תַקצִיר

נכון לעכשיו, מפעל הצמחים הבין בהצלחה את גידול שתילי ירקות כמו מלפפונים, עגבניות, פלפלים, חצילים ומלונים, ומספק לחקלאים שתילים באיכות גבוהה בקבוצות, וביצועי הייצור לאחר השתילה טובים יותר. מפעלי צמחים הפכו לאמצעי חשוב לאספקת שתילים לתעשיית הירקות, וממלאים תפקיד חשוב יותר ויותר בקידום הרפורמה המבנית בצד האספקה ​​של תעשיית הירקות, ומבטיחים אספקת ירקות עירונית וייצור ירקות ירוקים.

תכנון מערכת גידול שתילים מפעל צמחים וציוד טכני מפתח

כמערכת הייצור החקלאית היעילה ביותר כיום, מערכת גידול השתילים של מפעל הצומח משלבת אמצעים טכניים מקיפים הכוללים תאורה מלאכותית, אספקת פתרונות תזונה, בקרה סביבתית תלת מימדית, פעולות עזר אוטומטיות, ניהול ייצור חכם וכו ', ומשלב ביוטכנולוגיה, מידע טכנולוגיה ובינה מלאכותית. הישגי היי-טק אינטליגנטיים ואחרים מקדמים את ההתפתחות המתמשכת של הענף. 

מערכת מקור אור מלאכותית LED

בניית סביבת אור מלאכותית היא אחת הטכנולוגיות הליבה של מערכת גידול השתילים במפעלי צמחים, והיא גם המקור העיקרי לצריכת האנרגיה לייצור שתילים. לסביבה הקלה של מפעלי צמחים יש גמישות חזקה, וניתן להסדיר את סביבת האור מממדים מרובים כמו איכות אור, עוצמת אור וצילום, ובו זמנית ניתן לייעל את גורמי האור השונים ולשלב אותם ברצף הזמן ליצירת A פורמולה קלה לגידול שתילים, מבטיחה סביבת אור מתאימה לגידול מלאכותי של שתילים. לפיכך, בהתבסס על מאפייני הביקוש האור ויעדי הייצור של צמיחת שתילים שונים, על ידי אופטימיזציה של פרמטרים של פורמולה האור ואסטרטגיית אספקת האור, פותח מקור תאורת LED מיוחד לחיסכון באנרגיה, שיכול לשפר מאוד את יעילות המרת אנרגיית האור של שתילים , קידום הצטברות ביומסה של שתילים, ושפר את איכות ייצור השתיל, תוך הפחתת עלויות צריכת האנרגיה ועלויות הייצור. בנוסף, ויסות סביבת אור היא גם אמצעי טכני חשוב בתהליך הביות של שתילים וריפוי של שתילים משתלים.

מערכת שתילים אנכית רב שכבתית ניתנת לניתוק

גידול השתילים במפעל הצמחים מתבצע באמצעות מדף תלת ממדי רב שכבתי. באמצעות תכנון המערכת המודולרית ניתן לממש את ההרכבה המהירה של מערכת גידול השתילים. ניתן להתאים באופן גמיש את המרווח בין המדפים בכדי לעמוד בדרישות החלל לגידול זנים שונים של שתילים ולשפר מאוד את קצב ניצול החלל. בנוסף, התכנון הנפרד של מערכת הזרעים, מערכת התאורה ומערכת ההשקיה של מים ודשנים מאפשר ל- Seedbed להיות גם פונקציית הובלה, הנוחה לעבור לסדנאות שונות כמו זריעה, נביטה וביות, ומפחית את העבודה צריכת טיפול במגש שתילים.

מערכת שתילים אנכית רב שכבתית ניתנת לניתוק 

השקיה במים ודשנים מאמצת בעיקר את סוג גאות ושפל, סוג ריסוס ושיטות אחרות, באמצעות שליטה מדויקת על הזמן והתדירות של אספקת תמיסת התזונה, כדי להשיג אספקה ​​אחידה ושימוש יעיל במים וחומרים מזינים מינרליים. בשילוב עם הנוסחה המיוחדת של תמיסת התזונה לשתילים, היא יכולה לענות על צרכי הצמיחה וההתפתחות של שתילים ולהבטיח את הצמיחה המהירה והבריאה של שתילים. בנוסף, דרך מערכת גילוי היונים המזינים המקוונים ומערכת עיקור תמיסת התזונה המקוונת, ניתן לחדש חומרים מזינים בזמן, תוך הימנעות מהצטברות מיקרואורגניזמים ומטבוליטים משניים המשפיעים על הצמיחה הרגילה של שתילים. 

מערכת בקרה סביבתית

בקרה סביבתית מדויקת ויעילה היא אחת התכונות העיקריות של מערכת התפשטות שתיל מפעל צמחית. מבנה התחזוקה החיצוני של מפעל צמחים מורכב בדרך כלל מחומרים אטומים ומבודדים מאוד. על בסיס זה, ויסות האור, הטמפרטורה, הלחות, מהירות הרוח ו- CO2 אינו מושפע כמעט מהסביבה החיצונית. באמצעות בניית מודל CFD כדי לייעל את הפריסה של צינור האוויר, בשילוב עם שיטת בקרת המיקרו-סביבת לְהִתְבַּצֵעַ. ויסות הסביבה החכמה מתממש על ידי חיישנים מבוזרים ובקרת מגע, והוויסות בזמן אמת של כל סביבת הטיפוח מתבצעת באמצעות החיבור בין יחידת הניטור למערכת הבקרה. בנוסף, השימוש במקורות אור מקוררים במים ובמחזור מים, בשילוב עם הצגת מקורות קרים חיצוניים, יכול להשיג קירור לחיסכון באנרגיה ולהפחית את צריכת האנרגיה המזגן.

ציוד הפעלה עזר אוטומטי

תהליך פעולת גידול השתיל של מפעל הצמח קפדני, צפיפות הפעולה גבוהה, החלל קומפקטי, וציוד עזר אוטומטי חיוני. השימוש בציוד עזר אוטומטי אינו תורם רק להפחתת צריכת העבודה, אלא גם מסייע בשיפור היעילות של מרחב הטיפוח. ציוד האוטומציה שפותח עד כה כולל מכונת כיסוי אדמה תקעית, זרע, מכונת השתלה, AGV Logistic ממומש. בנוסף, טכנולוגיית ראיית המכונה ממלאת גם תפקיד חשוב יותר ויותר בתהליך גידול השתילים. זה לא רק עוזר לפקח על מצב הצמיחה של שתילים, מסייע בניהול שתילים מסחריים, אלא גם מבצע סינון אוטומטי של שתילים חלשים ושתילים מתים. יד הרובוט מסלקת וממלאת את השתילים.

היתרונות של גידול שתילים מפעל צמחים

רמה גבוהה של בקרה סביבתית מאפשרת ייצור שנתי

בשל ייחודיות גידול השתילים, השליטה בסביבת הטיפוח שלה חשובה מאוד. בתנאי מפעל הצמח, גורמים סביבתיים כמו אור, טמפרטורה, מים, אוויר, דשן ו- CO2 נשלטים מאוד, שיכולים לספק את סביבת הגידול הטובה ביותר לגידול שתילים, ללא קשר לעונות ואזורים. בנוסף, בתהליך הרבייה של שתילים משתלים וחיתוך שתילים, תהליך השתלת ריפוי פצעים ובידול שורשים דורש שליטה סביבתית גבוהה יותר, ומפעלי צמחים הם גם נשאים מצוינים. הגמישות של התנאים הסביבתיים של מפעל הצמחים עצמו היא חזקה, ולכן ישנה משמעות רבה לייצור שתילי צמחיות בעונות שאינן גידול או בסביבות קיצוניות, ויכולה לספק תמיכת שתיל כדי להבטיח אספקה ​​רב שנתי של ירקות. בנוסף, גידול השתילים של מפעלי צמחים אינו מוגבל על ידי החלל, וניתן לבצע אותו במקום בפרברי ערים ומרחבים ציבוריים קהילתיים. המפרט גמיש וניתן לשינוי, המאפשרים ייצור המוני ואספקה ​​קרובה של שתילים באיכות גבוהה, ומספקים תמיכה חשובה לפיתוח גננות עירונית. 

קצר את מחזור הרבייה ושפר את איכות השתילים

בתנאי מפעל הצמח, בזכות השליטה המדויקת בגורמים סביבתיים של צמיחה שונים, מחזור גידול השתילים מתקצר ב- 30% עד 50% בהשוואה לשיטות מסורתיות. קיצור מחזור הרבייה יכול להגדיל את אצוות הייצור של שתילים, להגדיל את הכנסות היצרן ולהקטין את הסיכונים התפעוליים הנגרמים כתוצאה מתנודות שוק. עבור המגדלים, זה תורם להשתלות ושתילה מוקדמים, השקת שוק מוקדם ושיפור התחרותיות בשוק. מצד שני, השתילים שגדלו במפעל הצמח הם מסודרים וחזקים, האינדיקטורים המורפולוגיים והאיכותיים משופרים משמעותית, וביצועי הייצור לאחר הקולוניזציה טובים יותר. מחקרים הראו כי שתילי עגבניות, פלפל ומלפפון שגדלו בתנאי מפעל הצמח לא רק משפרים את שטח העלים, גובה הצמח, קוטר הגזע, מרץ שורש ומדדים אחרים, אלא גם משפר את יכולת ההסתגלות, עמידות למחלות, בידול ניצני פרחים לאחר הקולוניזציה. ולייצור והיבטים אחרים יש יתרונות ברורים. מספר הפרחים הנקביים לצמח גדל ב -33.8% ומספר הפירות לצמח גדל ב -37.3% לאחר נטיעת שתילי מלפפון שגדלו במפעלי צמחים. עם העמקה מתמדת של המחקר התיאורטי על הביולוגיה של הסביבה ההתפתחותית של השתיל, מפעלי צמחים יהיו מדויקים יותר ובשליטה בעיצוב מורפולוגיית השתילים ושיפור הפעילות הפיזיולוגית.

 השוואה בין מצב השתילים המושתלים בחממות ובמפעלי צמחים

שימוש יעיל במשאבים להפחתת עלויות השתיל

מפעל הצמח נוקט בשיטות נטיעה סטנדרטיות, אינפורמטיות ומתועשות, כך שכל קישור של ייצור שתילים נשלט בקפדנות, ויעילות השימוש במשאבים משופרת משמעותית. זרעים הם צריכת העלות העיקרית בגידול שתילים. בגלל פעולה לא סדירה ושליטה סביבתית לקויה של שתילים מסורתיים, ישנן בעיות כמו אי-גמר או גידול חלש של זרעים, וכתוצאה מכך פסולת עצומה בתהליך מזרעים לשתילים מסחריים. בסביבת מפעל הצמח, באמצעות טיפול מראש בזרעים, זריעה עדינה ושליטה מדויקת בסביבת הטיפוח, משופרת מאוד את יעילות השימוש של זרעים, וניתן להפחית את המינון ביותר מ- 30%. מים, דשן ומשאבים אחרים הם גם צריכת העלות העיקרית של העלאת שתילים מסורתית, ותופעת פסולת המשאבים היא רצינית. בתנאים של מפעלי צמחים, באמצעות יישום טכנולוגיית השקיה מדויקת, ניתן להגדיל את היעילות של ניצול מים ודישנים ביותר מ- 70%. בנוסף, בשל קומפקטיות של מבנה מפעל הצמח עצמו ואחידות השליטה הסביבתית, משופרת באופן משמעותי את יעילות השימוש באנרגיה וניצול CO2 בתהליך התפשטות השתיל.

בהשוואה לגידול שתילים שדה פתוח מסורתי וגידול שתיל חממה, התכונה הגדולה ביותר של גידול שתילים במפעלי צמחים היא שניתן לבצע אותה בצורה תלת ממדית רב שכבתית. במפעל הצומח ניתן להרחיב את גידול השתילים מהמטוס לחלל האנכי, מה שמשפר מאוד את יעילות גידול השתילים ליחידת אדמה ומשפר משמעותית את יעילות ניצול החלל. לדוגמה, המודול הסטנדרטי לגידול שתילים שפותח על ידי חברה ביולוגית, בתנאי של כיסוי שטח של 4.68 ㎡, יכול לגדל יותר מ -10,000 שתילים באצווה יחידה, שניתן להשתמש בהם ל -3.3 MU (2201.1 ㎡) ייצור ירקות צרכים. בתנאי של גידול תלת ממדי רב-שכבתי בצפיפות גבוהה, תמיכה בציוד עזר אוטומטי ומערכת תחבורה לוגיסטית חכמה יכולה לשפר מאוד את היעילות של ניצול העבודה ולחסוך עבודה ביותר מ- 50%.

גידול שתילים התנגדות גבוהה כדי לעזור לייצור ירוק

סביבת הייצור הנקייה של מפעל הצמח יכולה להפחית מאוד את התרחשותם של מזיקים ומחלות במרחב הרבייה. במקביל, באמצעות התצורה המותאמת של סביבת התרבות, שתילים המיוצרים יהיו בעלי התנגדות גבוהה יותר, שיכולה להפחית מאוד את ריסוס חומרי הדברה במהלך התפשטות שתילים ונטיעה. בנוסף, לגידול שתילים מיוחדים כמו שתילים משתלים וחיתוך שתילים, ניתן להשתמש במדדי בקרה ירוקים כמו אור, טמפרטורה, מים ודשן במפעל הצמח כדי להחליף את השימוש הגדול בהורמונים בפעולות מסורתיות כדי להבטיח בטיחות המזון, הפחיתו את הזיהום הסביבתי והשיגו שתילים ירוקים ייצור בר -קיימא.

ניתוח עלות ייצור 

הדרכים של מפעלי צמחים להגדיל את היתרונות הכלכליים של שתילים כוללות בעיקר שני חלקים. מצד אחד, על ידי אופטימיזציה של תכנון מבני, פעולה סטנדרטית ושימוש במתקנים וציוד חכמים, זה יכול להפחית את צריכת הזרעים, החשמל והעבודה בתהליך גידול שתילים, ולשפר מים, דשן, חום וצריכת אנרגיה ו יעילות השימוש של גז ו- CO2 מצמצמת את עלות גידול השתילים; מצד שני, באמצעות שליטה מדויקת על הסביבה ואופטימיזציה של זרימת התהליכים, מתקצר זמן הרבייה של שתילים, ותשואת האצווה השנתית ותשואת השתיל ליחידה מוגברת, וזה יותר תחרותי בשוק. 

עם פיתוח טכנולוגיית מפעל הצומח והעמקה מתמדת של מחקר ביולוגיה סביבתית בנושא גידול שתילים, עלות גידול השתילים במפעלי צמחים זהה למעשה לזו של גידול חממה מסורתי, ואיכות השוק של שתילים גבוהים יותר. נטילת שתילי מלפפון כדוגמה, חומרי הייצור מהווים חלק גדול, המהווים כ- 37% מהעלות הכוללת, כולל זרעים, תמיסת חומרים מזינים, מגשי תקע, מצעים וכו '. צריכת אנרגיה חשמלית מהווה כ -24% מהסך הכל עלות, כולל תאורת צמחים, מיזוג אוויר ופתרון חומרים מזינים משאבת צריכת אנרגיה וכו ', שהיא הכיוון העיקרי של אופטימיזציה עתידית. בנוסף, החלק הנמוך של העבודה הוא תכונה של ייצור מפעל הצמח. עם העלייה המתמשכת במידת האוטומציה, עלות צריכת העבודה תופחת עוד יותר. בעתיד ניתן לשפר עוד יותר את היתרונות הכלכליים של גידול שתילים במפעלי צמחים באמצעות פיתוח גידולים בעלי ערך מוסף גבוה ופיתוח טכנולוגיית טיפוח מתועשת לשתילים של עצי יער יקרים.

הרכב עלות שתיל מלפפון /%

מעמד התיעוש

בשנים האחרונות, מוסדות מחקר מדעיים המיוצגים על ידי המכון לחקר החקלאות העירונית של האקדמיה הסינית למדעי החקלאות, ומפעלים היי-טק הבינו את ענף גידול השתילים במפעלי צמחים. זה יכול לספק שתילים עם קו ייצור תעשייתי יעיל מזרע להופעה. ביניהם, מפעל צמחים בשאנקשי שנבנה והוצב בפעולה בשנת 2019 משתרע על שטח של 3,500 ㎡ ויכול לגדל 800,000 שתילי פלפל או 550,000 שתילי עגבניות במחזור של 30 יום. מפעל צמח גידול שתילים נוסף שנבנה משתרע על שטח של 2300 ㎡ ויכול לייצר 8-10 מיליון שתילים בשנה. מפעל הריפוי הסלולרי לשתילים שהושפעו שפותח באופן עצמאי על ידי המכון לחקלאות עירונית, האקדמיה הסינית למדעי החקלאות יכול לספק פלטפורמת ריפוי וביות של קו הרכבה לגידול שתילים מושתלים. מרחב עבודה יחיד יכול להתמודד עם יותר מ -10,000 שתילים השתלה בכל פעם. בעתיד צפוי להיות מורחב עוד יותר את המגוון של זני גידול השתילים במפעלי צמחים, ורמת האוטומציה והאינטליגנציה תמשיך להשתפר.

מפעל הריפוי הנייד לשתילים שהושפעו שפותח על ידי המכון לחקלאות עירונית, האקדמיה הסינית למדעי החקלאות

הַשׁקָפָה

כמוביל חדש של העלאת שתילים במפעל, למפעלי הצמחים יש יתרונות עצומים ופוטנציאל מסחור בהשוואה לשיטות העלאת שתילים מסורתית מבחינת בקרת סביבה מדויקת, ניצול יעיל של משאבים ופעולות סטנדרטיות. על ידי הפחתת צריכת משאבים כמו זרעים, מים, דשן, אנרגיה וכוח אדם בגידול שתילים, ושיפור התשואה ואיכות השתילים לכל שטח יחידה, עלות גידול שתילים במפעלי צמחים תופחת עוד יותר, והמוצרים יהיו היה תחרותי יותר בשוק. יש דרישה עצומה לשתילים בסין. בנוסף לייצור גידולים מסורתיים כמו ירקות, שתילים בעלי ערך רב-מוסף כמו פרחים, תרופות צמחי מרפא סיניות ועצים נדירים צפויים להיות מגודלים במפעלי צמחים, והיתרונות הכלכליים ישתפרו עוד יותר. במקביל, פלטפורמת גידול השתילים המתועשת צריכה לקחת בחשבון את התאימות והגמישות של גידול שתילים שונים כדי לענות על צרכי שוק גידול השתילים בעונות שונות.

התיאוריה הביולוגית של סביבת גידול שתילים היא ליבת השליטה המדויקת בסביבת מפעל הצמח. מחקר מעמיק בנושא ויסות צורת צמח השתיל ופוטוסינתזה ופעילויות פיזיולוגיות אחרות על ידי גורמים סביבתיים כמו אור, טמפרטורה, לחות ו- CO2 יסייע בהקמת מודל אינטראקציה בין שתיל, שיכול להפחית את צריכת האנרגיה של ייצור שתיל וייצור שתיל שפר את האיכות והייצור של שתילים. האיכות מספקת בסיס תיאורטי. על בסיס זה, טכנולוגיית בקרה וציוד עם אור כליבה ומשולבת עם גורמים סביבתיים אחרים, והתאמה אישית של ייצור שתילים עם סוגי צמחים מיוחדים, אחידות גבוהה ואיכות גבוהה כדי לעמוד בדרישות של טיפוח בצפיפות גבוהה ופעולה ממוכנת בצמח ניתן לפתח מפעלים. בסופו של דבר, היא מספקת בסיס טכני לבניית מערכת ייצור שתילים דיגיטליים ומבין גידול שתילים סטנדרטיים, בלתי מאוישים ודיגיטליים במפעלי צמחים.

מחבר: Xu Yaliang, Liu Xinying, וכו '. 

מידע על ציטוט:

Xu Yaliang, Liu Xinying, Yang Qichang.key ציוד טכני ותעשייה של גידול שתילים במפעלי צמחים [J]. טכנולוגיית הנדסה חקלאית, 2021,42 (4): 12-15.