خلاصة

في الوقت الحاضر ، حقق مصنع النبات بنجاح تربية شتلات الخضار مثل الخيار والطماطم والفلفل والباذنجان والبطيخ ، مما يوفر للمزارعين شتلات عالية الجودة على دفعات ، وأداء الإنتاج بعد الزراعة أفضل. أصبحت مصانع النباتات وسيلة مهمة لإمدادات الشتلات لصناعة الخضروات ، ولعب دورًا متزايد الأهمية في تعزيز الإصلاح الهيكلي في جانب الإمداد لصناعة الخضروات ، مما يضمن إمدادات الخضروات في المناطق الحضرية وإنتاج الخضار الخضراء.

مصنع المصنع لتصميم نظام تربية الشتلات والمعدات الفنية الرئيسية

نظرًا لأن نظام الإنتاج الزراعي الأكثر كفاءة في الوقت الحالي ، يدمج نظام تربية شتلات المصنع المصنع الوسائل التقنية الشاملة بما في ذلك الإضاءة الاصطناعية ، وإمدادات محلول المغذيات ، والتحكم البيئي ثلاثي الأبعاد ، والعمليات المساعدة الآلية ، وإدارة الإنتاج الذكي ، وما إلى ذلك ، وتكامل التكنولوجيا الحيوية والمعلومات التكنولوجيا والذكاء الاصطناعي. إن الإنجازات الذكية وغيرها من الإنجازات عالية التقنية تعزز التطوير المستمر لهذه الصناعة. 

LED نظام مصدر الضوء الاصطناعي

يعد بناء بيئة الضوء الاصطناعية أحد التقنيات الأساسية لنظام تربية الشتلات في مصانع النباتات ، وهو أيضًا المصدر الرئيسي لاستهلاك الطاقة لإنتاج الشتلات. تتمتع البيئة الخفيفة لمصانع النباتات بمرونة قوية ، ويمكن تنظيم البيئة الخفيفة من أبعاد متعددة مثل جودة الضوء وكثافة الضوء والضوء الفضئي ، وفي نفس الوقت ، يمكن تحسين عوامل الضوء المختلفة ودمجها في تسلسل الوقت لتشكيل صيغة خفيفة لزراعة الشتلات ، وضمان بيئة ضوئية مناسبة للزراعة الاصطناعية للشتلات. لذلك ، استنادًا إلى خصائص الطلب على الضوء وأهداف الإنتاج لنمو مختلف الشتلات ، من خلال تحسين معلمات صيغة الضوء واستراتيجية إمدادات الإضاءة ، تم تطوير مصدر خاص LED لتوفير الطاقة ، والذي يمكن أن يحسن بشكل كبير من كفاءة تحويل الطاقة الخفيفة في الشتلات ، تعزيز تراكم الكتلة الحيوية الشتلات ، وتحسين جودة إنتاج الشتلات ، مع تقليل تكاليف استهلاك الطاقة وتكاليف الإنتاج. بالإضافة إلى ذلك ، يعد تنظيم البيئة الخفيفة أيضًا وسيلة تقنية مهمة في عملية تدجين الشتلات وشفاء الشتلات المطعمة.

نظام الشتلات العمودي متعدد الطبقات قابل للفصل

يتم تنفيذ تربية الشتلات في مصنع النبات باستخدام رف ثلاثي الأبعاد متعدد الطبقات. من خلال تصميم النظام المعياري ، يمكن تحقيق التجميع السريع لنظام رفع الشتلات. يمكن ضبط 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 قاع البذور ونظام الإضاءة ونظام الري الماء والأسمدة يمكّن من قاع البذور من وظيفة النقل ، وهي مريحة للانتقال إلى ورش عمل مختلفة مثل البذر والإنبات والتدجين وتقليل المخاض استهلاك معالجة علبة الشتلات.

نظام الشتلات العمودي متعدد الطبقات قابل للفصل 

يتبنى ري الماء والأسمدة بشكل رئيسي نوع المد والجزر ، ونوع الرش وطرق أخرى ، من خلال التحكم الدقيق في الوقت وتواتر إمدادات محلول المغذيات ، لتحقيق إمدادات موحدة واستخدام فعال للمغذيات المعدنية والمعادن. إلى جانب صيغة حل المغذيات الخاصة للشتلات ، يمكن أن تلبي احتياجات النمو والتنمية من الشتلات وضمان النمو السريع والصحي للشتلات. بالإضافة إلى ذلك ، من خلال نظام الكشف عن أيون المغذيات عبر الإنترنت ونظام تعقيم محلول المغذيات ، 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 انتشار شتلات المصنع النباتي. يتم تجميع بنية الصيانة الخارجية لمصنع النبات بشكل عام من مواد غير شفافة وعازل للغاية. على هذا الأساس ، لا يتأثر تنظيم الضوء ودرجة الحرارة والرطوبة وسرعة الرياح و CO2 تقريبًا بالبيئة الخارجية. من خلال بناء نموذج CFD لتحسين تخطيط قناة الهواء ، إلى جانب طريقة التحكم في البيئة الدقيقة ، يمكن التوزيع الموحد للعوامل البيئية مثل درجة الحرارة والرطوبة وسرعة الرياح و CO2 في مساحة الثقافة عالية الكثافة تتحقق. يتم تحقيق لائحة البيئة الذكية من خلال أجهزة الاستشعار الموزعة والتحكم في الاتصال ، ويتم تنظيم الوقت الفعلي لبيئة الزراعة بأكملها من خلال العلاقة بين وحدة المراقبة ونظام التحكم. بالإضافة إلى ذلك ، فإن استخدام مصادر الضوء المبردة بالماء ودوران الماء ، جنبًا إلى جنب مع إدخال مصادر باردة في الهواء الطلق ، يمكن أن يحقق تبريدًا لتوفير الطاقة ويقلل من استهلاك طاقة تكييف الهواء.

معدات التشغيل التلقائية

عملية عملية تربية شتلات المصنع المصنع صارمة ، وكثافة التشغيل عالية ، والمساحة مضغوطة ، ومعدات المساعدة التلقائية لا غنى عنها. إن استخدام المعدات المساعدة الآلية لا يفضي إلى الحد من استهلاك العمالة فحسب ، بل يساعد أيضًا على تحسين كفاءة مساحة الزراعة. تشمل معدات الأتمتة التي تم تطويرها حتى الآن آلة تغطي التربة ، والبذور ، وآلة التطعيم ، و AGV Logistics Trolley ، وما إلى ذلك. أدركت. بالإضافة إلى ذلك ، تلعب تكنولوجيا رؤية الآلات أيضًا دورًا متزايد الأهمية في عملية تربية الشتلات. إنه لا يساعد فقط على مراقبة حالة نمو الشتلات ، ويساعد في إدارة الشتلات التجارية ، ولكن أيضًا يؤدي الفحص التلقائي للشتلات الضعيفة والشتلات الميتة. يد الروبوت يزيل ويملأ الشتلات.

مزايا تربية شتلات مصنع المصنع

يتيح المستوى العالي من التحكم البيئي الإنتاج السنوي

بسبب خصوصية تربية الشتلات ، فإن السيطرة على بيئة زراعةها مهمة للغاية. في ظل ظروف مصنع النبات ، يتم التحكم بشكل كبير في العوامل البيئية مثل الضوء ودرجة الحرارة والمياه والهواء والأسمدة و CO2 ، والتي يمكن أن توفر أفضل بيئة نمو لتربية الشتلات ، بغض النظر عن المواسم والمناطق. بالإضافة إلى ذلك ، في عملية تكاثر الشتلات المطعمة وقطع الشتلات ، تتطلب عملية تطعيم التئام الجروح وتمايز الجذر تحكمًا بيئيًا أعلى ، كما أن مصانع النباتات هي أيضًا حاملات ممتازة. إن مرونة الظروف البيئية لمصنع النبات نفسه قوي ، لذلك فهي ذات أهمية كبيرة لإنتاج شتلات الخضروات في مواسم غير المقيدة أو في البيئات القاسية ، ويمكن أن توفر دعم الشتلات لضمان الإمداد المعمر بالخضروات. بالإضافة إلى ذلك ، لا يقتصر تربية المصانع النباتية على الفضاء ، ويمكن تنفيذها على الفور في ضواحي المدن والأماكن العامة المجتمعية. المواصفات مرنة ومتغيرة ، مما يتيح الإنتاج الضخم والإمدادات الوثيقة من الشتلات عالية الجودة ، مما يوفر دعمًا مهمًا لتطوير البستنة الحضرية. 

تقصير دورة التكاثر وتحسين جودة الشتلات

في ظل ظروف مصنع المصنع ، بفضل السيطرة الدقيقة للعوامل البيئية للنمو المختلفة ، يتم تقصير دورة تربية الشتلات بنسبة 30 ٪ إلى 50 ٪ مقارنة بالطرق التقليدية. يمكن أن يؤدي تقصير دورة التكاثر إلى زيادة مجموعة الإنتاج من الشتلات ، وزيادة دخل المنتج ، ويقلل من مخاطر التشغيل الناجمة عن تقلبات السوق. بالنسبة للمزارعين ، فإنه يفضي إلى زرع وزراعة مبكر ، وإطلاق السوق المبكر ، وتحسين القدرة التنافسية في السوق. من ناحية أخرى ، فإن الشتلات التي تم تربيتها في مصنع النبات أنيق وشجاع ، ومؤشرات المورفولوجية والجودة قد تحسنت بشكل كبير ، وأداء الإنتاج بعد الاستعمار أفضل. وقد أظهرت الدراسات أن شتلات الطماطم والفلفل والخيار المربى في ظل ظروف مصنع النبات لا تحسن فقط مساحة الأوراق ، وارتفاع النبات ، وقطر الجذور ، وحيوية الجذر وغيرها من المؤشرات ، ولكن أيضًا تحسين القدرة على التكيف ، ومقاومة المرض ، وتمايز براعم الزهور بعد الاستعمار. والجوانب الإنتاج والجوانب الأخرى لها مزايا واضحة. زاد عدد الزهور الإناث لكل نبات بنسبة 33.8 ٪ وزاد عدد الفاكهة لكل نبات بنسبة 37.3 ٪ بعد زراعة شتلات الخيار المولدة في مصانع النباتات. مع التعميق المستمر للبحوث النظرية حول بيولوجيا البيئة التنموية للشرع ، ستكون مصانع النباتات أكثر دقة ويمكن التحكم فيها في تشكيل مورفولوجيا الشتلات وتحسين النشاط الفسيولوجي.

 مقارنة بين حالة الشتلات المطعمة في الدفيئات ومصانع النباتات

الاستخدام الفعال للموارد لخفض تكاليف الشتلات

يعتمد مصنع المصنع طرق زراعة موحدة ومخصصة للصناعات ، بحيث يتم التحكم في كل رابط لإنتاج الشتلات بشكل صارم ، وتحسنت بشكل كبير كفاءة استخدام الموارد. البذور هي استهلاك التكلفة الرئيسي في تربية الشتلات. نظرًا للتشغيل غير المنتظم وسوء التحكم في البيئة في الشتلات التقليدية ، هناك مشاكل مثل عدم الحراسة أو النمو الضعيف للبذور ، مما يؤدي إلى نفايات ضخمة في العملية من البذور إلى الشتلات التجارية. في بيئة مصنع النبات ، من خلال المعالجة البذرة ، والبذر الدقيق والتحكم الدقيق في بيئة الزراعة ، تم تحسين كفاءة استخدام البذور بشكل كبير ، ويمكن تقليل الجرعة بأكثر من 30 ٪. تعد المياه والأسمدة والموارد الأخرى هي أيضًا استهلاك التكلفة الرئيسي لرفع الشتلات التقليدية ، وظاهرة نفايات الموارد خطيرة. في ظل ظروف مصانع النباتات ، من خلال تطبيق تكنولوجيا الري الدقيقة ، يمكن زيادة كفاءة استخدام المياه والأسمدة بأكثر من 70 ٪. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لضغوط بنية مصنع النبات نفسه وتوحيد الرقابة البيئية ، تم تحسين كفاءة استخدام الطاقة واستخدام ثاني أكسيد الكربون في عملية انتشار الشتلات بشكل كبير.

بالمقارنة مع رفع شتلات الحقل المفتوح التقليدي وتربية شتلات الدفيئة ، 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 العمودي ، مما يحسن إلى حد كبير كفاءة تربية الشتلات لكل وحدة من الأرض ويحسن بشكل كبير من كفاءة استخدام المساحة. على سبيل المثال ، يمكن للوحدة النمطية القياسية لتربية الشتلات التي طورتها شركة بيولوجية ، في ظل حالة تغطية مساحة 4.68 ㎡ ، أن تولد أكثر من 10000 شتلة في دفعة واحدة ، والتي يمكن استخدامها لإنتاج 3.3 MU (2201.1 ㎡) الاحتياجات. في ظل حالة تربية ثلاثية الأبعاد عالية الكثافة ، فإن دعم المعدات الإضافية التلقائية ونظام النقل اللوجستي الذكي يمكن أن يحسن بشكل كبير من كفاءة استخدام العمالة وتوفير العمالة بأكثر من 50 ٪.

تربية الشتلات عالية المقاومة للمساعدة في الإنتاج الأخضر

يمكن أن تقلل بيئة الإنتاج النظيفة لمصنع النبات بشكل كبير من حدوث الآفات والأمراض في مساحة التكاثر. في الوقت نفسه ، من خلال التكوين الأمثل لبيئة الثقافة ، سيكون للشتلات المنتجة مقاومة أعلى ، والتي يمكن أن تقلل بشكل كبير من رش المبيدات أثناء انتشار الشتلات والزراعة. بالإضافة إلى ذلك ، بالنسبة لتربية الشتلات الخاصة مثل الشتلات المطعمة والشتلات القطع ، يمكن استخدام تدابير التحكم الخضراء مثل الضوء ودرجة الحرارة والماء والأسمدة في مصنع النبات لاستبدال الاستخدام الواسع للهرمونات في العمليات التقليدية لضمان سلامة الأغذية ، وتقليل التلوث البيئي ، وتحقيق الشتلات الخضراء الإنتاج المستدام.

تحليل تكلفة الإنتاج 

تشمل طرق المصانع النباتية لزيادة الفوائد الاقتصادية للشتلات بشكل أساسي جزأين. من ناحية ، من خلال تحسين التصميم الهيكلي ، والتشغيل الموحد واستخدام المرافق والمعدات الذكية ، يمكن أن يقلل من استهلاك البذور والكهرباء والعمالة في عملية تربية الشتلات ، وتحسين المياه والأسمدة والحرارة والطاقة . كفاءة استخدام الغاز و CO2 تقلل من تكلفة تربية الشتلات ؛ من ناحية أخرى ، من خلال التحكم الدقيق في البيئة وتحسين تدفق العملية ، يتم تقصير وقت تكاثر الشتلات ، ويتم زيادة عائد الدفعة السنوية للتربية والعائد في مساحة الوحدة ، وهو أكثر تنافسية في السوق. 

مع تطور تكنولوجيا مصنع النبات والتعميق المستمر لأبحاث البيولوجيا البيئية حول زراعة الشتلات ، فإن تكلفة تربية الشتلات في مصانع النباتات هي في الأساس مثل زراعة الدفيئة التقليدية ، وجودة والقيمة السوقية للشتلات أعلى. مع أخذ شتلات الخيار كمثال ، تمثل مواد الإنتاج نسبة كبيرة ، حيث تمثل حوالي 37 ٪ من التكلفة الإجمالية ، بما في ذلك البذور ، ومحلول المغذيات ، وصواني التوصيل ، والركائز ، إلخ. التكلفة ، بما في ذلك إضاءة النبات وتكييف الهواء واستهلاك الطاقة لمضخة المغذيات ، وما إلى ذلك ، وهو الاتجاه الرئيسي للتحسين المستقبلي. بالإضافة إلى ذلك ، فإن انخفاض نسبة العمل هي ميزة لإنتاج المصنع النباتي. مع الزيادة المستمرة في درجة الأتمتة ، سيتم تقليل تكلفة استهلاك العمالة. في المستقبل ، يمكن تحسين الفوائد الاقتصادية لتربية الشتلات في مصانع النباتات من خلال تطوير المحاصيل ذات القيمة العالية وتطوير تكنولوجيا الزراعة الصناعية لشتلات أشجار الغابات الثمينة.

تركيبة تكلفة شتلات الخيار /٪

حالة التصنيع

في السنوات الأخيرة ، أدركت مؤسسات الأبحاث العلمية التي يمثلها معهد أبحاث الزراعة الحضرية التابعة للأكاديمية الصينية للعلوم الزراعية ، والمؤسسات ذات التقنية العالية صناعة تربية الشتلات في مصانع النباتات. يمكن أن يوفر الشتلات خط إنتاج صناعي فعال من البذور إلى الظهور. من بينها ، يغطي مصنع نبات في شانشي ويتم تشغيله في عام 2019 مساحة 3500 ㎡ ويمكن أن يولد 800000 شتلة فلفل أو 550،000 شتلة طماطم خلال دورة مدتها 30 يومًا. يغطي مصنع مصنع لتربية الشتلات الآخر مساحة 2300 ㎡ ويمكن أن ينتج 8-10 مليون شتلات سنويًا. يمكن لمصنع الشفاء المتنقل للشتلات المطعمة التي تم تطويرها بشكل مستقل من قبل معهد الزراعة الحضرية ، أن الأكاديمية الصينية للعلوم الزراعية يمكن أن توفر منصة للشفاء والتدجين خط التجميع لزراعة الشتلات المطعمة. يمكن لمساحة عمل واحدة التعامل مع أكثر من 10000 شتلات مطعمة في وقت واحد. في المستقبل ، من المتوقع توسيع تنوع أصناف تربية الشتلات في مصانع النباتات ، وسيستمر مستوى الأتمتة والذكاء في التحسن.

مصنع الشفاء المتنقل للشتلات المطعمة التي طورها معهد الزراعة الحضرية ، الأكاديمية الصينية للعلوم الزراعية

التوقعات

بصفتها شركة جديدة لتربية شتلات المصنع ، تتمتع مصانع النباتات بمزايا ضخمة وإمكانية تسويقها مقارنة بطرق رفع الشتلات التقليدية من حيث السيطرة البيئية الدقيقة ، والاستخدام الفعال للموارد والعمليات الموحدة. من خلال تقليل استهلاك الموارد مثل البذور والماء والأسمدة والطاقة والقوى العاملة في تربية الشتلات ، وتحسين غلة وجودة الشتلات لكل وحدة مساحة ، سيتم تقليل تكلفة تربية الشتلات في مصانع النباتات ، وستقوم المنتجات كن أكثر تنافسية في السوق. هناك طلب كبير على الشتلات في الصين. بالإضافة إلى إنتاج المحاصيل التقليدية مثل الخضروات ، والشتلات ذات القيمة العالية مثل الزهور والأدوية العشبية الصينية والأشجار النادرة من المتوقع أن يتم تربيتها في مصانع النباتات ، وسيتم تحسين الفوائد الاقتصادية. في الوقت نفسه ، تحتاج منصة تربية الشتلات الصناعية إلى النظر في توافق ومرونة تربية الشتلات المختلفة لتلبية احتياجات سوق تربية الشتلات في مواسم مختلفة.

النظرية البيولوجية لبيئة تربية الشتلات هي جوهر التحكم الدقيق في بيئة مصنع النبات. إن الأبحاث المتعمقة حول تنظيم شكل نبات الشتلات والتمثيل الضوئي وغيرها من الأنشطة الفسيولوجية من خلال العوامل البيئية مثل الضوء ودرجة الحرارة والرطوبة و CO2 ستساعد على إنشاء نموذج تفاعل في البيئة ، والذي يمكن أن يقلل من استهلاك الطاقة في إنتاج الشتلات و تحسين جودة وإنتاج الشتلات. توفر الجودة أساسًا نظريًا. على هذا الأساس ، فإن تكنولوجيا التحكم والمعدات مع الضوء هي الأساسية والاقتران مع العوامل البيئية الأخرى ، وتخصيص إنتاج الشتلات مع أنواع النباتات الخاصة ، والتوحيد العالي والجودة العالية لتلبية متطلبات الزراعة عالية الكثافة والتشغيل الميكانيكي في النبات يمكن تطوير المصانع. في النهاية ، يوفر أساسًا تقنيًا لبناء نظام إنتاج الشتلات الرقمية ويدرك تربية الشتلات الموحدة وغير المأهولة والرقمية في مصانع النباتات.

المؤلف: شو ياليانغ ، ليو شينينغ ، إلخ. 

معلومات الاقتباس:

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