Abstrak

Saat ini, pabrik tanaman telah berhasil merealisasikan pembibitan bibit sayuran seperti ketimun, tomat, paprika, terong, dan melon, menyediakan bibit berkualitas tinggi kepada petani secara berkelompok, dan kinerja produksi setelah penanaman lebih baik.Pabrik tanaman telah menjadi sarana penting pasokan bibit untuk industri sayuran, dan memainkan peran yang semakin penting dalam mempromosikan reformasi struktural sisi penawaran industri sayuran, memastikan pasokan sayuran perkotaan dan produksi sayuran hijau.

Desain sistem pembibitan tanaman pabrik dan peralatan teknis utama

Sebagai sistem produksi pertanian yang paling efisien saat ini, sistem pembibitan pabrik tanaman mengintegrasikan sarana teknis yang komprehensif termasuk pencahayaan buatan, pasokan larutan nutrisi, kontrol lingkungan tiga dimensi, operasi tambahan otomatis, manajemen produksi cerdas, dll., dan mengintegrasikan bioteknologi, informasi teknologi dan kecerdasan buatan.Pencapaian cerdas dan teknologi tinggi lainnya mendorong pengembangan industri yang berkelanjutan. 

Sistem sumber cahaya buatan LED

Pembangunan lingkungan cahaya buatan adalah salah satu teknologi inti dari sistem pemuliaan bibit di pabrik tanaman, dan juga merupakan sumber konsumsi energi utama untuk produksi bibit.Lingkungan cahaya pabrik tanaman memiliki fleksibilitas yang kuat, dan lingkungan cahaya dapat diatur dari berbagai dimensi seperti kualitas cahaya, intensitas cahaya dan penyinaran, dan pada saat yang sama, faktor cahaya yang berbeda dapat dioptimalkan dan digabungkan dalam urutan waktu untuk membentuk sebuah formula ringan untuk budidaya pembibitan, memastikan lingkungan cahaya yang cocok untuk budidaya bibit buatan.Oleh karena itu, berdasarkan karakteristik permintaan cahaya dan tujuan produksi dari pertumbuhan bibit yang berbeda, dengan mengoptimalkan parameter formula cahaya dan strategi pasokan cahaya, sumber cahaya LED hemat energi khusus telah dikembangkan, yang dapat sangat meningkatkan efisiensi konversi energi cahaya bibit. , mendorong akumulasi biomassa pembibitan, dan meningkatkan kualitas produksi pembibitan, sekaligus mengurangi konsumsi energi dan biaya produksi.Selain itu, pengaturan lingkungan cahaya juga merupakan sarana teknis yang penting dalam proses domestikasi bibit dan penyembuhan bibit cangkok.

Sistem pembibitan vertikal multi-lapisan yang dapat dilepas

Pembibitan di pabrik tanaman dilakukan dengan menggunakan rak tiga dimensi multi-layer.Melalui desain sistem modular, perakitan sistem pembibitan yang cepat dapat diwujudkan.Jarak antar rak dapat disesuaikan secara fleksibel untuk memenuhi kebutuhan ruang untuk pemuliaan varietas bibit yang berbeda dan sangat meningkatkan tingkat pemanfaatan ruang.Selain itu, desain terpisah dari sistem persemaian, sistem penerangan, dan sistem irigasi air dan pupuk memungkinkan persemaian memiliki fungsi transportasi, yang nyaman untuk dipindahkan ke bengkel yang berbeda seperti penaburan, perkecambahan dan domestikasi, dan mengurangi tenaga kerja. konsumsi penanganan baki pembibitan.

Sistem pembibitan vertikal multi-lapisan yang dapat dilepas 

Irigasi air dan pupuk terutama mengadopsi jenis pasang surut, jenis semprotan dan metode lainnya, melalui kontrol waktu dan frekuensi pasokan larutan nutrisi yang tepat, untuk mencapai pasokan yang seragam dan penggunaan air dan nutrisi mineral yang efisien.Dikombinasikan dengan formula larutan nutrisi khusus untuk bibit, dapat memenuhi kebutuhan pertumbuhan dan perkembangan bibit serta memastikan pertumbuhan bibit yang cepat dan sehat.Selain itu, melalui sistem deteksi ion nutrisi online dan sistem sterilisasi larutan nutrisi, nutrisi dapat diisi ulang tepat waktu, sekaligus menghindari akumulasi mikroorganisme dan metabolit sekunder yang memengaruhi pertumbuhan normal bibit. 

Sistem Pengendalian Lingkungan

Pengendalian lingkungan yang tepat dan efisien merupakan salah satu ciri utama sistem pembibitan tanaman pabrik.Struktur pemeliharaan eksternal pabrik tanaman umumnya dirakit dari bahan yang buram dan sangat isolasi.Atas dasar ini, pengaturan cahaya, suhu, kelembaban, kecepatan angin, dan CO2 hampir tidak terpengaruh oleh lingkungan luar.Melalui pembangunan model CFD untuk mengoptimalkan tata letak saluran udara, dikombinasikan dengan metode kontrol lingkungan mikro, distribusi faktor lingkungan yang seragam seperti suhu, kelembaban, kecepatan angin, dan CO2 di ruang budaya kepadatan tinggi dapat dilakukan. dicapai.Pengaturan lingkungan cerdas diwujudkan dengan sensor terdistribusi dan kontrol kontak, dan pengaturan waktu nyata dari seluruh lingkungan budidaya dilakukan melalui koneksi antara unit pemantauan dan sistem kontrol.Selain itu, penggunaan sumber cahaya berpendingin air dan sirkulasi air, dikombinasikan dengan pengenalan sumber dingin luar ruangan, dapat mencapai pendinginan hemat energi dan mengurangi konsumsi energi AC.

Peralatan operasi bantu otomatis

Proses operasi pembibitan pabrik tanaman sangat ketat, kepadatan operasi tinggi, ruangnya kompak, dan peralatan bantu otomatis sangat diperlukan.Penggunaan peralatan bantu otomatis tidak hanya kondusif untuk mengurangi konsumsi tenaga kerja, tetapi juga membantu meningkatkan efisiensi ruang budidaya.Peralatan otomasi yang telah dikembangkan sejauh ini meliputi mesin penutup tanah sumbat, seeder, mesin okulasi, troli pengangkut logistik AGV, dll. Di bawah kendali platform manajemen cerdas pendukung, operasi tak berawak dari seluruh proses pemuliaan bibit pada dasarnya dapat dilakukan diwujudkan.Selain itu, teknologi machine vision juga berperan semakin penting dalam proses pembibitan bibit.Ini tidak hanya membantu memantau status pertumbuhan bibit, membantu pengelolaan bibit komersial, tetapi juga melakukan penyaringan otomatis terhadap bibit lemah dan bibit mati.Tangan robot memindahkan dan mengisi bibit.

Keuntungan pembibitan pabrik tanaman

Tingkat pengendalian lingkungan yang tinggi memungkinkan produksi tahunan

Karena kekhasan pemuliaan bibit, pengendalian lingkungan budidaya sangat penting.Di bawah kondisi pabrik tanaman, faktor lingkungan seperti cahaya, suhu, air, udara, pupuk, dan CO2 sangat terkontrol, yang dapat memberikan lingkungan pertumbuhan terbaik untuk pemuliaan pembibitan, terlepas dari musim dan wilayah.Selain itu, dalam proses pemuliaan bibit okulasi dan pemotongan bibit, proses penyembuhan luka okulasi dan diferensiasi akar membutuhkan pengendalian lingkungan yang lebih tinggi, dan pabrik tanaman juga merupakan pembawa yang sangat baik.Fleksibilitas kondisi lingkungan dari pabrik tanaman itu sendiri sangat kuat, sehingga sangat penting untuk produksi bibit sayuran di luar musim pembibitan atau di lingkungan yang ekstrim, dan dapat memberikan dukungan bibit untuk memastikan pasokan sayuran yang abadi.Selain itu, pembibitan pabrik tanaman tidak dibatasi oleh ruang, dan dapat dilakukan di tempat di pinggiran kota dan ruang publik masyarakat.Spesifikasinya fleksibel dan dapat diubah, memungkinkan produksi massal dan pasokan dekat bibit berkualitas tinggi, memberikan dukungan penting untuk pengembangan hortikultura perkotaan. 

Mempersingkat siklus perkembangbiakan dan meningkatkan kualitas bibit

Di bawah kondisi pabrik tanaman, berkat kontrol yang tepat dari berbagai faktor lingkungan pertumbuhan, siklus pembibitan dipersingkat 30% hingga 50% dibandingkan dengan metode tradisional.Pemendekan siklus pembibitan dapat meningkatkan jumlah produksi bibit, meningkatkan pendapatan produsen, dan mengurangi risiko operasional akibat fluktuasi pasar.Bagi petani, hal ini kondusif untuk pemindahan dan penanaman lebih awal, peluncuran pasar lebih awal, dan daya saing pasar yang lebih baik.Di sisi lain, bibit yang dibiakkan di pabrik tanaman rapi dan kokoh, indikator morfologi dan kualitas meningkat secara signifikan, dan kinerja produksi setelah kolonisasi menjadi lebih baik.Studi telah menunjukkan bahwa pembibitan tomat, lada dan mentimun di bawah kondisi pabrik tanaman tidak hanya meningkatkan luas daun, tinggi tanaman, diameter batang, kekuatan akar dan indikator lainnya, tetapi juga meningkatkan kemampuan beradaptasi, ketahanan terhadap penyakit, diferensiasi kuncup bunga setelah kolonisasi.Dan produksi dan aspek lainnya memiliki keunggulan yang jelas.Jumlah bunga betina per tanaman meningkat 33,8% dan jumlah buah per tanaman meningkat 37,3% setelah tanam bibit mentimun yang dibiakkan di pabrik tanaman.Dengan pendalaman terus-menerus penelitian teoretis tentang biologi lingkungan perkembangan semai, pabrik tanaman akan lebih tepat dan terkendali dalam membentuk morfologi semai dan meningkatkan aktivitas fisiologis.

 Perbandingan keadaan bibit okulasi di rumah kaca dan tanaman pabrik

Penggunaan sumber daya yang efisien untuk mengurangi biaya pembibitan

Pabrik tanaman mengadopsi metode penanaman standar, terinformasi dan terindustrialisasi, sehingga setiap mata rantai produksi bibit dikontrol dengan ketat, dan efisiensi pemanfaatan sumber daya meningkat secara signifikan.Benih merupakan konsumsi biaya utama dalam pembibitan.Karena operasi yang tidak teratur dan pengendalian lingkungan yang buruk dari pembibitan tradisional, terdapat masalah seperti benih yang tidak berkecambah atau pertumbuhan benih yang lemah, yang mengakibatkan pemborosan yang sangat besar dalam proses dari benih menjadi pembibitan komersial.Di lingkungan pabrik tanaman, melalui perlakuan awal benih, penaburan yang baik dan kontrol yang tepat dari lingkungan budidaya, efisiensi pemanfaatan benih sangat meningkat, dan dosisnya dapat dikurangi lebih dari 30%.Air, pupuk, dan sumber daya lainnya juga merupakan konsumsi biaya utama pembibitan tradisional, dan fenomena pemborosan sumber daya sangat serius.Dalam kondisi pabrik tanaman, melalui penerapan teknologi irigasi presisi, efisiensi penggunaan air dan pupuk dapat ditingkatkan lebih dari 70%.Selain itu, karena kekompakan struktur pabrik tanaman itu sendiri dan keseragaman pengendalian lingkungan, efisiensi penggunaan energi dan CO2 dalam proses pembibitan juga meningkat secara signifikan.

Dibandingkan dengan pembibitan lapangan terbuka tradisional dan pembibitan rumah kaca, fitur terbesar pembibitan di pabrik tanaman adalah dapat dilakukan dengan cara tiga dimensi berlapis-lapis.Di pabrik tanaman, pembibitan pembibitan dapat diperluas dari bidang ke ruang vertikal, yang sangat meningkatkan efisiensi pemuliaan pembibitan per unit lahan dan secara signifikan meningkatkan efisiensi pemanfaatan ruang.Sebagai contoh, modul standar pembibitan bibit yang dikembangkan oleh perusahaan biologi, dengan syarat mencakup area seluas 4,68 ㎡, dapat membiakkan lebih dari 10.000 bibit dalam satu batch, yang dapat digunakan untuk produksi sayuran 3,3 Mu (2201,1 ㎡). kebutuhan.Di bawah kondisi pemuliaan tiga dimensi multi-layer kepadatan tinggi, mendukung peralatan bantu otomatis dan sistem transportasi logistik cerdas dapat sangat meningkatkan efisiensi pemanfaatan tenaga kerja dan menghemat tenaga kerja hingga lebih dari 50%.

Pembibitan bibit tahan tinggi untuk membantu produksi hijau

Lingkungan produksi yang bersih dari pabrik tanaman dapat sangat mengurangi terjadinya hama dan penyakit di ruang pembibitan.Pada saat yang sama, melalui konfigurasi lingkungan budidaya yang dioptimalkan, bibit yang dihasilkan akan memiliki ketahanan yang lebih tinggi, yang dapat sangat mengurangi penyemprotan pestisida selama pembibitan dan penanaman.Selain itu, untuk pemuliaan bibit khusus seperti bibit cangkok dan bibit stek, langkah-langkah kontrol hijau seperti cahaya, suhu, air dan pupuk di pabrik tanaman dapat digunakan untuk menggantikan penggunaan hormon skala besar dalam operasi tradisional untuk memastikan keamanan pangan, mengurangi pencemaran lingkungan, dan mencapai bibit hijau Produksi berkelanjutan.

Analisis biaya produksi 

Cara pabrik tanaman untuk meningkatkan manfaat ekonomi bibit terutama mencakup dua bagian.Di satu sisi, dengan mengoptimalkan desain struktural, operasi standar, dan penggunaan fasilitas dan peralatan cerdas, dapat mengurangi konsumsi benih, listrik, dan tenaga kerja dalam proses pemuliaan bibit, serta meningkatkan konsumsi air, pupuk, panas, dan energi. .Efisiensi pemanfaatan gas dan CO2 mengurangi biaya pembibitan;di sisi lain, melalui kontrol lingkungan yang tepat dan optimalisasi aliran proses, waktu pemuliaan bibit dipersingkat, dan batch pemuliaan tahunan dan hasil pembibitan per unit ruang meningkat, yang lebih kompetitif di pasar. 

Dengan perkembangan teknologi pabrik tanaman dan pendalaman penelitian biologi lingkungan yang terus menerus pada budidaya bibit, biaya pembibitan di pabrik tanaman pada dasarnya sama dengan budidaya rumah kaca tradisional, dan kualitas serta nilai pasar bibit lebih tinggi.Mengambil bibit mentimun sebagai contoh, bahan produksi menyumbang sebagian besar, terhitung sekitar 37% dari total biaya, termasuk benih, larutan nutrisi, baki sumbat, substrat, dll. Konsumsi energi listrik menyumbang sekitar 24% dari total biaya, termasuk penerangan pabrik, AC dan konsumsi energi pompa larutan nutrisi, dll., yang merupakan arah utama optimalisasi masa depan.Selain itu, proporsi tenaga kerja yang rendah merupakan ciri produksi pabrik tanaman.Dengan peningkatan otomatisasi yang berkelanjutan, biaya konsumsi tenaga kerja akan semakin berkurang.Di masa depan, manfaat ekonomi pembibitan di pabrik tanaman dapat lebih ditingkatkan melalui pengembangan tanaman bernilai tambah tinggi dan pengembangan teknologi budidaya industri untuk pembibitan pohon hutan yang berharga.

Komposisi biaya bibit mentimun /%

Status Industrialisasi

Dalam beberapa tahun terakhir, lembaga penelitian ilmiah yang diwakili oleh Institut Penelitian Pertanian Perkotaan dari Akademi Ilmu Pertanian Tiongkok, dan perusahaan teknologi tinggi telah menyadari industri pemuliaan bibit di pabrik tanaman.Ini dapat memberi bibit dengan jalur produksi industri yang efisien dari benih hingga kemunculannya.Diantaranya, pabrik tanaman di Shanxi yang dibangun dan dioperasikan pada tahun 2019 meliputi area seluas 3.500 ㎡ dan dapat membiakkan 800.000 bibit lada atau 550.000 bibit tomat dalam siklus 30 hari.Pabrik pembibitan bibit lain yang dibangun meliputi area seluas 2300 ㎡ dan dapat menghasilkan 8-10 juta bibit per tahun.Pabrik penyembuhan bergerak untuk bibit cangkok yang dikembangkan secara independen oleh Institut Pertanian Perkotaan, Akademi Ilmu Pertanian China dapat menyediakan platform penyembuhan dan domestikasi jalur perakitan untuk penanaman bibit cangkok.Satu ruang kerja dapat menangani lebih dari 10.000 bibit cangkok sekaligus.Di masa depan, keragaman varietas pemuliaan bibit di pabrik tanaman diharapkan semakin diperluas, dan tingkat otomatisasi serta kecerdasan akan terus meningkat.

Pabrik penyembuhan bergerak untuk bibit cangkok dikembangkan oleh Institut Pertanian Perkotaan, Akademi Ilmu Pertanian Tiongkok

Pandangan

Sebagai pembawa baru pembibitan pabrik, pabrik tanaman memiliki keuntungan besar dan potensi komersialisasi dibandingkan dengan metode pembibitan tradisional dalam hal pengendalian lingkungan yang tepat, pemanfaatan sumber daya yang efisien, dan operasi standar.Dengan mengurangi konsumsi sumber daya seperti benih, air, pupuk, energi dan tenaga kerja dalam pemuliaan bibit, dan meningkatkan hasil dan kualitas bibit per satuan luas, biaya pembibitan di pabrik tanaman akan semakin berkurang, dan produk akan menjadi lebih kompetitif di pasar.Ada permintaan besar untuk bibit di Cina.Selain produksi tanaman tradisional seperti sayuran, bibit bernilai tambah tinggi seperti bunga, jamu Cina dan pohon langka diharapkan dapat dibudidayakan di pabrik tanaman, dan manfaat ekonomi akan lebih ditingkatkan.Pada saat yang sama, platform pemuliaan bibit industri perlu mempertimbangkan kompatibilitas dan fleksibilitas pemuliaan bibit yang berbeda untuk memenuhi kebutuhan pasar pembibitan bibit di musim yang berbeda.

Teori biologis lingkungan pemuliaan bibit adalah inti dari kontrol yang tepat dari lingkungan pabrik tanaman.Penelitian mendalam tentang pengaturan bentuk tanaman bibit dan fotosintesis serta aktivitas fisiologis lainnya oleh faktor lingkungan seperti cahaya, suhu, kelembaban dan CO2 akan membantu membangun model interaksi bibit-lingkungan, yang dapat mengurangi konsumsi energi produksi bibit dan meningkatkan kualitas dan produksi bibit.Kualitas memberikan landasan teoretis.Atas dasar ini, kontrol teknologi dan peralatan dengan cahaya sebagai inti dan ditambah dengan faktor lingkungan lainnya, dan sesuaikan produksi bibit dengan jenis tanaman khusus, keseragaman tinggi dan kualitas tinggi untuk memenuhi persyaratan budidaya kepadatan tinggi dan operasi mekanis di pabrik pabrik dapat dikembangkan.Pada akhirnya, ini memberikan dasar teknis untuk pembangunan sistem produksi pembibitan digital dan mewujudkan pemuliaan pembibitan standar, tak berawak, dan digital di pabrik-pabrik tanaman.

Penulis: Xu Yaliang, Liu Xinying, dll. 

Informasi kutipan:

Xu Yaliang, Liu Xinying, Yang Qichang.Peralatan teknis utama dan industrialisasi pemuliaan bibit di pabrik tanaman [J].Teknologi Rekayasa Pertanian, 2021,42(4):12-15.