiakan dan penanaman anak benih.Selain itu, untuk pembiakan anak benih khas seperti anak benih cantuman dan anak benih pemotongan, langkah kawalan hijau seperti cahaya, suhu, air dan baja di kilang tumbuhan boleh digunakan untuk menggantikan penggunaan hormon secara besar-besaran dalam operasi tradisional bagi memastikan keselamatan makanan, mengurangkan pencemaran alam sekitar, dan mencapai anak benih hijau Pengeluaran mampan.

Analisis kos pengeluaran 

Cara-cara untuk kilang tumbuhan untuk meningkatkan faedah ekonomi anak benih terutamanya termasuk dua bahagian.Di satu pihak, dengan mengoptimumkan reka bentuk struktur, operasi standard dan penggunaan kemudahan dan peralatan pintar, ia boleh mengurangkan penggunaan benih, elektrik dan buruh dalam proses pembiakan anak benih, dan meningkatkan penggunaan air, baja, haba dan tenaga. .Kecekapan penggunaan gas dan CO2 mengurangkan kos pembiakan anak benih;sebaliknya, melalui kawalan persekitaran yang tepat dan pengoptimuman aliran proses, masa pembiakan anak benih dipendekkan, dan kumpulan pembiakan tahunan dan hasil anak benih seunit ruang meningkat, yang lebih kompetitif di pasaran. 

Dengan perkembangan teknologi kilang tumbuhan dan penyelidikan biologi alam sekitar yang berterusan mengenai penanaman anak benih, kos pembiakan anak benih di kilang tumbuhan pada asasnya adalah sama dengan penanaman rumah hijau tradisional, dan kualiti dan nilai pasaran anak benih adalah lebih tinggi.Mengambil anak benih timun sebagai contoh, bahan pengeluaran menyumbang sebahagian besar, menyumbang kira-kira 37% daripada jumlah kos, termasuk benih, larutan nutrien, dulang palam, substrat, dll. Penggunaan tenaga elektrik menyumbang kira-kira 24% daripada jumlah keseluruhan. kos, termasuk pencahayaan tumbuhan, penghawa dingin dan penggunaan tenaga pam larutan nutrien, dsb., yang merupakan hala tuju utama pengoptimuman masa hadapan.Di samping itu, bahagian buruh yang rendah adalah ciri pengeluaran kilang tumbuhan.Dengan peningkatan berterusan dalam tahap automasi, kos penggunaan buruh akan dikurangkan lagi.Pada masa hadapan, faedah ekonomi pembiakan anak benih di kilang tumbuhan boleh dipertingkatkan lagi melalui pembangunan tanaman bernilai tambah tinggi dan pembangunan teknologi penanaman industri untuk anak benih pokok hutan yang berharga.

Komposisi kos anak benih timun /%

Status Perindustrian

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, institusi penyelidikan saintifik yang diwakili oleh Institut Penyelidikan Pertanian Bandar Akademi Sains Pertanian China, dan perusahaan berteknologi tinggi telah merealisasikan industri pembiakan anak benih di kilang tumbuhan.Ia boleh menyediakan anak benih dengan barisan pengeluaran perindustrian yang cekap dari benih hingga kemunculan.Antaranya, sebuah kilang tumbuhan di Shanxi yang dibina dan beroperasi pada 2019 meliputi kawasan seluas 3,500 ㎡ dan boleh membiak 800,000 anak benih lada atau 550,000 anak benih tomato dalam kitaran 30 hari.Satu lagi kilang pembiakan anak benih yang dibina meliputi kawasan seluas 2300㎡ dan boleh menghasilkan 8-10 juta anak benih setahun.Loji penyembuhan mudah alih untuk anak benih cantuman yang dibangunkan secara bebas oleh Institut Pertanian Bandar, Akademi Sains Pertanian China boleh menyediakan platform penyembuhan dan penjinakkan rangkaian pemasangan untuk penanaman anak benih cantuman.Satu ruang kerja boleh mengendalikan lebih daripada 10,000 anak benih yang dicantumkan pada satu masa.Pada masa hadapan, kepelbagaian varieti pembiakan anak benih di kilang tumbuhan dijangka akan diperluaskan lagi, dan tahap automasi dan kecerdasan akan terus bertambah baik.

Loji penyembuhan mudah alih untuk anak benih cantuman yang dibangunkan oleh Institut Pertanian Bandar, Akademi Sains Pertanian China

Tinjauan

Sebagai pembawa baharu penternakan anak benih kilang, kilang tumbuhan mempunyai kelebihan yang besar dan potensi pengkomersialan berbanding kaedah penternakan anak benih tradisional dari segi kawalan alam sekitar yang tepat, penggunaan sumber yang cekap dan operasi standard.Dengan mengurangkan penggunaan sumber seperti benih, air, baja, tenaga dan tenaga kerja dalam pembiakan anak benih, dan meningkatkan hasil dan kualiti anak benih seunit kawasan, kos pembiakan anak benih di kilang tumbuhan akan dikurangkan lagi, dan produk akan menjadi lebih kompetitif dalam pasaran.Terdapat permintaan yang besar untuk anak benih di China.Selain pengeluaran tanaman tradisional seperti sayur-sayuran, anak pokok yang mempunyai nilai tambah tinggi seperti bunga, ubat herba Cina dan pokok nadir dijangka akan dibiakkan di kilang tumbuhan, dan faedah ekonomi akan terus dipertingkatkan.Pada masa yang sama, platform pembiakan anak benih perindustrian perlu mempertimbangkan keserasian dan fleksibiliti pembiakan anak benih yang berbeza untuk memenuhi keperluan pasaran pembiakan anak benih pada musim yang berbeza.

Teori biologi persekitaran pembiakan anak benih adalah teras kawalan tepat persekitaran kilang tumbuhan.Penyelidikan mendalam mengenai peraturan bentuk dan fotosintesis tumbuhan anak benih dan aktiviti fisiologi lain oleh faktor persekitaran seperti cahaya, suhu, kelembapan dan CO2 akan membantu mewujudkan model interaksi anak benih-persekitaran, yang boleh mengurangkan penggunaan tenaga pengeluaran anak benih dan meningkatkan kualiti dan pengeluaran anak benih.Kualiti menyediakan asas teori.Atas dasar ini, mengawal teknologi dan peralatan dengan cahaya sebagai teras dan ditambah dengan faktor persekitaran yang lain, dan menyesuaikan pengeluaran anak benih dengan jenis tumbuhan khas, keseragaman tinggi dan kualiti tinggi untuk memenuhi keperluan penanaman berketumpatan tinggi dan operasi mekanisasi dalam tumbuhan kilang boleh dibangunkan.Akhirnya, ia menyediakan asas teknikal untuk pembinaan sistem pengeluaran anak benih digital dan merealisasikan pembiakan anak benih standard, tanpa pemandu dan digital di kilang tumbuhan.

Pengarang: Xu Yaliang, Liu Xinying, dsb. 

Maklumat petikan:

Xu Yaliang, Liu Xinying, Yang Qichang.Peralatan teknikal utama dan perindustrian pembiakan anak benih di kilang tumbuhan [J].Teknologi Kejuruteraan Pertanian, 2021,42(4):12-15.