خلاصة

في الوقت الحالي ، أدرك المصنع بنجاح تربية شتلات الخضروات مثل الخيار والطماطم والفلفل والباذنجان والبطيخ ، مما يوفر للمزارعين شتلات عالية الجودة على دفعات ، كما أن أداء الإنتاج بعد الزراعة أفضل.أصبحت المصانع النباتية وسيلة مهمة لتوريد الشتلات لصناعة الخضروات ، وتلعب دورًا متزايد الأهمية في تعزيز الإصلاح الهيكلي لجانب العرض في صناعة الخضروات ، مما يضمن إمدادات الخضروات الحضرية وإنتاج الخضروات الخضراء.

تصميم نظام تربية الشتلات في المصنع والمعدات التقنية الرئيسية

باعتباره أكثر أنظمة الإنتاج الزراعي كفاءة في الوقت الحالي ، يدمج نظام تربية الشتلات في مصنع النبات وسائل تقنية شاملة بما في ذلك الإضاءة الاصطناعية ، وإمدادات المحاليل المغذية ، والتحكم البيئي ثلاثي الأبعاد ، والعمليات المساعدة الآلية ، وإدارة الإنتاج الذكية ، وما إلى ذلك ، ويدمج التكنولوجيا الحيوية والمعلومات التكنولوجيا والذكاء الاصطناعي.تعزز الإنجازات الذكية وغيرها من الإنجازات ذات التقنية العالية التطور المستمر للصناعة. 

نظام مصدر الضوء الاصطناعي LED

يعد بناء بيئة الإضاءة الاصطناعية إحدى التقنيات الأساسية لنظام تربية الشتلات في مصانع النباتات ، كما أنه المصدر الرئيسي لاستهلاك الطاقة لإنتاج الشتلات.تتمتع بيئة الإضاءة في المصانع بمرونة قوية ، ويمكن تنظيم بيئة الإضاءة من أبعاد متعددة مثل جودة الضوء وشدة الضوء وفترة الضوء ، وفي الوقت نفسه ، يمكن تحسين عوامل الإضاءة المختلفة ودمجها في التسلسل الزمني لتشكيل تركيبة خفيفة لزراعة الشتلات ، مما يضمن بيئة إضاءة مناسبة للزراعة الاصطناعية للشتلات.لذلك ، بناءً على خصائص الطلب على الضوء وأهداف الإنتاج لنمو الشتلات المختلفة ، من خلال تحسين معلمات صيغة الضوء واستراتيجية إمداد الضوء ، تم تطوير مصدر إضاءة LED خاص موفر للطاقة ، والذي يمكن أن يحسن بشكل كبير من كفاءة تحويل الطاقة الخفيفة للشتلات ، وتعزيز تراكم الكتلة الحيوية للشتلات ، وتحسين جودة إنتاج الشتلات ، مع تقليل استهلاك الطاقة وتكاليف الإنتاج.بالإضافة إلى ذلك ، يعد تنظيم البيئة الخفيفة أيضًا وسيلة فنية مهمة في عملية تدجين الشتلات وشفاء الشتلات المطعمة.

نظام شتلة عمودي متعدد الطبقات قابل للفصل

تتم تربية الشتلات في مصنع النبات باستخدام رف ثلاثي الأبعاد متعدد الطبقات.من خلال تصميم النظام المعياري ، يمكن تحقيق التجميع السريع لنظام رفع الشتلات.يمكن تعديل التباعد بين الرفوف بمرونة لتلبية متطلبات المساحة لتربية أنواع مختلفة من الشتلات وتحسين معدل استخدام المساحة بشكل كبير.بالإضافة إلى ذلك ، فإن التصميم المنفصل لنظام بذر البذور ، ونظام الإضاءة ، ونظام الري بالمياه والأسمدة يمكّن حوض البذور من الحصول على وظيفة النقل ، وهو أمر مناسب للانتقال إلى ورش عمل مختلفة مثل البذر والإنبات والتدجين ، ويقلل من العمالة استهلاك مناولة صينية الشتلات.

نظام شتلة عمودي متعدد الطبقات قابل للفصل 

يعتمد الري المائي والأسمدة بشكل أساسي على نوع المد والجزر ونوع الرش وطرق أخرى ، من خلال التحكم الدقيق في وقت وتكرار إمداد محلول المغذيات ، لتحقيق إمداد موحد واستخدام فعال للمياه والمغذيات المعدنية.إلى جانب تركيبة محلول المغذيات الخاص للشتلات ، يمكنها تلبية احتياجات النمو والتطور للشتلات وضمان النمو السريع والصحي للشتلات.بالإضافة إلى ذلك ، من خلال نظام اكتشاف أيون المغذيات عبر الإنترنت ونظام تعقيم المحلول المغذي ، يمكن تجديد العناصر الغذائية في الوقت المناسب ، مع تجنب تراكم الكائنات الحية الدقيقة والمستقلبات الثانوية التي تؤثر على النمو الطبيعي للشتلات. 

نظام التحكم البيئي

يعد التحكم البيئي الدقيق والفعال أحد السمات الرئيسية لنظام إكثار الشتلات في المصنع.يتم تجميع هيكل الصيانة الخارجية لمصنع المصنع بشكل عام من مواد غير شفافة وعالية العزل.على هذا الأساس ، فإن تنظيم الضوء ودرجة الحرارة والرطوبة وسرعة الرياح وثاني أكسيد الكربون يكاد لا يتأثر بالبيئة الخارجية.من خلال إنشاء نموذج CFD لتحسين تخطيط مجرى الهواء ، جنبًا إلى جنب مع طريقة التحكم في البيئة الدقيقة ، يمكن للتوزيع المنتظم للعوامل البيئية مثل درجة الحرارة والرطوبة وسرعة الرياح وثاني أكسيد الكربون في مساحة الثقافة عالية الكثافة تتحقق.يتم تحقيق تنظيم البيئة الذكية من خلال أجهزة الاستشعار الموزعة والتحكم في الاتصال ، ويتم تنفيذ التنظيم في الوقت الفعلي لبيئة الزراعة بأكملها من خلال الاتصال بين وحدة المراقبة ونظام التحكم.بالإضافة إلى ذلك ، فإن استخدام مصادر الإضاءة المبردة بالماء ودوران المياه ، جنبًا إلى جنب مع إدخال مصادر التبريد الخارجية ، يمكن أن يحقق التبريد الموفر للطاقة ويقلل من استهلاك طاقة تكييف الهواء.

معدات التشغيل الأوتوماتيكية المساعدة

عملية تربية الشتلات في المصنع صارمة ، وكثافة التشغيل عالية ، والمساحة مضغوطة ، ولا غنى عن المعدات المساعدة الأوتوماتيكية.لا يؤدي استخدام المعدات المساعدة الآلية إلى تقليل استهلاك العمالة فحسب ، بل يساعد أيضًا في تحسين كفاءة مساحة الزراعة.تشمل معدات الأتمتة التي تم تطويرها حتى الآن آلة تغطية التربة ، آلة البذر ، آلة التطعيم ، عربة النقل اللوجستية AGV ، إلخ. تحت سيطرة منصة الإدارة الذكية الداعمة ، يمكن أن تكون العملية غير المأهولة للعملية الكاملة لتربية الشتلات أساسًا أدرك.بالإضافة إلى ذلك ، تلعب تقنية رؤية الآلة أيضًا دورًا متزايد الأهمية في عملية تربية الشتلات.فهو لا يساعد فقط في مراقبة حالة نمو الشتلات ، ويساعد في إدارة الشتلات التجارية ، ولكنه يؤدي أيضًا إلى الفحص التلقائي للشتلات الضعيفة والشتلات الميتة.يد الروبوت تزيل الشتلات وتملأها.

مزايا تربية الشتلات النباتية

مستوى عالٍ من التحكم البيئي يتيح الإنتاج السنوي

نظرًا لخصوصية تربية الشتلات ، فإن التحكم في بيئة زراعتها أمر مهم للغاية.في ظل ظروف المصنع ، يتم التحكم بدرجة كبيرة في العوامل البيئية مثل الضوء ودرجة الحرارة والماء والهواء والأسمدة وثاني أكسيد الكربون ، والتي يمكن أن توفر أفضل بيئة نمو لتربية الشتلات ، بغض النظر عن الفصول والمناطق.بالإضافة إلى ذلك ، في عملية تكاثر الشتلات المطعمة وقطع الشتلات ، تتطلب عملية تطعيم التئام الجروح وتمايز الجذور تحكمًا بيئيًا أعلى ، كما أن المصانع النباتية هي أيضًا ناقلات ممتازة.إن مرونة الظروف البيئية لمصنع النبات نفسه قوية ، لذا فهي ذات أهمية كبيرة لإنتاج شتلات الخضروات في المواسم التي لا تتكاثر فيها أو في البيئات القاسية ، ويمكن أن توفر دعمًا للشتلات لضمان الإمداد الدائم بالخضروات.بالإضافة إلى ذلك ، فإن تربية الشتلات في مصانع النباتات لا تقتصر على المساحة ، ويمكن إجراؤها على الفور في ضواحي المدن والأماكن العامة المجتمعية.المواصفات مرنة وقابلة للتغيير ، مما يتيح الإنتاج الضخم والإمداد الوثيق للشتلات عالية الجودة ، مما يوفر دعمًا مهمًا لتطوير البستنة الحضرية. 

تقصير دورة التربية وتحسين جودة الشتلات

في ظل ظروف مصنع النبات ، وبفضل التحكم الدقيق في العوامل البيئية المختلفة للنمو ، يتم تقصير دورة تربية الشتلات بنسبة 30٪ إلى 50٪ مقارنة بالطرق التقليدية.يمكن أن يؤدي تقصير دورة التربية إلى زيادة مجموعة إنتاج الشتلات وزيادة دخل المنتج وتقليل مخاطر التشغيل التي تسببها تقلبات السوق.بالنسبة للمزارعين ، فهو يفضي إلى عمليات الزرع والزرع المبكرة ، وإطلاق السوق مبكرًا ، وتحسين القدرة التنافسية في السوق.من ناحية أخرى ، فإن الشتلات التي يتم تربيتها في المصنع تكون نظيفة وقوية ، وتحسنت بشكل ملحوظ مؤشرات الشكل والجودة ، وأداء الإنتاج بعد الاستعمار أفضل.أظهرت الدراسات أن شتلات الطماطم والفلفل والخيار التي يتم تربيتها في ظروف مصنع النبات لا تؤدي فقط إلى تحسين مساحة الأوراق وارتفاع النبات وقطر الساق وحيوية الجذر ومؤشرات أخرى ، بل تعمل أيضًا على تحسين القدرة على التكيف ومقاومة الأمراض وتمايز برعم الزهرة بعد الاستعمار.والإنتاج والجوانب الأخرى لها مزايا واضحة.ارتفع عدد الأزهار الأنثوية للنبات الواحد بنسبة 33.8٪ وزاد عدد الثمار لكل نبات بنسبة 37.3٪ بعد زراعة شتلات الخيار المرباة في المصانع النباتية.مع التعميق المستمر للبحث النظري حول بيولوجيا البيئة التنموية للشتلات ، ستكون مصانع النباتات أكثر دقة ويمكن التحكم فيها في تشكيل مورفولوجيا الشتلات وتحسين النشاط الفسيولوجي.

 مقارنة حالة الشتلات المطعمة في البيوت البلاستيكية ومصانع النباتات

الاستخدام الفعال للموارد لتقليل تكاليف الشتلات

يعتمد مصنع المصنع طرق زراعة معيارية وصناعية وتعليمية ، بحيث يتم التحكم بدقة في كل رابط لإنتاج الشتلات ، ويتم تحسين كفاءة استخدام الموارد بشكل كبير.البذور هي الاستهلاك الرئيسي للتكلفة في تربية الشتلات.بسبب التشغيل غير المنتظم وضعف التحكم البيئي للشتلات التقليدية ، هناك مشاكل مثل عدم الإنبات أو ضعف نمو البذور ، مما يؤدي إلى هدر ضخم في العملية من البذور إلى الشتلات التجارية.في بيئة مصنع النبات ، من خلال المعالجة المسبقة للبذور ، والبذر الدقيق ، والتحكم الدقيق في بيئة الزراعة ، تم تحسين كفاءة استخدام البذور بشكل كبير ، ويمكن تقليل الجرعة بأكثر من 30٪.المياه والأسمدة والموارد الأخرى هي أيضًا الاستهلاك الرئيسي للتكلفة في تربية الشتلات التقليدية ، وظاهرة هدر الموارد خطيرة.في ظل ظروف مصانع النباتات ، من خلال تطبيق تقنية الري الدقيقة ، يمكن زيادة كفاءة استخدام المياه والأسمدة بأكثر من 70٪.بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لاكتناز هيكل المصنع نفسه وتوحيد التحكم البيئي ، تم أيضًا تحسين كفاءة استخدام الطاقة وثاني أكسيد الكربون في عملية انتشار الشتلات بشكل كبير.

بالمقارنة مع تربية الشتلات التقليدية في الحقول المفتوحة وتربية الشتلات المسببة للاحتباس الحراري ، فإن أكبر ميزة لتربية الشتلات في مصانع النباتات هي أنه يمكن تنفيذها بطريقة ثلاثية الأبعاد متعددة الطبقات.في مصنع النبات ، يمكن تمديد تربية الشتلات من الطائرة إلى الفضاء الرأسي ، مما يحسن بشكل كبير من كفاءة تربية الشتلات لكل وحدة من الأرض ويحسن بشكل كبير من كفاءة استخدام الفضاء.على سبيل المثال ، يمكن للوحدة القياسية لتربية الشتلات التي طورتها شركة بيولوجية ، بشرط تغطية مساحة 4.68 ، أن تولد أكثر من 10000 شتلة في دفعة واحدة ، والتي يمكن استخدامها لإنتاج 3.3 مو (2201.1 ㎡) من الخضروات يحتاج.في ظل حالة التربية ثلاثية الأبعاد عالية الكثافة متعددة الطبقات ، فإن دعم المعدات المساعدة الأوتوماتيكية ونظام النقل اللوجستي الذكي يمكن أن يحسن بشكل كبير من كفاءة استخدام العمالة ويوفر العمالة بأكثر من 50٪.

تربية الشتلات عالية المقاومة للمساعدة في الإنتاج الأخضر

يمكن لبيئة الإنتاج النظيفة لمصنع النبات أن تقلل بشكل كبير من حدوث الآفات والأمراض في أماكن التكاثر.في الوقت نفسه ، من خلال التكوين الأمثل لبيئة الاستزراع ، ستتمتع الشتلات المنتجة بمقاومة أعلى ، والتي يمكن أن تقلل بشكل كبير من رش المبيدات أثناء تكاثر الشتلات وزرعها.بالإضافة إلى ذلك ، لتربية الشتلات الخاصة مثل الشتلات المطعمة وقطع الشتلات ، يمكن استخدام تدابير التحكم الخضراء مثل الضوء ودرجة الحرارة والماء والأسمدة في مصنع النبات لتحل محل الاستخدام الواسع النطاق للهرمونات في العمليات التقليدية لضمان سلامة الغذاء ، والحد من التلوث البيئي ، وتحقيق الشتلات الخضراء الإنتاج المستدام.

تحليل تكلفة الإنتاج 

تشمل طرق المصانع لزيادة الفوائد الاقتصادية للشتلات جزئين بشكل أساسي.من ناحية ، من خلال تحسين التصميم الهيكلي والتشغيل القياسي واستخدام المرافق والمعدات الذكية ، يمكن أن يقلل من استهلاك البذور والكهرباء والعمالة في عملية تربية الشتلات ، وتحسين المياه والأسمدة والحرارة واستهلاك الطاقة .كفاءة استخدام الغاز وثاني أكسيد الكربون تقلل من تكلفة تربية الشتلات ؛من ناحية أخرى ، من خلال التحكم الدقيق في البيئة وتحسين تدفق العملية ، يتم تقصير وقت تكاثر الشتلات ، ويتم زيادة دفعة التربية السنوية وإنتاج الشتلات لكل وحدة مساحة ، وهو أمر أكثر تنافسية في السوق. 

مع تطور تكنولوجيا مصنع النباتات والتعميق المستمر لبحوث البيولوجيا البيئية حول زراعة الشتلات ، فإن تكلفة تربية الشتلات في مصانع النباتات هي في الأساس نفس تكلفة زراعة الدفيئة التقليدية ، كما أن جودة الشتلات وقيمتها السوقية أعلى.بأخذ شتلات الخيار كمثال ، تمثل مواد الإنتاج نسبة كبيرة ، تمثل حوالي 37٪ من التكلفة الإجمالية ، بما في ذلك البذور ، ومحلول المغذيات ، وصواني التوصيل ، والركائز ، وما إلى ذلك. يمثل استهلاك الطاقة الكهربائية حوالي 24٪ من الإجمالي. التكلفة ، بما في ذلك إضاءة المصنع وتكييف الهواء واستهلاك الطاقة لمضخة المحلول المغذي ، وما إلى ذلك ، وهو الاتجاه الرئيسي للتحسين المستقبلي.بالإضافة إلى ذلك ، تعتبر النسبة المنخفضة من العمالة سمة من سمات إنتاج المصنع.مع الزيادة المستمرة في درجة الأتمتة ، سيتم تخفيض تكلفة استهلاك العمالة بشكل أكبر.في المستقبل ، يمكن تحسين الفوائد الاقتصادية لتربية الشتلات في مصانع النباتات من خلال تطوير محاصيل ذات قيمة مضافة عالية وتطوير تكنولوجيا الزراعة الصناعية لشتلات أشجار الغابات الثمينة.

تكوين تكلفة شتلات الخيار /٪

حالة التصنيع

في السنوات الأخيرة ، أدركت مؤسسات البحث العلمي التي يمثلها معهد بحوث الزراعة الحضرية التابع للأكاديمية الصينية للعلوم الزراعية ، وشركات التكنولوجيا الفائقة صناعة تربية الشتلات في مصانع النباتات.يمكن أن تزود الشتلات بخط إنتاج صناعي فعال من البذور إلى مرحلة النشوء.من بينها ، مصنع مصنع في Shanxi تم بناؤه وتشغيله في عام 2019 يغطي مساحة 3500 ويمكنه إنتاج 800000 شتلة فلفل أو 550.000 شتلة طماطم خلال دورة مدتها 30 يومًا.تم بناء مصنع آخر لتربية الشتلات على مساحة 2300 ويمكنه إنتاج 8-10 مليون شتلة سنويًا.يمكن لمصنع الشفاء المتنقل للشتلات المطعمة الذي تم تطويره بشكل مستقل من قبل معهد الزراعة الحضرية ، الأكاديمية الصينية للعلوم الزراعية أن يوفر منصة علاج وتدجين لخط التجميع لزراعة الشتلات المطعمة.يمكن لمساحة عمل واحدة التعامل مع أكثر من 10000 شتلة مطعمة في وقت واحد.في المستقبل ، من المتوقع أن يزداد تنوع أصناف تربية الشتلات في مصانع النباتات ، وسيستمر مستوى الأتمتة والذكاء في التحسن.

مصنع الشفاء المتنقل للشتلات المطعمة الذي طوره معهد الزراعة الحضرية ، الأكاديمية الصينية للعلوم الزراعية

الآفاق

بصفتها شركة نقل جديدة لتربية شتلات المصانع ، تتمتع مصانع المصانع بمزايا هائلة وإمكانات تجارية مقارنة بأساليب تربية الشتلات التقليدية من حيث التحكم البيئي الدقيق والاستخدام الفعال للموارد والعمليات الموحدة.من خلال تقليل استهلاك الموارد مثل البذور والمياه والأسمدة والطاقة والقوى العاملة في تربية الشتلات ، وتحسين محصول وجودة الشتلات لكل وحدة مساحة ، سيتم تقليل تكلفة تربية الشتلات في مصانع النباتات بشكل أكبر ، وستكون المنتجات أن تكون أكثر قدرة على المنافسة في السوق.هناك طلب كبير على الشتلات في الصين.بالإضافة إلى إنتاج المحاصيل التقليدية مثل الخضروات ، من المتوقع أن تتم تربية الشتلات ذات القيمة المضافة العالية مثل الزهور والأدوية العشبية الصينية والأشجار النادرة في مصانع النباتات ، وسيتم تحسين الفوائد الاقتصادية بشكل أكبر.في الوقت نفسه ، تحتاج منصة تربية الشتلات الصناعية إلى مراعاة توافق ومرونة أنواع تربية الشتلات المختلفة لتلبية احتياجات سوق تربية الشتلات في المواسم المختلفة.

النظرية البيولوجية لبيئة تربية الشتلات هي جوهر التحكم الدقيق في بيئة مصنع النبات.سيساعد البحث المتعمق حول تنظيم شكل نبات الشتلات والتمثيل الضوئي والأنشطة الفسيولوجية الأخرى بواسطة العوامل البيئية مثل الضوء ودرجة الحرارة والرطوبة وثاني أكسيد الكربون في إنشاء نموذج تفاعل بين الشتلات والبيئة ، والذي يمكن أن يقلل من استهلاك الطاقة لإنتاج الشتلات و تحسين جودة وإنتاج الشتلات.توفر الجودة أساسًا نظريًا.على هذا الأساس ، يتم التحكم في تكنولوجيا ومعدات التحكم بالضوء كقلب أساسي إلى جانب عوامل بيئية أخرى ، وتخصيص إنتاج الشتلات بأنواع نباتية خاصة ، وتوحيد عالي وجودة عالية لتلبية متطلبات الزراعة عالية الكثافة والتشغيل الآلي في المصنع يمكن تطوير المصانع.في النهاية ، يوفر أساسًا تقنيًا لبناء نظام رقمي لإنتاج الشتلات ويحقق تربية شتلات رقمية بدون طيار في مصانع النباتات.

المؤلف: Xu Yaliang ، Liu Xinying ، إلخ. 

معلومات الاقتباس:

Xu Yaliang و Liu Xinying و Yang Qichang.Key المعدات التقنية وتصنيع تربية الشتلات في مصانع النباتات [J].تكنولوجيا الهندسة الزراعية ، 2021،42 (4): 12-15.