Abstrakti

Kasvitehdas on tällä hetkellä onnistuneesti toteuttanut vihannesten, kuten kurkkujen, tomaattien, paprikan, munakoison ja melonien jalostuksen, jolloin viljelijät saavat korkealaatuisia taimia erissä ja tuotannon suorituskyky on parempi istutuksen jälkeen.Kasvitehtaista on tullut tärkeä taimitoimitusväline vihannesteollisuudelle, ja niillä on yhä tärkeämpi rooli vihannesteollisuuden tarjontapuolen rakenneuudistuksen edistämisessä, kaupunkien vihannestarjonnan ja vihervihannestuotannon varmistamisessa.

Kasvitehtaan taimien jalostusjärjestelmän suunnittelu ja keskeiset tekniset laitteet

Tehokkaimpana maataloustuotantojärjestelmänä tällä hetkellä kasvitehtaan taimien jalostusjärjestelmä integroi kattavat tekniset keinot mukaan lukien keinovalaistus, ravinneliuossyöttö, kolmiulotteinen ympäristönhallinta, automatisoidut aputoiminnot, älykäs tuotannonhallinta jne. sekä integroi bioteknologian, tiedon teknologiaa ja tekoälyä.Älykkäät ja muut korkean teknologian saavutukset edistävät alan jatkuvaa kehitystä. 

LED keinovalon lähdejärjestelmä

Keinovaloympäristön rakentaminen on yksi kasvitehtaiden taimien jalostusjärjestelmän ydinteknologioista, ja se on myös taimien tuotannon pääasiallinen energiankulutuslähde.Tehdastehtaiden valoympäristössä on vahva joustavuus ja valoympäristöä voidaan säätää useista eri ulottuvuuksista, kuten valon laadusta, valon voimakkuudesta ja valojaksosta, ja samalla erilaisia ​​valotekijöitä voidaan optimoida ja yhdistää aikajärjestyksessä muodostamaan kevyt kaava taimien viljelyyn, mikä takaa sopivan valon ympäristön taimien keinoviljelyyn.Siksi eri taimien kasvun valontarpeen ominaisuuksien ja tuotantotavoitteiden perusteella, optimoimalla valokaavaparametreja ja valonsyöttöstrategiaa, on kehitetty erityinen energiaa säästävä LED-valolähde, joka voi parantaa huomattavasti taimien valoenergian muunnostehokkuutta. , edistää taimien biomassan kertymistä ja parantaa taimituotannon laatua samalla, kun se vähentää energiankulutusta ja tuotantokustannuksia.Lisäksi valoympäristön säätely on myös tärkeä tekninen keino taimien kesyttämisprosessissa ja vartettujen taimien paranemisessa.

Irrotettava monikerroksinen pystysuora taimijärjestelmä

Taimien jalostus tehtaalla tapahtuu monikerroksisen kolmiulotteisen hyllyn avulla.Modulaarisen järjestelmäsuunnittelun avulla taimien kasvatusjärjestelmän nopea kokoaminen voidaan toteuttaa.Hyllyjen välistä etäisyyttä voidaan säätää joustavasti vastaamaan eri lajikkeiden taimien jalostuksen tilatarpeita ja parantamaan huomattavasti tilankäyttöastetta.Lisäksi kylvöpenkkijärjestelmän, valaistusjärjestelmän sekä vesi- ja lannoitekastelujärjestelmän erillinen suunnittelu mahdollistaa kylvöpenkissä sekä kuljetustoiminnon, joka on kätevä siirtää eri konepajoihin, kuten kylvö-, itämis- ja kesytykseen, että vähentää työvoimaa. taimitarjottimen käsittelyn kulutus.

Irrotettava monikerroksinen pystysuora taimijärjestelmä 

Veden ja lannoitteiden kastelussa käytetään pääasiassa vuorovesityyppiä, ruiskutustyyppiä ja muita menetelmiä ravinneliuoksen toimitusajan ja -tiheyden tarkan hallinnan avulla, jotta saavutetaan veden ja kivennäisravinteiden tasainen tarjonta ja tehokas käyttö.Yhdessä taimien erityisen ravinneliuoskaavan kanssa se voi täyttää taimien kasvu- ja kehitystarpeet ja varmistaa taimien nopean ja terveen kasvun.Lisäksi online-ravinteiden ionien havaitsemisjärjestelmän ja ravintoliuoksen sterilointijärjestelmän avulla ravinteita voidaan täydentää ajoissa, samalla kun vältetään taimien normaaliin kasvuun vaikuttavien mikro-organismien ja sekundääristen aineenvaihduntatuotteiden kerääntyminen. 

Ympäristönvalvontajärjestelmä

Tarkka ja tehokas ympäristönhallinta on yksi kasvitehtaan taimien lisäysjärjestelmän pääpiirteistä.Tehdastehtaan ulkoinen kunnossapitorakenne kootaan yleensä läpinäkymättömistä ja erittäin eristäviä materiaaleista.Tällä perusteella ulkoinen ympäristö ei vaikuta lähestulkoon valon, lämpötilan, kosteuden, tuulen nopeuden ja CO2:n säätelyyn.CFD-mallin rakentamisen ansiosta ilmakanavan sijoittelun optimoimiseksi yhdistettynä mikroympäristön ohjausmenetelmään ympäristötekijöiden, kuten lämpötilan, kosteuden, tuulen nopeuden ja hiilidioksidin, tasainen jakautuminen tiheän viljelytilassa voidaan saavuttaa. saavuttaa.Älykäs ympäristön säätö toteutetaan hajautetuilla antureilla ja kosketusohjauksella, ja koko viljelyympäristön reaaliaikainen säätö tapahtuu valvontayksikön ja ohjausjärjestelmän välisen yhteyden kautta.Lisäksi vesijäähdytteisten valonlähteiden ja vesikierron käyttö yhdistettynä ulkokylmälähteiden käyttöönottoon voi saavuttaa energiaa säästävän jäähdytyksen ja vähentää ilmastoinnin energiankulutusta.

Automaattiset apukäyttölaitteet

Kasvien tehtaan taimien jalostusprosessi on tiukka, toimintatiheys on korkea, tila on kompakti ja automaattiset apulaitteet ovat välttämättömiä.Automatisoitujen apulaitteiden käyttö ei pelkästään vähennä työvoiman kulutusta, vaan auttaa myös parantamaan viljelytilan tehokkuutta.Tähän mennessä kehitetyt automaatiolaitteet sisältävät tulppamaan peittokoneen, kylvökoneen, oksastuskoneen, AGV-logistiikan kuljetusvaunun jne. Tukevan älykkään hallintaalustan ohjauksessa koko taimien jalostusprosessin miehittämätön toiminta voidaan periaatteessa tajusi.Lisäksi konenäköteknologialla on yhä tärkeämpi rooli taimien jalostusprosessissa.Se ei vain auta seuraamaan taimien kasvutilaa, avustaa kaupallisten taimien hoidossa, vaan myös suorittaa automaattisen heikkojen taimien ja kuolleiden taimien seulonnan.Robottikäsi poistaa ja täyttää taimet.

Kasvitehtaan taimien jalostuksen edut

Korkeatasoinen ympäristövalvonta mahdollistaa vuosituotannon

Taimenjalostuksen erityispiirteistä johtuen sen viljelyympäristön hallinta on erittäin tärkeää.Kasvitehtaan olosuhteissa ympäristötekijät, kuten valo, lämpötila, vesi, ilma, lannoite ja CO2, ovat tarkasti hallinnassa, mikä voi tarjota parhaan kasvuympäristön taimien jalostukseen vuodenajasta ja alueesta riippumatta.Lisäksi vartettujen taimien jalostuksessa ja taimien leikkausprosessissa haavan paranemisen ja juurien erilaistumisen prosessi vaatii korkeampaa ympäristönhallintaa, ja myös kasvitehtaat ovat erinomaisia ​​kantajia.Itse kasvitehtaan ympäristöolosuhteiden joustavuus on vahva, joten sillä on suuri merkitys vihannesten taimien tuotannossa ei-jalostuskaudella tai äärimmäisissä ympäristöissä ja se voi tarjota taimitukea vihannesten monivuotisen saannin varmistamiseksi.Lisäksi kasvitehtaiden taimien jalostus ei ole tilaraja, vaan se voidaan toteuttaa paikan päällä kaupunkien esikaupunkialueilla ja yhteisön julkisissa tiloissa.Tekniset tiedot ovat joustavia ja vaihtelevia, mikä mahdollistaa korkealaatuisten taimien massatuotannon ja tiiviin tarjonnan, mikä on tärkeä tuki kaupunkiviljelyn kehittämiselle. 

Lyhennä jalostussykliä ja paranna taimien laatua

Kasvitehdasolosuhteissa erilaisten kasvuympäristötekijöiden tarkan hallinnan ansiosta taimien jalostussykli lyhenee 30-50 % perinteisiin menetelmiin verrattuna.Jalostussyklin lyhentäminen voi kasvattaa taimien tuotantoerää, kasvattaa tuottajan tuloja ja vähentää markkinoiden vaihteluista aiheutuvia toimintariskejä.Viljelijöille se edistää varhaista istutusta ja istutusta, varhaista markkinoilletuloa ja markkinoiden kilpailukyvyn paranemista.Toisaalta tehtaalla kasvatetut taimet ovat siistejä ja jäykkiä, morfologiset ja laatuindikaattorit ovat merkittävästi parantuneet ja tuotannon suorituskyky kolonisaation jälkeen on parempi.Tutkimukset ovat osoittaneet, että kasvitehdasolosuhteissa jalostetut tomaatin, pippurin ja kurkun taimet eivät ainoastaan ​​paranna lehtien pinta-alaa, kasvin korkeutta, varren halkaisijaa, juurien elinvoimaa ja muita indikaattoreita, vaan myös parantavat sopeutumiskykyä, taudinkestävyyttä, kukkanuppujen erilaistumista kolonisaation jälkeen.Ja tuotannossa ja muissa näkökohdissa on ilmeisiä etuja.Naaraskukkien määrä kasvia kohden kasvoi 33,8 % ja hedelmien määrä kasvia kohden 37,3 % kasvitehtaissa jalostettujen kurkkutaimien istutuksen jälkeen.Taimien kehitysympäristön biologian teoreettisen tutkimuksen jatkuvan syventymisen myötä kasvitehtaista tulee entistä tarkempia ja hallittavampia taimien morfologian muotoilussa ja fysiologisen aktiivisuuden parantamisessa.

 Vartettujen taimien tilan vertailu kasvihuoneissa ja kasvitehtaissa

Resurssien tehokas käyttö vähentää taimikustannuksia

Kasvitehdas ottaa käyttöön standardoituja, tietopohjaisia ​​ja teollistettuja istutusmenetelmiä, jolloin jokainen taimien tuotannon linkki on tiukasti valvottu ja resurssien käytön tehokkuus paranee merkittävästi.Siemenet ovat suurin kustannuskulutus taimien jalostuksessa.Perinteisten taimien epäsäännöllisen toiminnan ja huonon ympäristön hallittavuuden vuoksi on ongelmia, kuten siementen itämattomuus tai heikko kasvu, mikä johtaa valtavaan jätteeseen prosessissa siemenistä kaupallisiin taimiin.Kasvitehdasympäristössä siementen esikäsittelyn, hienon kylvön ja viljelyympäristön tarkan hallinnan avulla siementen käyttötehokkuus paranee huomattavasti, ja annostusta voidaan vähentää yli 30%.Vesi, lannoitteet ja muut resurssit ovat myös perinteisen taimien kasvatuksen pääasiallinen kustannuskulutus, ja luonnonvarojen tuhlauksen ilmiö on vakava.Kasvitehtaiden olosuhteissa tarkkuuskasteluteknologian avulla veden ja lannoitteiden käytön tehokkuutta voidaan lisätä yli 70 %.Lisäksi itse kasvitehtaan rakenteen tiiviyden ja ympäristön hallinnan yhtenäisyyden ansiosta energian ja CO2:n hyötysuhde paranee merkittävästi myös taimien lisääntymisprosessissa.

Perinteiseen avomaataimenkasvatus- ja kasvihuonetaimien kasvatukseen verrattuna kasvitehtaiden taimien jalostuksen suurin piirre on, että se voidaan tehdä monikerroksisesti kolmiulotteisesti.Kasvitehtaalla taimien jalostus voidaan laajentaa tasosta pystytilaan, mikä parantaa huomattavasti taimien jalostuksen tehokkuutta maayksikköä kohden ja parantaa merkittävästi tilankäyttötehokkuutta.Esimerkiksi biologisen yrityksen kehittämä taimienjalostuksen standardimoduuli, jonka pinta-ala on 4,68 ㎡, voi kasvattaa yli 10 000 taimia yhdessä erässä, jota voidaan käyttää 3,3 Mu (2201,1 ㎡) vihannesten tuotantoon. tarpeisiin.Suuritiheyksisen monikerroksisen kolmiulotteisen jalostuksen olosuhteissa automaattisten apulaitteiden ja älykkään logistiikan kuljetusjärjestelmän tukeminen voi parantaa huomattavasti työvoiman käytön tehokkuutta ja säästää työvoimaa yli 50%.

Korkean vastustuskyvyn taimien jalostus auttaa vihreää tuotantoa

Tehdastehtaan puhdas tuotantoympäristö voi merkittävästi vähentää tuholaisten ja tautien esiintymistä pesimätilassa.Samaan aikaan viljelyympäristön optimoidun konfiguraation ansiosta tuotetuilla taimilla on korkeampi vastustuskyky, mikä voi vähentää huomattavasti torjunta-aineruiskutusta taimien lisääntymisen ja istutuksen aikana.Lisäksi erikoistaimien, kuten oksastettujen taimien ja leikkaavien taimien jalostuksessa kasvitehtaan vihertorjuntatoimenpiteitä, kuten valoa, lämpötilaa, vettä ja lannoitetta voidaan käyttää korvaamaan hormonien laajamittaista käyttöä perinteisissä toiminnoissa. elintarviketurvallisuus, ympäristön saastumisen vähentäminen ja vihreiden taimien saavuttaminen Kestävä tuotanto.

Tuotantokustannusanalyysi 

Kasvitehtaiden keinot kasvattaa taimien taloudellisia hyötyjä ovat pääosin kaksiosaisia.Toisaalta optimoimalla rakennesuunnittelua, standardoitua toimintaa ja älykkäiden tilojen ja laitteiden käyttöä se voi vähentää siementen, sähkön ja työn kulutusta taimien jalostuksessa sekä parantaa veden, lannoitteiden, lämmön ja energian kulutusta. .Kaasun ja CO2:n hyötysuhde alentaa taimien jalostuksen kustannuksia;toisaalta ympäristön tarkalla ohjauksella ja prosessivirtauksen optimoinnilla taimien jalostusaika lyhenee ja vuotuinen jalostuserä ja taimien tuotto tilayksikköä kohti kasvaa, mikä on kilpailukykyisempi markkinoilla. 

Kasvitehdasteknologian kehittymisen ja taimien viljelyn ympäristöbiologisen tutkimuksen jatkuvan syventymisen myötä kasvitehtaiden taimien jalostuksen kustannukset ovat periaatteessa samat kuin perinteisessä kasvihuoneviljelyssä, ja taimien laatu ja markkina-arvo ovat korkeammat.Kun otetaan esimerkiksi kurkun taimet, tuotantomateriaalit muodostavat suuren osan, noin 37 % kokonaiskustannuksista, mukaan lukien siemenet, ravinneliuos, tulppakaukalot, substraatit jne. Sähköenergian kulutus on noin 24 % kokonaiskustannuksista. kustannukset, mukaan lukien kasvien valaistus, ilmastointi ja ravinneliuospumpun energiankulutus jne., mikä on tulevaisuuden optimoinnin pääsuunta.Lisäksi tehdastuotantoon on ominaista työvoiman alhainen osuus.Automaatioasteen jatkuvan lisääntymisen myötä työvoiman kulutuksen kustannukset pienenevät entisestään.Jatkossa kasvitehtaiden taimien jalostuksen taloudellisia hyötyjä voidaan edelleen parantaa kehittämällä korkean jalostusarvon viljelykasveja ja kehittämällä teollista viljelyteknologiaa jalometsäpuiden taimille.

Kurkun taimien kustannuskoostumus / %

Teollistumisen tila

Viime vuosina Kiinan maataloustieteiden akatemian Urban Agriculture Research Instituten edustamat tieteelliset tutkimuslaitokset ja korkean teknologian yritykset ovat toteuttaneet taimien jalostuksen kasvitehtaissa.Se voi tarjota taimeille tehokkaan teollisen tuotantolinjan siemenestä syntymiseen.Niistä vuonna 2019 rakennettu ja käyttöön otettu Shanxin tehdas, jonka pinta-ala on 3 500 ㎡, voi kasvattaa 800 000 paprikan tai 550 000 tomaatin taimaa 30 päivän aikana.Toinen rakennettu taimienjalostustehdas kattaa alueen 2300 ㎡ ja voi tuottaa 8-10 miljoonaa tainta vuodessa.Kiinan maataloustieteiden akatemian kaupunkitalouden instituutin itsenäisesti kehittämä siirrettävä oksastettujen taimien parantava kasvi voi tarjota kokoonpanolinjan parantavan ja kesyttävän alustan vartettujen taimien viljelyyn.Yksi työtila voi käsitellä yli 10 000 vartettua taimia kerrallaan.Jatkossa kasvitehtaiden taimien jalostuslajikkeiden monimuotoisuuden odotetaan edelleen lisääntyvän ja automaation ja älykkyyden tason paranevan edelleen.

Kiinan maataloustieteiden akatemian kaupunkitalouden instituutin kehittämä liikkuva parantava kasvi vartetuille taimille

Näkymät

Uutena tehdastaimien kasvattajana kasvitehtailla on valtavia etuja ja kaupallistamispotentiaalia perinteisiin taimien kasvatusmenetelmiin verrattuna tarkan ympäristön hallinnan, resurssien tehokkaan käytön ja standardoidun toiminnan osalta.Vähentämällä resurssien, kuten siementen, veden, lannoitteiden, energian ja työvoiman kulutusta taimien jalostuksessa sekä parantamalla taimien satoa ja laatua pinta-alayksikköä kohden, alenevat kasvitehtaiden taimien jalostuksen kustannukset entisestään ja tuotteet olla kilpailukykyisempi markkinoilla.Taimille on Kiinassa valtava kysyntä.Perinteisten viljelykasvien, kuten vihannesten, tuotannon lisäksi kasvitehtaissa odotetaan kasvavan korkean jalostusarvon taimia, kuten kukkia, kiinalaisia ​​yrttilääkkeitä ja harvinaisia ​​puita, ja taloudellisia hyötyjä parannetaan entisestään.Samalla teollistuneen taimien jalostusalustan tulee ottaa huomioon eri taimien jalostuksen yhteensopivuus ja joustavuus vastaamaan taimijalostusmarkkinoiden tarpeita eri vuodenaikoina.

Taimien jalostusympäristön biologinen teoria on kasvitehdasympäristön tarkan hallinnan ydin.Taimien muodon ja fotosynteesin sekä muiden fysiologisten toimintojen säätelyn syvällinen tutkimus ympäristötekijöillä, kuten valolla, lämpötilalla, kosteudella ja CO2:lla, auttaa luomaan taimi-ympäristön vuorovaikutusmallin, joka voi vähentää taimituotannon energiankulutusta ja parantaa taimien laatua ja tuotantoa.Laatu tarjoaa teoreettisen perustan.Tältä pohjalta ohjataan teknologiaa ja laitteita, joissa on valo ytimenä ja yhdistettynä muihin ympäristötekijöihin, ja räätälöidään taimien tuotanto erityisillä kasvityypeillä, korkealla tasalaatuisuudella ja korkealla laadulla vastaamaan tiheän viljelyn ja koneellisen toiminnan vaatimuksia kasveissa. tehtaita voidaan kehittää.Viime kädessä se tarjoaa teknisen perustan digitaalisen taimien tuotantojärjestelmän rakentamiselle ja toteuttaa standardoitua, miehittämätöntä ja digitaalista taimien jalostusta kasvitehtaissa.

Kirjoittaja: Xu Yaliang, Liu Xinying jne. 

Lainaustiedot:

Xu Yaliang, Liu Xinying, Yang Qichang. Tärkeimmät tekniset laitteet ja taimien jalostuksen teollistuminen kasvitehtaissa [J].Agricultural Engineering Technology, 2021, 42(4):12-15.