Abstrait

À l'heure actuelle, l'usine de plantes a réalisé avec succès la sélection de plants de légumes tels que les concombres, les tomates, les poivrons, les aubergines et les melons, fournissant aux agriculteurs des plants de haute qualité par lots, et les performances de production après la plantation sont meilleures.Les usines végétales sont devenues un important moyen d'approvisionnement en plants pour l'industrie maraîchère et jouent un rôle de plus en plus important dans la promotion de la réforme structurelle du côté de l'offre de l'industrie maraîchère, assurant l'approvisionnement urbain en légumes et la production de légumes verts.

Conception du système de sélection de semis en usine et équipement technique clé

En tant que système de production agricole le plus efficace à l'heure actuelle, le système de sélection de semis en usine intègre des moyens techniques complets, notamment l'éclairage artificiel, l'approvisionnement en solutions nutritives, le contrôle environnemental tridimensionnel, les opérations auxiliaires automatisées, la gestion intelligente de la production, etc., et intègre la biotechnologie, l'information technologie et intelligence artificielle.Les réalisations intelligentes et de haute technologie favorisent le développement continu de l'industrie. 

Système de source de lumière artificielle à LED

La construction d'un environnement lumineux artificiel est l'une des technologies de base du système de sélection de semis dans les usines de production de plantes, et c'est également la principale source de consommation d'énergie pour la production de semis.L'environnement lumineux des usines d'usine a une forte flexibilité, et l'environnement lumineux peut être régulé à partir de plusieurs dimensions telles que la qualité de la lumière, l'intensité lumineuse et la photopériode, et en même temps, différents facteurs lumineux peuvent être optimisés et combinés dans une séquence temporelle pour former un formule légère pour la culture des semis, assurant un environnement lumineux approprié pour la culture artificielle des semis.Par conséquent, sur la base des caractéristiques de la demande de lumière et des objectifs de production de différentes croissances de semis, en optimisant les paramètres de la formule lumineuse et la stratégie d'alimentation en lumière, une source lumineuse LED spéciale à économie d'énergie a été développée, ce qui peut grandement améliorer l'efficacité de conversion de l'énergie lumineuse des semis. , favorisent l'accumulation de la biomasse des semis et améliorent la qualité de la production de semis, tout en réduisant la consommation d'énergie et les coûts de production.De plus, la régulation de l'environnement lumineux est également un moyen technique important dans le processus de domestication des plantules et de cicatrisation des plantules greffées.

Système de semis vertical multicouche amovible

La sélection de semis dans l'usine de plantes est réalisée à l'aide d'une étagère tridimensionnelle multicouche.Grâce à la conception du système modulaire, l'assemblage rapide du système de culture de semis peut être réalisé.L'espacement entre les étagères peut être ajusté de manière flexible pour répondre aux besoins d'espace pour la sélection de différentes variétés de semis et améliorer considérablement le taux d'utilisation de l'espace.De plus, la conception séparée du système de lit de semence, du système d'éclairage et du système d'irrigation d'eau et d'engrais permet au lit de semence d'avoir à la fois une fonction de transport, ce qui est pratique pour se déplacer vers différents ateliers tels que le semis, la germination et la domestication, et réduit le travail consommation de manutention des plateaux de semis.

Système de semis vertical multicouche amovible 

L'irrigation de l'eau et des engrais adopte principalement le type de marée, le type de pulvérisation et d'autres méthodes, grâce à un contrôle précis du temps et de la fréquence d'approvisionnement en solution nutritive, pour obtenir un approvisionnement uniforme et une utilisation efficace de l'eau et des nutriments minéraux.Combiné avec la formule spéciale de solution nutritive pour les semis, il peut répondre aux besoins de croissance et de développement des semis et assurer la croissance rapide et saine des semis.De plus, grâce au système de détection des ions nutritifs en ligne et au système de stérilisation des solutions nutritives, les nutriments peuvent être reconstitués à temps, tout en évitant l'accumulation de micro-organismes et de métabolites secondaires qui affectent la croissance normale des semis. 

Système de contrôle environnemental

Un contrôle environnemental précis et efficace est l'une des principales caractéristiques d'un système de propagation de semis d'usine de plantes.La structure extérieure de maintenance d'une usine d'usine est généralement assemblée à partir de matériaux opaques et très isolants.Sur cette base, la régulation de la lumière, de la température, de l'humidité, de la vitesse du vent et du CO2 n'est pratiquement pas affectée par l'environnement extérieur.Grâce à la construction du modèle CFD pour optimiser la disposition du conduit d'air, combinée à la méthode de contrôle du micro-environnement, la distribution uniforme des facteurs environnementaux tels que la température, l'humidité, la vitesse du vent et le CO2 dans l'espace de culture à haute densité peut être atteint.La régulation intelligente de l'environnement est réalisée par des capteurs distribués et un contrôle par contact, et la régulation en temps réel de l'ensemble de l'environnement de culture est réalisée via la connexion entre l'unité de surveillance et le système de contrôle.De plus, l'utilisation de sources lumineuses refroidies à l'eau et la circulation de l'eau, combinées à l'introduction de sources froides extérieures, peuvent permettre un refroidissement économe en énergie et réduire la consommation d'énergie de la climatisation.

Équipement de fonctionnement auxiliaire automatique

Le processus d'opération d'élevage de semis en usine est strict, la densité d'opération est élevée, l'espace est compact et l'équipement auxiliaire automatique est indispensable.L'utilisation d'équipements auxiliaires automatisés est non seulement propice à la réduction de la consommation de main-d'œuvre, mais contribue également à améliorer l'efficacité de l'espace de culture.L'équipement d'automatisation qui a été développé jusqu'à présent comprend une machine de recouvrement de sol, un semoir, une greffeuse, un chariot de transport logistique AGV, etc. Sous le contrôle de la plate-forme de gestion intelligente de support, le fonctionnement sans pilote de l'ensemble du processus de sélection des semis peut être réalisé.De plus, la technologie de vision artificielle joue également un rôle de plus en plus important dans le processus de sélection des semis.Il aide non seulement à surveiller l'état de croissance des semis, aide à la gestion des semis commerciaux, mais effectue également un dépistage automatique des semis faibles et des semis morts.La main du robot enlève et remplit les semis.

Avantages de la sélection de semis en usine de plantes

Un haut niveau de contrôle environnemental permet une production annuelle

En raison de la particularité de la sélection des semis, la maîtrise de son environnement de culture est très importante.Dans les conditions de l'usine, les facteurs environnementaux tels que la lumière, la température, l'eau, l'air, les engrais et le CO2 sont hautement contrôlés, ce qui peut fournir le meilleur environnement de croissance pour la sélection des semis, quelles que soient les saisons et les régions.De plus, dans le processus de sélection des semis greffés et des semis coupés, le processus de greffe de cicatrisation des plaies et de différenciation des racines nécessite un contrôle environnemental plus élevé, et les usines de plantes sont également d'excellents transporteurs.La flexibilité des conditions environnementales de l'usine de plantes elle-même est forte, elle est donc d'une grande importance pour la production de plants de légumes en dehors des saisons de reproduction ou dans des environnements extrêmes, et peut fournir un soutien aux semis pour assurer l'approvisionnement pérenne en légumes.De plus, la sélection de semis des usines de plantes n'est pas limitée par l'espace, et peut être réalisée sur place dans les périphéries des villes et les espaces publics communautaires.Le cahier des charges est souple et évolutif, permettant une production de masse et un approvisionnement rapproché de plants de qualité, apportant un soutien important au développement de l'horticulture urbaine. 

Raccourcir le cycle de reproduction et améliorer la qualité des semis

En conditions d'usine végétale, grâce au contrôle précis des différents facteurs environnementaux de croissance, le cycle de sélection des semis est raccourci de 30% à 50% par rapport aux méthodes traditionnelles.Le raccourcissement du cycle de sélection peut augmenter le lot de production de plants, augmenter le revenu du producteur et réduire les risques d'exploitation causés par les fluctuations du marché.Pour les producteurs, cela favorise un repiquage et une plantation précoces, un lancement précoce sur le marché et une meilleure compétitivité sur le marché.En revanche, les plants élevés dans l'usine de plantes sont nets et robustes, les indicateurs morphologiques et de qualité sont nettement améliorés et les performances de production après la colonisation sont meilleures.Des études ont montré que les semis de tomates, de poivrons et de concombres élevés dans des conditions d'usine de plantes améliorent non seulement la surface foliaire, la hauteur des plantes, le diamètre de la tige, la vigueur des racines et d'autres indicateurs, mais améliorent également l'adaptabilité, la résistance aux maladies et la différenciation des bourgeons floraux après la colonisation.Et la production et d'autres aspects ont des avantages évidents.Le nombre de fleurs femelles par plante a augmenté de 33,8% et le nombre de fruits par plante a augmenté de 37,3% après la plantation de plants de concombre élevés dans des usines de plantes.Avec l'approfondissement continu de la recherche théorique sur la biologie de l'environnement de développement des semis, les usines végétales seront plus précises et contrôlables pour façonner la morphologie des semis et améliorer l'activité physiologique.

 Comparaison de l'état des plants greffés dans les serres et usines de plantes

Utilisation efficace des ressources pour réduire les coûts de semis

L'usine de plantes adopte des méthodes de plantation standardisées, informatisées et industrialisées, de sorte que chaque maillon de la production de semis est strictement contrôlé et que l'efficacité de l'utilisation des ressources est considérablement améliorée.Les semences sont la principale consommation de coûts dans la sélection des semis.En raison d'un fonctionnement irrégulier et d'une mauvaise contrôlabilité environnementale des semis traditionnels, il existe des problèmes tels que la non-germination ou la faible croissance des semences, entraînant d'énormes déchets dans le processus des semences aux semis commerciaux.Dans l'environnement de l'usine de plantes, grâce au prétraitement des semences, au semis fin et au contrôle précis de l'environnement de culture, l'efficacité d'utilisation des semences est grandement améliorée et le dosage peut être réduit de plus de 30 %.L'eau, les engrais et d'autres ressources sont également les principaux coûts de consommation de la production traditionnelle de semis, et le phénomène de gaspillage des ressources est grave.Dans les conditions des usines végétales, grâce à l'application de la technologie d'irrigation de précision, l'efficacité de l'utilisation de l'eau et des engrais peut être augmentée de plus de 70 %.De plus, en raison de la compacité de la structure de l'usine elle-même et de l'uniformité du contrôle environnemental, l'efficacité d'utilisation de l'énergie et du CO2 dans le processus de propagation des semis est également considérablement améliorée.

Par rapport à la culture traditionnelle de semis en plein champ et à la culture de semis en serre, la plus grande caractéristique de la sélection de semis dans les usines de plantes est qu'elle peut être réalisée de manière tridimensionnelle multicouche.Dans l'usine de plantes, la sélection des semis peut être étendue du plan à l'espace vertical, ce qui améliore considérablement l'efficacité de la sélection des semis par unité de terrain et améliore considérablement l'efficacité de l'utilisation de l'espace.Par exemple, le module standard de sélection de semis développé par une entreprise biologique, à condition de couvrir une superficie de 4,68 ㎡, peut sélectionner plus de 10 000 semis en un seul lot, ce qui peut être utilisé pour la production de légumes de 3,3 Mu (2201,1 ㎡) besoins.Dans des conditions d'élevage tridimensionnel multicouche à haute densité, la prise en charge d'équipements auxiliaires automatiques et d'un système de transport logistique intelligent peut grandement améliorer l'efficacité de l'utilisation de la main-d'œuvre et économiser plus de 50 % de main-d'œuvre.

Sélection de semis à haute résistance pour aider la production verte

L'environnement de production propre de l'usine de plantes peut réduire considérablement l'apparition de ravageurs et de maladies dans l'espace d'élevage.Dans le même temps, grâce à la configuration optimisée de l'environnement de culture, les semis produits auront une résistance plus élevée, ce qui peut réduire considérablement la pulvérisation de pesticides lors de la propagation et de la plantation des semis.De plus, pour la sélection de semis spéciaux tels que les semis greffés et les semis coupés, des mesures de contrôle vertes telles que la lumière, la température, l'eau et les engrais dans l'usine de plantes peuvent être utilisées pour remplacer l'utilisation à grande échelle d'hormones dans les opérations traditionnelles pour assurer sécurité alimentaire, réduire la pollution de l'environnement et obtenir des semis verts Production durable.

Analyse des coûts de production 

Les moyens pour les usines de plantes d'augmenter les avantages économiques des semis comprennent principalement deux parties.D'une part, en optimisant la conception structurelle, le fonctionnement standardisé et l'utilisation d'installations et d'équipements intelligents, il peut réduire la consommation de semences, d'électricité et de main-d'œuvre dans le processus de sélection des semis et améliorer la consommation d'eau, d'engrais, de chaleur et d'énergie. .L'efficacité d'utilisation du gaz et du CO2 réduit le coût de la sélection des semis ;d'autre part, grâce à un contrôle précis de l'environnement et à l'optimisation du flux de processus, le temps de reproduction des semis est raccourci et le lot de reproduction annuel et le rendement des semis par unité d'espace sont augmentés, ce qui est plus compétitif sur le marché. 

Avec le développement de la technologie des usines de plantes et l'approfondissement continu de la recherche en biologie environnementale sur la culture des semis, le coût de la sélection des semis dans les usines de plantes est fondamentalement le même que celui de la culture en serre traditionnelle, et la qualité et la valeur marchande des semis sont plus élevées.En prenant l'exemple des plants de concombre, les matériaux de production représentent une part importante, représentant environ 37% du coût total, y compris les semences, la solution nutritive, les plateaux de bouchons, les substrats, etc. La consommation d'énergie électrique représente environ 24% du coût total. coût, y compris l'éclairage des plantes, la climatisation et la consommation d'énergie de la pompe à solution nutritive, etc., qui est la principale direction de l'optimisation future.De plus, la faible proportion de main-d'œuvre est une caractéristique de la production en usine.Avec l'augmentation continue du degré d'automatisation, le coût de la consommation de main-d'œuvre sera encore réduit.À l'avenir, les avantages économiques de la sélection de semis dans les usines de plantes pourront être encore améliorés grâce au développement de cultures à haute valeur ajoutée et au développement de technologies de culture industrialisées pour les semis d'arbres forestiers précieux.

Composition du coût des semis de concombre /%

Statut d'industrialisation

Ces dernières années, des institutions de recherche scientifique représentées par l'Institut de recherche sur l'agriculture urbaine de l'Académie chinoise des sciences agricoles et des entreprises de haute technologie ont réalisé l'industrie de la sélection de semis dans des usines de plantes.Il peut fournir aux jeunes plants une chaîne de production industrielle performante de la graine à la levée.Parmi eux, une usine de plantes au Shanxi construite et mise en service en 2019 couvre une superficie de 3 500 ㎡ et peut produire 800 000 plants de poivrons ou 550 000 plants de tomates dans un cycle de 30 jours.Une autre usine de plantes de sélection de semis construite couvre une superficie de 2300 ㎡ et peut produire 8 à 10 millions de semis par an.La plante curative mobile pour les semis greffés développée indépendamment par l'Institut d'agriculture urbaine de l'Académie chinoise des sciences agricoles peut fournir une plate-forme de guérison et de domestication à la chaîne pour la culture des semis greffés.Un seul espace de travail peut traiter plus de 10 000 plants greffés à la fois.À l'avenir, la diversité des variétés de sélection de semis dans les usines de plantes devrait être encore élargie, et le niveau d'automatisation et d'intelligence continuera de s'améliorer.

La plante médicinale mobile pour les semis greffés développée par l'Institut d'agriculture urbaine de l'Académie chinoise des sciences agricoles

Perspectives

En tant que nouveau vecteur de culture de semis en usine, les usines de plantes présentent d'énormes avantages et un potentiel de commercialisation par rapport aux méthodes traditionnelles de culture de semis en termes de contrôle environnemental précis, d'utilisation efficace des ressources et d'opérations standardisées.En réduisant la consommation de ressources telles que les semences, l'eau, les engrais, l'énergie et la main-d'œuvre dans la sélection des semis, et en améliorant le rendement et la qualité des semis par unité de surface, le coût de la sélection des semis dans les usines de plantes sera encore réduit et les produits être plus compétitif sur le marché.Il y a une énorme demande de semis en Chine.En plus de la production de cultures traditionnelles telles que les légumes, des semis à haute valeur ajoutée tels que des fleurs, des plantes médicinales chinoises et des arbres rares devraient être sélectionnés dans des usines de plantes, et les avantages économiques seront encore améliorés.Dans le même temps, la plate-forme de sélection de semis industrialisée doit tenir compte de la compatibilité et de la flexibilité des différentes sélections de semis pour répondre aux besoins du marché de la sélection de semis à différentes saisons.

La théorie biologique de l'environnement de reproduction des semis est au cœur du contrôle précis de l'environnement de l'usine de plantes.Des recherches approfondies sur la régulation de la forme des semis et de la photosynthèse et d'autres activités physiologiques par des facteurs environnementaux tels que la lumière, la température, l'humidité et le CO2 aideront à établir un modèle d'interaction semis-environnement, qui peut réduire la consommation d'énergie de la production de semis et améliorer la qualité et la production des plants.La qualité fournit une base théorique.Sur cette base, contrôlez la technologie et l'équipement avec la lumière comme noyau et couplés à d'autres facteurs environnementaux, et personnalisez la production de semis avec des types de plantes spéciaux, une grande uniformité et une haute qualité pour répondre aux exigences de la culture à haute densité et du fonctionnement mécanisé en usine. les usines peuvent être développées.En fin de compte, il fournit une base technique pour la construction d'un système de production de semis numérique et réalise une sélection de semis standardisée, sans pilote et numérique dans des usines de plantes.

Auteur : Xu Yaliang, Liu Xinying, etc. 

Informations sur la citation :

Xu Yaliang, Liu Xinying, Yang Qichang.Équipement technique clé et industrialisation de la sélection de semis dans les usines de plantes [J].Technologie du génie agricole, 2021,42(4):12-15.