Ágrip

Sem stendur hefur verksmiðjunni tekist að rækta grænmetisplöntur eins og gúrkur, tómata, papriku, eggaldin og melónur, sem veitir bændum hágæða plöntur í lotum og framleiðslugetan eftir gróðursetningu er betri. Verksmiðjur hafa orðið mikilvæg leið til að framboða plöntur fyrir grænmetisiðnaðinn og gegna sífellt mikilvægara hlutverki í að efla uppbyggingu grænmetisiðnaðarins, tryggja framboð á grænmeti í þéttbýli og grænt grænmeti.

Hönnun ræktunarkerfa fyrir plöntur í verksmiðju og lykil tæknibúnaður

Sem skilvirkasta landbúnaðarframleiðslukerfið um þessar mundir samþættir ræktunarkerfi plantnaverksmiðjunnar alhliða tæknilega aðferðir, þar á meðal gervilýsingu, næringarefnalausn, þrívíddarumhverfisstýringu, sjálfvirka hjálparstarfsemi, snjalla framleiðslustjórnun o.s.frv., og samþættir líftækni, upplýsingatækni og gervigreind. Snjallar og aðrar hátækniframfarir stuðla að stöðugri þróun iðnaðarins. 

LED gerviljósgjafakerfi

Smíði gervilýsingarumhverfis er ein af kjarnatækni ræktunarkerfa plöntuplöntuverksmiðja og er einnig aðalorkugjafinn fyrir ræktun plöntuplöntu. Ljósumhverfi plöntuplöntuverksmiðja er sveigjanlegt og hægt er að stjórna ljósumhverfinu út frá mörgum þáttum eins og ljósgæðum, ljósstyrk og ljóstímabili, og á sama tíma er hægt að fínstilla og sameina mismunandi ljósþætti í tímaröð til að mynda ljósformúlu fyrir ræktun plöntuplöntu, sem tryggir hentugt ljósumhverfi fyrir gerviræktun plöntuplöntu. Þess vegna, byggt á ljósþörf og framleiðslumarkmiðum mismunandi vaxtar plöntuplöntu, hefur sérstakur orkusparandi LED ljósgjafi verið þróaður með því að fínstilla ljósformúlubreytur og ljósgjafastefnu, sem getur bætt skilvirkni ljósorkubreytingar plöntuplöntunnar til muna, stuðlað að uppsöfnun lífmassa plöntuplöntunnar og bætt gæði plöntuframleiðslu, en dregið úr orkunotkun og framleiðslukostnaði. Að auki er stjórnun ljósumhverfis einnig mikilvæg tæknileg leið í ferlinu við að tæma plöntur og græða græddar plöntur.

Aftengjanlegt lóðrétt plöntukerfi með mörgum lögum

Ræktun fræplantna í verksmiðjunni er framkvæmd með því að nota þrívíddarhillu með mörgum lögum. Með mátkerfishönnun er hægt að koma fræplantnakerfinu saman hratt. Hægt er að stilla bilið milli hillanna sveigjanlega til að mæta rýmisþörfum fyrir ræktun mismunandi afbrigða af fræplöntum og bæta nýtingu rýmisins til muna. Að auki gerir aðskilin hönnun sáðbeðskerfisins, lýsingarkerfisins og vatns- og áburðarvökvunarkerfisins sáðbeðinu kleift að hafa bæði flutningshlutverk, sem er þægilegt fyrir flutning á mismunandi verkstæðum eins og sáningu, spírun og tamningu, og dregur úr vinnuafli við meðhöndlun fræplantnabakka.

Aftengjanlegt lóðrétt plöntukerfi með mörgum lögum 

Vatns- og áburðarvökvun notar aðallega sjávarfalla-, úða- og aðrar aðferðir, með nákvæmri stjórnun á tíma og tíðni næringarefnaframboðs, til að ná fram jafnri framboði og skilvirkri nýtingu vatns og steinefnanæringarefna. Í samsetningu við sérstaka næringarefnaformúlu fyrir plöntur getur það mætt vaxtar- og þroskaþörfum plöntunnar og tryggt hraðan og heilbrigðan vöxt þeirra. Að auki, með netkerfi fyrir næringarjónagreiningu og sótthreinsunarkerfi fyrir næringarefnalausnir, er hægt að bæta upp næringarefnin tímanlega, en forðast uppsöfnun örvera og aukaefna sem hafa áhrif á eðlilegan vöxt plöntunnar. 

Umhverfiseftirlitskerfi

Nákvæm og skilvirk umhverfisstýring er einn helsti eiginleiki ræktunarkerfis plantnaverksmiðju. Ytri viðhaldsbygging plantnaverksmiðju er almennt sett saman úr efnum sem eru ógegnsæ og mjög einangrandi. Á þessum grunni er stjórnun á ljósi, hitastigi, raka, vindhraða og CO2 nánast óháð ytra umhverfi. Með því að smíða CFD líkanið til að hámarka skipulag loftrásarinnar, ásamt örumhverfisstýringaraðferð, er hægt að ná fram jafnri dreifingu umhverfisþátta eins og hitastigs, raka, vindhraða og CO2 í þéttbýlu ræktunarrými. Greind umhverfisstýring er framkvæmd með dreifðum skynjurum og snertistýringu, og rauntíma stjórnun á öllu ræktunarumhverfinu er framkvæmd í gegnum tengingu milli eftirlitseiningarinnar og stjórnkerfisins. Að auki getur notkun vatnskældra ljósgjafa og vatnsrásar, ásamt innleiðingu útikældra gjafa, náð orkusparandi kælingu og dregið úr orkunotkun loftkælingar.

Sjálfvirkur hjálparbúnaður

Ræktunarferlið í verksmiðjunni er strangt, rekstrarþéttleikinn mikill, rýmið er lítið og sjálfvirkur hjálparbúnaður er ómissandi. Notkun sjálfvirks hjálparbúnaðar dregur ekki aðeins úr vinnuaflsnotkun heldur bætir einnig skilvirkni ræktunarrýmisins. Sjálfvirknibúnaðurinn sem hefur verið þróaður hingað til inniheldur jarðvegsþekjuvél, sáningarvél, gróðursetningarvél, AGV flutningavagna o.s.frv. Undir stjórn greindra stjórnunarpalla er í grundvallaratriðum hægt að framkvæma ómannaða starfsemi alls ferlisins við ræktun fræplantna. Að auki gegnir vélræn sjónræn tækni sífellt mikilvægara hlutverki í ræktunarferlinu. Hún hjálpar ekki aðeins við að fylgjast með vaxtarstöðu fræplantna, aðstoðar við stjórnun atvinnufræplantna heldur framkvæmir einnig sjálfvirka skimun á veikum fræplantum og dauðum fræplantum. Vélmennið fjarlægir og fyllir fræplanturnar.

Kostir ræktunar plantna í verksmiðju

Mikil umhverfisstjórnun gerir árlega framleiðslu mögulega

Vegna sérstöðu ræktunar fræplantna er stjórnun á ræktunarumhverfi þeirra mjög mikilvæg. Við aðstæður í verksmiðju eru umhverfisþættir eins og ljós, hitastig, vatn, loft, áburður og CO2 mjög stjórnaðir, sem getur veitt besta vaxtarumhverfið fyrir ræktun fræplantna, óháð árstíð og svæði. Að auki, í ræktunarferli græddra fræplantna og skurðarfræplantna, krefst ferlið við græðingu sára og rótargreiningu meiri umhverfisstjórnunar, og verksmiðjur eru einnig frábærir burðarefni. Sveigjanleiki umhverfisaðstæðna verksmiðjunnar sjálfrar er mikill, þannig að það er mjög mikilvægt fyrir framleiðslu grænmetisfræplantna utan ræktunartímabila eða í öfgafullu umhverfi og getur veitt stuðning við fræplantnina til að tryggja stöðugt framboð af grænmeti. Að auki er ræktun fræplantna í verksmiðjum ekki takmörkuð af plássi og getur verið framkvæmd á staðnum í úthverfum borga og á almenningssvæðum. Forskriftirnar eru sveigjanlegar og breytilegar, sem gerir kleift að framleiða fjölda og fá hágæða fræplantna í stórum stíl, sem veitir mikilvægan stuðning við þróun garðyrkju í þéttbýli. 

Stytta ræktunarferlið og bæta gæði plöntunnar

Við aðstæður í verksmiðju, þökk sé nákvæmri stjórnun á ýmsum vaxtarumhverfisþáttum, styttist ræktunarferill fræplantna um 30% til 50% samanborið við hefðbundnar aðferðir. Stytting ræktunarferilsins getur aukið framleiðslulotu fræplantna, aukið tekjur framleiðanda og dregið úr rekstraráhættu af völdum markaðssveiflna. Fyrir ræktendur er þetta til þess fallið að gróðursetja og planta snemma, koma fræplantanum snemma á markað og auka samkeppnishæfni markaðarins. Á hinn bóginn eru fræplanturnar sem ræktaðar eru í verksmiðjunni snyrtilegar og sterkar, formfræðilegir og gæðavísar eru verulega bættir og framleiðsluárangur eftir ræktun er betri. Rannsóknir hafa sýnt að tómat-, papriku- og gúrkuplöntur sem ræktaðar eru við aðstæður í verksmiðju bæta ekki aðeins blaðflöt, hæð plöntunnar, þvermál stilksins, rótarþrótt og aðra vísa, heldur einnig aðlögunarhæfni, sjúkdómsþol og blómknappagreiningu eftir ræktun. Og framleiðsla og aðrir þættir hafa augljósa kosti. Fjöldi kvenkyns blóma á hverja plöntu jókst um 33,8% og fjöldi ávaxta á hverja plöntu jókst um 37,3% eftir gróðursetningu gúrkuplöntu sem ræktaðar eru í verksmiðjum. Með sífelldri dýpkun fræðilegra rannsókna á líffræði þroskaumhverfis ungplantna munu plöntuverksmiðjur verða nákvæmari og stjórnanlegri í að móta formgerð ungplantna og bæta lífeðlisfræðilega virkni.

 Samanburður á ástandi græddra plöntum í gróðurhúsum og verksmiðjum

Skilvirk nýting auðlinda til að lækka kostnað við plöntur

Verksmiðjan notar staðlaðar, upplýstar og iðnvæddar gróðursetningaraðferðir, þannig að hvert skref í ræktun fræplantna er stranglega stjórnað og skilvirkni auðlindanýtingar batnar verulega. Fræ eru helsti kostnaðurinn við ræktun fræplantna. Vegna óreglulegrar starfsemi og lélegrar umhverfisstjórnunar hefðbundinna fræplantna eru vandamál eins og óspírun eða lélegur vöxtur fræja, sem leiðir til mikils sóunar í ferlinu frá fræjum til atvinnufræplantna. Í umhverfi verksmiðjunnar, með forvinnslu fræja, fínsáningu og nákvæmri stjórnun á ræktunarumhverfinu, batnar nýtingarhagkvæmni fræja til muna og skammturinn getur minnkað um meira en 30%. Vatn, áburður og aðrar auðlindir eru einnig helsti kostnaðurinn við hefðbundna ræktun fræplantna og fyrirbærið auðlindasóun er alvarlegt. Við aðstæður verksmiðjunnar, með notkun nákvæmrar áveitutækni, er hægt að auka skilvirkni vatns- og áburðarnýtingar um meira en 70%. Að auki, vegna þéttleika uppbyggingar verksmiðjunnar sjálfrar og einsleitni umhverfisstjórnunar, batnar orku- og CO2 nýtingarhagkvæmni í ræktunarferli fræplantna einnig verulega.

Í samanburði við hefðbundna ræktun á opnum svæðum og gróðurhúsaræktun er helsti eiginleiki ræktunar plöntuplöntu í verksmiðjum sá að hægt er að framkvæma hana á marglaga þrívíddar hátt. Í verksmiðjunni er hægt að lengja ræktun plöntuplöntu frá plani upp í lóðrétt rými, sem bætir verulega skilvirkni ræktunar plöntuplöntu á hverja einingu lands og bætir verulega skilvirkni rýmisnýtingar. Til dæmis getur staðlað eining fyrir ræktun plöntuplöntu, sem þróað er af líffræðilegu fyrirtæki, með því skilyrði að þekja 4,68 ㎡ svæði, ræktað meira en 10.000 plöntur í einni lotu, sem hægt er að nota fyrir 3,3 Mu (2201,1 ㎡) grænmetisframleiðsluþarfir. Með því skilyrði að þrívíddarræktun með mikilli þéttleika sé marglaga, getur stuðningur við sjálfvirkan hjálparbúnað og snjallt flutningskerfi aukið verulega skilvirkni vinnuaflsnýtingar og sparað vinnuafl um meira en 50%.

Ræktun með mikilli mótstöðu til að stuðla að grænni framleiðslu

Hreint framleiðsluumhverfi verksmiðjunnar getur dregið verulega úr meindýrum og sjúkdómum í ræktunarrýminu. Á sama tíma, með því að fínstilla ræktunarumhverfið, munu framleiddu plönturnar hafa meiri mótstöðu, sem getur dregið verulega úr notkun skordýraeiturs við ræktun og gróðursetningu plöntunnar. Að auki, fyrir ræktun sérstakra plöntur eins og græddra plöntur og skurðplöntur, er hægt að nota grænar stjórnunaraðgerðir eins og ljós, hitastig, vatn og áburð í verksmiðjunni til að koma í stað mikillar notkunar hormóna í hefðbundnum rekstri til að tryggja matvælaöryggi, draga úr umhverfismengun og ná fram grænum plöntum sjálfbærri framleiðslu.

Greining á framleiðslukostnaði 

Leiðir verksmiðjunnar til að auka efnahagslegan ávinning af plöntum eru aðallega tvíþættar. Annars vegar, með því að hámarka burðarvirki, staðla rekstur og notkun snjallra aðstöðu og búnaðar, er hægt að draga úr notkun fræja, rafmagns og vinnuafls í ræktunarferli plöntur og bæta vatns-, áburðar-, hita- og orkunotkun. Nýting gass og CO2 dregur úr kostnaði við ræktun plöntur; hins vegar, með nákvæmri stjórnun á umhverfinu og hagræðingu á ferlinu, styttist ræktunartími plöntur og árlegur ræktunarhópur og uppskera plöntur á rýmiseiningu eykst, sem er samkeppnishæfara á markaðnum. 

Með þróun tækni í plöntuverksmiðjum og sífelldri aukningu á rannsóknum á umhverfislíffræði á ræktun fræja er kostnaður við ræktun fræja í plöntuverksmiðjum í grundvallaratriðum sá sami og við hefðbundna gróðurhúsaræktun, og gæði og markaðsvirði fræja eru hærri. Sem dæmi má nefna að framleiðsluefni fyrir gúrkur eru stór hluti af heildarkostnaðinum, um 37%, þar á meðal fræ, næringarlausn, stingabakkar, undirlag o.s.frv. Rafmagnsnotkun nemur um 24% af heildarkostnaðinum, þar á meðal lýsing plantna, loftkæling og orkunotkun næringarlausnardælu o.s.frv., sem er aðal stefna framtíðarhagræðingar. Að auki er lágt hlutfall vinnuafls einkenni framleiðslu plöntuverksmiðja. Með sífelldri aukningu á sjálfvirkni mun kostnaður við vinnuaflsnotkun lækka enn frekar. Í framtíðinni er hægt að bæta efnahagslegan ávinning af ræktun fræja í plöntuverksmiðjum enn frekar með þróun á hávirðisaukandi ræktun og þróun iðnaðarvæddrar ræktunartækni fyrir plöntur af dýrmætum skógartrjám.

Kostnaðarsamsetning gúrkuplöntu /%

Staða iðnvæðingar

Á undanförnum árum hafa vísindastofnanir, sem Rannsóknarstofnun Kínversku landbúnaðarvísindaakademíunnar, ásamt hátæknifyrirtækjum, áttað sig á því að rækta plöntur í verksmiðjum. Þetta getur veitt plöntum skilvirka iðnaðarframleiðslulínu frá fræi til spírunar. Meðal þeirra er verksmiðjuverksmiðja í Shanxi, sem byggð var og tekin í notkun árið 2019, sem nær yfir 3.500 metra svæði og getur ræktað 800.000 paprikuplöntur eða 550.000 tómatplöntur á 30 daga lotu. Önnur verksmiðjuverksmiðja fyrir ræktun plöntur, sem byggð var, nær yfir 2300 metra svæði og getur framleitt 8-10 milljónir plöntur á ári. Færanleg ræktunarstöð fyrir græddar plöntur, sem Stofnun Kínversku landbúnaðarvísindaakademíunnar, þróaði sjálfstætt, getur veitt ræktunar- og temjunarvettvang fyrir ræktun græddra plöntu. Eitt vinnurými getur meðhöndlað meira en 10.000 græddar plöntur í einu. Í framtíðinni er gert ráð fyrir að fjölbreytni ræktunarafbrigða í plöntuverksmiðjum muni aukast enn frekar og sjálfvirkni og greindarþróun muni halda áfram að batna.

Færanleg lækningajurt fyrir græddar plöntur, þróuð af Stofnun þéttbýlislandbúnaðar, Kínversku landbúnaðarvísindaakademíunni

Horfur

Sem nýr aðili í verksmiðjuræktun hafa plöntuverksmiðjur mikla kosti og möguleika á markaðssetningu samanborið við hefðbundnar aðferðir við ræktun plöntuplantna hvað varðar nákvæma umhverfisstjórnun, skilvirka nýtingu auðlinda og stöðluð starfsemi. Með því að draga úr notkun auðlinda eins og fræja, vatns, áburðar, orku og mannafla í ræktun plöntuplantna og bæta uppskeru og gæði plöntuplantna á hverja flatarmálseiningu, mun kostnaður við ræktun plöntuplantna í plöntuverksmiðjum lækka enn frekar og vörurnar verða samkeppnishæfari á markaðnum. Mikil eftirspurn er eftir plöntum í Kína. Auk framleiðslu á hefðbundnum nytjaplöntum eins og grænmeti, er gert ráð fyrir að verðmætaskapandi plöntur eins og blóm, kínversk jurtalyf og sjaldgæf tré verði ræktaðar í plöntuverksmiðjum og efnahagslegur ávinningur muni aukast enn frekar. Á sama tíma þarf iðnvædd ræktunarvettvangur plöntuplantna að taka tillit til samhæfni og sveigjanleika mismunandi ræktunar plöntuplantna til að mæta þörfum markaðarins fyrir ræktun plöntuplantna á mismunandi árstíðum.

Líffræðileg kenning um umhverfi ræktunar ungplöntu er kjarninn í nákvæmri stjórnun á umhverfi verksmiðjunnar. Ítarlegar rannsóknir á stjórnun á lögun ungplöntunnar, ljóstillífun og annarri lífeðlisfræðilegri virkni með umhverfisþáttum eins og ljósi, hitastigi, raka og CO2 munu hjálpa til við að koma á fót líkani fyrir samspil ungplöntu og umhverfis, sem getur dregið úr orkunotkun við ræktun ungplöntu og bætt gæði og framleiðslu þeirra. Gæði veita fræðilegan grunn. Á þessum grunni er hægt að þróa stjórntækni og búnað með ljós sem kjarna og ásamt öðrum umhverfisþáttum, og aðlaga framleiðslu ungplöntu með sérstökum plöntutegundum, mikilli einsleitni og háum gæðum til að uppfylla kröfur um þétta ræktun og vélræna starfsemi í verksmiðjum. Að lokum veitir þetta tæknilegan grunn fyrir smíði stafræns plöntuframleiðslukerfis og gerir kleift að staðla, ómönnuð og stafræn ræktun ungplöntu í verksmiðjum.

Höfundur: Xu Yaliang, Liu Xinying o.fl. 

Upplýsingar um tilvitnun:

Xu Yaliang, Liu Xinying, Yang Qichang. Lykiltæknibúnaður og iðnvæðing fræplönturæktunar í verksmiðjum [J]. Agricultural Engineering Technology, 2021,42(4):12-15.