trừu tượng

Hiện tại, nhà máy của nhà máy đã thực hiện thành công việc nhân giống các loại cây giống rau như dưa chuột, cà chua, ớt, cà tím và dưa, cung cấp cho nông dân những cây giống chất lượng cao theo đợt và hiệu suất sản xuất sau khi trồng tốt hơn.Các nhà máy thực vật đã trở thành một phương tiện cung cấp cây giống quan trọng cho ngành rau và ngày càng đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy cải cách cơ cấu phía cung của ngành rau, đảm bảo nguồn cung rau đô thị và sản xuất rau xanh.

Nhà máy thiết kế hệ thống nhân giống cây giống và thiết bị kỹ thuật chính

Là hệ thống sản xuất nông nghiệp hiệu quả nhất hiện nay, hệ thống nhân giống cây giống của nhà máy tích hợp các phương tiện kỹ thuật toàn diện bao gồm chiếu sáng nhân tạo, cung cấp dung dịch dinh dưỡng, kiểm soát môi trường ba chiều, vận hành phụ trợ tự động, quản lý sản xuất thông minh, v.v., và tích hợp công nghệ sinh học, thông tin công nghệ và trí tuệ nhân tạo.Những thành tựu thông minh và công nghệ cao khác thúc đẩy sự phát triển không ngừng của ngành. 

Hệ thống nguồn sáng nhân tạo LED

Việc xây dựng môi trường ánh sáng nhân tạo là một trong những công nghệ cốt lõi của hệ thống nhân giống cây con trong các nhà máy sản xuất cây trồng, đồng thời đây cũng là nguồn tiêu thụ năng lượng chính để sản xuất cây giống.Môi trường ánh sáng của các nhà máy có tính linh hoạt cao và môi trường ánh sáng có thể được điều chỉnh từ nhiều khía cạnh như chất lượng ánh sáng, cường độ ánh sáng và chu kỳ quang, đồng thời, các yếu tố ánh sáng khác nhau có thể được tối ưu hóa và kết hợp theo trình tự thời gian để tạo thành một công thức ánh sáng ươm cây con, đảm bảo môi trường ánh sáng thích hợp cho quá trình ươm mầm nhân tạo cây con.Do đó, dựa trên đặc điểm nhu cầu ánh sáng và mục tiêu sản xuất của các loại cây con khác nhau, bằng cách tối ưu hóa các thông số công thức ánh sáng và chiến lược cung cấp ánh sáng, một nguồn sáng LED tiết kiệm năng lượng đặc biệt đã được phát triển, có thể cải thiện đáng kể hiệu quả chuyển đổi năng lượng ánh sáng của cây con. , thúc đẩy tích lũy sinh khối cây con, nâng cao chất lượng sản xuất cây giống, đồng thời giảm tiêu thụ năng lượng và chi phí sản xuất.Ngoài ra, điều hòa môi trường ánh sáng cũng là một phương tiện kỹ thuật quan trọng trong quá trình thuần hóa cây con và chữa bệnh cho cây ghép.

Hệ thống gieo hạt thẳng đứng nhiều lớp có thể tháo rời

Việc nhân giống cây con trong nhà máy thực vật được thực hiện bằng cách sử dụng kệ ba chiều nhiều lớp.Thông qua thiết kế hệ thống mô-đun, có thể thực hiện việc lắp ráp nhanh chóng hệ thống nuôi cây con.Khoảng cách giữa các kệ có thể được điều chỉnh linh hoạt để đáp ứng các yêu cầu về không gian để nhân giống các loại cây giống khác nhau và cải thiện đáng kể tỷ lệ sử dụng không gian.Ngoài ra, việc thiết kế riêng biệt hệ thống luống ươm, hệ thống chiếu sáng, hệ thống tưới nước và phân bón giúp luống ươm vừa đảm nhận chức năng vận chuyển, thuận tiện cho việc di chuyển đến các phân xưởng khác nhau như gieo hạt, ươm mầm, thuần hóa, vừa giảm thiểu công lao động. tiêu thụ xử lý khay cây giống.

Hệ thống gieo hạt thẳng đứng nhiều lớp có thể tháo rời 

Tưới nước và phân bón chủ yếu áp dụng loại thủy triều, loại phun và các phương pháp khác, thông qua kiểm soát chính xác thời gian và tần suất cung cấp dung dịch dinh dưỡng, để cung cấp đồng đều và sử dụng hiệu quả nước và chất dinh dưỡng khoáng.Kết hợp với công thức dung dịch dinh dưỡng đặc biệt dành cho cây con, có thể đáp ứng nhu cầu sinh trưởng và phát triển của cây con, đảm bảo cây con phát triển nhanh và khỏe mạnh.Ngoài ra, thông qua hệ thống phát hiện ion dinh dưỡng trực tuyến và hệ thống khử trùng dung dịch dinh dưỡng, chất dinh dưỡng có thể được bổ sung kịp thời, đồng thời tránh sự tích tụ của vi sinh vật và các chất chuyển hóa thứ cấp ảnh hưởng đến sự phát triển bình thường của cây con. 

Hệ thống kiểm soát môi trường

Kiểm soát môi trường chính xác và hiệu quả là một trong những tính năng chính của hệ thống nhân giống cây giống của nhà máy.Cấu trúc bảo trì bên ngoài của một nhà máy sản xuất thường được lắp ráp từ các vật liệu mờ đục và có khả năng cách nhiệt cao.Trên cơ sở này, việc điều hòa ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió, CO2 hầu như không bị ảnh hưởng bởi môi trường bên ngoài.Thông qua việc xây dựng mô hình CFD để tối ưu hóa cách bố trí ống dẫn khí, kết hợp với phương pháp kiểm soát môi trường vi mô, sự phân bố đồng đều của các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió và CO2 trong không gian nuôi mật độ cao có thể đạt được.Quy định môi trường thông minh được thực hiện bằng các cảm biến phân tán và điều khiển tiếp xúc, đồng thời quy định thời gian thực của toàn bộ môi trường canh tác được thực hiện thông qua kết nối giữa thiết bị giám sát và hệ thống điều khiển.Ngoài ra, việc sử dụng các nguồn ánh sáng làm mát bằng nước và tuần hoàn nước, kết hợp với việc đưa các nguồn lạnh ngoài trời, có thể đạt được khả năng làm mát tiết kiệm năng lượng và giảm mức tiêu thụ năng lượng của điều hòa không khí.

Thiết bị vận hành phụ trợ tự động

Quy trình vận hành nhân giống cây giống của nhà máy là nghiêm ngặt, mật độ hoạt động cao, không gian nhỏ gọn và thiết bị phụ trợ tự động là không thể thiếu.Việc sử dụng các thiết bị phụ trợ tự động không chỉ có lợi cho việc giảm tiêu thụ lao động mà còn giúp nâng cao hiệu quả của không gian canh tác.Các thiết bị tự động hóa đã được phát triển cho đến nay bao gồm máy phủ đất, máy gieo hạt, máy ghép, xe đẩy vận chuyển hậu cần AGV, v.v. Dưới sự kiểm soát của nền tảng quản lý thông minh hỗ trợ, toàn bộ quá trình nhân giống cây con về cơ bản có thể vận hành không người lái nhận ra.Ngoài ra, công nghệ thị giác máy cũng ngày càng đóng vai trò quan trọng trong quá trình nhân giống cây con.Nó không chỉ giúp theo dõi tình trạng sinh trưởng của cây con, hỗ trợ quản lý cây giống thương phẩm mà còn thực hiện sàng lọc tự động những cây con yếu, cây con chết.Tay robot nhổ và lấp đầy cây con.

Ưu điểm của nhà máy sản xuất cây giống nhân giống

Mức độ kiểm soát môi trường cao cho phép sản xuất hàng năm

Do đặc thù của việc nhân giống cây con, việc kiểm soát môi trường canh tác là rất quan trọng.Trong điều kiện nhà máy của nhà máy, các yếu tố môi trường như ánh sáng, nhiệt độ, nước, không khí, phân bón và CO2 được kiểm soát chặt chẽ, có thể cung cấp môi trường sinh trưởng tốt nhất cho việc nhân giống cây con, bất kể mùa vụ và khu vực.Ngoài ra, trong quá trình nhân giống cây ghép và cây con cắt, quá trình ghép chữa lành vết thương và phân hóa rễ đòi hỏi phải kiểm soát môi trường cao hơn, và các nhà máy thực vật cũng là những người vận chuyển tuyệt vời.Tính linh hoạt của các điều kiện môi trường của nhà máy thực vật rất mạnh, vì vậy nó có ý nghĩa rất lớn đối với việc sản xuất cây giống rau trong mùa không sinh sản hoặc trong môi trường khắc nghiệt, và có thể cung cấp hỗ trợ cây giống để đảm bảo cung cấp rau lâu năm.Ngoài ra, việc nhân giống cây giống của các nhà máy thực vật không bị giới hạn bởi không gian và có thể được thực hiện tại chỗ ở vùng ngoại ô thành phố và không gian công cộng cộng đồng.Các thông số kỹ thuật linh hoạt và có thể thay đổi, cho phép sản xuất hàng loạt và cung cấp chặt chẽ cây giống chất lượng cao, hỗ trợ quan trọng cho sự phát triển của nghề làm vườn đô thị. 

Rút ngắn chu kỳ nhân giống và nâng cao chất lượng cây giống

Trong điều kiện nhà máy của nhà máy, nhờ kiểm soát chính xác các yếu tố môi trường sinh trưởng khác nhau, chu kỳ nhân giống cây con được rút ngắn từ 30% đến 50% so với các phương pháp truyền thống.Việc rút ngắn chu kỳ nhân giống có thể làm tăng số lượng cây giống được sản xuất, tăng thu nhập của người sản xuất và giảm rủi ro hoạt động do biến động thị trường gây ra.Đối với người trồng trọt, điều này có lợi cho việc cấy và trồng sớm, sớm ra mắt thị trường và cải thiện khả năng cạnh tranh trên thị trường.Mặt khác, cây con được nhân giống trong nhà máy gọn gàng và mập mạp, các chỉ số hình thái và chất lượng được cải thiện đáng kể, hiệu suất sản xuất sau khi nhân giống tốt hơn.Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng cây giống cà chua, hạt tiêu và dưa chuột được nhân giống trong điều kiện nhà máy thực vật không chỉ cải thiện diện tích lá, chiều cao cây, đường kính thân, sức sống của rễ và các chỉ số khác, mà còn cải thiện khả năng thích ứng, khả năng kháng bệnh, sự phân hóa nụ hoa sau khi xâm thực.Và sản xuất và các khía cạnh khác có lợi thế rõ ràng.Số lượng hoa cái trên mỗi cây tăng 33,8% và số quả trên mỗi cây tăng 37,3% sau khi trồng cây giống dưa chuột được nhân giống trong các nhà máy thực vật.Với việc liên tục đào sâu nghiên cứu lý thuyết về sinh học của môi trường phát triển cây con, các nhà máy thực vật sẽ chính xác hơn và có thể kiểm soát hơn trong việc định hình hình thái cây con và cải thiện hoạt động sinh lý.

 So sánh trạng thái của cây ghép trong nhà kính và nhà máy thực vật

Sử dụng hiệu quả các nguồn lực để giảm chi phí cây giống

Nhà máy của nhà máy áp dụng các phương pháp trồng trọt được tiêu chuẩn hóa, thông tin hóa và công nghiệp hóa, do đó mọi liên kết sản xuất cây giống đều được kiểm soát chặt chẽ và hiệu quả sử dụng tài nguyên được cải thiện đáng kể.Hạt giống là tiêu tốn chi phí chính trong nhân giống cây con.Do hoạt động không thường xuyên và khả năng kiểm soát môi trường kém của cây giống truyền thống, có những vấn đề như hạt không nảy mầm hoặc phát triển yếu, dẫn đến lãng phí rất lớn trong quá trình từ hạt đến cây giống thương mại.Trong môi trường nhà máy thực vật, thông qua tiền xử lý hạt giống, gieo hạt tốt và kiểm soát chính xác môi trường canh tác, hiệu quả sử dụng hạt giống được cải thiện rất nhiều và liều lượng có thể giảm hơn 30%.Nước, phân bón và các nguồn tài nguyên khác cũng là chi phí tiêu thụ chính của việc nuôi cây con truyền thống và hiện tượng lãng phí tài nguyên là nghiêm trọng.Trong điều kiện của các nhà máy thực vật, thông qua việc áp dụng công nghệ tưới tiêu chính xác, hiệu quả sử dụng nước và phân bón có thể tăng hơn 70%.Ngoài ra, do cấu trúc của nhà máy nhỏ gọn và tính đồng nhất của kiểm soát môi trường, hiệu quả sử dụng năng lượng và CO2 trong quá trình nhân giống cây con cũng được cải thiện đáng kể.

So với nuôi cây con ngoài trời truyền thống và nuôi cây con trong nhà kính, đặc điểm lớn nhất của việc nhân giống cây con trong các nhà máy thực vật là nó có thể được thực hiện theo cách ba chiều nhiều lớp.Trong nhà máy thực vật, việc nhân giống cây con có thể được mở rộng từ mặt phẳng sang không gian thẳng đứng, giúp cải thiện đáng kể hiệu quả nhân giống cây con trên một đơn vị đất và cải thiện đáng kể hiệu quả sử dụng không gian.Ví dụ, mô-đun tiêu chuẩn để nhân giống cây giống do một công ty sinh học phát triển, với điều kiện có diện tích 4,68 ㎡, có thể nhân giống hơn 10.000 cây con trong một đợt, có thể được sử dụng để sản xuất rau 3,3 Mu (2201,1 ㎡) nhu cầu.Trong điều kiện chăn nuôi ba chiều nhiều lớp mật độ cao, hỗ trợ thiết bị phụ trợ tự động và hệ thống vận chuyển hậu cần thông minh có thể cải thiện đáng kể hiệu quả sử dụng lao động và tiết kiệm hơn 50% lao động.

Tạo giống có sức đề kháng cao giúp sản xuất xanh

Môi trường sản xuất sạch của nhà máy thực vật có thể làm giảm đáng kể sự xuất hiện của sâu bệnh trong không gian chăn nuôi.Đồng thời, thông qua cấu hình môi trường nuôi cấy được tối ưu hóa, cây con được tạo ra sẽ có sức đề kháng cao hơn, giúp giảm đáng kể việc phun thuốc trừ sâu trong quá trình nhân giống và trồng cây con.Ngoài ra, để nhân giống các cây con đặc biệt như cây ghép và cây con cắt, các biện pháp kiểm soát xanh như ánh sáng, nhiệt độ, nước và phân bón trong nhà máy của nhà máy có thể được sử dụng để thay thế việc sử dụng hormone quy mô lớn trong các hoạt động truyền thống để đảm bảo an toàn thực phẩm, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, đạt được cây con xanh Sản xuất bền vững.

Phân tích chi phí sản xuất 

Các cách để các nhà máy thực vật tăng lợi ích kinh tế của cây con chủ yếu bao gồm hai phần.Một mặt, bằng cách tối ưu hóa thiết kế cấu trúc, vận hành tiêu chuẩn hóa và sử dụng các cơ sở và thiết bị thông minh, nó có thể giảm mức tiêu thụ hạt giống, điện và lao động trong quá trình nhân giống cây con, đồng thời cải thiện mức tiêu thụ nước, phân bón, nhiệt và năng lượng .Hiệu quả sử dụng khí và CO2 giảm chi phí ươm tạo cây giống;mặt khác, thông qua việc kiểm soát chính xác môi trường và tối ưu hóa dòng quy trình, thời gian nhân giống của cây con được rút ngắn, đồng thời tăng số lượng cây giống hàng năm và năng suất cây con trên một đơn vị diện tích, giúp cạnh tranh hơn trên thị trường. 

Với sự phát triển của công nghệ nhà máy thực vật và nghiên cứu sinh học môi trường không ngừng sâu rộng về trồng cây giống, chi phí nhân giống cây giống trong các nhà máy thực vật về cơ bản giống như canh tác nhà kính truyền thống, chất lượng và giá trị thị trường của cây giống cao hơn.Lấy cây giống dưa chuột làm ví dụ, nguyên vật liệu sản xuất chiếm tỷ trọng lớn, chiếm khoảng 37% tổng chi phí, bao gồm hạt giống, dung dịch dinh dưỡng, khay cắm, giá thể, v.v. Tiêu thụ năng lượng điện chiếm khoảng 24% tổng chi phí chi phí, bao gồm chiếu sáng nhà máy, điều hòa không khí và tiêu thụ năng lượng bơm dung dịch dinh dưỡng, v.v., đây là hướng tối ưu hóa chính trong tương lai.Ngoài ra, tỷ lệ lao động thấp là một đặc điểm của sản xuất nhà máy.Với sự gia tăng liên tục về mức độ tự động hóa, chi phí tiêu thụ lao động sẽ giảm hơn nữa.Trong tương lai, lợi ích kinh tế của việc nhân giống cây giống trong các nhà máy thực vật có thể được cải thiện hơn nữa thông qua việc phát triển các loại cây trồng có giá trị gia tăng cao và phát triển công nghệ canh tác công nghiệp hóa đối với cây lâm nghiệp quý.

Thành phần chi phí cây giống dưa chuột /%

Tình trạng công nghiệp hóa

Trong những năm gần đây, các tổ chức nghiên cứu khoa học được đại diện bởi Viện Nghiên cứu Nông nghiệp Đô thị thuộc Viện Khoa học Nông nghiệp Trung Quốc và các doanh nghiệp công nghệ cao đã hiện thực hóa ngành nhân giống cây giống trong các nhà máy thực vật.Nó có thể cung cấp cây giống với một dây chuyền sản xuất công nghiệp hiệu quả từ hạt giống đến khi xuất hiện.Trong số đó, một nhà máy thực vật ở Sơn Tây được xây dựng và đi vào hoạt động vào năm 2019 có diện tích 3.500 ㎡ và có thể nhân giống 800.000 cây tiêu hoặc 550.000 cây giống cà chua trong chu kỳ 30 ngày.Một nhà máy sản xuất cây giống khác được xây dựng có diện tích 2300 ㎡ và có thể sản xuất 8-10 triệu cây giống mỗi năm.Nhà máy chữa bệnh di động cho cây ghép do Viện Nông nghiệp Đô thị, Viện Khoa học Nông nghiệp Trung Quốc phát triển độc lập có thể cung cấp nền tảng thuần hóa và chữa bệnh theo dây chuyền lắp ráp để trồng cây ghép.Một không gian làm việc duy nhất có thể xử lý hơn 10.000 cây giống ghép cùng một lúc.Trong tương lai, sự đa dạng của các giống cây con trong các nhà máy thực vật dự kiến ​​sẽ được mở rộng hơn nữa, và mức độ tự động hóa và trí thông minh sẽ tiếp tục được cải thiện.

Nhà máy chữa bệnh di động cho cây ghép được phát triển bởi Viện Nông nghiệp Đô thị, Viện Khoa học Nông nghiệp Trung Quốc

Quan điểm

Với tư cách là một nhà cung cấp dịch vụ nuôi cây con tại nhà máy mới, các nhà máy thực vật có lợi thế và tiềm năng thương mại hóa rất lớn so với các phương pháp nuôi cây con truyền thống về kiểm soát môi trường chính xác, sử dụng hiệu quả tài nguyên và vận hành tiêu chuẩn hóa.Bằng cách giảm tiêu thụ các nguồn tài nguyên như hạt giống, nước, phân bón, năng lượng và nhân lực trong việc nhân giống cây con, đồng thời nâng cao năng suất và chất lượng cây con trên một đơn vị diện tích, chi phí nhân giống cây giống trong các nhà máy thực vật sẽ giảm hơn nữa và sản phẩm sẽ cạnh tranh hơn trên thị trường.Có một nhu cầu rất lớn về cây giống ở Trung Quốc.Ngoài việc sản xuất các loại cây trồng truyền thống như rau, các loại cây giống có giá trị gia tăng cao như hoa, thuốc thảo dược Trung Quốc và cây quý hiếm dự kiến ​​sẽ được nhân giống trong các nhà máy thực vật, và lợi ích kinh tế sẽ được cải thiện hơn nữa.Đồng thời, nền tảng nhân giống cây giống công nghiệp hóa cần xem xét khả năng tương thích và tính linh hoạt của các loại cây giống khác nhau để đáp ứng nhu cầu của thị trường cây giống trong các mùa khác nhau.

Lý thuyết sinh học về môi trường nhân giống cây con là cốt lõi của việc kiểm soát chính xác môi trường nhà máy của nhà máy.Nghiên cứu chuyên sâu về sự điều chỉnh hình dạng cây con, quang hợp và các hoạt động sinh lý khác của các yếu tố môi trường như ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm và CO2 sẽ giúp thiết lập mô hình tương tác giữa cây con và môi trường, có thể giảm tiêu thụ năng lượng trong sản xuất cây con và nâng cao chất lượng và sản lượng cây giống.Chất lượng cung cấp cơ sở lý thuyết.Trên cơ sở đó, điều khiển công nghệ, thiết bị lấy ánh sáng làm cốt lõi, kết hợp với các yếu tố môi trường khác, tùy biến sản xuất cây giống với chủng loại cây đặc chủng, độ đồng đều cao, chất lượng cao đáp ứng yêu cầu canh tác mật độ cao và vận hành cơ giới hóa trong nhà máy. nhà máy có thể được phát triển.Cuối cùng, nó cung cấp cơ sở kỹ thuật để xây dựng hệ thống sản xuất cây giống kỹ thuật số và hiện thực hóa việc nhân giống cây giống kỹ thuật số, không người lái và tiêu chuẩn hóa trong các nhà máy thực vật.

Tác giả: Xu Yaliang, Liu Xinying, v.v. 

Thông tin trích dẫn:

Xu Yaliang, Liu Xinying, Yang Qichang.Thiết bị kỹ thuật chính và công nghiệp hóa nhân giống cây giống trong các nhà máy thực vật [J].Công nghệ Kỹ thuật Nông nghiệp, 2021,42(4):12-15.