Takaitaccen Bayani: A cikin 'yan shekarun nan, tare da ci gaba da binciken fasahar noma ta zamani, masana'antar masana'antar shuka ta ci gaba da bunƙasa cikin sauri. Wannan takarda ta gabatar da matsayin da ake ciki, matsalolin da ake da su da kuma matakan ci gaba na fasahar masana'antar shuka da ci gaban masana'antu, kuma tana fatan ganin yanayin ci gaba da kuma hasashen masana'antar shuka a nan gaba.

1. Matsayin ci gaban fasaha a masana'antun masana'antu a China da ƙasashen waje a yanzu

1.1 Matsayin da ake ciki na ci gaban fasahar ƙasashen waje

Tun daga ƙarni na 21, binciken masana'antun shuke-shuke ya fi mayar da hankali kan inganta ingancin haske, ƙirƙirar kayan aikin tsarin noma mai matakai uku masu yawa, da kuma bincike da haɓaka gudanarwa da sarrafawa mai hankali. A ƙarni na 21, ƙirƙirar hanyoyin hasken LED na noma ya sami ci gaba, yana ba da muhimmiyar tallafin fasaha don amfani da hanyoyin hasken LED masu adana makamashi a masana'antun shuke-shuke. Jami'ar Chiba da ke Japan ta yi wasu sabbin abubuwa a cikin hanyoyin hasken da ke da inganci, kula da muhalli mai adana makamashi, da dabarun noma. Jami'ar Wageningen da ke Netherlands tana amfani da kwaikwayon yanayin amfanin gona da fasahar ingantawa mai ƙarfi don haɓaka tsarin kayan aiki mai hankali ga masana'antun shuke-shuke, wanda ke rage farashin aiki sosai kuma yana inganta yawan aiki sosai.

A cikin 'yan shekarun nan, masana'antun shuke-shuke sun fara aiwatar da tsarin samar da kayayyaki ta atomatik daga shuka, kiwo, dasawa, da girbi. Japan, Netherlands, da Amurka suna kan gaba, tare da babban matakin injiniya, sarrafa kansa, da hankali, kuma suna ci gaba da haɓaka a fannin noma a tsaye da kuma aikin da ba na mutum ba.

1.2 Matsayin Ci gaban Fasaha a China

1.2.1 Kayan aikin fasahar hasken LED na musamman da kuma kayan aikin ceton makamashi don hasken wucin gadi a masana'antar masana'antar

An ƙirƙiro hanyoyin hasken LED na musamman masu launin ja da shuɗi don samar da nau'ikan tsire-tsire daban-daban a masana'antun tsire-tsire ɗaya bayan ɗaya. Ƙarfin wutar yana tsakanin 30 zuwa 300 W, kuma ƙarfin hasken hasken shine 80 zuwa 500 μmol/(m2•s), wanda zai iya samar da ƙarfin haske tare da madaidaicin iyaka, sigogin ingancin haske, don cimma tasirin adana kuzari mai inganci da daidaitawa da buƙatun girma da haske na shuka. Dangane da sarrafa watsa zafi na tushen haske, an gabatar da ƙirar watsa zafi mai aiki na fankar tushen haske, wanda ke rage ƙimar lalacewar haske na tushen haske kuma yana tabbatar da tsawon rayuwar tushen haske. Bugu da ƙari, an gabatar da hanyar rage zafin tushen hasken LED ta hanyar maganin abinci mai gina jiki ko zagayawa ruwa. Dangane da sarrafa sararin samaniya na tushen haske, bisa ga dokar juyin halitta na girman shuka a matakin shuka da kuma matakin daga baya, ta hanyar sarrafa motsi na sararin samaniya na tushen hasken LED, ana iya haskaka rufin shuka a nesa kusa kuma an cimma burin adana makamashi. A halin yanzu, amfani da makamashin da masana'antar hasken wutar lantarki ke amfani da shi zai iya kaiwa kashi 50% zuwa 60% na jimillar amfani da makamashin da masana'antar ke amfani da shi. Duk da cewa LED na iya adana kashi 50% na makamashi idan aka kwatanta da fitilun fluorescent, har yanzu akwai yuwuwar da kuma buƙatar bincike kan tanadin makamashi da rage amfani da shi.

1.2.2 Fasaha da kayan aiki na noma mai matakai uku masu yawa

An rage gibin da ke tsakanin layukan da ake noma mai girma uku saboda LED yana maye gurbin fitilar fluorescent, wanda ke inganta ingancin amfani da sararin samaniya mai girma uku na noman shuka. Akwai bincike da yawa kan ƙirar ƙasan gadon noma. An tsara layukan da aka ɗaga don samar da kwararar ruwa mai ƙarfi, wanda zai iya taimakawa tushen shuka su sha abubuwan gina jiki a cikin ruwan abinci mai gina jiki daidai gwargwado da kuma ƙara yawan iskar oxygen da aka narkar. Ta amfani da allon mulkin mallaka, akwai hanyoyi guda biyu na mulkin mallaka, wato, kofunan mulkin mallaka na filastik masu girma dabam-dabam ko yanayin mulkin mallaka na soso. Tsarin gadon noma mai zamiya ya bayyana, kuma ana iya tura allon shuka da tsire-tsire da ke kan sa da hannu daga gefe ɗaya zuwa gefe, ta hanyar fahimtar yanayin samarwa na dasawa a ƙarshen gadon noma da girbi a ɗayan ƙarshen. A halin yanzu, an haɓaka fasahar al'adu mai girma uku da kayan aiki waɗanda ba su da ƙasa mai yawa waɗanda suka dogara da fasahar fim ɗin ruwa mai gina jiki da fasahar kwararar ruwa mai zurfi, kuma an haɓaka fasaha da kayan aiki don noman strawberries, noman kayan lambu da furanni masu ganye aerosol sun bunƙasa. Fasahar da aka ambata ta bunƙasa cikin sauri.

1.2.3 Fasaha da kayan aiki na zagayawa na maganin abinci mai gina jiki

Bayan an yi amfani da maganin gina jiki na tsawon lokaci, ya zama dole a ƙara ruwa da abubuwan ma'adinai. Gabaɗaya, ana tantance adadin maganin gina jiki da aka shirya da kuma adadin maganin tushen acid ta hanyar auna EC da pH. Ana buƙatar a cire manyan barbashi na laka ko cire tushen a cikin maganin gina jiki ta hanyar matattara. Ana iya cire tushen da ke fitowa a cikin maganin gina jiki ta hanyar hanyoyin photocatalytic don guje wa ci gaba da cikas ga girbi a cikin hydroponics, amma akwai wasu haɗari a cikin samuwar sinadaran.

1.2.4 Fasaha da kayan aiki na kula da muhalli

Tsaftar iskar da ake samarwa a wurin samarwa na ɗaya daga cikin muhimman alamomin ingancin iskar da masana'antar ke samarwa. Tsaftar iska (alamomin da ke nuna barbashi da ƙwayoyin cuta da aka dakatar) a cikin wurin samarwa na masana'antar a ƙarƙashin yanayi mai ƙarfi ya kamata a sarrafa ta zuwa matakin sama da 100,000. Shigar da kayan tsaftacewa, maganin shawa na iskar da ake samu daga ma'aikata, da tsarin tsarkake iska mai tsafta (tsarin tace iska) duk kariya ce ta asali. Zafin jiki da danshi, yawan CO2 da saurin iskar da ake fitarwa a sararin samarwa wani muhimmin abu ne na kula da ingancin iska. A cewar rahotanni, kafa kayan aiki kamar akwatunan haɗa iska, bututun iska, hanyoyin shiga iska da wuraren fitar iska na iya daidaita zafin jiki da danshi, yawan CO2 da saurin iska a sararin samarwa, don cimma daidaiton sarari mai yawa da kuma biyan buƙatun masana'antu a wurare daban-daban na sarari. Tsarin kula da zafin jiki, danshi da tsarin kula da yawan CO2 da tsarin iska mai tsabta suna cikin tsarin iska mai zagayawa. Tsarin guda uku suna buƙatar raba hanyar iska, hanyar shiga iska da kuma hanyar fita ta iska, da kuma samar da wutar lantarki ta hanyar fanka don cimma zagayawar iska, tacewa da kuma tsaftace iska, da kuma sabunta ingancin iska da kuma daidaito. Yana tabbatar da cewa samar da shuka a masana'antar shuka ba shi da kwari da cututtuka, kuma ba a buƙatar amfani da magungunan kashe kwari. A lokaci guda, daidaiton yanayin zafi, danshi, iska da kuma yawan CO2 na abubuwan da ke cikin muhallin girma a cikin rufin an tabbatar da su don biyan buƙatun ci gaban shuka.

2. Matsayin Ci Gaban Masana'antar Masana'antar Masana'antu

2.1 Matsayin masana'antar masana'antar masana'antar shuke-shuke ta ƙasashen waje

A Japan, bincike da haɓakawa da haɓaka masana'antar masana'antar hasken wutar lantarki ta wucin gadi suna da sauri, kuma suna kan gaba. A shekarar 2010, gwamnatin Japan ta ƙaddamar da yen biliyan 50 don tallafawa bincike da haɓaka fasaha da kuma nuna masana'antu. Cibiyoyi takwas, ciki har da Jami'ar Chiba da Ƙungiyar Binciken Masana'antar Shuka ta Japan, sun shiga. Kamfanin Japan Future ya gudanar kuma ya gudanar da aikin nunin masana'antu na farko na masana'antar masana'antu tare da fitar da shuke-shuke 3,000 a kowace rana. A shekarar 2012, farashin samar da masana'antar masana'antar shine yen 700/kg. A shekarar 2014, an kammala masana'antar masana'antar zamani a Taga Castle, Miyagi Prefecture, inda ta zama masana'antar masana'antar LED ta farko a duniya tare da fitar da shuke-shuke 10,000 a kowace rana. Tun daga shekarar 2016, masana'antun masana'antar LED sun shiga cikin sauri na masana'antu a Japan, kuma kamfanoni masu karko ko riba sun fito ɗaya bayan ɗaya. A shekarar 2018, manyan masana'antun shuka masu girman girma 50,000 zuwa 100,000 a kowace rana sun bayyana ɗaya bayan ɗaya, kuma masana'antun shuka na duniya suna ci gaba zuwa ga babban ci gaba, ƙwararru da wayo. A lokaci guda, Tokyo Electric Power, Okinawa Electric Power da sauran fannoni sun fara saka hannun jari a masana'antun shuka. A shekarar 2020, kaso na kasuwa na latas da masana'antun shuka na Japan ke samarwa zai kai kusan kashi 10% na kasuwar latas. Daga cikin masana'antun shuka masu hasken wucin gadi sama da 250 da ke aiki a halin yanzu, kashi 20% suna cikin matakin asara, kashi 50% suna matakin karyewa, kuma kashi 30% suna cikin matakin riba, wanda ya haɗa da nau'ikan tsire-tsire da aka noma kamar latas, ganye, da 'ya'yan itace.

Netherlands babbar jagora ce a duniya a fannin haɗakar fasahar amfani da hasken rana da hasken wucin gadi ga masana'antar shuke-shuke, tare da babban matakin injiniya, sarrafa kansa, hankali da rashin matuki, kuma yanzu ta fitar da cikakken tsarin fasaha da kayan aiki a matsayin kayayyaki masu ƙarfi zuwa Gabas ta Tsakiya, Afirka, China da sauran ƙasashe. Gonar American AeroFarms tana cikin Newark, New Jersey, Amurka, tare da faɗin murabba'in mita 6500. Tana noma kayan lambu da kayan ƙanshi galibi, kuma yawan amfanin gonar yana kusan tan 900 a kowace shekara.

Noma a tsaye a AeroFarms

Masana'antar masana'antar noma ta tsaye ta Kamfanin Plenty Company da ke Amurka tana amfani da hasken LED da kuma tsarin shuka a tsaye mai tsayin mita 6. Shuke-shuke suna girma daga gefen masu shuka. Dangane da ban ruwa mai nauyi, wannan hanyar shuka ba ta buƙatar ƙarin famfo kuma ta fi inganci fiye da noma na gargajiya. Plenty ya yi iƙirarin cewa gonarsa tana samar da sau 350 na amfanin gona na gargajiya yayin da take amfani da kashi 1% kawai na ruwan.

Masana'antar shukar noma a tsaye, Kamfanin Plenty

2.2 Masana'antar masana'antar masana'antar matsayi a China

A shekarar 2009, an gina masana'antar samar da kayayyaki ta farko a kasar Sin tare da ikon sarrafa kanta a matsayin tushenta kuma aka fara aiki a wurin shakatawa na Changchun Agricultural Expo Park. Yankin ginin shine 200 m2, kuma ana iya sa ido kan abubuwan da suka shafi muhalli kamar zafin jiki, danshi, haske, CO2 da yawan sinadarin gina jiki na masana'antar za a iya sa ido a kai tsaye a ainihin lokaci don cimma nasarar gudanar da aiki mai hankali.

A shekarar 2010, an gina masana'antar shuka ta Tongzhou a birnin Beijing. Babban ginin ya rungumi tsarin ƙarfe mai sauƙi mai faɗi ɗaya, wanda faɗinsa ya kai murabba'in mita 1289. An yi masa siffar kamar jirgin sama, wanda ke nuna cewa noma na ƙasar Sin ne ke kan gaba wajen fara amfani da fasahar zamani ta noma. An ƙirƙiri kayan aiki na atomatik don wasu ayyukan samar da kayan lambu masu ganye, wanda ya inganta matakin sarrafa kansa na samarwa da ingancin samarwa na masana'antar. Masana'antar shuka ta rungumi tsarin famfon zafi na ƙasa da tsarin samar da wutar lantarki ta hasken rana, wanda hakan ya fi magance matsalar hauhawar farashin aiki ga masana'antar shuka.

Kallon Ciki da Waje na Masana'antar Shuka ta Tongzhou

A shekarar 2013, an kafa kamfanonin fasahar noma da yawa a yankin zanga-zangar fasahar noma na Yangling, lardin Shaanxi. Yawancin ayyukan masana'antar shuka da ake ginawa da kuma gudanarwa suna cikin wuraren shakatawa na fasahar noma, waɗanda galibi ake amfani da su don nuna fasahar kimiyya da yawon shakatawa. Saboda ƙarancin aikinsu, yana da wuya waɗannan masana'antun masana'antar kimiyya masu shahara su sami babban yawan amfanin ƙasa da ingantaccen aiki da masana'antu ke buƙata, kuma zai yi musu wahala su zama babban nau'in masana'antu a nan gaba.

A shekarar 2015, wani babban kamfanin kera guntu na LED a kasar Sin ya yi hadin gwiwa da Cibiyar Masana'antar Tsirrai ta Kwalejin Kimiyya ta kasar Sin don fara kafa kamfanin masana'antar shuka. Ya tsallaka daga masana'antar optoelectronic zuwa masana'antar "photobiological", kuma ya zama misali ga masana'antun LED na kasar Sin don zuba jari a gina masana'antun shuka a fannin masana'antu. Masana'antar Shuka ta ta kuduri aniyar yin jarin masana'antu a fannin nazarin halittu masu tasowa, wanda ke hada bincike na kimiyya, samarwa, nunawa, shiryawa da sauran ayyuka, tare da babban jarin da aka yi rijista na yuan miliyan 100. A watan Yunin 2016, an kammala wannan Masana'antar Shuka mai hawa 3 wanda ya mamaye fadin murabba'in mita 3,000 da kuma yankin noma sama da murabba'in mita 10,000 kuma an fara aiki da shi. Nan da watan Mayun 2017, yawan amfanin gona na yau da kullun zai kai kilogiram 1,500 na kayan lambu masu ganye, daidai da shukar latas 15,000 a kowace rana.

Ra'ayoyin wannan kamfani

3. Matsaloli da matakan da za a dauka wajen magance matsalolin da ke fuskantar ci gaban masana'antun masana'antu

3.1 Matsaloli

3.1.1 Babban kuɗin gini

Masana'antun shuka suna buƙatar samar da amfanin gona a cikin yanayi mai rufewa. Saboda haka, ya zama dole a gina ayyuka da kayan aiki masu tallafi, gami da tsarin gyara na waje, tsarin sanyaya iska, hanyoyin samar da hasken wucin gadi, tsarin noma mai matakai da yawa, zagayawar maganin abinci mai gina jiki, da tsarin sarrafa kwamfuta. Kudin gini yana da tsada sosai.

3.1.2 Babban farashin aiki

Yawancin hanyoyin samar da hasken da masana'antun shuka ke buƙata suna fitowa ne daga fitilun LED, waɗanda ke cinye wutar lantarki mai yawa yayin da suke samar da nau'ikan hasken da suka dace don haɓakar amfanin gona daban-daban. Kayan aiki kamar na'urar sanyaya daki, iska, da famfunan ruwa a cikin tsarin samar da masana'antun shuka suma suna amfani da wutar lantarki, don haka kuɗin wutar lantarki babban kuɗi ne. A cewar ƙididdiga, daga cikin kuɗin samarwa na masana'antun shuka, farashin wutar lantarki ya kai kashi 29%, farashin aiki ya kai kashi 26%, raguwar kadarori mai iyaka ya kai kashi 23%, marufi da sufuri ya kai kashi 12%, kuma kayan samarwa ya kai kashi 10%.

Rarraba farashin samarwa na masana'antar masana'anta

3.1.3 Ƙarancin matakin sarrafa kansa

Masana'antar shuka da ake amfani da ita a yanzu ba ta da wani tsari na sarrafa kansa, kuma hanyoyin aiki kamar shuka, dasawa, dasa gona, da girbi har yanzu suna buƙatar ayyukan hannu, wanda ke haifar da tsadar ma'aikata.

3.1.4 Iyakantaccen nau'ikan amfanin gona da za a iya nomawa

A halin yanzu, nau'ikan amfanin gona da suka dace da masana'antun shuke-shuke suna da iyaka sosai, galibin kayan lambu masu ganye kore waɗanda ke girma cikin sauri, suna karɓar hasken wucin gadi cikin sauƙi, kuma suna da ƙarancin rufin. Ba za a iya yin shuka mai girma ba don buƙatun shuka masu rikitarwa (kamar amfanin gona da ke buƙatar fure, da sauransu).

3.2 Dabarun Ci Gaba

Ganin matsalolin da masana'antar masana'antar masana'antar ke fuskanta, ya zama dole a gudanar da bincike daga fannoni daban-daban kamar fasaha da aiki. Dangane da matsalolin da ake fuskanta a yanzu, matakan da za a bi don magance su sune kamar haka.

(1) Ƙarfafa bincike kan fasahar zamani ta masana'antun masana'antu da kuma inganta matakin gudanarwa mai zurfi da inganci. Ci gaban tsarin gudanarwa da kulawa mai hankali yana taimakawa wajen cimma ingantaccen tsarin gudanarwa na masana'antun masana'antu, wanda zai iya rage farashin aiki sosai da kuma ceton ma'aikata.

(2) Haɓaka kayan aikin fasaha na masana'antar shuka mai ƙarfi da inganci don cimma inganci da yawan amfanin gona na shekara-shekara. Haɓaka wuraren noma da kayan aiki masu inganci, fasahar haske da kayan aiki masu adana makamashi, da sauransu, don inganta matakin fasaha na masana'antar shuka, yana da amfani ga cimma samar da kayayyaki masu inganci na shekara-shekara.

(3) Gudanar da bincike kan fasahar noman masana'antu don shuke-shuke masu daraja kamar tsire-tsire masu magani, shuke-shuken kiwon lafiya, da kayan lambu masu wuya, ƙara nau'ikan amfanin gona da ake nomawa a masana'antun shuke-shuke, faɗaɗa hanyoyin samun riba, da kuma inganta wurin fara samun riba.

(4) Gudanar da bincike kan masana'antun shuke-shuke don amfanin gida da na kasuwanci, wadatar da nau'ikan masana'antun shuke-shuke, da kuma cimma riba mai dorewa tare da ayyuka daban-daban.

4. Tsarin Ci Gaba da kuma Hasashe na Masana'antar Shuke-shuke

4.1 Yanayin Ci Gaban Fasaha

4.1.1 Cikakken bayani game da fahimta

Dangane da tsarin haɗakar na'urori da hanyoyin hana asara na tsarin amfanin gona da robot, masu saurin dasawa da girbin ƙarshen aiki masu sassauƙa da ba sa lalatawa, rarraba sarari mai girma da yawa daidai da hanyoyin sarrafa na'urori da yawa, da kuma shukar da ba ta da matuƙi, inganci da kuma waɗanda ba sa lalatawa a masana'antun shuke-shuke masu tsayi - Ya kamata a ƙirƙiri robot masu hankali da kayan aiki masu tallafi kamar shuka-girbi-rufewa, don haka a fahimci aikin da ba shi da matuƙi na dukkan tsarin.

4.1.2 Ka sa sarrafa samarwa ya fi wayo

Dangane da tsarin martanin girma da ci gaban amfanin gona ga hasken rana, zafin jiki, danshi, yawan CO2, yawan sinadarin gina jiki na maganin abinci mai gina jiki, da kuma EC, ya kamata a gina samfurin adadi na martanin amfanin gona da muhalli. Ya kamata a kafa tsarin dabaru na asali don yin nazarin bayanai game da rayuwar ganyen ganye da kuma yanayin samarwa. Ya kamata kuma a kafa tsarin gano yanayin aiki da kuma tsarin sarrafa tsari na muhalli. Ya kamata a ƙirƙiri tsarin yanke shawara na wucin gadi na haɗin gwiwa tsakanin na'urori da yawa don dukkan tsarin samarwa na masana'antar noma mai tsayi.

4.1.3 Ƙarancin samar da iskar carbon da kuma adana makamashi

Kafa tsarin sarrafa makamashi wanda ke amfani da hanyoyin samar da makamashi mai sabuntawa kamar hasken rana da iska don kammala watsa wutar lantarki da kuma sarrafa amfani da makamashi don cimma burin sarrafa makamashi mafi kyau. Kamo da sake amfani da hayakin CO2 don taimakawa wajen samar da amfanin gona.

4.1.3 Babban darajar nau'ikan da suka fi tsada

Ya kamata a ɗauki dabarun da suka dace don kiwon nau'ikan iri daban-daban masu daraja don gwaje-gwajen shuka, gina bayanai na ƙwararrun fasahar noma, gudanar da bincike kan fasahar noma, zaɓin yawan amfanin gona, shirya ciyayi, nau'ikan iri da daidaitawar kayan aiki, da kuma samar da ƙayyadaddun bayanai na fasaha na noma.

4.2 Hasashen ci gaban masana'antu

Masana'antun shuka za su iya kawar da ƙuntatawa na albarkatu da muhalli, su cimma samar da noma mai inganci a masana'antu, sannan su jawo hankalin sabbin ma'aikata don shiga harkar noma. Babban kirkire-kirkire na fasaha da masana'antu na masana'antun shuka na kasar Sin yana zama jagora a duniya. Tare da hanzarta amfani da tushen hasken LED, dijital, sarrafa kansa, da fasahohin zamani a fannin masana'antun shuka, masana'antun shuka za su jawo hankalin ƙarin jarin jari, tara hazaka, da amfani da sabbin makamashi, sabbin kayayyaki, da sabbin kayan aiki. Ta wannan hanyar, za a iya cimma cikakken haɗin kai na fasahar bayanai da kayan aiki, za a iya inganta matakin wurare da kayan aiki masu hankali da marasa matuƙi, ci gaba da rage yawan amfani da makamashi da farashin aiki ta hanyar ci gaba da kirkire-kirkire, da kuma haɓaka kasuwanni na musamman a hankali, masana'antun shuka masu hankali za su kawo lokacin ci gaba mai kyau.

A cewar rahotannin bincike na kasuwa, girman kasuwar noma ta tsaye a duniya a shekarar 2020 ya kai dala biliyan 2.9 kacal, kuma ana sa ran nan da shekarar 2025, girman kasuwar noma ta tsaye a duniya zai kai dala biliyan 30. A takaice, masana'antun shuka suna da fa'idar amfani da dama da kuma sararin ci gaba.

Marubuci: Zengchan Zhou, Weidong, da dai sauransu

Bayanin ambato:Yanayin da ake ciki a yanzu da kuma hasashen ci gaban masana'antar masana'antar shuka [J]. Fasahar Injiniyan Noma, 2022, 42(1): 18-23.na Zengchan Zhou, Wei Dong, Xiugang Li, et al.