Résumé: Nan dènye ane yo, ak eksplorasyon kontinyèl nan teknoloji agrikòl modèn, endistri faktori plant la te devlope tou rapidman.Papye sa a entwodui sitiyasyon an, pwoblèm ki deja egziste ak kontremedi devlopman nan teknoloji faktori plant ak devlopman endistri, epi li gade pou pi devan pou tandans nan devlopman ak pwospè nan faktori plant nan tan kap vini an.

1. Estati aktyèl devlopman teknoloji nan faktori plant nan Lachin ak aletranje

1.1 Sitiyasyon devlopman teknoloji etranje yo

Depi 21yèm syèk la, rechèch faktori plant yo sitou konsantre sou amelyorasyon efikasite limyè, kreyasyon milti-kouch ekipman sistèm kiltivasyon ki genyen twa dimansyon, ak rechèch ak devlopman nan jesyon entelijan ak kontwòl.Nan 21yèm syèk la, inovasyon nan sous limyè agrikòl dirije te fè pwogrè, bay sipò teknik enpòtan pou aplikasyon an nan sous limyè ki ap dirije enèji-ekonomize nan faktori plant yo.Inivèsite Chiba nan Japon te fè yon kantite inovasyon nan sous limyè ki gen gwo efikasite, kontwòl anviwònman ekonomize enèji, ak teknik kiltivasyon.Wageningen University nan Netherlands itilize simulation kilti-anviwònman ak teknoloji optimize dinamik pou devlope yon sistèm ekipman entèlijan pou faktori plant yo, ki redwi anpil depans fonksyònman ak amelyore pwodiktivite travay.

Nan dènye ane yo, faktori plant yo te piti piti reyalize semi-otomatik nan pwosesis pwodiksyon soti nan simen, ogmante plantules, transplantasyon, ak rekòlte.Japon, Netherlands, ak Etazini yo nan forefront, ak yon wo degre de mekanizasyon, automatisation, ak entèlijans, epi yo ap devlope nan yon direksyon ki nan agrikilti vètikal ak operasyon san ekipe.

1.2 Estati devlopman teknoloji nan Lachin

1.2.1 Specializd dirije sous limyè ak enèji-ekonomize ekipman teknoloji aplikasyon pou limyè atifisyèl nan faktori plant

Sous limyè espesyal wouj ak ble dirije pou pwodiksyon divès espès plant nan faktori plant yo te devlope youn apre lòt.Pouvwa a varye ant 30 a 300 W, ak entansite limyè iradyasyon an se 80 a 500 μmol / (m2•s), sa ki ka bay yon entansite limyè ak yon seri papòt apwopriye, paramèt bon jan kalite limyè, reyalize efè segondè-efikasite. ekonomize enèji ak adapte a bezwen kwasans plant ak ekleraj.An tèm de jesyon dissipation chalè sous limyè, konsepsyon dissipation chalè aktif nan fanatik sous limyè a te prezante, ki diminye to a pouri limyè nan sous limyè a epi asire lavi a nan sous la limyè.Anplis de sa, yo pwopoze yon metòd pou diminye chalè a nan sous limyè ki ap dirije atravè solisyon eleman nitritif oswa sikilasyon dlo.An tèm de jesyon espas sous limyè, dapre lwa evolisyon gwosè plant la nan etap nan plantules ak etap pita, atravè jesyon mouvman an espas vètikal nan sous limyè ki ap dirije, canopy plant la ka eklere nan distans fèmen ak objektif la ekonomize enèji se. reyalize.Kounye a, konsomasyon enèji nan sous limyè atifisyèl plant limyè faktori ka konte pou 50% a 60% nan konsomasyon total enèji opere faktori plant la.Malgre ke dirije ka sove 50% enèji konpare ak lanp fliyoresan, toujou gen potansyèl la ak nesesite nan rechèch sou ekonomize enèji ak rediksyon konsomasyon.

1.2.2 Multi-kouch twa dimansyon kiltivasyon teknoloji ak ekipman

Diferans kouch nan kiltivasyon milti-kouch ki genyen twa dimansyon redwi paske dirije a ranplase lanp fliyoresan, ki amelyore efikasite itilizasyon espas ki genyen twa dimansyon nan kiltivasyon plant la.Gen anpil etid sou desen an nan anba a nan kabann lan kiltivasyon.Bann yo leve yo fèt pou jenere koule ajite, sa ki ka ede rasin plant yo absòbe eleman nitritif nan solisyon an nitritif respire epi ogmante konsantrasyon nan oksijèn ki fonn.Sèvi ak tablo kolonizasyon an, gen de metòd kolonizasyon, se sa ki, tas yo kolonizasyon plastik nan gwosè diferan oswa mòd nan kolonizasyon perimèt eponj.Yon sistèm kabann kiltivasyon glisman te parèt, ak tablo a plante ak plant yo sou li ka manyèlman pouse soti nan yon bout nan lòt la, reyalize mòd nan pwodiksyon nan plante nan yon bout nan kabann nan kiltivasyon ak rekòlte nan lòt bout la.Koulye a, yo te devlope yon varyete de twa dimansyon milti-kouch teknoloji kilti san tè ak ekipman ki baze sou teknoloji fim likid eleman nitritif ak teknoloji koule likid gwo twou san fon yo te devlope, ak teknoloji a ak ekipman pou kiltivasyon substrate nan frèz, kiltivasyon ayewosòl nan legim fèy ak flè. te leve.Teknoloji mansyone a te devlope rapidman.

1.2.3 Teknoloji sikilasyon solisyon eleman nitritif ak ekipman

Apre yo fin itilize solisyon an eleman nitritif pou yon peryòd de tan, li nesesè ajoute dlo ak eleman mineral.Anjeneral, kantite solisyon eleman nitritif ki fèk prepare ak kantite solisyon asid baz yo detèmine lè yo mezire EC ak pH.Gwo patikil nan sediman oswa èksfolyasyon rasin nan solisyon an eleman nitritif bezwen retire pa yon filtè.Rasin exudates nan solisyon eleman nitritif yo ka retire pa metòd photocatalytic pou evite kontinyèl rekòt obstak nan hydroponics, men genyen sèten risk nan disponiblite eleman nitritif yo.

1.2.4 Teknoloji ak ekipman kontwòl anviwònman an

Pwòpte lè a nan espas pwodiksyon an se youn nan endikatè yo enpòtan nan kalite lè a nan faktori plant la.Pwòpte lè a (endikatè patikil sispann ak bakteri etabli) nan espas pwodiksyon faktori plant la nan kondisyon dinamik yo ta dwe kontwole nan yon nivo pi wo pase 100,000.Antre dezenfeksyon materyèl, tretman douch lè pèsonèl ki fèk ap rantre, ak sistèm pirifikasyon lè fre sikilasyon (sistèm filtraj lè) se tout pwoteksyon debaz.Tanperati a ak imidite, konsantrasyon CO2 ak vitès koule lè a nan espas pwodiksyon an se yon lòt kontni enpòtan nan kontwòl kalite lè a.Dapre rapò, mete kanpe ekipman tankou bwat melanje lè, kanal lè, priz lè ak priz lè ka respire kontwole tanperati a ak imidite, konsantrasyon CO2 ak vitès koule lè nan espas pwodiksyon an, konsa tankou reyalize segondè inifòmite espasyal ak satisfè bezwen plant yo. nan diferan kote espasyal.Tanperati, imidite ak sistèm kontwòl konsantrasyon CO2 ak sistèm lè fre yo òganikman entegre nan sistèm lè sikile.Twa sistèm yo bezwen pataje kanal lè a, inlet lè ak priz lè a, epi bay pouvwa atravè fanatik la pou reyalize sikilasyon lè koule, filtraj ak dezenfeksyon, ak ajou ak inifòmite bon jan kalite lè a.Li asire ke pwodiksyon plant la nan faktori plant la pa gen ensèk nuizib ak maladi, epi pa gen okenn aplikasyon pestisid obligatwa.An menm tan an, inifòmite nan tanperati a, imidite, koule lè ak CO2 konsantrasyon nan eleman yo anviwònman kwasans nan canopy a garanti satisfè bezwen yo nan kwasans plant.

2. Estati Devlopman nan endistri faktori plant

2.1 Statu quo nan endistri faktori plant etranje yo

Nan Japon, rechèch ak devlopman ak endistriyalizasyon faktori plant limyè atifisyèl yo relativman vit, epi yo nan nivo dirijan.An 2010, gouvènman Japonè a te lanse 50 milya Yen pou sipòte rechèch teknoloji ak devlopman ak demonstrasyon endistriyèl.Uit enstitisyon ki gen ladan Chiba University ak Japon Plant Factory Research Association te patisipe.Japan Future Company te antreprann ak opere premye pwojè demonstrasyon endistriyalizasyon yon faktori plant ak yon pwodiksyon chak jou nan 3,000 plant.Nan 2012, pri pwodiksyon faktori plant la te 700 Yen/kg.Nan 2014, faktori modèn faktori faktori nan Taga Castle, Miyagi Prefecture te fini, vin premye faktori plant dirije nan mond lan ak yon pwodiksyon chak jou nan 10,000 plant.Depi 2016, faktori plant ki ap dirije yo te antre nan liy rapid endistriyalizasyon an nan Japon, ak antrepriz ekilib oswa pwofitab yo te parèt youn apre lòt.Nan 2018, faktori plant gwo echèl ak yon kapasite pwodiksyon chak jou nan 50,000 a 100,000 plant parèt youn apre lòt, ak faktori plant mondyal yo te devlope nan direksyon gwo echèl, devlopman pwofesyonèl ak entelijan.An menm tan an, Tokyo Electric Power, Okinawa Electric Power ak lòt jaden yo te kòmanse envesti nan faktori plant yo.Nan 2020, pati nan mache nan leti ki te pwodwi pa faktori plant Japonè yo pral konte pou apeprè 10% nan mache a leti tout antye.Pami plis pase 250 faktori plant limyè atifisyèl ki an fonksyon kounye a, 20% yo nan yon etap pèt, 50% yo nan nivo ekilib, ak 30% yo nan yon etap pwofitab, ki enplike espès plant kiltive tankou leti, remèd fèy, ak plant.

Netherlands se yon lidè mond reyèl nan jaden an nan teknoloji aplikasyon konbine nan limyè solè ak limyè atifisyèl pou faktori plant, ak yon wo degre de mekanizasyon, automatisation, entèlijans ak unmannedness, e li te kounye a ekspòte yon seri konplè nan teknoloji ak ekipman osi fò. pwodwi nan Mwayen Oryan, Afrik, Lachin ak lòt peyi yo.Farm American AeroFarms sitiye nan Newark, New Jersey, USA, ak yon zòn nan 6500 m2.Li sitou grandi legim ak epis santi bon, ak pwodiksyon an se sou 900 t / ane.

Agrikilti vètikal nan AeroFarms

Faktori plant agrikilti vètikal Plenty Company nan Etazini adopte ekleraj dirije ak yon ankadreman plante vètikal ak yon wotè 6 m.Plant yo grandi sou kote plantè yo.Repoze sou awozaj gravite, metòd sa a pou plante pa mande pou ponp adisyonèl epi li pi efikas nan dlo pase agrikilti konvansyonèl yo.Anpil reklamasyon fèm li a pwodui 350 fwa pwodiksyon yon fèm konvansyonèl pandan y ap itilize sèlman 1% nan dlo a.

Izin plant agrikilti vètikal, Plenty Company

2.2 Estati izin endistri faktori nan Lachin

An 2009, premye faktori plant pwodiksyon an nan Lachin ak kontwòl entèlijan kòm nwayo a te bati ak mete nan operasyon nan Changchun Agricultural Expo Park.Zòn nan bilding se 200 m2, ak faktè anviwònman yo tankou tanperati, imidite, limyè, CO2 ak konsantrasyon solisyon eleman nitritif nan faktori plant la ka otomatikman kontwole an tan reyèl reyalize jesyon entelijan.

An 2010, faktori plant Tongzhou te bati nan Beijing.Estrikti prensipal la adopte yon estrikti asye limyè sèl-kouch ak yon zòn konstriksyon total de 1289 m2.Li gen fòm tankou yon konpayi avyon, senbolize agrikilti Chinwa pran plon nan mete vwal nan teknoloji ki pi avanse nan agrikilti modèn.Ekipman otomatik pou kèk operasyon nan pwodiksyon legim fèy yo te devlope, ki te amelyore nivo automatisation pwodiksyon ak efikasite pwodiksyon faktori plant la.Faktori plant la adopte yon sistèm ponp chalè sous tè ak yon sistèm jenerasyon pouvwa solè, ki pi byen rezoud pwoblèm nan gwo depans fonksyònman pou faktori plant la.

Anndan ak deyò gade nan faktori plant Tongzhou

Nan 2013, anpil konpayi teknoloji agrikòl te etabli nan Yangling Agricultural High-tech Demonstration Zone, Shaanxi Province.Pifò nan pwojè faktori plant yo sou konstriksyon ak operasyon yo sitiye nan pak demonstrasyon gwo teknoloji agrikòl, ki se sitou itilize pou demonstrasyon syans popilè ak vizite amizman.Akòz limit fonksyonèl yo, li difisil pou faktori plant syans popilè sa yo reyalize gwo rannman ak efikasite segondè ki mande endistriyalizasyon, epi li pral difisil pou yo vin fòm endikap endistriyalizasyon nan lavni.

Nan 2015, yon gwo manifakti chip dirije nan Lachin te kolabore ak Enstiti Botanik nan Akademi Chinwa Syans yo ansanm kòmanse etablisman an nan yon konpayi faktori plant.Li te travèse soti nan endistri optoelektwonik nan endistri "fotobiyolojik la", e li te vin tounen yon presedan pou manifaktirè Chinwa dirije envesti nan konstriksyon faktori plant nan endistriyalizasyon.Faktori Plant li yo angaje nan fè envestisman endistriyèl nan fotobiyoloji émergentes, ki entegre rechèch syantifik, pwodiksyon, demonstrasyon, enkubasyon ak lòt fonksyon, ak yon kapital anrejistre nan 100 milyon dola Yuan.Nan mwa jen 2016, faktori Plant sa a ak yon bilding 3 etaj ki kouvri yon zòn nan 3,000 m2 ak yon zòn kiltivasyon ki gen plis pase 10,000 m2 te fini ak mete nan operasyon.Nan mwa me 2017, echèl pwodiksyon chak jou a pral 1,500 kg legim fèy, ekivalan a 15,000 plant leti pa jou.

Opinyon konpayi sa a

3. Pwoblèm ak kont mezi fè fas a devlopman nan faktori plant yo

3.1 Pwoblèm

3.1.1 Segondè pri konstriksyon

Plant faktori yo bezwen pwodwi rekòt nan yon anviwònman fèmen.Se poutèt sa, li nesesè yo bati pwojè sipò ak ekipman ki gen ladan estrikti antretyen ekstèn, sistèm èkondisyone, sous limyè atifisyèl, sistèm kiltivasyon milti-kouch, sikilasyon solisyon eleman nitritif, ak sistèm kontwòl òdinatè.Pri konstriksyon an relativman wo.

3.1.2 Segondè pri operasyon

Pifò nan sous limyè yo mande pa faktori plant yo soti nan limyè ki ap dirije, ki konsome yon anpil nan elektrisite pandan y ap bay spectre korespondan pou kwasans lan nan rekòt diferan.Ekipman tankou èkondisyone, vantilasyon, ak ponp dlo nan pwosesis pwodiksyon faktori plant yo tou konsome elektrisite, kidonk bòdwo elektrisite yo se yon gwo depans.Selon demografik, nan mitan depans pwodiksyon faktori plant yo, depans elektrisite yo konte 29%, depans travay yo reprezante 26%, depresyasyon avantaj fiks yo reprezante 23%, anbalaj ak transpò yo konte 12%, ak materyèl pwodiksyon yo reprezante 10%.

Dekonpozisyon pri pwodiksyon pou faktori plant yo

3.1.3 Ba nivo automatisation

Faktori plant ki aplike kounye a gen yon nivo automatisation ki ba, ak pwosesis tankou plantules, transplantasyon, plante jaden, ak rekòlte toujou mande pou operasyon manyèl, sa ki lakòz gwo depans travay.

3.1.4 Varyete limite nan rekòt ki ka kiltive

Kounye a, kalite rekòt ki apwopriye pou faktori plant yo trè limite, sitou legim fèy vèt ki grandi rapidman, fasil aksepte sous limyè atifisyèl, epi ki gen ba canopy.Plantasyon gwo echèl pa ka fèt pou kondisyon plante konplèks (tankou rekòt ki bezwen polinize, elatriye).

3.2 Estrateji Devlopman

Nan sans de pwoblèm yo fè fas pa endistri a faktori plant, li nesesè pote soti nan rechèch ki soti nan divès aspè tankou teknoloji ak operasyon.An repons a pwoblèm aktyèl yo, kont mezi yo jan sa a.

(1) Ranfòse rechèch sou teknoloji entèlijan faktori plant yo ak amelyore nivo jesyon entansif ak rafine.Devlopman yon sistèm jesyon entelijan ak kontwòl ede reyalize jesyon entansif ak rafine nan faktori plant yo, sa ki ka redwi anpil depans travay epi sove travay.

(2) Devlope entansif ak efikas plant faktori ekipman teknik pou reyalize anyèl-wo kalite ak segondè-sede.Devlopman nan enstalasyon kiltivasyon segondè-efikasite ak ekipman, enèji-ekonomize teknoloji ekleraj ak ekipman, elatriye, amelyore nivo a entelijan nan faktori plant, se fezab nan realizasyon an nan pwodiksyon anyèl segondè-efikasite.

(3) Fè rechèch sou teknoloji kiltivasyon endistriyèl pou plant ki gen gwo valè te ajoute tankou plant medsin, plant swen sante, ak legim ra, ogmante kalite rekòt kiltive nan faktori plant yo, elaji chanèl pwofi yo, ak amelyore pwen depa pwofi yo. .

(4) Fè rechèch sou faktori plant pou itilizasyon kay ak komèsyal, anrichi kalite faktori plant yo, epi reyalize rentabilité kontinyèl ak divès fonksyon.

4. Tandans Devlopman ak Pwospektiv nan faktori Plant

4.1 Tandans Devlopman Teknoloji

4.1.1 Entelektyalizasyon konplè

Ki baze sou fizyon machin-atizay la ak mekanis prevansyon pèt nan sistèm nan rekòt-robo, gwo vitès fleksib ak ki pa destriktif plante ak rekòlte efè fen, distribiye milti-dimansyon espas pwezante egzat ak milti-modal milti-machin kolaborasyon metòd kontwòl, ak simen san ekipe, efikas ak ki pa destriktif nan faktori plant ki wo -Robo entèlijan ak ekipman sipò tankou plante-rekòlte-anbalaj yo ta dwe kreye, konsa reyalize operasyon an san ekipe nan tout pwosesis la.

4.1.2 Fè kontwòl pwodiksyon pi entelijan

Ki baze sou mekanis repons kwasans rekòt ak devlopman nan radyasyon limyè, tanperati, imidite, konsantrasyon CO2, konsantrasyon eleman nitritif nan solisyon eleman nitritif, ak EC, yo ta dwe konstwi yon modèl quantitative nan fidbak rekòt-anviwònman.Yo ta dwe etabli yon modèl debaz estratejik pou analize dinamik enfòmasyon lavi legim fèy ak paramèt anviwònman pwodiksyon an.Yo ta dwe etabli dyagnostik idantifikasyon dinamik sou entènèt ak sistèm kontwòl pwosesis anviwònman an tou.Yo ta dwe kreye yon sistèm pou pran desizyon entèlijans atifisyèl kolaborasyon milti-machin pou tout pwosesis pwodiksyon an nan yon gwo volim faktori agrikòl vètikal.

4.1.3 Pwodiksyon kabòn ki ba ak ekonomize enèji

Etabli yon sistèm jesyon enèji ki itilize sous enèji renouvlab tankou solè ak van pou konplete transmisyon pouvwa ak kontwole konsomasyon enèji pou reyalize objektif jesyon enèji pi bon.Kaptire ak reitilize emisyon CO2 pou ede pwodiksyon rekòt.

4.1.3 Segondè valè varyete prim yo

Estrateji posib yo ta dwe pran pou kwaze diferan varyete ki gen anpil valè pou plante eksperyans, bati yon baz done ekspè nan kiltivasyon teknoloji, fè rechèch sou teknoloji kiltivasyon, seleksyon dansite, aranjman payaj, varyete ak adaptabilite ekipman, ak fòme espesifikasyon teknik kiltivasyon estanda.

4.2 Pwospektiv devlopman endistri

Faktori plant yo ka debarase m de kontrent resous yo ak anviwònman an, reyalize pwodiksyon endistriyalize agrikilti a, ak atire nouvo jenerasyon fòs travay yo angaje yo nan pwodiksyon agrikòl.Kle inovasyon teknolojik ak endistriyalizasyon faktori plant Lachin nan ap vin yon lidè mondyal.Avèk aplikasyon akselere nan sous limyè ki ap dirije, numérisation, automatisation, ak teknoloji entèlijan nan jaden faktori plant yo, faktori plant yo pral atire plis envestisman kapital, rasanble talan, ak itilizasyon plis enèji nouvo, nouvo materyèl, ak nouvo ekipman.Nan fason sa a, entegrasyon an pwofondè nan teknoloji enfòmasyon ak enstalasyon ak ekipman ka reyalize, nivo entèlijan ak san ekipe nan enstalasyon ak ekipman ka amelyore, rediksyon kontinyèl nan konsomasyon enèji sistèm ak depans fonksyònman atravè inovasyon kontinyèl, ak gradyèl la. Kiltivasyon nan mache espesyalize, faktori plant entèlijan pral inogire nan peryòd lò nan devlopman.

Dapre rapò rechèch sou mache, gwosè mache mondyal agrikilti vètikal la nan 2020 se sèlman 2.9 milya dola ameriken, epi li espere ke pa 2025, gwosè mache mondyal agrikilti vètikal la pral rive nan 30 milya dola ameriken.An rezime, faktori plant yo gen gwo kandida aplikasyon ak espas devlopman.

Otè: Zengchan Zhou, Weidong, elatriye

Enfòmasyon sou sitasyon:Sitiyasyon aktyèl la ak kandida devlòpman endistri faktori plant [J].Teknoloji Jeni Agrikòl, 2022, 42(1): 18-23.pa Zengchan Zhou, Wei Dong, Xiugang Li, et al.