Rezime: Nan dènye ane sa yo, avèk eksplorasyon kontinyèl teknoloji agrikòl modèn nan, endistri faktori plant yo te devlope rapidman tou. Atik sa a prezante sitiyasyon aktyèl la, pwoblèm ki egziste yo ak mezi kont devlopman teknoloji faktori plant yo ak devlopman endistri a, epi li gade tandans devlopman ak pèspektiv faktori plant yo nan lavni.

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

1.1 Sitiyasyon aktyèl devlopman teknoloji etranje a

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

Nan dènye ane sa yo, faktori plant yo piti piti reyalize semi-otomatizasyon pwosesis pwodiksyon yo, depi simen, plante plantules, transplantasyon ak rekòlte. Japon, Peyi Ba ak Etazini yo alatèt, ak yon wo degre mekanizasyon, otomatizasyon ak entèlijans, epi y ap devlope nan direksyon agrikilti vètikal ak operasyon san moun.

1.2 Sitiyasyon devlopman teknoloji nan peyi Lachin

1.2.1 Sous limyè LED espesyalize ak ekipman teknoloji aplikasyon ekonomize enèji pou limyè atifisyèl nan faktori plant

Yo devlope sous limyè LED wouj ak ble espesyal youn apre lòt pou pwodiksyon divès espès plant nan faktori plant yo. Puisans lan varye ant 30 a 300 W, epi entansite limyè iradyasyon an se 80 a 500 μmol/(m2•s), sa ki ka bay yon entansite limyè ak yon seri papòt apwopriye, paramèt kalite limyè, pou reyalize efè ekonomize enèji ki efikas anpil epi adapte ak bezwen kwasans ak ekleraj plant yo. An tèm de jesyon disipasyon chalè sous limyè a, yo te entwodui konsepsyon disipasyon chalè aktif nan fanatik sous limyè a, ki diminye to dekonpozisyon limyè sous limyè a epi asire lavi sous limyè a. Anplis de sa, yo pwopoze yon metòd pou diminye chalè sous limyè LED la atravè solisyon eleman nitritif oswa sikilasyon dlo. An tèm de jesyon espas sous limyè a, dapre lwa evolisyon gwosè plant lan nan etap plantules ak etap pita yo, atravè jesyon mouvman espas vètikal sous limyè LED la, yo ka limen canopy plant lan nan yon distans ki pre epi yo reyalize objektif ekonomize enèji a. Kounye a, konsomasyon enèji sous limyè atifisyèl faktori a ka reprezante 50% a 60% nan konsomasyon enèji fonksyònman total faktori a. Malgre ke LED ka ekonomize 50% enèji konpare ak lanp fliyoresan, toujou gen potansyèl ak nesesite pou fè rechèch sou ekonomize enèji ak rediksyon konsomasyon.

1.2.2 Teknoloji ak ekipman kiltivasyon milti-kouch twa dimansyon

Espas kouch kiltivasyon milti-kouch twa dimansyon an redwi paske LED la ranplase lanp fliyoresan an, sa ki amelyore efikasite itilizasyon espas twa dimansyon kiltivasyon plant lan. Gen anpil etid sou konsepsyon anba kabann kiltivasyon an. Bann anlè yo fèt pou jenere yon koule ajite, ki ka ede rasin plant yo absòbe eleman nitritif yo nan solisyon eleman nitritif la respire epi ogmante konsantrasyon oksijèn ki fonn. Lè l sèvi avèk tablo kolonizasyon an, gen de metòd kolonizasyon, sa vle di, tas kolonizasyon plastik diferan gwosè oswa mòd kolonizasyon perimèt eponj. Yon sistèm kabann kiltivasyon glisman parèt, epi tablo plante a ak plant ki sou li yo ka pouse manyèlman soti nan yon bout rive nan lòt bout la, reyalize mòd pwodiksyon plante nan yon bout kabann kiltivasyon an ak rekòlte nan lòt bout la. Kounye a, yo te devlope yon varyete teknoloji kilti san tè milti-kouch twa dimansyon ak ekipman ki baze sou teknoloji fim likid eleman nitritif ak teknoloji koule likid pwofon, epi teknoloji ak ekipman pou kiltivasyon substrat frèz, kiltivasyon ayewosòl legim fèy ak flè te parèt. Teknoloji yo mansyone a te devlope rapidman.

1.2.3 Teknoloji ak ekipman sikilasyon solisyon eleman nitritif yo

Apre yo fin itilize solisyon eleman nitritif la pou yon sèten tan, li nesesè pou ajoute dlo ak eleman mineral. Anjeneral, yo detèmine kantite solisyon eleman nitritif ki fèk prepare a ak kantite solisyon asid-baz la lè yo mezire EC ak pH. Gwo patikil sediman oswa èksfolyasyon rasin nan solisyon eleman nitritif la bezwen retire pa yon filtè. Yo ka retire ègzida rasin nan solisyon eleman nitritif la pa metòd fotokatalitik pou evite obstak kontinyèl nan rekòt idwoponik, men gen sèten risk nan disponiblite eleman nitritif yo.

1.2.4 Teknoloji ak ekipman kontwòl anviwònman an

Pwòpte lè espas pwodiksyon an se youn nan endikatè enpòtan sou kalite lè faktori a. Pwòpte lè a (endikatè patikil sispann ak bakteri ki etabli) nan espas pwodiksyon faktori a anba kondisyon dinamik yo ta dwe kontwole nan yon nivo ki pi wo pase 100,000. Antre dezenfeksyon materyèl, tretman douch lè pèsonèl k ap antre, ak sistèm pirifikasyon lè sikilasyon lè fre (sistèm filtraj lè) se tout pwoteksyon debaz. Tanperati ak imidite, konsantrasyon CO2 ak vitès koule lè nan lè a nan espas pwodiksyon an se yon lòt kontni enpòtan nan kontwòl kalite lè a. Selon rapò yo, enstalasyon ekipman tankou bwat melanj lè, kanal lè, antre ak sòti lè ka kontwole tanperati ak imidite, konsantrasyon CO2 ak vitès koule lè nan espas pwodiksyon an inifòm, pou reyalize yon inifòmite espasyal ki wo epi satisfè bezwen plant yo nan diferan kote espasyal. Sistèm kontwòl tanperati, imidite ak konsantrasyon CO2 ak sistèm lè fre a entegre òganikman nan sistèm sikilasyon lè a. Twa sistèm yo bezwen pataje kanal lè a, antre ak sòti lè a, epi bay pouvwa atravè vantilatè a pou reyalize sikilasyon koule lè a, filtraj ak dezenfeksyon, ak aktyalizasyon ak inifòmite kalite lè a. Li asire ke pwodiksyon plant nan faktori plant lan pa gen ensèk nuizib ak maladi, epi pa gen okenn aplikasyon pestisid ki nesesè. An menm tan, inifòmite tanperati, imidite, koule lè ak konsantrasyon CO2 nan eleman anviwònman kwasans nan canopy a garanti pou satisfè bezwen kwasans plant lan.

2. Sitiyasyon Devlopman Endistri Faktori Plant yo

2.1 Sitiyasyon aktyèl endistri faktori plant etranje a

Nan Japon, rechèch ak devlopman ak endistriyalizasyon faktori plant limyè atifisyèl yo relativman rapid, epi yo nan nivo dirijan. An 2010, gouvènman Japonè a te lanse 50 milya yen pou sipòte rechèch ak devlopman teknoloji ak demonstrasyon endistriyèl. Uit enstitisyon, tankou Inivèsite Chiba ak Asosyasyon Rechèch Faktori Plant Japon an, te patisipe. Japan Future Company te antreprann epi opere premye pwojè demonstrasyon endistriyalizasyon yon faktori plant ak yon pwodiksyon chak jou de 3,000 plant. An 2012, pri pwodiksyon faktori plant lan te 700 yen/kg. An 2014, faktori plant faktori modèn nan Taga Castle, Prefekti Miyagi te fini, sa ki te vin premye faktori plant LED nan mond lan ak yon pwodiksyon chak jou de 10,000 plant. Depi 2016, faktori plant LED yo te antre nan liy rapid endistriyalizasyon nan Japon, epi antrepriz ki rive nan ekilib oswa pwofitab yo te parèt youn apre lòt. An 2018, gwo faktori plant ak yon kapasite pwodiksyon chak jou ant 50,000 ak 100,000 plant te parèt youn apre lòt, epi faktori plant mondyal yo t ap devlope nan direksyon yon devlopman gwo echèl, pwofesyonèl ak entelijan. An menm tan, Tokyo Electric Power, Okinawa Electric Power ak lòt domèn te kòmanse envesti nan faktori plant. An 2020, pati nan mache leti ki pwodui pa faktori plant Japonè yo pral reprezante anviwon 10% nan tout mache leti a. Pami plis pase 250 faktori plant ki gen limyè atifisyèl ki an fonksyonman kounye a, 20% nan yon etap pèt, 50% nan nivo rentabilité, epi 30% nan yon etap pwofitab, ki enplike espès plant kiltive tankou leti, zèb, ak plantules.

Peyiba se yon vrè lidè mondyal nan domèn teknoloji aplikasyon konbine limyè solè ak limyè atifisyèl pou faktori plant, avèk yon wo degre mekanizasyon, automatisation, entèlijans ak mank moun, e kounye a li ekspòte yon seri konplè teknoloji ak ekipman kòm pwodwi solid nan Mwayen Oryan, Afrik, Lachin ak lòt peyi yo. Fèm American AeroFarms sitiye nan Newark, New Jersey, Etazini, ak yon sifas 6500 m2. Li sitou kiltive legim ak epis, epi pwodiksyon an se anviwon 900 tòn/ane.

Agrikilti vètikal nan AeroFarms

Faktori plant agrikòl vètikal Plenty Company Ozetazini an adopte ekleraj LED ak yon ankadreman plante vètikal ki gen yon wotè 6 m. Plant yo grandi sou kote po flè yo. Metòd plante sa a, ki baze sou awozaj gravite, pa bezwen ponp adisyonèl epi li pi efikas nan itilizasyon dlo pase agrikilti konvansyonèl. Plenty deklare fèm li a pwodui 350 fwa plis pase yon fèm konvansyonèl pandan l ap itilize sèlman 1% dlo.

Faktori plant agrikòl vètikal, Plenty Company

2.2 Endistri faktori plant estati nan Lachin

An 2009, yo te konstwi epi mete an fonksyonman premye faktori izin pwodiksyon an Lachin ki te gen kontwòl entelijan kòm baz nan Changchun Agricultural Expo Park. Sifas konstriksyon an se 200 m2, epi faktè anviwònman tankou tanperati, imidite, limyè, CO2 ak konsantrasyon solisyon eleman nitritif nan faktori izin nan ka otomatikman kontwole an tan reyèl pou reyalize yon jesyon entelijan.

An 2010, yo te konstwi faktori Tongzhou nan Beijing. Estrikti prensipal la adopte yon estrikti asye lejè yon sèl kouch ak yon sifas konstriksyon total de 1289 m2. Li gen fòm yon pòtavyon, ki senbolize agrikilti Chinwa a k ap pran devan nan pran navige nan direksyon teknoloji ki pi avanse nan agrikilti modèn. Yo te devlope ekipman otomatik pou kèk operasyon pwodiksyon legim fèy, sa ki amelyore nivo automatisation pwodiksyon an ak efikasite pwodiksyon faktori plant lan. Faktori plant lan adopte yon sistèm ponp chalè sous tè ak yon sistèm jenerasyon enèji solè, ki pi byen rezoud pwoblèm gwo depans fonksyònman pou faktori plant lan.

Vi anndan ak deyò faktori Tongzhou Plant lan

An 2013, anpil konpayi teknoloji agrikòl te etabli nan Zòn Demonstrasyon Teknoloji Agrikòl Yangling, nan pwovens Shaanxi. Pifò nan pwojè faktori plant ki an konstriksyon ak an operasyon yo sitiye nan pak demonstrasyon teknoloji agrikòl, ki sitou itilize pou demonstrasyon syans popilè ak vizit lwazi. Akòz limitasyon fonksyonèl yo, li difisil pou faktori plant syans popilè sa yo reyalize gwo sede ak gwo efikasite endistriyalizasyon an mande, epi li pral difisil pou yo vin fòm prensipal endistriyalizasyon an nan lavni.

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

Opinyon sou konpayi sa a

3. Pwoblèm ak mezi kont devlopman faktori plant yo

3.1 Pwoblèm

3.1.1 Pri konstriksyon ki wo

Faktori plant yo bezwen pwodui rekòt nan yon anviwònman fèmen. Se poutèt sa, li nesesè pou konstwi pwojè ak ekipman sipò tankou 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 Pri operasyon ki wo

Pifò nan sous limyè faktori plant yo bezwen yo soti nan limyè LED, ki konsome anpil elektrisite pandan y ap bay spectre korespondan pou kwasans diferan rekòt yo. Ekipman tankou èkondisyone, vantilasyon, ak ponp dlo nan pwosesis pwodiksyon faktori plant yo konsome elektrisite tou, kidonk bòdwo elektrisite yo se yon gwo depans. Selon estatistik yo, pami depans pwodiksyon faktori plant yo, depans elektrisite yo reprezante 29%, depans travay yo reprezante 26%, depresyasyon byen fiks yo reprezante 23%, anbalaj ak transpò reprezante 12%, epi materyèl pwodiksyon yo reprezante 10%.

Detay sou pri pwodiksyon pou faktori plant lan

3.1.3 Nivo automatisation ki ba

Faktori plant yo itilize kounye a gen yon nivo automatisation ki ba, epi pwosesis tankou plantules, transplantasyon, plante nan jaden, ak rekòlte toujou mande 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 vèt ki grandi rapidman, ki aksepte sous limyè atifisyèl fasilman, epi ki gen yon kanopi ki ba. Plante sou gwo echèl pa ka fèt pou bezwen plantasyon konplèks (tankou rekòt ki bezwen polinizasyon, elatriye).

3.2 Estrateji Devlopman

An konsiderasyon pwoblèm endistri faktori plant yo ap fè fas a, li nesesè pou fè rechèch sou plizyè aspè tankou teknoloji ak operasyon. Pou reponn a pwoblèm aktyèl yo, men mezi yo.

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

(2) Devlope ekipman teknik entansif ak efikas pou faktori plant yo pou reyalize bon jan kalite ak gwo sede chak ane. Devlopman enstalasyon ak ekipman kiltivasyon ki efikas anpil, teknoloji ak ekipman ekleraj ki ekonomize enèji, elatriye, pou amelyore nivo entelijan faktori plant yo, fezab pou realizasyon pwodiksyon anyèl ki efikas anpil.

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

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

4. Tandans Devlopman ak Pèspektiv Faktori Plant lan

4.1 Tandans Devlopman Teknoloji

4.1.1 Entelektyalizasyon pwosesis konplè a

Baze sou mekanis fizyon ak prevansyon pèt machin-atizay nan sistèm rekòt-robo a, efèktè final plante ak rekòlte fleksib ak ki pa destriktif ki rapid, pozisyonman presi nan espas miltidimansyonèl distribye ak metòd kontwòl kolaboratif milti-machin milti-modal, ak simen san moun, efikas ak ki pa destriktif nan faktori plant ki wo - Yo ta dwe kreye robo entelijan ak ekipman sipò tankou plante-rekòlte-anbalaj, konsa reyalize operasyon san moun nan tout pwosesis la.

4.1.2 Rann kontwòl pwodiksyon an pi entelijan

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

4.1.3 Pwodiksyon ki pa pwodui anpil kabòn epi ekonomize enèji

Etabli yon sistèm jesyon enèji ki itilize sous enèji renouvlab tankou solè ak van pou konplete transmisyon elektrisite a epi kontwole konsomasyon enèji pou atenn objektif jesyon enèji optimal yo. Kaptire epi reitilize emisyon CO2 yo pou ede pwodiksyon rekòt.

4.1.3 Varyete prim ki gen anpil valè

Yo ta dwe adopte estrateji fezab pou kwaze diferan varyete ki gen gwo valè ajoute pou eksperyans plante, bati yon baz done ekspè nan teknoloji kiltivasyon, fè rechèch sou teknoloji kiltivasyon, seleksyon dansite, aranjman pay, adaptabilite varyete ak ekipman, epi fòme espesifikasyon teknik kiltivasyon estanda.

4.2 Pèspektiv devlopman endistri a

Faktori plant yo ka elimine kontrent resous ak anviwònman, reyalize pwodiksyon agrikòl endistriyalize a, epi atire nouvo jenerasyon fòs travay pou angaje yo nan pwodiksyon agrikòl. Inovasyon teknolojik kle ak endistriyalizasyon faktori plant Lachin yo ap vin yon lidè mondyal. Avèk aplikasyon akselere sous limyè LED, dijitalizasyon, automatisation, ak teknoloji entelijan nan domèn faktori plant yo, faktori plant yo pral atire plis envestisman kapital, rasanbleman talan, ak itilizasyon plis nouvo enèji, nouvo materyèl, ak nouvo ekipman. Nan fason sa a, yo ka reyalize entegrasyon pwofon teknoloji enfòmasyon ak enstalasyon ak ekipman yo, yo ka amelyore nivo entelijan ak san moun nan enstalasyon ak ekipman yo, yo ka kontinye diminye konsomasyon enèji sistèm ak depans fonksyònman atravè inovasyon kontinyèl, ak kiltivasyon gradyèl mache espesyalize yo, faktori plant entelijan yo pral inogire yon peryòd devlopman an lò.

Selon rapò rechèch sou mache yo, gwosè mache mondyal agrikilti vètikal la an 2020 se sèlman 2.9 milya dola ameriken, epi yo prevwa ke nan lane 2025, gwosè mache mondyal agrikilti vètikal la ap rive nan 30 milya dola ameriken. An rezime, faktori plant yo gen gwo pèspektiv aplikasyon ak espas devlopman.

Otè: Zengchan Zhou, Weidong, elatriye

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