Astrattu

Attualmente, a fabbrica di piante hà realizatu cù successu a ripruduzzione di piantine di verdura cum'è cucumari, pumati, peperoni, melanzane è meloni, furnendu à l'agricultori piantine di alta qualità in lotti, è u rendiment di pruduzzione dopu a piantazione hè megliu. E fabbriche di piante sò diventate un mezzu impurtante di furnimentu di piantine per l'industria vegetale, è ghjocanu un rolu sempre più impurtante in a prumuzione di a riforma strutturale da u latu di l'offerta di l'industria vegetale, assicurendu l'approvvigionamentu di verdura urbana è a pruduzzione di verdura verde.

Cuncepimentu di u sistema di ripruduzzione di e piantine di fabbrica è equipaggiamenti tecnichi chjave

Cum'è u sistema di pruduzzione agricula u più efficiente à u mumentu, u sistema di ripruduzzione di piantine di fabbrica integra mezi tecnichi cumpleti, cumpresi l'illuminazione artificiale, a furnitura di suluzioni nutritive, u cuntrollu ambientale tridimensionale, l'operazioni ausiliarie automatizate, a gestione intelligente di a pruduzzione, ecc., è integra a biotecnologia, a tecnulugia di l'infurmazione è l'intelligenza artificiale. I successi intelligenti è altri di alta tecnulugia prumove u sviluppu cuntinuu di l'industria. 

Sistema di fonte di luce artificiale LED

A custruzzione di l'ambiente luminosu artificiale hè una di e tecnulugie principali di u sistema di ripruduzzione di e piantine in e fabbriche di piante, è hè ancu a principale fonte di cunsumu d'energia per a pruduzzione di piantine. L'ambiente luminosu di e fabbriche di piante hà una forte flessibilità, è l'ambiente luminosu pò esse regulatu da parechje dimensioni cum'è a qualità di a luce, l'intensità di a luce è u fotoperiodu, è à u listessu tempu, diversi fattori di luce ponu esse ottimizzati è cumminati in sequenza temporale per furmà una formula luminosa per a cultura di e piantine, assicurendu un ambiente luminosu adattatu per a cultura artificiale di e piantine. Dunque, basatu annantu à e caratteristiche di a dumanda di luce è l'ubbiettivi di pruduzzione di diverse crescite di piantine, ottimizendu i parametri di a formula luminosa è a strategia di furnimentu di luce, hè stata sviluppata una fonte di luce LED speciale à risparmiu energeticu, chì pò migliurà assai l'efficienza di cunversione di l'energia luminosa di e piantine, prumove l'accumulazione di biomassa di piantine è migliurà a qualità di a pruduzzione di piantine, riducendu à tempu u cunsumu d'energia è i costi di pruduzzione. Inoltre, a regulazione di l'ambiente luminosu hè ancu un mezzu tecnicu impurtante in u prucessu di addomesticazione di e piantine è di guarigione di e piantine innestate.

Sistema di piantine verticali multistratu staccabile

A ripruduzzione di e piantine in a fabbrica di piante hè realizata aduprendu una scaffalatura tridimensionale multistratu. Attraversu u disignu di u sistema mudulare, si pò realizà u montaggio rapidu di u sistema di ripruduzzione di e piantine. A distanza trà e scaffalature pò esse aghjustata in modu flessibile per risponde à i requisiti di spaziu per a ripruduzzione di diverse varietà di piantine è migliurà assai u tassu di utilizzazione di u spaziu. Inoltre, u disignu separatu di u sistema di lettu di semina, u sistema di illuminazione è u sistema di irrigazione cù acqua è fertilizzanti permette à u lettu di semina d'avè sia una funzione di trasportu, chì hè cunveniente per u spustamentu in diversi laboratori cum'è a semina, a germinazione è a domesticazione, sia riduce u cunsumu di travagliu per a manipulazione di i vassoi di piantine.

Sistema di piantine verticali multistratu staccabile 

L'irrigazione cù acqua è fertilizzanti adotta principalmente metudi di tipu mareale, di tipu spray è altri, attraversu un cuntrollu precisu di u tempu è di a frequenza di furnimentu di a suluzione nutritiva, per ottene un furnimentu uniforme è un usu efficiente di l'acqua è di i nutrienti minerali. Cumbinatu cù a formula speciale di a suluzione nutritiva per e piantine, pò risponde à i bisogni di crescita è di sviluppu di e piantine è assicurà a crescita rapida è sana di e piantine. Inoltre, attraversu u sistema di rilevazione di ioni nutrienti in linea è u sistema di sterilizazione di a suluzione nutritiva, i nutrienti ponu esse riforniti in tempu, evitendu l'accumulazione di microrganismi è metaboliti secundarii chì affettanu a crescita nurmale di e piantine. 

Sistema di cuntrollu ambientale

Un cuntrollu ambientale precisu è efficiente hè una di e caratteristiche principali di un sistema di propagazione di piantine in una fabbrica di piante. A struttura di mantenimentu esterna di una fabbrica di piante hè generalmente assemblata da materiali opachi è altamente isolanti. Nantu à sta basa, a regulazione di a luce, a temperatura, l'umidità, a velocità di u ventu è u CO2 hè guasi invariata da l'ambiente esternu. Attraversu a custruzzione di u mudellu CFD per ottimizà u layout di u condottu d'aria, cumminatu cù u metudu di cuntrollu di u microambiente, si pò ottene a distribuzione uniforme di fattori ambientali cum'è a temperatura, l'umidità, a velocità di u ventu è u CO2 in u spaziu di cultura à alta densità. A regulazione intelligente di l'ambiente hè realizata da sensori distribuiti è cuntrollu di cuntattu, è a regulazione in tempu reale di tuttu l'ambiente di cultura hè realizata attraversu a cunnessione trà l'unità di monitoraghju è u sistema di cuntrollu. Inoltre, l'usu di fonti di luce raffreddate à acqua è a circulazione di l'acqua, cumminatu cù l'introduzione di fonti fredde esterne, pò ottene un raffreddamentu à risparmiu energeticu è riduce u cunsumu energeticu di l'aria condizionata.

Attrezzatura di funziunamentu ausiliariu automaticu

U prucessu di ripruduzzione di e piantine in a fabbrica di piante hè strettu, a densità operativa hè alta, u spaziu hè compactu, è l'equipaggiu ausiliariu automaticu hè indispensabile. L'usu di l'equipaggiu ausiliariu automatizatu ùn hè micca solu favurevule à a riduzione di u cunsumu di travagliu, ma aiuta ancu à migliurà l'efficienza di u spaziu di cultura. L'equipaggiu di automatizazione chì hè statu sviluppatu finu à avà include a macchina di copertura di u terrenu, a seminatrice, a macchina d'innestu, u carrettu di trasportu logisticu AGV, ecc. Sottu u cuntrollu di a piattaforma di gestione intelligente di supportu, l'operazione senza pilotu di tuttu u prucessu di ripruduzzione di e piantine pò esse basicamente realizata. Inoltre, a tecnulugia di visione artificiale ghjoca ancu un rolu sempre più impurtante in u prucessu di ripruduzzione di e piantine. Ùn solu aiuta à monitorà u statu di crescita di e piantine, assiste in a gestione di e piantine cummerciali, ma esegue ancu u screening automaticu di e piantine debuli è di e piantine morte. A manu di u robot rimuove è riempie e piantine.

Vantaghji di a ripruduzzione di piantine di fabbrica di piante

Un altu livellu di cuntrollu ambientale permette una pruduzzione annuale

A causa di a particularità di a ripruduzzione di e piantine, u cuntrollu di u so ambiente di cultura hè assai impurtante. In e cundizioni di a fabbrica di piante, i fattori ambientali cum'è a luce, a temperatura, l'acqua, l'aria, u fertilizante è u CO2 sò assai cuntrullati, ciò chì pò furnisce u megliu ambiente di crescita per a ripruduzzione di e piantine, indipendentemente da e stagioni è da e regioni. Inoltre, in u prucessu di ripruduzzione di e piantine innestate è di e piantine da taglio, u prucessu di guarigione di e ferite da innesto è di differenziazione di e radiche richiede un cuntrollu ambientale più altu, è e fabbriche di piante sò ancu eccellenti trasportatori. A flessibilità di e cundizioni ambientali di a fabbrica di piante stessa hè forte, dunque hè di grande impurtanza per a pruduzzione di piantine di verdura in stagioni senza ripruduzzione o in ambienti estremi, è pò furnisce un supportu di piantine per assicurà l'approvvigionamentu perenne di verdura. Inoltre, a ripruduzzione di piantine di e fabbriche di piante ùn hè micca limitata da u spaziu, è pò esse realizata in situ in i quartieri di e cità è in i spazii publichi di a cumunità. E specifiche sò flessibili è cambiabili, chì permettenu una pruduzzione di massa è un approvvigionamentu ravvicinatu di piantine di alta qualità, furnendu un supportu impurtante per u sviluppu di l'orticultura urbana. 

Accurtà u ciclu di ripruduzzione è migliurà a qualità di e piantine

In cundizioni di fabbrica di piante, grazia à u cuntrollu precisu di diversi fattori ambientali di crescita, u ciclu di ripruduzzione di e piantine hè accurtatu da 30% à 50% paragunatu à i metudi tradiziunali. L'accurtamentu di u ciclu di ripruduzzione pò aumentà u lottu di pruduzzione di piantine, aumentà u redditu di u pruduttore è riduce i risichi operativi causati da e fluttuazioni di u mercatu. Per i cultivatori, hè favurevule à u trasplante è a piantazione precoce, u lanciu precoce di u mercatu è una migliore cumpetitività di u mercatu. D’altronde, e piantine allevate in a fabbrica di piante sò pulite è robuste, l'indicatori morfologichi è di qualità sò significativamente migliorati, è e prestazioni di pruduzzione dopu a culunizazione sò megliu. Studi anu dimustratu chì e piantine di pumati, peperoni è cetrioli allevate in cundizioni di fabbrica di piante ùn solu migliuranu a superficia fogliare, l'altezza di a pianta, u diametru di u stelu, u vigore di e radiche è altri indicatori, ma migliuranu ancu l'adattabilità, a resistenza à e malatie, a differenziazione di i boccioli di fiori dopu a culunizazione. È a pruduzzione è altri aspetti anu vantaghji evidenti. U numeru di fiori femini per pianta hè aumentatu di 33,8% è u numeru di frutti per pianta hè aumentatu di 37,3% dopu a piantazione di piantine di cetrioli allevate in fabbriche di piante. Cù l'approfondimentu cuntinuu di a ricerca teorica nantu à a biologia di l'ambiente di sviluppu di e piantine, e fabbriche di piante saranu più precise è cuntrullate in a furmazione di a morfologia di e piantine è in u miglioramentu di l'attività fisiologica.

 Paragone di u statu di e piantine innestate in serre è fabbriche di piante

Usu efficiente di e risorse per riduce i costi di e piantine

A fabbrica di piante adotta metudi di piantazione standardizati, informatizati è industrializati, affinchì ogni ligame di a pruduzzione di piantine sia strettamente cuntrullatu, è l'efficienza di l'utilizazione di e risorse sia significativamente migliorata. E sementi sò u principale cunsumu di costi in a ripruduzzione di e piantine. A causa di l'operazione irregulare è di a scarsa cuntrollabilità ambientale di e piantine tradiziunali, ci sò prublemi cum'è a non germinazione o a crescita debule di e sementi, chì risultanu in enormi sprechi in u prucessu da e sementi à e piantine cummerciali. In l'ambiente di a fabbrica di piante, attraversu u pretrattamentu di e sementi, a semina fina è u cuntrollu precisu di l'ambiente di cultura, l'efficienza di l'utilizazione di e sementi hè assai migliorata, è a dosa pò esse ridutta di più di u 30%. L'acqua, i fertilizanti è altre risorse sò ancu u principale cunsumu di costi di a cultura tradiziunale di e piantine, è u fenomenu di u sprecu di risorse hè seriu. In e cundizioni di e fabbriche di piante, attraversu l'applicazione di a tecnulugia di irrigazione di precisione, l'efficienza di l'utilizazione di l'acqua è di i fertilizanti pò esse aumentata di più di u 70%. Inoltre, per via di a cumpattezza di a struttura di a fabbrica di piante stessa è di l'uniformità di u cuntrollu ambientale, l'efficienza di l'utilizazione di l'energia è di u CO2 in u prucessu di propagazione di e piantine hè ancu significativamente migliorata.

In paragone cù a cultura tradiziunale di piantine in campu apertu è a cultura di piantine in serra, a più grande caratteristica di a ripruduzzione di piantine in e fabbriche di piante hè chì pò esse realizata in modu tridimensionale multistratu. In a fabbrica di piante, a ripruduzzione di piantine pò esse allargata da u pianu à u spaziu verticale, ciò chì migliora assai l'efficienza di ripruduzzione di piantine per unità di terra è migliora significativamente l'efficienza di utilizzazione di u spaziu. Per esempiu, u modulu standard per a ripruduzzione di piantine sviluppatu da una sucietà biologica, sottu a cundizione di copre una superficia di 4,68 ㎡, pò ripruduce più di 10.000 piantine in un unicu lottu, chì pò esse adupratu per i bisogni di pruduzzione di verdura di 3,3 Mu (2201,1 ㎡). Sottu a cundizione di ripruduzzione tridimensionale multistratu à alta densità, u supportu di l'equipaggiu ausiliariu automaticu è di u sistema di trasportu logisticu intelligente ponu migliurà assai l'efficienza di l'utilizzazione di u travagliu è risparmià travagliu di più di u 50%.

Selezzione di piantine d'alta resistenza per aiutà a pruduzzione verde

L'ambiente di pruduzzione pulitu di a fabbrica di piante pò riduce assai l'apparizione di parassiti è malatie in u spaziu di ripruduzzione. À u listessu tempu, grazia à a cunfigurazione ottimizzata di l'ambiente di cultura, e piantine prodotte averanu una resistenza più alta, ciò chì pò riduce assai a spruzzatura di pesticidi durante a propagazione è a piantazione di e piantine. Inoltre, per a ripruduzzione di piantine speciali cum'è e piantine innestate è e piantine da taglio, e misure di cuntrollu verde cum'è a luce, a temperatura, l'acqua è u fertilizante in a fabbrica di piante ponu esse aduprate per rimpiazzà l'usu à grande scala di ormoni in l'operazioni tradiziunali per assicurà a sicurezza alimentaria, riduce l'inquinamentu ambientale è ottene piantine verdi.

Analisi di i costi di pruduzzione 

I modi per e fabbriche di piante per aumentà i benefici ecunomichi di e piantine includenu principalmente duie parti. Da una parte, ottimizendu u disignu strutturale, u funziunamentu standardizatu è l'usu di strutture è equipaggiamenti intelligenti, pò riduce u cunsumu di sementi, elettricità è manodopera in u prucessu di ripruduzzione di e piantine, è migliurà u cunsumu d'acqua, fertilizante, calore è energia. L'efficienza di l'utilizazione di gas è CO2 riduce u costu di a ripruduzzione di e piantine; da l'altra parte, attraversu un cuntrollu precisu di l'ambiente è l'ottimisazione di u flussu di u prucessu, u tempu di ripruduzzione di e piantine hè accorciatu, è u batch annuale di ripruduzzione è u rendimentu di e piantine per unità di spaziu sò aumentati, chì hè più cumpetitivu in u mercatu. 

Cù u sviluppu di a tecnulugia di e fabbriche di piante è l'approfondimentu cuntinuu di a ricerca di biologia ambientale nantu à a cultura di e piantine, u costu di a ripruduzzione di e piantine in e fabbriche di piante hè basicamente u listessu chè quellu di a cultura tradiziunale in serra, è a qualità è u valore di mercatu di e piantine sò più alti. Pigliendu e piantine di cucumaru cum'è esempiu, i materiali di pruduzzione rapprisentanu una grande parte, rapprisentendu circa u 37% di u costu tutale, cumprese e sementi, a suluzione nutritiva, i vassoi di e tappe, i substrati, ecc. U cunsumu di energia elettrica rapprisenta circa u 24% di u costu tutale, cumprese l'illuminazione di e piante, l'aria condizionata è u cunsumu di energia di a pompa di suluzione nutritiva, ecc., chì hè a direzzione principale di l'ottimisazione futura. Inoltre, a bassa parte di u travagliu hè una caratteristica di a pruduzzione di e fabbriche di piante. Cù l'aumentu cuntinuu di u gradu di automatizazione, u costu di u cunsumu di travagliu serà ulteriormente riduttu. In u futuru, i benefici ecunomichi di a ripruduzzione di e piantine in e fabbriche di piante ponu esse ulteriormente migliurati attraversu u sviluppu di culture à altu valore aghjuntu è u sviluppu di tecnulugia di cultura industrializzata per e piantine di preziosi arburi forestali.

Cumposizione di u costu di e piantine di cucumaru /%

Statu di l'industrializazione

In l'ultimi anni, l'istituzioni di ricerca scientifica rapprisentate da l'Istitutu di Ricerca Agricola Urbana di l'Accademia Cinese di Scienze Agricole, è l'imprese high-tech anu realizatu l'industria di a ripruduzzione di piantine in fabbriche di piante. Pò furnisce à e piantine una linea di pruduzzione industriale efficiente da a sumente à a germinazione. Trà elle, una fabbrica di piante in Shanxi custruita è messa in funzione in u 2019 copre una superficia di 3.500 ㎡ è pò ripruduce 800.000 piantine di peperoni o 550.000 piantine di pumati in un ciclu di 30 ghjorni. Un'altra fabbrica di piante di ripruduzzione di piantine custruita copre una superficia di 2.300 ㎡ è pò pruduce 8-10 milioni di piantine à l'annu. L'impianto di guarigione mobile per piantine innestate sviluppatu indipindentamente da l'Istitutu di l'Agricultura Urbana, Accademia Cinese di Scienze Agricole pò furnisce una piattaforma di guarigione è addomesticazione in catena di assemblaggio per a cultura di piantine innestate. Un unicu spaziu di travagliu pò trattà più di 10.000 piantine innestate à tempu. In u futuru, si prevede chì a diversità di e varietà di ripruduzzione di piantine in e fabbriche di piante serà ulteriormente allargata, è u livellu di automatizazione è intelligenza continuerà à migliurà.

A pianta curativa mobile per e piantine innestate sviluppata da l'Istitutu di l'Agricultura Urbana, Accademia Cinese di Scienze Agricole

Prospettive

Cum'è un novu purtatore di a cultura di piantine in fabbrica, e fabbriche di piante anu enormi vantaghji è putenziale di cummercializazione paragunatu à i metudi tradiziunali di cultura di piantine in termini di cuntrollu ambientale precisu, utilizzazione efficiente di e risorse è operazioni standardizate. Riducendu u cunsumu di risorse cum'è sementi, acqua, fertilizante, energia è forza lavoro in a ripruduzzione di piantine, è migliurendu u rendimentu è a qualità di e piantine per unità di superficie, u costu di a ripruduzzione di piantine in e fabbriche di piante serà ulteriormente riduttu, è i prudutti saranu più cumpetitivi in ​​u mercatu. Ci hè una grande dumanda di piantine in Cina. Oltre à a pruduzzione di culturi tradiziunali cum'è ligumi, si prevede chì e piantine à altu valore aghjuntu cum'è fiori, medicine erboristiche cinesi è arburi rari saranu allevate in fabbriche di piante, è i benefici ecunomichi saranu ulteriormente migliorati. À u listessu tempu, a piattaforma industrializzata di ripruduzzione di piantine deve cunsiderà a cumpatibilità è a flessibilità di diverse ripruduzzioni di piantine per risponde à i bisogni di u mercatu di ripruduzzione di piantine in diverse stagioni.

A teoria biologica di l'ambiente di ripruduzzione di e piantine hè u core di un cuntrollu precisu di l'ambiente di e fabbriche di piante. Una ricerca approfondita nantu à a regulazione di a forma di e piantine è di a fotosintesi è di altre attività fisiologiche da fattori ambientali cum'è a luce, a temperatura, l'umidità è u CO2 aiuterà à stabilisce un mudellu d'interazione piantina-ambiente, chì pò riduce u cunsumu energeticu di a pruduzzione di piantine è migliurà a qualità è a pruduzzione di e piantine. A qualità furnisce una basa teorica. Nantu à sta basa, si pò sviluppà una tecnulugia è un'attrezzatura di cuntrollu cù a luce cum'è core è accumpagnata da altri fattori ambientali, è persunalizà a pruduzzione di piantine cù tipi di piante speciali, alta uniformità è alta qualità per risponde à i requisiti di a cultura à alta densità è di l'operazione meccanizzata in e fabbriche di piante. In definitiva, furnisce una basa tecnica per a custruzzione di un sistema digitale di pruduzzione di piantine è realizza a ripruduzzione di piantine standardizata, senza pilotu è digitale in e fabbriche di piante.

Autore: Xu Yaliang, Liu Xinying, etc. 

Infurmazioni di citazione:

Xu Yaliang, Liu Xinying, Yang Qichang. Attrezzatura tecnica chjave è industrializazione di a ripruduzzione di piantine in fabbriche di piante [J]. Tecnulugia di l'Ingegneria Agricola, 2021,42(4):12-15.