Abstrak: Dina taun-taun ayeuna, kalayan éksplorasi téknologi tatanén modéren, industri pabrik pepelakan ogé parantos ngembang pesat. Tulisan ieu ngenalkeun status quo, masalah-masalah anu aya sareng cara-cara pangwangunan téknologi pabrik pabrik sareng pamekaran industri, sareng ngarepkeun tren pangembangan sareng prospek pabrik pabrik di hareup.

1. Status ayeuna ngembangkeun téhnologi di pabrik tutuwuhan di Cina jeung mancanagara

1.1 Status quo ngembangkeun téhnologi asing

Kusabab abad 21st, panalungtikan pabrik tutuwuhan utamana fokus kana perbaikan efisiensi lampu, kreasi multi-lapisan parabot sistem budidaya tilu diménsi, sarta panalungtikan sarta pamekaran manajemén jeung kontrol calakan. Dina abad 21st, inovasi sumber lampu LED tatanén geus nyieun kamajuan, nyadiakeun rojongan teknis penting pikeun aplikasi tina sumber lampu hemat energi LED di pabrik tutuwuhan. Universitas Chiba di Jepang parantos ngadamel sajumlah inovasi dina sumber cahaya efisiensi tinggi, kontrol lingkungan hemat energi, sareng téknik budidaya. Universitas Wageningen di Walanda ngagunakeun simulasi pamotongan-lingkungan jeung téhnologi optimasi dinamis pikeun ngembangkeun hiji sistem parabot calakan pikeun pabrik tutuwuhan, nu greatly ngurangan biaya operasi sarta nyata ngaronjatkeun produktivitas tanaga gawé.

Dina taun-taun ayeuna, pabrik-pabrik pabrik laun-laun ngawujudkeun prosés produksi semi-otomatisasi tina panyebaran, penanaman bibit, cangkok, sareng panén. Jepang, Walanda, sareng Amérika Serikat aya di payuneun, kalayan mékanisasi, otomatisasi, sareng intelijen anu luhur, sareng nuju ngembangkeun arah tatanén nangtung sareng operasi tanpa awak.

1.2 Status ngembangkeun téhnologi di Cina

1.2.1 Sumber lampu LED Specializd sareng alat téknologi aplikasi hemat energi pikeun lampu jieunan di pabrik pabrik

Sumber lampu LED beureum sareng biru khusus pikeun ngahasilkeun rupa-rupa spésiés pepelakan di pabrik pabrik parantos dikembangkeun. Kakuatanna dibasajankeun 30 dugi ka 300 W, sareng inténsitas cahaya iradiasi nyaéta 80 dugi ka 500 μmol/(m2•s), anu tiasa nyayogikeun inténsitas cahaya kalayan kisaran ambang anu pas, parameter kualitas cahaya, pikeun ngahontal éfék efisiensi tinggi. hemat energi jeung adaptasi jeung kabutuhan tumuwuh tutuwuhan jeung cahaya. Dina hal manajemén dissipation panas sumber lampu, desain dissipation panas aktif kipas sumber lampu geus diwanohkeun, nu ngurangan laju buruk lampu tina sumber lampu sarta ensures kahirupan sumber lampu. Sajaba ti éta, métode pikeun ngurangan panas sumber lampu LED ngaliwatan solusi gizi atawa sirkulasi cai diusulkeun. Dina watesan manajemén spasi sumber lampu, nurutkeun hukum évolusi ukuran tutuwuhan dina tahap seedling sarta tahap engké, ngaliwatan manajemén gerakan spasi nangtung tina sumber lampu LED, kanopi tutuwuhan bisa bercahya dina jarak deukeut jeung tujuan hemat energi nyaeta. kahontal. Ayeuna, konsumsi énérgi sumber cahaya pabrik pabrik lampu jieunan tiasa akun pikeun 50% ka 60% tina total konsumsi énergi operasi pabrik pabrik. Sanajan LED tiasa ngahemat énérgi 50% dibandingkeun sareng lampu fluoresensi, masih aya poténsi sareng kabutuhan panalungtikan ngeunaan hemat energi sareng pangurangan konsumsi.

1.2.2 Multi-lapisan téknologi budidaya tilu diménsi jeung alat

Celah lapisan tina budidaya tilu diménsi multi-lapisan diréduksi sabab LED ngagantikeun lampu fluoresensi, nu ngaronjatkeun efisiensi utilization spasi tilu diménsi tina budidaya tutuwuhan. Aya seueur kajian ngeunaan desain handapeun ranjang budidaya. Garis-garis anu diangkat dirancang pikeun ngahasilkeun aliran anu ngagalura, anu tiasa ngabantosan akar pepelakan pikeun nyerep gizi dina larutan gizi sacara merata sareng ningkatkeun konsentrasi oksigén larut. Nganggo papan kolonisasi, aya dua metode kolonisasi, nyaéta, cangkir kolonisasi plastik tina ukuran anu béda-béda atanapi mode kolonisasi perimeter bolu. Sistem ranjang budidaya slidable parantos muncul, sareng papan penanaman sareng pepelakan di dinya tiasa didorong sacara manual ti hiji tungtung ka tungtung, sadar mode produksi penanaman dina hiji tungtung ranjang budidaya sareng panén di tungtung anu sanés. Ayeuna, rupa-rupa téhnologi budaya soilless multi-lapisan tilu diménsi dumasar kana téhnologi pilem cair gizi jeung téhnologi aliran cairan jero geus dimekarkeun, sarta téhnologi jeung alat pikeun budidaya substrat strawberries, budidaya aerosol sayur jeung kembang. geus sprung up. Téknologi anu disebatkeun parantos ngembangkeun gancang.

1.2.3 Téknologi sareng alat sirkulasi solusi gizi

Saatos leyuran gizi parantos dianggo pikeun sababaraha waktos, peryogi nambihan cai sareng unsur mineral. Sacara umum, jumlah leyuran gizi anyar disiapkeun jeung jumlah solusi asam-basa ditangtukeun ku ngukur EC jeung pH. Partikel badag tina sédimén atawa exfoliation akar dina leyuran gizi kudu dipiceun ku filter a. Exudates akar dina leyuran gizi bisa dihapus ku métode photocatalytic pikeun nyingkahan halangan cropping kontinyu dina hydroponics, tapi aya resiko tangtu dina kasadiaan gizi.

1.2.4 Téknologi sareng alat kontrol lingkungan

Kabersihan hawa rohangan produksi mangrupikeun salah sahiji indikator penting kualitas hawa pabrik pabrik. Kabersihan hawa (indikator partikel anu ditangguhkeun sareng baktéri anu netep) dina rohangan produksi pabrik pabrik dina kaayaan dinamis kedah dikontrol ka tingkat luhur 100,000. Input disinfection bahan, perlakuan pancuran hawa tanaga asup, sarta sirkulasi hawa seger sistem purifikasi hawa (sistem filtration hawa) sadayana safeguards dasar. Suhu sareng kalembaban, konsentrasi CO2 sareng laju aliran hawa hawa di rohangan produksi mangrupikeun eusi anu penting dina kadali kualitas hawa. Numutkeun laporan, nyetel parabot kayaning kotak hawa campur kode, saluran hawa, inlets hawa sarta outlet hawa merata bisa ngadalikeun hawa sarta kalembaban, konsentrasi CO2 sarta laju aliran hawa dina spasi produksi, ku kituna pikeun ngahontal uniformity spasial tinggi na minuhan kaperluan tutuwuhan. dina lokasi spasial béda. Suhu, kalembaban sareng sistem kontrol konsentrasi CO2 sareng sistem hawa seger sacara organik terpadu kana sistem hawa sirkulasi. Tilu sistem kudu babagi saluran hawa, inlet hawa sarta outlet hawa, sarta nyadiakeun kakuatan ngaliwatan kipas pikeun ngawujudkeun sirkulasi aliran hawa, filtration na disinfection, sarta update na uniformity tina kualitas hawa. Éta mastikeun yén produksi pepelakan di pabrik pabrik bébas tina hama sareng panyakit, sareng henteu aya aplikasi péstisida anu diperyogikeun. Dina waktos anu sami, kaseragaman suhu, kalembaban, aliran hawa sareng konsentrasi CO2 unsur lingkungan kamekaran dina kanopi dijamin nyumponan kabutuhan pepelakan.

2. Status Pangwangunan Industri Pabrik Tutuwuhan

2.1 Status quo industri pabrik tutuwuhan asing

Di Jepang, panalungtikan sareng pamekaran sareng industrialisasi pabrik pabrik lampu jieunan rélatif gancang, sareng aranjeunna dina tingkat anu unggul. Dina 2010, pamaréntah Jepang ngaluncurkeun 50 milyar yen pikeun ngadukung panalungtikan sareng pamekaran téknologi sareng démo industri. Dalapan lembaga kaasup Universitas Chiba sareng Asosiasi Panaliti Pabrik Pabrik Jepang milu. Japan Future Company ngalaksanakeun sareng ngoperasikeun proyék démo industrialisasi munggaran tina pabrik pabrik kalayan kaluaran poean 3.000 pabrik. Taun 2012, biaya produksi pabrik pabrik éta 700 yen/kg. Taun 2014, pabrik pabrik pabrik modern di Taga Castle, Prefektur Miyagi parantos réngsé, janten pabrik pabrik LED munggaran di dunya kalayan kaluaran 10,000 pepelakan sadinten. Kusabab 2016, pabrik tutuwuhan LED geus diasupkeun jalur gancang industrialisasi di Jepang, sarta break-malah atawa usaha nguntungkeun geus mecenghul hiji sanggeus sejen. Taun 2018, pabrik pabrik skala ageung kalayan kapasitas produksi sadinten 50,000 dugi ka 100,000 pabrik muncul hiji-hiji, sareng pabrik pabrik global nuju ngembangkeun skala ageung, profésional sareng cerdas. Dina waktos anu sami, Tokyo Electric Power, Okinawa Electric Power sareng widang sanésna mimiti investasi di pabrik pabrik. Dina 2020, pangsa pasar apu anu diproduksi ku pabrik pabrik Jepang bakal nyababkeun sakitar 10% tina sakumna pasar apu. Di antara leuwih ti 250 pabrik tutuwuhan tipe lampu jieunan ayeuna beroperasi, 20% aya dina tahap rugi-nyieun, 50% aya dina tingkat break-even, jeung 30% aya dina tahap nguntungkeun, ngalibetkeun spésiés tutuwuhan dibudidayakan saperti apu, bumbu, jeung bibit.

Walanda mangrupikeun pamimpin dunya nyata dina widang téknologi aplikasi gabungan lampu surya sareng lampu jieunan pikeun pabrik pabrik, kalayan tingkat mékanisasi, automation, intelegensi sareng unmannedness anu luhur, sareng ayeuna parantos ngékspor sakumpulan téknologi sareng alat anu kuat. produk ka Wétan Tengah, Afrika, Cina jeung nagara séjén. tegalan American AeroFarms lokasina di Newark, New Jersey, AS, kalawan legana 6500 m2. Utamana tumuwuh sayuran sareng rempah-rempah, sareng kaluaran sakitar 900 t / taun.

pertanian nangtung di AeroFarms

Pabrik pepelakan pertanian nangtung tina Plenty Company di Amérika Serikat nganggo lampu LED sareng pigura penanaman nangtung kalayan jangkungna 6 m. Tutuwuhan tumuwuh tina sisi planters. Ngandelkeun panyiraman gravitasi, metode penanaman ieu henteu ngabutuhkeun pompa tambahan sareng langkung efisien cai tibatan pertanian konvensional. Nyatu ngaklaim tegalan na ngahasilkeun 350 kali kaluaran tegalan konvensional bari maké ngan 1% tina cai.

Pabrik tutuwuhan pertanian nangtung, Nyatu Company

2.2 Status pabrik pabrik pabrik di Cina

Dina 2009, pabrik pabrik produksi munggaran di Cina jeung kontrol calakan salaku inti diwangun sarta nempatkeun kana operasi di Changchun Pertanian Expo Park. Wewengkon wangunan téh 200 m2, sarta faktor lingkungan kayaning suhu, kalembaban, cahaya, CO2 jeung konsentrasi solusi gizi pabrik tutuwuhan bisa otomatis diawaskeun sacara real waktu pikeun ngawujudkeun manajemén calakan.

Taun 2010, Pabrik Pabrik Tongzhou diwangun di Beijing. Struktur utama adopts struktur baja lampu single-lapisan kalawan aréa konstruksi total 1289 m2. Bentukna sapertos kapal induk, ngalambangkeun tatanén Cina anu mingpin dina ngalayar kana téknologi tatanén modern anu paling maju. Alat otomatis pikeun sababaraha operasi produksi sayuran berdaun parantos dikembangkeun, anu parantos ningkatkeun tingkat otomatisasi produksi sareng efisiensi produksi pabrik pabrik. Pabrik pabrik ngadopsi sistem pompa panas sumber taneuh sareng sistem generasi tanaga surya, anu langkung saé ngarengsekeun masalah biaya operasi anu luhur pikeun pabrik pabrik.

Panempoan jero sareng luar Pabrik Pabrik Tongzhou

Dina 2013, loba pausahaan téhnologi tatanén diadegkeun di Yangling Pertanian High-tech Demonstrasi Zona, Propinsi Shaanxi. Kalolobaan proyék pabrik tutuwuhan dina konstruksi sarta operasi anu lokasina di taman démo téknologi tinggi tatanén, nu utamana dipaké pikeun demonstrasi elmu populér tur sightseeing luang. Kusabab keterbatasan fungsionalna, hese pikeun pabrik-pabrik tutuwuhan sains populér ieu pikeun ngahontal hasil anu luhur sareng efisiensi anu luhur anu dibutuhkeun ku industrialisasi, sareng bakal sesah pikeun aranjeunna janten bentuk utama industrialisasi di hareup.

Dina 2015, produsén chip LED utama di Cina gawé bareng jeung Institute of Botani Akademi Élmu Cina pikeun babarengan initiate ngadegna hiji pausahaan pabrik tutuwuhan. Geus meuntas ti industri optoelectronic kana industri "photobiological", sarta geus jadi precedent pikeun pabrik LED Cina pikeun investasi dina pangwangunan pabrik tutuwuhan di industrialisasi. Pabrik Pabrikna komitmen pikeun ngadamel investasi industri dina fotobiologi anu muncul, anu ngahijikeun panalungtikan ilmiah, produksi, demonstrasi, inkubasi sareng fungsi sanésna, kalayan modal kadaptar 100 juta yuan. Dina bulan Juni 2016, Pabrik Pepelakan ieu kalayan gedong 3 tingkat legana 3.000 m2 sareng lahan budidaya langkung ti 10.000 m2 parantos réngsé sareng dioperasikeun. Nepi ka Méi 2017, skala produksi sapopoé bakal jadi 1.500 kg sayuran berdaun, sarua jeung 15.000 tutuwuhan apu per poé.

Pandangan perusahaan ieu

3. Masalah jeung countermeasures nyanghareupan ngembangkeun pabrik tutuwuhan

3.1 Masalah

3.1.1 Biaya konstruksi tinggi

Pabrik pepelakan kedah ngahasilkeun pepelakan dina lingkungan anu katutup. Ku alatan éta, perlu pikeun ngawangun proyék-proyék pendukung sareng alat-alat kaasup struktur pangropéa éksternal, sistem AC, sumber cahaya jieunan, sistem budidaya multi-lapisan, sirkulasi solusi gizi, sareng sistem kontrol komputer. Biaya pangwangunan kawilang luhur.

3.1.2 Biaya operasi tinggi

Kalolobaan sumber cahaya diperlukeun ku pabrik tutuwuhan asalna tina lampu LED, nu meakeun loba listrik bari nyadiakeun spéktrum saluyu pikeun tumuwuh pepelakan béda. Alat-alat sapertos AC, ventilasi, sareng pompa cai dina prosés produksi pabrik pabrik ogé meakeun listrik, janten tagihan listrik mangrupikeun biaya anu ageung. Numutkeun statistik, di antawisna biaya produksi pabrik pabrik, biaya listrik 29%, biaya tenaga kerja 26%, depreciation asset tetep 23%, bungkusan sareng transportasi 12%, sareng bahan produksi 10%.

Ngaronjatkeun biaya produksi pabrik pabrik

3.1.3 Tingkat low of automation

Pabrik pepelakan anu ayeuna diterapkeun ngagaduhan tingkat otomatisasi anu rendah, sareng prosés sapertos bibit, cangkok, penanaman sawah, sareng panén masih peryogi operasi manual, nyababkeun biaya tenaga kerja anu luhur.

3.1.4 Wates variétas pepelakan anu tiasa dibudidayakeun

Kiwari, jenis pepelakan anu cocog pikeun pabrik tutuwuhan pohara kawates, utamana sayuran berdaun héjo anu tumuwuh gancang, gampang narima sumber cahaya jieunan, sarta boga kanopi low. Penanaman skala ageung henteu tiasa dilaksanakeun pikeun syarat penanaman anu kompleks (sapertos pepelakan anu kedah diserbuki, jsb).

3.2 Stratégi Pangwangunan

Nilik kana masalah anu disanghareupan ku industri pabrik tutuwuhan, perlu dilaksanakeun panalungtikan tina rupa-rupa aspék saperti téhnologi jeung operasi. Dina respon kana masalah ayeuna, countermeasures nyaéta kieu.

(1) Nguatkeun panalungtikan ngeunaan téhnologi calakan pabrik tutuwuhan jeung ningkatkeun tingkat manajemén intensif tur refined. Ngembangkeun hiji manajemén calakan sarta sistem kontrol mantuan pikeun ngahontal manajemén intensif tur refined pabrik pabrik, nu greatly bisa ngurangan biaya tanaga gawé sarta ngahemat tanaga gawé.

(2) Ngembangkeun alat téknis pabrik pabrik intensif sareng efisien pikeun ngahontal kualitas luhur taunan sareng ngahasilkeun luhur. Ngembangkeun fasilitas sareng alat-alat budidaya efisiensi tinggi, téknologi sareng alat-alat pencahayaan hemat energi, sareng sajabana, pikeun ningkatkeun tingkat pinter pabrik pabrik, kondusif pikeun ngawujudkeun produksi efisiensi tinggi taunan.

(3) Ngalaksanakeun panalungtikan téknologi budidaya industri pikeun pepelakan anu boga nilai tambah luhur sapertos pepelakan ubar, pepelakan perawatan kaséhatan, sareng sayuran langka, ningkatkeun jinis pepelakan anu dibudidayakeun di pabrik pepelakan, ngalegaan saluran kauntungan, sareng ningkatkeun titik awal kauntungan. .

(4) Ngalaksanakeun panalungtikan pabrik tutuwuhan pikeun pamakéan rumah tangga jeung komérsial, enrich jenis pabrik tutuwuhan, sarta ngahontal Profitability kontinyu kalawan sagala rupa fungsi.

4. Tren Pangwangunan jeung Prospek Pabrik Pabrik

4.1 Téhnologi Kamekaran Trend

4.1.1 Prosés pinuh inteléktualisasi

Dumasar fusi mesin-seni jeung mékanisme pencegahan leungitna tina sistem pamotongan-robot,-speed tinggi fléksibel tur non-destructive penanaman sarta Panén tungtung effectors, disebarkeun spasi multi-dimensi positioning akurat jeung multi-modal multi-mesin métode kontrol kolaborasi, sarta sowing unmanned, efisien sarta non-destructive di pabrik pabrik tinggi-naékna -Intelligent robot jeung alat ngarojong kayaning penanaman-panén-packing kudu dijieun, sahingga merealisasikan operasi unmanned sakabeh proses.

4.1.2 Jieun kontrol produksi smarter

Dumasar kana mékanisme réspon pertumbuhan sareng pamekaran pepelakan kana radiasi cahaya, suhu, kalembaban, konsentrasi CO2, konsentrasi gizi solusi gizi, sareng EC, modél kuantitatif umpan balik lingkungan pamotongan kedah didamel. Modél inti strategis kedah didamel pikeun nganalisis sacara dinamis inpormasi kahirupan sayuran berdaun sareng parameter lingkungan produksi. Diagnosis idéntifikasi dinamis online sareng sistem kontrol prosés lingkungan ogé kedah ditetepkeun. Sistem pembuatan kaputusan intelijen buatan multi-mesin pikeun sakabéh prosés produksi pabrik tatanén nangtung volume luhur kedah didamel.

4.1.3 Produksi karbon lemah sareng hemat energi

Ngadegkeun sistem manajemén énergi anu ngagunakeun sumber énergi anu tiasa dianyari sapertos surya sareng angin pikeun ngarengsekeun pangiriman listrik sareng ngontrol konsumsi énergi pikeun ngahontal tujuan manajemén énergi anu optimal. Nangkep sareng nganggo deui émisi CO2 pikeun ngabantosan produksi pepelakan.

4.1.3 Nilai luhur variétas premium

Strategi layak kudu dilaksanakeun pikeun breed variétas nilai-ditambahkeun tinggi béda pikeun percobaan penanaman, ngawangun database para ahli téhnologi budidaya, ngalaksanakeun panalungtikan téhnologi budidaya, Pilihan dénsitas, susunan tunggul, variétas sarta adaptability parabot, sarta ngabentuk spésifikasi teknis budidaya baku.

4.2 Prospek pangwangunan industri

Pabrik tutuwuhan tiasa ngaleungitkeun kendala sumber daya sareng lingkungan, ngawujudkeun produksi industrialisasi tatanén, sareng narik tanaga tenaga kerja generasi énggal pikeun ngiringan produksi pertanian. Inovasi téknologi konci sareng industrialisasi pabrik pabrik Cina janten pamimpin dunya. Kalayan aplikasi gancangan sumber lampu LED, digitization, automation, sarta téknologi calakan dina widang pabrik tutuwuhan, pabrik tutuwuhan bakal narik leuwih investasi modal, gathering bakat, sarta pamakéan leuwih énergi anyar, bahan anyar, jeung alat anyar. Ku cara kieu, integrasi teleb téknologi inpormasi sareng fasilitas sareng alat tiasa diwujudkeun, tingkat fasilitas sareng alat anu calakan sareng teu kaurus tiasa ningkat, pangurangan kontinyu tina konsumsi énergi sistem sareng biaya operasi ngaliwatan inovasi kontinyu, sareng bertahap. budidaya pasar husus, pabrik tutuwuhan calakan bakal Usher dina periode emas pangwangunan.

Numutkeun kana laporan panalungtikan pasar, ukuran pasar pertanian nangtung global dina taun 2020 ngan ukur $ 2.9 milyar, sareng diperkirakeun ku taun 2025, ukuran pasar pertanian nangtung global bakal ngahontal $ 30 milyar. Kasimpulanana, pabrik pabrik ngagaduhan prospek aplikasi anu lega sareng rohangan pangembangan.

Panulis: Zengchan Zhou, Weidong, jsb

Inpormasi cutatan:Situasi Ayeuna jeung Prospek Pangwangunan Industri Pabrik Pabrik [J]. Téhnologi Téknik Pertanian, 2022, 42 (1): 18-23.ku Zengchan Zhou, Wei Dong, Xiugang Li, jeung sajabana.