Summarium: Recentibus annis, cum continua exploratione technologiae agriculturae modernae, industria officinarum plantarum etiam celeriter evoluta est. Haec dissertatio statum rerum, difficultates exstantes et contramensuras progressionis technologiae officinarum plantarum et progressionis industriae introducit, et inclinationem progressionis et prospectum officinarum plantarum in futuro prospicit.

1. Status hodiernus progressionis technologiae in officinis fabricatoriis in Sinis et in terris externis.

1.1 Status quo progressionis technologiae externae

Ab saeculo XXI, investigatio officinarum plantarum imprimis in emendatione efficientiae luminis, creatione apparatuum systematis culturae tridimensionalis multi-stratificati, et investigatione atque evolutione administrationis et moderationis intelligentis versata est. Saeculo XXI, innovatio fontium lucis LED agriculturalis progressum fecit, magnum auxilium technicum praebens ad applicationem fontium lucis LED energiam conservantium in officinis plantarum. Universitas Chiba in Iaponia plures innovationes in fontibus lucis altae efficientiae, moderatione ambitus energiam conservantis, et technis culturae fecit. Universitas Wageningen in Nederlandia simulationem ambitus segetis et technologiam optimizationis dynamicae adhibet ad systema apparatuum intelligentium pro officinis plantarum evolvendum, quod sumptus operandi magnopere minuit et productivitatem laboris insigniter auget.

Recentibus annis, officinae plantarum paulatim semi-automationem processuum productionis, a seminatione, plantarum cultura, transplantatione, et messe, perfecerunt. Iaponia, Nederlandia, et Civitates Foederatae Americae in prima acie sunt, cum alto gradu mechanizationis, automationis, et intelligentiae, et in directionem agriculturae verticalis et operationis sine homine evolvunt.

1.2 Status progressionis technologiae in Sinis

1.2.1 Fons lucis LED specializatus et apparatus technologiae applicationis energiae conservandae pro luce artificiali in officina plantarum

Fontes lucis speciales LED rubri caeruleique, ad productionem variarum specierum plantarum in officinis plantarum, singuli excogitati sunt. Potentia a 30 ad 300 W variat, et intensitas lucis irradiationis ab 80 ad 500 μmol/(m2•s) est, quae intensitatem lucis cum limine apto et parametris qualitatis lucis praebere potest, ut effectus energiae conservandae altae efficientiae et necessitatibus crescentiae plantarum et illuminationis accommodetur. Quod ad administrationem dissipationis caloris fontis lucis attinet, consilium dissipationis caloris activae pro ventilatore fontis lucis introductum est, quod ratem decrescentiae lucis fontis lucis minuit et vitam fontis lucis praestat. Praeterea, methodus ad calorem fontis lucis LED per solutionem nutrimentorum vel circulationem aquae reducendum proponitur. Quod ad administrationem spatii fontis lucis attinet, secundum legem evolutionis magnitudinis plantae in stadio plantulae et stadio posteriore, per administrationem motus spatii verticalis fontis lucis LED, tectum plantae e propinquo illuminari potest et meta energiae conservandae assequitur. In praesenti, consumptio energiae fontis lucis artificialis fabricae fabricae potest repraesentare 50% ad 60% totius consumptionis energiae operativae fabricae. Quamquam lampades LED 50% energiae servare possunt comparatae cum lampadibus fluorescentibus, adhuc potentia et necessitas investigationis est in conservatione energiae et reductione consumptionis.

1.2.2 Technologia et apparatus culturae tridimensionalis multistratae

Hiatus inter stratos culturae tridimensionalis multi-stratae reducitur quia lampas LED lucernam fluorescentem substituit, quod efficientiam usus spatii tridimensionalis culturae plantarum auget. Multae investigationes de consilio fundi areae culturae exstant. Striae elevatae ad fluxum turbulentum generandum designantur, qui radicibus plantarum adiuvare potest ut nutrimenta in solutione nutrimentorum aequaliter absorbeant et concentrationem oxygenii dissoluti augeant. Tabula colonizationis utens, duae sunt rationes colonizationis, scilicet, pocula colonizationis plastica diversarum magnitudinum vel modus colonizationis perimetri spongiae. Systema areae culturae labilis apparuit, et tabula plantationis et plantae in ea manu ab uno extremo ad alterum impelli possunt, modum productionis plantationis ad unum extremum areae culturae et messis ad alterum efficiendo. In praesenti, varia technologia et instrumenta culturae tridimensionalis multi-stratae sine solo, in technologia pelliculae liquidae nutrimentorum et technologia fluxus liquidi profundi fundata, evoluta sunt, et technologia et instrumenta ad culturam substrati fragarum, culturam aerosolorum olerum foliorum et florum exorta sunt. Technologia memorata celeriter evoluta est.

1.2.3 Technologia et apparatus circulationis solutionum nutrimentorum

Postquam solutio nutrimentorum per aliquod tempus adhibita est, necesse est aquam et elementa mineralia addere. Generaliter, quantitas solutionis nutrimentorum nuper praeparatae et quantitas solutionis acidi-basis per mensuram EC et pH determinantur. Magnae particulae sedimenti vel exfoliationis radicum in solutione nutrimentorum per filtrum removendae sunt. Exudationes radicum in solutione nutrimentorum methodis photocatalyticis removeri possunt ad impedimenta continua culturae in hydroponicis vitanda, sed quaedam pericula in disponibilitate nutrimentorum sunt.

1.2.4 Technologia et apparatus moderationis ambitus

Puritas aeris spatii productionis est unus e magnis indicibus qualitatis aeris officinae. Puritas aeris (indices particularum suspensarum et bacteriorum sedimentatorum) in spatio productionis officinae sub condicionibus dynamicis ad gradum supra 100,000 regi debet. Introitus disinfectionis materiae, curatio imbris aeris personarum advenientium, et systema purificationis aeris circulationis aeris recentis (systema filtrationis aeris) omnia sunt praesidia fundamentalia. Temperatura et humiditas, concentratio CO2 et velocitas fluxus aeris aeris in spatio productionis alia sunt elementa magni momenti moderationis qualitatis aeris. Secundum relationes, apparatus constituti, ut capsae mixtionis aeris, ductus aeris, introitus et exitus aeris, aequaliter temperaturam et humiditatem, concentrationem CO2 et celeritatem fluxus aeris in spatio productionis moderari possunt, ut alta uniformitas spatialis obtineatur et necessitatibus officinae in diversis locis spatialibus satisfaciatur. Systema moderationis temperaturae, humiditatis et concentrationis CO2 et systema aeris recentis organice in systema aeris circulantis integrantur. Tria systemata ductum aeris, introitum et exitum aeris communicare debent, et vim per ventilatorem praebere ut circulationem fluxus aeris, filtrationem et disinfectionem, et renovationem et uniformitatem qualitatis aeris efficiant. Hoc efficit ut productio plantarum in officina plantarum libera sit a pestibus et morbis, neque ulla applicatione pesticidarum opus sit. Simul, uniformitas temperaturae, humiditatis, fluxus aëris et concentrationis CO2 elementorum ambitus crescentis in tegmine praestatur ut necessitatibus crescendi plantae satisfaciat.

2. Status Progressionis Industriae Fabricarum Plantarum

2.1 Status quo industriae officinarum externarum

In Iaponia, investigatio et progressus necnon industrializatio officinarum lucis artificialis celeriter procedunt, et in gradu praestantissimo sunt. Anno 2010, regimen Iaponicum 50 miliarda yenum emisit ad investigationem et progressum technologicum necnon demonstrationem industrialem sustinendam. Octo institutiones, inter quas Universitas Chiba et Consociatio Investigationis Officinarum Plantarum Iaponensium, participaverunt. Societas Futura Iaponica primum proiectum demonstrationis industrializationis officinae plantarum cum productione quotidiana 3,000 plantarum suscepit et operavit. Anno 2012, sumptus productionis officinae plantarum 700 yenum/kg erat. Anno 2014, officina plantarum modernarum in Castello Taga, Praefecturae Miyagi, perfecta est, prima officina plantarum LED in mundo cum productione quotidiana 10,000 plantarum facta. Ab anno 2016, officinae plantarum LED viam celerem industrializationis in Iaponia ingressae sunt, et negotia aequilibrii vel lucri causa una post alteram emerserunt. Anno MMXVIII, officinae plantarum magnae, quarum capacitas productionis quotidianae inter quinquaginta milia et centum milia plantarum erat, una post alteram apparuerunt, et officinae plantarum globales ad progressum amplum, professionalem et intelligentem evolvebantur. Simul, Tokyo Electric Power, Okinawa Electric Power, aliaeque regiones in officinas plantarum investire coeperunt. Anno MMXX, pars mercatus lactucae a officinis plantarum Iaponicis productae circiter decem centesimas totius mercatus lactucae repraesentabit. Inter plus quam ducentas quinquaginta officinas plantarum cum luce artificiali quae nunc operantur, viginti centesimae in statu damnoso, quinquaginta centesimae in gradu aequilibrii, et triginta centesimae in statu lucroso sunt, cum speciebus plantarum cultarum, ut lactuca, herbis, et plantulis.

Nederlandia est princeps mundi verus in campo technologiae applicationis coniunctae lucis solaris et lucis artificialis pro fabricis plantarum, cum alto gradu mechanizationis, automationis, intelligentiae et inoperabilitatis, et nunc seriem plenam technologiarum et instrumentorum ut producta valida in Orientem Medium, Africam, Sinam et alias terras exportavit. Fundus American AeroFarms sita est in Newark, Nova Caesarea, Civitatibus Foederatis Americae, cum area 6500 m2. Praecipue olera et aromata colit, et productio est circiter 900 t/anno.

Agricultura verticalis in AeroFarms

Officina plantarum verticalium societatis Plenty in Civitatibus Foederatis Americae lumina LED et structuram plantationis verticalem sex metrorum altitudinis adhibet. Plantae ex lateribus vasorum crescunt. Haec methodus plantationis, irrigatione gravitatis innixa, antlias additionales non requirit et aquae consumptionem magis efficit quam agricultura consueta. Plenty affirmat agrum suum trecentas quinquaginta vices maiorem quam agrum consuetum producere, dum tantum unam partem aquae utitur.

Officina plantarum agriculturae verticalis, Societas Plenty

2.2 Status industriae officinarum plantarum in Sinis

Anno MMIX, prima officina productionis in Sinis, cuius nucleus moderationis intellegentiae erat, constructa et in Horto Expositionis Agriculturae Changchunensi in operationem missa est. Area aedificata CC m² est, et factores ambientales, ut temperatura, humiditas, lux, CO2 et concentratio solutionis nutrimentorum officinae, in tempore reali automatice monitorari possunt, ut moderatio intellegens efficiatur.

Anno MMX, Officina Tongzhouensis Pechini aedificata est. Structura principalis structuram ferream levis unius strati adhibet, area tota aedificanda 1289 m2. Formam navis aëriae habet, agriculturam Sinensem ducem in navigatione ad technologiam agriculturae modernae provectam significans. Instrumenta automatica ad quasdam operationes productionis olerum foliorum evoluta sunt, quae gradum automationis productionis et efficientiam productionis officinae auxerunt. Officina systema antliae caloris geothermalis et systema generationis energiae solaris adhibet, quae problema sumptuum operandi altorum officinae melius solvit.

Aspectus interior et exterior Officinae Tongzhouensis

Anno MMXIII, multae societates technologiae agriculturae in Zona Demonstrationis Technologiae Altae Agriculturae Yangling, provinciae Shaanxi, conditae sunt. Pleraque opera officinarum plantarum quae adhuc construuntur et operantur in hortis demonstrationis agriculturae altae technologiae sita sunt, quae imprimis ad demonstrationes scientiarum popularium et ad oblectationem visendam adhibentur. Ob limitationes functionales, his officinis plantarum scientiarum popularium difficile est magnum proventum et magnam efficaciam, quam industrializatio requirit, consequi, et difficile erit eis formam principalem industrializationis in futuro fieri.

Anno MMXV, magna societas Sinensis fabricatrix lampadum LED cum Instituto Botanico Academiae Scientiarum Sinensis collaboravit ut una societatem fabricae plantarum constituerent. Haec societas ab industria optoelectronica ad industriam "photobiologicam" transiit, exemplumque praebuit fabricatoribus Sinensibus LED ut in constructionem fabricarum plantarum in industrializatione pecunias collocarent. Fabrica plantarum eius se dedicat ad pecunias industriales in photobiologia emergente faciendas, quae investigationem scientificam, productionem, demonstrationem, incubationem, aliasque functiones integrat, cum capitale registrato centum milionum Yuan. Mense Iunio MMXVI, haec Fabrica plantarum, aedificio trium tabulatorum, area trium milium metrorum quadratorum et area culturae plus quam decem milium metrorum quadratorum tegenti, completa et in operationem missa est. Mense Maio MMXVII, scala productionis quotidianae erit 1500 kg olerum foliorum, aequivalens 15 milibus plantarum lactucae per diem.

Sententiae huius societatis

3. Problemata et remedia progressioni officinarum plantarum imminentia

3.1 Problemata

3.1.1 Sumptus constructionis alti

Officinis plantarum necesse est fruges in ambitu clauso producere. Quapropter necesse est opera et apparatum adiuvantes aedificare, inter quae sunt structurae externae sustentationis, systemata refrigerationis aeris, fontes lucis artificialis, systemata culturae multistrata, circulationem solutionis nutrimentorum, et systemata moderationis computatralis. Sumptus constructionis relative alti sunt.

3.1.2 Sumptus operationis alti

Pleraque lumina ab officinis plantarum requisita ex luminibus LED proveniunt, quae multum electricitatis consumunt dum spectra congruentia pro incremento variarum frugum praebent. Instrumenta ut aer temperatus, ventilatio, et antliae aquariae in processu productionis officinarum plantarum etiam electricitatem consumunt, itaque sumptus electricitatis ingentes sunt. Secundum statisticas, inter sumptus productionis officinarum plantarum, sumptus electricitatis 29%, sumptus laboris 26%, depreciatio bonorum fixorum 23%, involucrum et vectura 12%, et materiae productionis 10% constituunt.

Analysis sumptus productionis pro officina plantarum

3.1.3 Gradus automationis humilis

Officina plantarum quae nunc adhibita est gradum automationis humilem habet, et processus ut plantulae, transplantatio, plantatio in agro, et messis adhuc operationes manuales requirunt, quod sumptus laboris altos efficit.

3.1.4 Varietates limitatae frugum quae coli possunt

In praesenti, genera segetum apta officinis plantarum valde limitata sunt, praesertim olera foliosa viridia quae celeriter crescunt, facile fontes lucis artificialis accipiunt, et umbram humilem habent. Plantatio magna scala fieri non potest propter necessitates plantationis complexas (velut segetes quae pollinari debent, etc.).

3.2 Strategia Progressionis

Ob difficultates quibus industria officinarum fabricandarum premitur, necesse est investigationes ex variis aspectibus, ut technologia et operatione, peragere. Ad difficultates hodiernas respondendum, haec sunt remedia.

(1) Investigationes de technologia intelligente officinarum fabricandarum corroborare et gradum administrationis intensivae et exquisitae augere. Elaboratio systematis administrationis et moderationis intelligentis adiuvat ad administrationem intensivam et exquisitam officinarum fabricandarum assequendam, quae sumptus laboris magnopere minuere et laborem servare potest.

(2) Instrumenta technica officinarum plantarum intensiva et efficacia excolere ut qualitatem et proventum annuum magnum consequaris. Progressio instrumentorum et instrumentorum culturae altae efficacitatis, technologiae et instrumentorum illuminationis energiam conservantium, etc., ad gradum intelligentiae officinarum plantarum augendum, ad productionem annuam altae efficacitatis efficiendam conducit.

(3) Investigationes in technologiam culturae industrialis plantarum magni valoris additi, ut plantarum medicinalium, plantarum curationis salutis, et olerum rariorum, perage, genera segetum in officinis plantarum cultarum auge, vias lucri dilata, et initium lucri emenda.

(4) Investigationes de officinis plantarum ad usum domesticum et commercialem perage, genera officinarum plantarum locupleta, et continuam utilitatem variis functionibus consequere.

4. Progressus et Spes Progressus Fabricae Plantarum

4.1 Progressus Technologiae

4.1.1 Intellectualizatio totius processus

Innixi fusione artis machinalis et mechanismo praeventionis damni systematis segetis-robotici, effectores finales serendi et messis celeres, flexibiles et non destructivi, positiones accuratae in spatio multidimensionali distributae et methodi gubernationis collaborativae multimodales multi-machinales, necnon seminatio sine homine, efficax et non destructiva in officinis plantarum altis, robota intellegentia et apparatus adiuvantes, ut plantatio-messis-sarcinatio, creandi sunt, ita operationem sine homine totius processus efficiendo.

4.1.2 Moderationem productionis callidiorem redde

Innixum mechanismo responsus incrementi et evolutionis segetis ad radiationem lucis, temperaturam, humiditatem, concentrationem CO2, concentrationem nutrimentorum solutionis nutrimentorum, et electricitatem electricam (EC), exemplar quantitativum retroactionis inter segetem et ambitum construendum est. Exemplar strategicum centrale constituendum est ad informationes vitae olerum foliorum et parametros ambitus productionis dynamicē analyzandos. Systema identificationis, diagnosis, et moderationis processus ambitus etiam dynamicē interretialis constituendum est. Systema decisionum faciendarum cum intelligentia artificiali collaborativa multi-machinarum pro toto processu productionis officinae agriculturae verticalis magni voluminis creandum est.

4.1.3 Productio carbonis humilis et conservatio energiae

Systema administrationis energiae constituendum quod fontes energiae renovabiles, ut solem et ventum, ad transmissionem potentiae perficiendam adhibet et consumptionem energiae moderatur ad proposita administrationis energiae optima assequenda. Emissiones CO2 captandas et iterum adhibendas ad productionem frugum adiuvandam.

4.1.3 Magnum pretium varietatum praestantium

Consilia utilia adhibenda sunt ad varietates varias magni valoris additi ad experimenta plantationis creandas, ad indicem peritorum technologiae culturae constituendum, ad investigationes de technologia culturae, delectu densitatis, dispositione stipulae, adaptabilitate varietatum et instrumentorum peragendas, et ad specificationes technicas culturae normales formandas.

4.2 Prospectus progressionis industriae

Officinae plantarum angustias opum et ambitus removere, productionem agriculturae industrializatam perficere, et novam generationem operariorum ad productionem agriculturae attrahere possunt. Clavis innovatio technologica et industrializatio officinarum plantarum Sinarum in mundum ducit. Cum applicatione accelerata fontis lucis LED, digitalizatione, automatione, et technologiarum intelligentium in agro officinarum plantarum, officinae plantarum plus capitalis collocabunt, talenta colligent, et usum plurium novae energiae, novarum materiarum, et novorum instrumentorum attrahent. Hoc modo, integratio profunda technologiae informationis et instrumentorum atque aedificiorum effici potest, gradus intelligens et sine hominibus aedificiorum et instrumentorum augeri potest, consumptio energiae systematis et sumptus operandi per innovationem continuam continua reducta, et cultura gradatim mercatuum specialium, officinae plantarum intelligentes aureum tempus progressionis introducent.

Secundum relationes investigationis mercatus, magnitudo mercatus globalis agriculturae verticalis anno 2020 tantum 2.9 miliarda dollariorum Americanorum erat, et expectatur ut anno 2025 magnitudo mercatus globalis agriculturae verticalis 30 miliarda dollariorum Americanorum attingat. Summa summarum, officinae plantarum latas possibilitates applicationis et spatium progressionis habent.

Author: Zengchan Zhou, Weidong, etc

Notitia citationis:Status Praesens et Prospectus Progressionis Industriae Fabricarum Plantarum [I]. Tecnologia Ingeniaria Agriculturae, 2022, 42(1): 18-23.per Zengchan Zhou, Wei Dong, Xiugang Li, et al.