Absztrakt

A növénygyár jelenleg sikeresen megvalósította az uborka, paradicsom, paprika, padlizsán és dinnye palánták nemesítését, kiváló minőségű palántákat biztosítva a gazdálkodóknak tételekben, és az ültetés utáni termelési teljesítmény is jobb. A növénygyárak a zöldségágazat palántaellátásának fontos eszközévé váltak, és egyre fontosabb szerepet játszanak a zöldségágazat kínálati oldali strukturális reformjának előmozdításában, biztosítva a városi zöldségellátást és a zöldzöldség-termelést.

Növénygyári palántanevelési rendszer tervezése és kulcsfontosságú műszaki berendezések

A jelenleg leghatékonyabb mezőgazdasági termelési rendszerként a növénytermesztő palántanemesítési rendszer átfogó technikai eszközöket integrál, beleértve a mesterséges megvilágítást, a tápoldat-ellátást, a háromdimenziós környezetszabályozást, az automatizált segédműveleteket, az intelligens termelésirányítást stb., és integrálja a biotechnológiát, az informatikát és a mesterséges intelligenciát. Az intelligens és egyéb csúcstechnológiai eredmények elősegítik az iparág folyamatos fejlődését. 

LED mesterséges fényforrás rendszer

A mesterséges fénykörnyezet kialakítása a növénytermesztő üzemek palántanevelési rendszerének egyik alapvető technológiája, és egyben a palántatermesztés fő energiaforrása is. A növénytermesztő üzemek fénykörnyezete nagy rugalmassággal rendelkezik, és a fénykörnyezet több dimenzióból is szabályozható, például a fényminőség, a fényintenzitás és a fotoperiódus, ugyanakkor a különböző fénytényezők optimalizálhatók és időbeli sorrendben kombinálhatók a palántatermesztéshez megfelelő fényformula kialakításához, biztosítva a palánták mesterséges termesztéséhez megfelelő fénykörnyezetet. Ezért a különböző palántanövekedés fényigény-jellemzői és termelési céljai alapján, a fényformula-paraméterek és a fényellátási stratégia optimalizálásával egy speciális energiatakarékos LED-es fényforrást fejlesztettek ki, amely nagymértékben javíthatja a palánták fényenergia-konverziós hatékonyságát, elősegítheti a palántabiomassza felhalmozódását és javíthatja a palántatermesztés minőségét, miközben csökkenti az energiafogyasztást és a termelési költségeket. Ezenkívül a fénykörnyezet szabályozása fontos technikai eszköz a palánták háziasításában és az oltott palánták gyógyulásában is.

Levehető, többrétegű függőleges palántanevelő rendszer

A növénygyárban a palántanevelés egy többrétegű, háromdimenziós polcon történik. A moduláris rendszerkialakításnak köszönhetően a palántanevelő rendszer gyorsan összeszerelhető. A polcok közötti távolság rugalmasan állítható, hogy megfeleljen a különböző fajtájú palánták neveléséhez szükséges helyigénynek, és jelentősen javítsa a helykihasználási arányt. Ezenkívül a magágyrendszer, a világítórendszer, valamint a víz- és műtrágya öntözőrendszer különálló kialakítása lehetővé teszi, hogy a magágy szállítási funkciót is betöltsön, ami megkönnyíti a különböző műhelyekbe, például vetésbe, csíráztatásba és háziasításba történő szállítást, és csökkenti a palántatálcák kezelésének munkaerőigényét.

Levehető, többrétegű függőleges palántanevelő rendszer 

A víz- és műtrágyaöntözés főként árapályos, permetező és egyéb módszereket alkalmaz, a tápoldat-adagolás idejének és gyakoriságának pontos szabályozásával, hogy egyenletes víz- és ásványi tápanyagellátást és hatékony felhasználást érjen el. A palántákhoz készült speciális tápoldat-formulával kombinálva kielégíti a palánták növekedési és fejlődési igényeit, és biztosítja a palánták gyors és egészséges növekedését. Ezenkívül az online tápanyagion-érzékelő rendszeren és a tápoldat-sterilizáló rendszeren keresztül a tápanyagok időben pótolhatók, miközben elkerülhető a mikroorganizmusok és másodlagos metabolitok felhalmozódása, amelyek befolyásolják a palánták normális növekedését. 

Környezetvédelmi rendszer

A növénygyári palántanevelési rendszer egyik fő jellemzője a pontos és hatékony környezetszabályozás. A növénygyár külső karbantartó szerkezete általában átlátszatlan és kiválóan szigetelő anyagokból készül. Ennek alapján a fény, a hőmérséklet, a páratartalom, a szélsebesség és a CO2 szabályozását szinte teljesen független a külső környezet. A légcsatorna elrendezésének optimalizálására szolgáló CFD modell felépítésével, a mikrokörnyezet-szabályozási módszerrel kombinálva elérhető a környezeti tényezők, például a hőmérséklet, a páratartalom, a szélsebesség és a CO2 egyenletes eloszlása ​​a nagy sűrűségű kultúrtérben. Az intelligens környezetszabályozást elosztott érzékelők és érintkezővezérlés valósítja meg, a teljes termesztési környezet valós idejű szabályozása pedig a megfigyelőegység és a vezérlőrendszer közötti kapcsolaton keresztül történik. Ezenkívül a vízhűtéses fényforrások és a vízkeringetés használata, a kültéri hidegforrások bevezetésével kombinálva energiatakarékos hűtést érhet el, és csökkentheti a légkondicionáló energiafogyasztását.

Automatikus segédberendezések

A növénygyári palántanevelési műveleti folyamat szigorú, a működési sűrűség magas, a tér kompakt, és az automatikus segédberendezések nélkülözhetetlenek. Az automatizált segédberendezések használata nemcsak a munkaerő-felhasználás csökkentését segíti elő, hanem a termesztőhely hatékonyságának javítását is segíti. Az eddig kifejlesztett automatizálási berendezések közé tartozik a talajtakaró gép, a vetőgép, az oltógép, az AGV logisztikai szállítókocsi stb. A támogató intelligens kezelőplatform vezérlése alatt a palántanevelés teljes folyamatának pilóta nélküli működtetése alapvetően megvalósítható. Ezenkívül a gépi látástechnológia is egyre fontosabb szerepet játszik a palántanevelés folyamatában. Nemcsak a palánták növekedési állapotának nyomon követésében segít, hanem a kereskedelmi palánták kezelésében is segít, hanem a gyenge palánták és az elhalt palánták automatikus szűrését is elvégzi. A robotkéz eltávolítja és feltölti a palántákat.

A növénygyári palántanemesítés előnyei

A magas szintű környezeti ellenőrzés lehetővé teszi az éves termelést

A palántanevelés sajátosságai miatt nagyon fontos a termesztési környezet szabályozása. A növénygyári körülmények között a környezeti tényezők, mint a fény, a hőmérséklet, a víz, a levegő, a műtrágya és a CO2, nagymértékben szabályozottak, ami a legjobb növekedési környezetet biztosíthatja a palántaneveléshez, évszakoktól és régióktól függetlenül. Ezenkívül az oltványpalánták és a dugványpalánták nemesítési folyamatában az oltványsebek gyógyulása és a gyökérdifferenciálódás folyamata nagyobb környezeti szabályozást igényel, és a növénygyárak is kiváló hordozók. Maga a növénygyár környezeti feltételeinek rugalmassága erős, így nagy jelentőséggel bír a zöldségpalánták termesztése során nem tenyészidőszakban vagy szélsőséges környezetben, és palántanevelési támogatást nyújthat a zöldségek évelő ellátásának biztosításához. Ezenkívül a növénygyárak palántanevelése nem korlátozott térben, és a városok külvárosaiban és közösségi köztereken is elvégezhető a helyszínen. A specifikációk rugalmasak és változtathatók, lehetővé téve a tömegtermelést és a kiváló minőségű palánták szoros ellátását, fontos támogatást nyújtva a városi kertészet fejlődéséhez. 

A tenyésztési ciklus lerövidítése és a palánták minőségének javítása

Növénygyári körülmények között, a különböző növekedési környezeti tényezők pontos szabályozásának köszönhetően, a palántanevelési ciklus 30-50%-kal lerövidül a hagyományos módszerekhez képest. A nemesítési ciklus lerövidítése növelheti a palánták termelési tételét, növelheti a termelők jövedelmét, és csökkentheti a piaci ingadozások okozta működési kockázatokat. A termelők számára ez elősegíti a korai átültetést és ültetést, a korai piaci bevezetést, valamint a jobb piaci versenyképességet. Másrészt a növénygyárban nevelt palánták tiszták és testesek, a morfológiai és minőségi mutatók jelentősen javulnak, és a betelepítés utáni termelési teljesítmény is jobb. Tanulmányok kimutatták, hogy a növénygyári körülmények között nevelt paradicsom-, paprika- és uborkapalánták nemcsak a levélfelületet, a növénymagasságot, a szárátmérőt, a gyökérerőt és egyéb mutatókat javítják, hanem javítják az alkalmazkodóképességet, a betegségekkel szembeni ellenálló képességet, a virágrügyek differenciálódását a betelepítés után. A termelési és egyéb szempontok pedig nyilvánvaló előnyökkel járnak. A növénygyárban nevelt uborkapalánták elültetése után a nőivarú virágok száma növényenként 33,8%-kal, a termések száma növényenként pedig 37,3%-kal nőtt. A palánták fejlődési környezetének biológiájával kapcsolatos elméleti kutatások folyamatos elmélyülésével a növénygyárak pontosabban és irányíthatóbban alakíthatják a palánták morfológiáját és javíthatják a fiziológiai aktivitást.

 Az oltott palánták állapotának összehasonlítása üvegházakban és növénygyárakban

Az erőforrások hatékony felhasználása a palántanevelés költségeinek csökkentése érdekében

A növénygyár szabványosított, informatizált és iparosított ültetési módszereket alkalmaz, így a palántanevelés minden egyes eleme szigorúan ellenőrzött, és az erőforrás-felhasználás hatékonysága jelentősen javul. A vetőmagok a palántanemesztés fő költségfelhasználási tényezői. A hagyományos palánták szabálytalan működése és rossz környezeti szabályozhatósága miatt olyan problémák merülnek fel, mint a magok csírázatlansága vagy gyenge növekedése, ami hatalmas pazarlást eredményez a magoktól a kereskedelmi célú palántákig tartó folyamatban. A növénygyári környezetben a vetőmag előkezelésének, a finom vetésnek és a termesztési környezet pontos szabályozásának köszönhetően a magok felhasználási hatékonysága jelentősen javul, és az adagolás több mint 30%-kal csökkenthető. A víz, a műtrágya és egyéb erőforrások szintén a hagyományos palántanevelés fő költségfelhasználási tényezői, és az erőforrás-pazarlás jelensége komoly. A növénygyárak körülményei között a precíziós öntözési technológia alkalmazásával a víz- és műtrágyafelhasználás hatékonysága több mint 70%-kal növelhető. Ezenkívül a növénygyár szerkezetének tömörsége és a környezeti szabályozás egységessége miatt a palántaszaporítás során az energia- és CO2-felhasználási hatékonyság is jelentősen javul.

A hagyományos szabadföldi és üvegházi palántaneveléssel összehasonlítva a növénygyárakban végzett palántanevelés legnagyobb jellemzője, hogy többrétegű, háromdimenziós módon végezhető. A növénygyárban a palántanevelés kiterjeszthető a síktól a függőleges térig, ami nagymértékben javítja a palántanevelés hatékonyságát egységnyi területenként, és jelentősen javítja a helykihasználás hatékonyságát. Például egy biológiai vállalat által kifejlesztett standard palántanevelési modul 4,68 ㎡ terület lefedése mellett több mint 10 000 palántát képes nevelni egyetlen tételben, ami 3,3 Mu (2201,1 ㎡) zöldségtermesztési igényt elégíthet ki. Nagy sűrűségű, többrétegű háromdimenziós nevelés esetén az automatikus segédberendezések és az intelligens logisztikai szállítási rendszer támogatása nagymértékben javíthatja a munkaerő-kihasználás hatékonyságát, és több mint 50%-kal megtakaríthatja a munkaerőt.

Nagy ellenállóképességű palántanemesítés a zöld termelés elősegítésére

A növénygyár tiszta termelési környezete nagymértékben csökkentheti a kártevők és betegségek előfordulását a tenyésztőtérben. Ugyanakkor a tenyésztési környezet optimalizált konfigurációjának köszönhetően a létrehozott palánták nagyobb ellenálló képességgel rendelkeznek, ami nagymértékben csökkentheti a növényvédő szerek permetezését a palánták szaporítása és ültetése során. Ezenkívül a speciális palánták, például az oltványos palánták és a dugványos palánták nemesítéséhez a növénygyárban alkalmazott zöld szabályozási intézkedések, mint például a fény, a hőmérséklet, a víz és a műtrágya, helyettesíthetik a hagyományos műveletekben alkalmazott hormonokat az élelmiszerbiztonság biztosítása, a környezetszennyezés csökkentése és a zöld palánták fenntartható termelésének elérése érdekében.

Termelési költségelemzés 

A növénygyárak a palánták gazdasági előnyeinek növelésére elsősorban két részből állnak. Egyrészt a szerkezeti tervezés optimalizálásával, a szabványosított működéssel, valamint az intelligens létesítmények és berendezések használatával csökkenthető a vetőmag-, villamosenergia- és munkaerő-fogyasztás a palántanevelés során, valamint javítható a víz-, műtrágya-, hő- és energiafogyasztás. A gáz és a CO2 hasznosításának hatékonysága csökkenti a palántanevelés költségeit; másrészt a környezet pontos szabályozásával és a folyamatáramlás optimalizálásával lerövidül a palánták nevelési ideje, és nő az éves tenyésztési tétel és a palántahozam egységnyi területre vetítve, ami versenyképesebbé teszi a piacot. 

A növénygyári technológia fejlődésével és a palántatermesztéssel kapcsolatos környezetbiológiai kutatások folyamatos elmélyülésével a növénygyárakban végzett palántanemesítés költségei alapvetően megegyeznek a hagyományos üvegházi termesztés költségeivel, a palánták minősége és piaci értéke pedig magasabb. Az uborkapalánták esetében például a termelési anyagok teszik ki a teljes költség nagy részét, mintegy 37%-át, beleértve a magokat, a tápoldatot, a dugótálcákat, a táptalajokat stb. Az elektromos energiafogyasztás a teljes költség mintegy 24%-át teszi ki, beleértve a növényvilágítás, a légkondicionáló és a tápoldatszivattyú energiafogyasztását stb., ami a jövőbeli optimalizálás fő iránya. Ezenkívül a növénygyári termelés jellemzője a munkaerő alacsony aránya. Az automatizálás mértékének folyamatos növelésével a munkaerőköltség tovább csökken. A jövőben a növénygyárakban végzett palántanemesítés gazdasági előnyei tovább javíthatók a magas hozzáadott értékű növények fejlesztésével és az értékes erdei fák palántáinak iparosított termesztéstechnológiájának fejlesztésével.

Uborkapalánta költségösszetétele /%

Iparosodási állapot

Az elmúlt években a Kínai Mezőgazdasági Tudományos Akadémia Városi Mezőgazdasági Kutatóintézete által képviselt tudományos kutatóintézetek és a high-tech vállalatok felismerték a növénygyárakban történő palántanemesítés iparágát. Ez hatékony ipari gyártósort biztosíthat a palánták számára a magtól a kelésig. Ezek közül a Shanxiban 2019-ben épült és üzembe helyezett növénygyár 3500 m² területet fed le, és 30 napos cikluson belül 800 000 paprikapalántát vagy 550 000 paradicsompalántát képes nemesíteni. Egy másik épült palántanemesítő üzem 2300 m² területet fed le, és évente 8-10 millió palántát képes előállítani. A Kínai Mezőgazdasági Tudományos Akadémia Városi Mezőgazdasági Intézete által függetlenül kifejlesztett mobil oltott palántanemesítő üzem összeszerelő soros gyógyító és nemesítő platformot biztosít az oltott palánták termesztéséhez. Egyetlen munkaterület egyszerre több mint 10 000 oltott palántát képes kezelni. A jövőben várhatóan tovább bővül a növénygyárakban a palántanemesítési fajták sokfélesége, az automatizálás és az intelligencia szintje pedig folyamatosan javulni fog.

A Kínai Mezőgazdasági Tudományos Akadémia Városi Mezőgazdasági Intézete által kifejlesztett mobil gyógyítónövény oltott palánták számára

Kilátások

A gyári palántanevelés új hordozójaként a növénygyárak hatalmas előnyökkel és kereskedelmi potenciállal rendelkeznek a hagyományos palántanevelési módszerekkel szemben a pontos környezetszabályozás, az erőforrások hatékony felhasználása és a szabványosított műveletek tekintetében. A palántanemesítésben az erőforrások, például a vetőmagok, a víz, a műtrágya, az energia és a munkaerő fogyasztásának csökkentésével, valamint a területegységre jutó palánták hozamának és minőségének javításával a növénygyárakban a palántanemesítés költségei tovább csökkennek, és a termékek versenyképesebbek lesznek a piacon. Kínában hatalmas a kereslet a palánták iránt. A hagyományos növények, például a zöldségek termesztése mellett várhatóan magas hozzáadott értékű palántákat, például virágokat, kínai gyógynövényeket és ritka fákat is nemesítenek majd a növénygyárakban, és a gazdasági előnyök tovább javulnak. Ugyanakkor az iparosított palántanemesítési platformnak figyelembe kell vennie a különböző palántanemesítések kompatibilitását és rugalmasságát, hogy megfeleljen a palántanemesítési piac igényeinek a különböző évszakokban.

A palántanevelési környezet biológiai elmélete a növénygyári környezet pontos szabályozásának alapja. A palántaforma, a fotoszintézis és más fiziológiai tevékenységek környezeti tényezők, például a fény, a hőmérséklet, a páratartalom és a CO2 általi szabályozásának mélyreható kutatása segít egy palánta-környezet interakciós modell létrehozásában, amely csökkentheti a palántanevelés energiafogyasztását, valamint javíthatja a palánták minőségét és termelését. A minőség elméleti alapot biztosít. Ezen az alapon olyan szabályozási technológiák és berendezések fejleszthetők ki, amelyek középpontjában a fény áll, és más környezeti tényezőkkel párosulnak, valamint testreszabhatók a speciális növénytípusú, nagy egyöntetűségű és kiváló minőségű palánták termesztése, hogy megfeleljenek a növénygyárakban a nagy sűrűségű termesztés és a gépesített működés követelményeinek. Végső soron technikai alapot biztosít egy digitális palántanevelési rendszer kiépítéséhez, és szabványosított, pilóta nélküli és digitális palántanevelést valósít meg a növénygyárakban.

Szerző: Xu Yaliang, Liu Xinying stb. 

Hivatkozási információk:

Xu Yaliang, Liu Xinying, Yang Qichang. A növénytermesztő üzemek palántanemesítésének kulcsfontosságú műszaki berendezései és iparosítása [J]. Mezőgazdasági Mérnöki Technológia, 2021,42(4):12-15.