Abstraktní

V současné době závod úspěšně realizuje šlechtění sazenic zeleniny jako jsou okurky, rajčata, papriky, lilky, melouny, poskytuje zemědělcům kvalitní sadbu v dávkách a produkční výkonnost po výsadbě je lepší.Rostlinné továrny se staly důležitým prostředkem dodávek sazenic pro zelinářský průmysl a hrají stále důležitější roli při podpoře strukturální reformy zelinářského průmyslu na straně nabídky, zajišťující zásobování městskou zeleninou a produkci zelené zeleniny.

Návrh systému šlechtění rostlinných sazenic a klíčové technické vybavení

Jako nejefektivnější systém zemědělské výroby v současnosti systém šlechtění sazenic rostlin rostlin integruje komplexní technické prostředky včetně umělého osvětlení, zásobování živným roztokem, trojrozměrné kontroly prostředí, automatizovaných pomocných operací, inteligentního řízení výroby atd., a integruje biotechnologie, informace technologie a umělá inteligence.Inteligentní a další high-tech úspěchy podporují neustálý rozvoj průmyslu. 

LED systém umělého zdroje světla

Výstavba prostředí s umělým osvětlením je jednou ze stěžejních technologií systému šlechtění sazenic v rostlinných továrnách a je také hlavním zdrojem spotřeby energie pro produkci sazenic.Světelné prostředí rostlinných továren má silnou flexibilitu a světelné prostředí lze regulovat z více dimenzí, jako je kvalita světla, intenzita světla a fotoperioda, a zároveň lze optimalizovat různé světelné faktory a kombinovat je v časové posloupnosti za účelem vytvoření lehká receptura pro pěstování sazenic, zajišťující vhodné světelné prostředí pro umělé pěstování sazenic.Proto byl na základě charakteristik poptávky po světle a produkčních cílů různého růstu sazenic, optimalizací parametrů světelné receptury a strategie dodávky světla vyvinut speciální energeticky úsporný LED světelný zdroj, který může výrazně zlepšit účinnost přeměny světelné energie sazenic. , podporovat akumulaci sazenic biomasy a zlepšovat kvalitu produkce sazenic a zároveň snižovat spotřebu energie a výrobní náklady.Regulace světelného prostředí je navíc také důležitým technickým prostředkem v procesu domestikace sazenic a ozdravování roubovaných sazenic.

Odnímatelný vícevrstvý vertikální sadební systém

Pěstování sazenic v závodě se provádí pomocí vícevrstvé trojrozměrné police.Díky modulární konstrukci systému lze realizovat rychlou montáž systému pro pěstování sazenic.Rozestupy mezi policemi lze flexibilně upravit tak, aby vyhovovaly prostorovým požadavkům pro šlechtění různých odrůd sazenic a výrazně zlepšily míru využití prostoru.Kromě toho samostatná konstrukce systému seťového lůžka, systému osvětlení a systému zavlažování vodou a hnojivy umožňuje, aby seťové lůžko mělo jak transportní funkci, která je vhodná pro přesun do různých dílen, jako je setí, klíčení a domestikace, a snižuje pracnost. spotřeba při manipulaci se sadbou.

Odnímatelný vícevrstvý vertikální sadební systém 

Zavlažování vodou a hnojivy využívá hlavně přílivový typ, typ postřiku a další metody, a to prostřednictvím přesné kontroly času a frekvence dodávky živného roztoku, aby se dosáhlo jednotné dodávky a efektivního využití vody a minerálních živin.V kombinaci se speciální recepturou živného roztoku pro sazenice může uspokojit potřeby růstu a vývoje sazenic a zajistit rychlý a zdravý růst sazenic.Kromě toho prostřednictvím online systému detekce živných iontů a systému sterilizace živných roztoků mohou být živiny doplňovány včas, přičemž se zabrání hromadění mikroorganismů a sekundárních metabolitů, které ovlivňují normální růst sazenic. 

Systém kontroly prostředí

Přesná a účinná kontrola prostředí je jedním z hlavních rysů systému rozmnožování sazenic v závodě.Vnější struktura údržby továrny je obvykle sestavena z materiálů, které jsou neprůhledné a vysoce izolační.Na tomto základě je regulace světla, teploty, vlhkosti, rychlosti větru a CO2 téměř neovlivňována vnějším prostředím.Díky konstrukci modelu CFD pro optimalizaci rozvržení vzduchového potrubí v kombinaci s metodou řízení mikroprostředí může rovnoměrné rozložení faktorů prostředí, jako je teplota, vlhkost, rychlost větru a CO2, v kultivačním prostoru s vysokou hustotou být dosaženo.Inteligentní regulace prostředí je realizována distribuovanými senzory a kontaktním ovládáním a regulace celého kultivačního prostředí v reálném čase probíhá prostřednictvím propojení monitorovací jednotky s řídícím systémem.Navíc použití vodou chlazených světelných zdrojů a cirkulace vody v kombinaci se zavedením venkovních zdrojů chladu může dosáhnout energeticky úsporného chlazení a snížit spotřebu energie na klimatizaci.

Automatické pomocné provozní zařízení

Proces šlechtění sazenic v továrně je přísný, hustota provozu je vysoká, prostor je kompaktní a automatické pomocné zařízení je nepostradatelné.Použití automatizovaných pomocných zařízení nejen přispívá ke snížení spotřeby práce, ale také pomáhá zlepšit efektivitu kultivačního prostoru.Mezi dosud vyvinuté automatizační zařízení patří zásuvkový zakrývací stroj, secí stroj, roubovací stroj, logistický dopravní vozík AGV atd. Pod řízením podpůrné inteligentní řídící platformy lze v podstatě bezobslužný provoz celého procesu šlechtění sazenic uvědomil.Technologie strojového vidění navíc hraje stále důležitější roli v procesu šlechtění sazenic.Pomáhá nejen sledovat růstový stav sazenic, pomáhá při managementu komerčních sazenic, ale také provádí automatické třídění slabých sazenic a mrtvých sazenic.Ruka robota odebírá a plní sazenice.

Výhody továrního šlechtění sazenic

Vysoká úroveň environmentální kontroly umožňuje roční produkci

Vzhledem ke specifičnosti šlechtění sazenic je velmi důležitá kontrola jejího kultivačního prostředí.V podmínkách závodu jsou faktory prostředí, jako je světlo, teplota, voda, vzduch, hnojivo a CO2, vysoce kontrolovány, což může poskytnout nejlepší růstové prostředí pro šlechtění sazenic, bez ohledu na roční období a regiony.Navíc v procesu šlechtění roubovaných sazenic a řezání sazenic vyžaduje proces hojení ran roubováním a diferenciace kořenů vyšší kontrolu prostředí a továrny na rostliny jsou také vynikajícími nosiči.Flexibilita podmínek prostředí samotného závodu je silná, takže má velký význam pro produkci sadby zeleniny v mimohnízdních sezónách nebo v extrémních prostředích a může poskytnout sadbu pro zajištění celoročního přísunu zeleniny.Šlechtění sazenic rostlinných továren navíc není omezeno prostorem a lze jej provádět přímo na místě v okrajových částech měst a komunitních veřejných prostranstvích.Specifikace jsou flexibilní a proměnlivé, umožňují hromadnou produkci a úzké dodávky vysoce kvalitních sazenic a poskytují důležitou podporu pro rozvoj městského zahradnictví. 

Zkrátit šlechtitelský cyklus a zlepšit kvalitu sadby

V podmínkách továrny se díky přesné kontrole různých faktorů růstového prostředí zkracuje cyklus šlechtění sazenic o 30 % až 50 % ve srovnání s tradičními metodami.Zkrácení šlechtitelského cyklu může zvýšit produkční dávku sazenic, zvýšit příjmy producenta a snížit provozní rizika způsobená výkyvy trhu.Pro pěstitele to napomáhá včasnému přesazování a výsadbě, brzkému uvedení na trh a lepší konkurenceschopnosti na trhu.Na druhou stranu sadba vyšlechtěná v závodě je úhledná a statná, výrazně se zlepšily morfologické a kvalitativní ukazatele a produkční výkonnost po kolonizaci je lepší.Studie ukázaly, že sazenice rajčat, paprik a okurek vyšlechtěné v podmínkách továrny nejen zlepšují listovou plochu, výšku rostliny, průměr stonku, sílu kořenů a další ukazatele, ale také zlepšují přizpůsobivost, odolnost vůči chorobám, diferenciaci květních pupenů po kolonizaci.A výroba a další aspekty mají zjevné výhody.Po výsadbě sazenic okurek vyšlechtěných v závodech vzrostl počet samičích květů na rostlinu o 33,8 % a počet plodů na rostlinu o 37,3 %.S neustálým prohlubováním teoretického výzkumu biologie vývojového prostředí sazenic budou rostlinné závody přesnější a kontrolovatelné při utváření morfologie sazenic a zlepšování fyziologické aktivity.

 Srovnání stavu roubovaných sazenic ve sklenících a rostlinných závodech

Efektivní využití zdrojů ke snížení nákladů na sadbu

Závod přijímá standardizované, informatizované a industrializované metody výsadby, takže každé spojení produkce sazenic je přísně kontrolováno a účinnost využití zdrojů se výrazně zlepšuje.Semena jsou hlavní spotřebou nákladů při šlechtění sazenic.Kvůli nepravidelnému provozu a špatné ovladatelnosti tradičních sazenic prostředím dochází k problémům, jako je neklíčení nebo slabý růst semen, což má za následek obrovský odpad v procesu ze semen na komerční sazenice.V prostředí továrny na rostliny se díky předúpravě semen, jemnému setí a přesné kontrole kultivačního prostředí výrazně zlepšuje účinnost využití semen a dávkování lze snížit o více než 30 %.Voda, hnojiva a další zdroje jsou také hlavní spotřebou nákladů na tradiční pěstování sazenic a fenomén plýtvání zdroji je vážný.V podmínkách rostlinných závodů lze pomocí aplikace přesné závlahové technologie zvýšit účinnost využití vody a hnojiv o více než 70 %.Kromě toho se díky kompaktnosti struktury samotné továrny a jednotnosti řízení prostředí výrazně zlepšuje také účinnost využití energie a CO2 v procesu množení sazenic.

Ve srovnání s tradičním pěstováním sazenic na volném poli a pěstováním sazenic ve skleníku je největším rysem šlechtění sazenic v továrnách na rostliny to, že může být prováděno vícevrstvým trojrozměrným způsobem.V továrně lze šlechtění sazenic rozšířit z roviny do vertikálního prostoru, což výrazně zlepšuje efektivitu šlechtění sazenic na jednotku půdy a výrazně zlepšuje efektivitu využití prostoru.Například standardní modul pro šlechtění sazenic vyvinutý biologickou společností, pod podmínkou pokrytí plochy 4,68 ㎡, může vyšlechtit více než 10 000 sazenic v jedné dávce, které lze použít pro produkci zeleniny 3,3 Mu (2201,1 ㎡). potřeby.Pod podmínkou vysoce hustého vícevrstvého trojrozměrného chovu může podpora automatického pomocného zařízení a inteligentního logistického dopravního systému výrazně zlepšit efektivitu využití práce a ušetřit práci o více než 50%.

Šlechtění sazenic s vysokou odolností na podporu zelené produkce

Čisté produkční prostředí závodu může výrazně snížit výskyt škůdců a chorob v chovném prostoru.Zároveň díky optimalizované konfiguraci kultivačního prostředí získají vyrobené sazenice vyšší odolnost, což může výrazně snížit postřik pesticidy během množení a výsadby sazenic.Kromě toho lze při šlechtění speciálních sazenic, jako jsou roubované sazenice a řezané sazenice, použít opatření zelené kontroly, jako je světlo, teplota, voda a hnojivo v továrně, aby se nahradilo rozsáhlé používání hormonů v tradičních provozech, aby se zajistilo bezpečnost potravin, snížení znečištění životního prostředí a dosažení zelených sazenic Udržitelná produkce.

Analýza výrobních nákladů 

Způsoby, jak rostlinné továrny zvýšit ekonomický přínos sazenic, zahrnují především dvě části.Na jedné straně může optimalizací konstrukčního řešení, standardizovaným provozem a používáním inteligentních zařízení a zařízení snížit spotřebu osiva, elektřiny a práce v procesu šlechtění sazenic a zlepšit spotřebu vody, hnojiv, tepla a energie. .Efektivita využití plynu a CO2 snižuje náklady na šlechtění sazenic;na druhé straně přesným řízením prostředí a optimalizací toku procesu se zkracuje doba šlechtění sazenic a zvyšuje se roční šlechtitelská dávka a výnos sazenic na jednotku prostoru, což je na trhu konkurenceschopnější. 

S rozvojem technologie továren na rostliny a neustálým prohlubováním environmentálního biologického výzkumu pěstování sazenic jsou náklady na šlechtění sazenic v rostlinných továrnách v zásadě stejné jako náklady na tradiční skleníkové pěstování a kvalita a tržní hodnota sazenic jsou vyšší.Vezmeme-li jako příklad sazenice okurek, velký podíl tvoří výrobní materiály, které tvoří asi 37 % celkových nákladů, včetně semen, živného roztoku, zásuvkových tácků, substrátů atd. Spotřeba elektrické energie tvoří asi 24 % celkových nákladů náklady, včetně osvětlení rostlin, spotřeby energie čerpadel klimatizace a živných roztoků atd., což je hlavní směr budoucí optimalizace.Nízký podíl pracovní síly je navíc znakem rostlinné tovární výroby.S neustálým zvyšováním stupně automatizace se náklady na spotřebu práce budou dále snižovat.Ekonomické výhody šlechtění sazenic v rostlinných továrnách lze v budoucnu dále zlepšit vývojem plodin s vysokou přidanou hodnotou a rozvojem průmyslové technologie pěstování sazenic vzácných lesních dřevin.

Složení nákladů na sazenice okurek / %

Stav industrializace

V posledních letech vědecko-výzkumné instituce reprezentované Městským zemědělským výzkumným ústavem Čínské akademie zemědělských věd a high-tech podniky realizovaly průmysl šlechtění sazenic v rostlinných továrnách.Může poskytnout sazenicím efektivní průmyslovou výrobní linku od semene až po vzejití.Mezi nimi závod v Shanxi postavený a uvedený do provozu v roce 2019 pokrývá plochu 3 500 ㎡ a může vyšlechtit 800 000 sazenic paprik nebo 550 000 sazenic rajčat během 30denního cyklu.Další postavená továrna na pěstování sazenic pokrývá plochu 2300 ㎡ a může produkovat 8-10 milionů sazenic ročně.Mobilní léčebna pro roubované sazenice nezávisle vyvinutá Institutem městského zemědělství Čínské akademie zemědělských věd může poskytnout platformu pro ozdravování a domestikaci montážní linky pro pěstování roubovaných sazenic.Jediný pracovní prostor zvládne najednou více než 10 000 roubovaných sazenic.V budoucnu se očekává další rozšiřování rozmanitosti šlechtitelských odrůd sazenic v rostlinných továrnách a dále se bude zlepšovat úroveň automatizace a inteligence.

Mobilní léčebna pro roubované sazenice vyvinutá Institutem městského zemědělství Čínské akademie zemědělských věd

Výhled

Jako nový nositel továrního pěstování sazenic mají továrny na rostliny obrovské výhody a komercializační potenciál ve srovnání s tradičními metodami pěstování sazenic, pokud jde o přesnou kontrolu životního prostředí, efektivní využití zdrojů a standardizované operace.Snížením spotřeby zdrojů, jako jsou osivo, voda, hnojiva, energie a pracovní síla při šlechtění sazenic a zlepšením výnosu a kvality sazenic na jednotku plochy, se náklady na šlechtění sazenic v rostlinných továrnách dále sníží a produkty se sníží být na trhu konkurenceschopnější.V Číně je obrovská poptávka po sazenicích.Kromě produkce tradičních plodin, jako je zelenina, se očekává, že v rostlinných továrnách budou vyšlechtěny sazenice s vysokou přidanou hodnotou, jako jsou květiny, čínské bylinné léky a vzácné stromy, a ekonomické přínosy se budou dále zlepšovat.Současně musí průmyslová platforma pro šlechtění sazenic zvážit kompatibilitu a flexibilitu různých šlechtění sazenic, aby vyhovovala potřebám trhu šlechtění sazenic v různých ročních obdobích.

Biologická teorie prostředí šlechtění sazenic je jádrem přesné kontroly prostředí továren na rostliny.Hloubkový výzkum regulace tvaru rostlin sazenic a fotosyntézy a dalších fyziologických aktivit environmentálními faktory, jako je světlo, teplota, vlhkost a CO2, pomůže vytvořit model interakce sazenice a prostředí, který může snížit spotřebu energie při produkci sazenic a zlepšit kvalitu a produkci sazenic.Kvalita poskytuje teoretický základ.Na tomto základě řídit technologii a zařízení se světlem jako jádrem a ve spojení s dalšími faktory životního prostředí a přizpůsobit produkci sazenic se speciálními typy rostlin, vysokou uniformitou a vysokou kvalitou, aby splňovaly požadavky na pěstování s vysokou hustotou a mechanizovaný provoz v závodě. lze rozvíjet továrny.V konečném důsledku poskytuje technický základ pro stavbu digitálního systému produkce sazenic a realizuje standardizované, bezobslužné a digitální šlechtění sazenic v rostlinných továrnách.

Autor: Xu Yaliang, Liu Xinying atd. 

Citační údaje:

Xu Yaliang, Liu Xinying, Yang Qichang. Klíčové technické vybavení a industrializace šlechtění sazenic v rostlinných továrnách [J].Technologie zemědělské techniky, 2021,42(4):12-15.