抽象的

目前，植物工厂已经成功地意识到了蔬菜幼苗的繁殖，例如黄瓜，西红柿，辣椒，茄子和瓜，为农民提供了批量级的高质量幼苗，种植后的生产性能更好。植物工厂已成为为蔬菜行业提供幼苗供应的重要手段，并在促进蔬菜工业的供应方结构改革中发挥了越来越重要的作用，从而确保了城市蔬菜供应和绿色蔬菜生产。

植物工厂幼苗育种系统设计和关键技术设备

作为目前最有效的农业生产系统，植物工厂幼苗育种系统整合了全面的技术手段，包括人工照明，营养解决方案供应，三维环境控制，自动化辅助操作，智能生产管理等，并整合生物技术，信息技术和人工智能。智能和其他高科技成就促进了行业的持续发展。 

LED人造光源系统

人造光环境的建设是植物工厂中幼苗育种系统的核心技术之一，它也是幼苗生产的能源消耗的主要来源。植物工厂的轻度环境具有很强的灵活性，并且可以根据多个维度（例如光质量，光强度和光周期）调节光环境，同时，可以在时间顺序上优化不同的光因子，以形成一个幼苗种植的光配方，可确保适合幼苗人工栽培的光环境。因此，基于不同幼苗生长的光线需求特征和生产目标，通过优化光配方参数和光供应策略，已经开发了一种特殊的节能LED光源，这可以大大提高幼苗的光能转化效率，促进幼苗生物量的积累，并提高幼苗生产的质量，同时降低能耗和生产成本。此外，光环境调节也是植入幼苗和嫁接幼苗治愈过程中的重要技术手段。

可拆卸的多层垂直幼苗系统

工厂工厂中的幼苗育种是通过使用多层三维架子进行的。通过模块化系统设计，可以实现幼苗升高系统的快速组装。可以灵活地调整架子之间的间距，以满足不同品种幼苗的繁殖的空间要求，并大大提高了空间利用率。此外，苗床系统，照明系统以及水和肥料灌溉系统的单独设计使苗床既具有运输功能，这很方便移动到不同的研讨会，例如播种，发芽和驯化，并减少劳动消耗幼苗托盘处理。

可拆卸的多层垂直幼苗系统 

水和肥料灌溉主要通过精确控制营养溶液供应的时间和频率采用潮汐类型，喷雾类型和其他方法，以实现均匀的供应和有效利用水和矿物质营养素。结合特殊的营养溶液配方用于幼苗，它可以满足幼苗的生长和发育需求，并确保幼苗的快速健康生长。此外，通过在线营养离子检测系统和养分溶液灭菌系统，可以及时补充营养，同时避免微生物和次生代谢产物的积累，从而影响幼苗的正常生长。 

环境控制系统

精确有效的环境控制是植物工厂幼苗繁殖系统的主要特征之一。工厂工厂的外部维护结构通常是由不透明且高度绝缘的材料组装而成的。在此基础上，光，温度，湿度，风速和二氧化碳的调节几乎不受外部环境的影响。通过构建CFD模型来优化空气管的布局，结合微环境控制方法，在高密度培养空间中，环境因素（例如温度，湿度，风速，风速和CO2）的均匀分布可以实现。智能环境调节是通过分布式传感器和接触控制来实现的，整个培养环境的实时调节是通过监控单元与控制系统之间的连接进行的。此外，使用水冷的光源和水流通，再加上户外冷来源的引入可以实现节能冷却并减少空调能源消耗。

自动操作设备

工厂工厂幼苗育种操作过程严格，操作密度很高，空间紧凑，并且自动辅助设备是必不可少的。自动化辅助设备的使用不仅有助于减少劳动力消耗，而且有助于提高培养空间的效率。到目前为止开发的自动化设备包括塞子覆盖机，播种机，嫁接机，AGV物流运送手推车等。在支持智能管理平台的控制下，整个幼苗育种过程的无人操作基本上可以是实现。此外，机器视觉技术在幼苗育种过程中也起着越来越重要的作用。它不仅有助于监测幼苗的生长状态，有助于管理商业幼苗的管理，而且还可以自动筛查较弱的幼苗和死幼苗。机器人手移去并填充幼苗。

植物工厂幼苗育种的优势

高水平的环境控制可以使年生产

由于幼苗育种的特殊性，其培养环境的控制非常重要。在植物工厂的条件下，高度控制的环境因素（例如光，温度，水，空气，肥料和二氧化碳）受到高度控制，这可以为幼苗育种提供最佳的生长环境，而不论季节和地区如何。此外，在接枝幼苗和切割幼苗的繁殖过程中，嫁接伤口愈合和根部分化的过程需要更高的环境控制，而植物工厂也是极好的载体。植物工厂本身的环境条件的灵活性很强，因此对于在非繁殖季节或极端环境中生产蔬菜幼苗至关重要，并且可以提供幼苗支撑以确保多年生蔬菜的供应。此外，植物工厂的幼苗育种不受太空的限制，可以在城市和社区公共场所的郊区当场进行。这些规格是灵活的，可变的，可以使大规模生产和高质量的幼苗供应，从而为城市园艺的发展提供了重要的支持。 

缩短繁殖周期并提高幼苗的质量

在植物工厂的条件下，由于对各种生长环境因素的精确控制，与传统方法相比，幼苗育种周期缩短了30％至50％。繁殖周期的缩短可以增加幼苗的生产批次，增加生产者的收入，并降低由市场波动引起的运营风险。对于种植者来说，它有利于早期移植和种植，早期市场推出以及提高市场竞争力。另一方面，在工厂工厂繁殖的幼苗是整洁且粗壮的，形态和质量指标得到了显着改善，殖民后的生产性能更好。研究表明，在植物工厂条件下繁殖的番茄，胡椒和黄瓜幼苗不仅改善了叶子面积，植物高度，茎直径，根活力和其他指标，而且还提高了定殖后的适应性，抗病性，疾病的耐药性，花蕾分化。生产和其他方面具有明显的优势。在植物工厂繁殖的黄瓜幼苗后，每植物的雌花数量增加了33.8％，每植物的果实数量增加了37.3％。随着关于幼苗发育环境生物学的理论研究的持续加深，植物工厂将在塑造幼苗形态和改善生理活性方面更加精确和控制。

 比较温室和植物工厂中接枝幼苗的状态

有效利用资源来降低幼苗成本

工厂工厂采用标准化，信息和工业化的种植方法，因此严格控制了幼苗生产的每一个链接，并且资源利用的效率得到了显着提高。种子是幼苗育种中的主要成本消耗。由于运行不规则和传统幼苗的环境可控性差，存在诸如种子的非蛋白或弱生长等问题，从种子到商业幼苗的过程中造成了巨大的废物。在植物工厂环境中，通过种子预处理，精细的播种和对培养环境的精确控制，种子的利用效率大大提高，剂量可以降低30％以上。水，肥料和其他资源也是传统幼苗饲养的主要成本消耗，资源浪费的现象很严重。在植物工厂的条件下，通过应用精确灌溉技术，水和肥料利用的效率可以提高70％以上。此外，由于植物工厂本身的结构的紧凑性以及环境控制的均匀性，因此在幼苗繁殖过程中的能量和二氧化碳利用效率也得到了显着提高。

与传统的开放式幼苗饲养和饲养温室幼苗相比，植物工厂中幼苗育种的最大特征是可以以多层的三维方式进行。在工厂工厂中，可以将幼苗育种从平面扩展到垂直空间，从而大大提高了每单位土地的幼苗育种效率，并显着提高了空间利用效率。例如，在覆盖4.68㎡的面积的条件下，由生物公司开发的标准模块可在一批中繁殖10,000多个幼苗，可用于3.3 mu（2201.1）蔬菜生产。需要。在高密度多层三维育种的条件下，支持自动辅助设备和智能物流运输系统可以大大提高劳动利用率的效率，并将劳动力降低超过50％。

高电阻幼苗育种以帮助绿色生产

工厂工厂的清洁生产环境可以大大减少繁殖空间中害虫和疾病的发生。同时，通过对培养环境的优化构型，产生的幼苗将具有更高的耐药性，这可以大大减少幼苗繁殖和种植过程中的农药喷雾。此外，对于特殊幼苗（例如嫁接幼苗和切割幼苗）的繁殖，可以使用绿色控制措施，例如植物工厂中的光，温度，水和肥料，以替代传统操作中大规模使用激素以确保食品安全，减少环境污染并实现可持续生产的绿色幼苗。

生产成本分析 

植物工厂增加幼苗经济利益的方式主要包括两个部分。一方面，通过优化结构设计，标准化操作以及智能设施和设备的使用，它可以在幼苗育种过程中减少种子，电和人工的消耗，并改善水，肥料，热量和能源消耗。气体和二氧化碳的利用效率降低了幼苗育种的成本；另一方面，通过对环境的精确控制和过程流动的优化，幼苗的繁殖时间缩短，每单位空间的年繁殖批次和幼苗产量增加，这在市场上更具竞争力。 

随着植物工厂技术的发展以及对幼苗种植的环境生物学研究的不断加深，植物工厂中幼苗育种的成本基本上与传统的温室种植的成本相同，幼苗的质量和市场价值也更高。以黄瓜幼苗为例，生产材料占很大比例，约占总成本的37％，包括种子，营养解决方案，插头托盘，底物等。电力消耗约占总数的24％成本，包括植物照明，空调和养分溶液泵能量消耗等，这是未来优化的主要方向。此外，劳动比例低是工厂工厂生产的特征。随着自动化程度的不断增加，将进一步降低劳动力消费成本。将来，通过开发高价值的农作物以及为珍贵的林木幼苗开发工业化耕作技术，可以进一步改善植物工厂中幼苗育种的经济益处。

黄瓜幼苗成本成分 /％

工业化状况

近年来，由中国农业科学院城市农业研究所代表的科学研究机构和高科技企业已经意识到植物工厂的幼苗育种行业。它可以为从种子到出现的有效的工业生产线提供幼苗。其中，Shanxi的一家工厂工厂于2019年建造和运营，覆盖了3500°的面积，可以在30天的周期内繁殖80万胡椒幼苗或550,000个番茄幼苗。另一个幼苗繁殖工厂的工厂覆盖了2300㎡，每年可以生产8-1亿个幼苗。中国农业科学院独立开发的移动疗法用于接枝幼苗，可以为种植接枝幼苗的种植提供一个装配线愈合和驯化平台。一个工作空间一次可以处理10,000多个嫁接幼苗。将来，预计植物工厂中幼苗育种品种的多样性将进一步扩大，并且自动化和智力水平将继续提高。

中国农业科学院城市农业研究所开发的移动疗法植物

前景

作为工厂养育饲养的新载体，与传统的幼苗饲养方法相比，植物工厂具有巨大的优势和商业化潜力，从精确的环境控制，有效利用资源和标准化运营方面。通过减少种子，水，肥料，幼苗育种中的能量和人力等资源的消耗，并提高单位面积幼苗的产量和质量，植物工厂中幼苗育种的成本将进一步降低，产品将会进一步在市场上更具竞争力。中国对幼苗的需求很大。除了生产传统作物（例如蔬菜）外，预计将在植物工厂中繁殖出鲜花，中草药和稀有树木等高增值幼苗，并且将进一步改善经济利益。同时，工业化的幼苗育种平台需要考虑不同季节中不同幼苗育种的兼容性和灵活性，以满足幼苗育种市场的需求。

幼苗育种环境的生物学理论是植物工厂环境精确控制的核心。关于调节幼苗植物形状和光合作用以及其他生理活动的深入研究，例如光，温度，湿度和二氧化碳等环境因素，将有助于建立幼苗 - 环境相互作用模型提高幼苗的质量和生产。质量提供了理论基础。在此基础上，以光线为核心的控制技术和设备以及其他环境因素，并自定义具有特殊植物类型，高均匀性和高质量的幼苗生产，以满足植物中高密度培养和机械化的要求可以开发工厂。最终，它为建造数字幼苗生产系统的建设提供了技术基础，并在植物工厂实现了标准化，无人驾驶和数字幼苗育种。

作者：Xu Yaliang，Liu Xinying等。 

引用信息：

Xu Yaliang，Liu Xinying，Yang Qichang.Key技术设备和植物工厂中幼苗育种的工业化[J]。农业工程技术，2021,42（4）：12-15。