جدول المحتويات
يجب أن ندرك أنه حتى الآن، يعد استهلاك الطاقة في المصنع مرتفعًا نسبيًا، نظرًا لأن الغالبية العظمى من المرافق والمعدات تعمل بالكهرباء.
على وجه التحديد، بسبب الاستخدام العالي للطاقة، هناك الكثير من الجدل حول هذه التكنولوجيا.
ومع ذلك، فإننا نعتقد أن القيمة الحقيقية للمصانع لا يمكن تحديدها فقط من خلال استهلاكها للطاقة. بل تكمن أهميتها في قدرتها على معالجة صعوبات زراعة المحاصيل في الظروف الجوية والبيئات غير المواتية.
من الصعب للغاية زراعة المحاصيل في الخارج في المناطق ذات درجات الحرارة القصوى أو في المناطق التي تعاني من مشاكل في التربة والظروف الجيولوجية. وبفضل تكنولوجيا المصانع النباتية على وجه التحديد، يمكننا إنتاج المحاصيل في هذه الظروف القاسية.
لذلك، تستحق مصانع النباتات الوقت والجهد للأجيال الشابة والمزارعين المعاصرين للاستكشاف والبحث. إنه مجال زراعي ذو معنى عميق.
في هذا المقال نتعمق في عالم السحر مصانع النباتات.
معنى مصنع النبات
قبل فهم المصانع النباتية لا بد من توضيح دلالاتها وامتداداتها بالنسبة للزراعة المنشائية والزراعة العمودية.
تعتبر زراعة المرافق إحدى طرق الإنتاج الزراعي الحديثة النموذجية.
يقوم الناس بالإنتاج الزراعي داخل هذه المرافق من خلال تطبيق المعدات الهندسية والتكنولوجيا البيئية والتقنيات البيولوجية بشكل شامل، على البيئات المثالية اللازمة لنمو وتطور النبات والحيوان.
الشكل النموذجي لزراعة المرافق هو الدفيئة البلاستيكية، في حين أن النسخة المتطورة هي الزراعة العمودية. أحدث ممثل للزراعة العمودية هو مصنع النباتات.
جوهر مصنع النبات هو تبسيط الإنتاج الزراعي. في ظل الظروف الصناعية الكاملة، تتم زراعة المحاصيل صناعيًا، مما يلغي تمامًا خاصية الزراعة التي تعتمد على الطقس.
يتضمن النموذج الأساسي لمصنع النبات التحكم الآلي عالي الدقة للظروف البيئية لنمو النبات، مثل الماء والأسمدة والهواء والضوء ودرجة الحرارة، من خلال أجهزة الكمبيوتر وأنظمة الاستشعار الإلكترونية والمنشآت الزراعية، مما يوفر ظروف النمو الأكثر ملاءمة للنباتات.
تتمثل طريقة الزراعة في مصنع النباتات المائية في إجراء زراعة متعددة الطبقات من خلال رفوف نمو مكدسة رأسياً. وهذا يزيد بشكل كبير من استخدام الأراضي، وبالتالي التحايل على مشكلة عدم كفاية الأراضي الصالحة للزراعة.
تتكون السلسلة الصناعية لمصنع المصنع بشكل أساسي من ثلاثة أجزاء: الشركات المصنعة لمكونات التكنولوجيا الزراعية الأولية، وشركات المصانع المتوسطة ومقدمي الحلول، ومبيعات قنوات المنتجات الزراعية النهائية.
كيف تعمل المصانع النباتية؟
تنتمي مصانع النباتات والزراعة العمودية والزراعة الداخلية إلى المرحلة المتقدمة من زراعة المنشآت، وهي زراعة المنشآت الذكية. ويمكن أيضًا أن يُفهم بشكل شائع على أنه دفيئة نباتية داخلية أكثر دقة وأكثر ذكاءً.
دعونا نرى كيف يعملون!
أولاً، يتم التحكم في بيئة النمو بشكل كامل. وهذا يعني ضبط درجة الحرارة والرطوبة وشدة الضوء المناسبة، وحتى مستويات ثاني أكسيد الكربون لضمان نمو النباتات بأفضل ما يمكن.
نظرًا لأن كل شيء موجود في الداخل، فلا داعي للقلق بشأن الطقس أو الآفات، والتي يمكن أن تمثل مشكلة حقيقية في الزراعة التقليدية.
على الرغم من وجود طرق مختلفة زراعة بدون تربة، لم يتم إنشاء نظام موحد عالمي بعد.
غالبًا ما تستخدم مصانع النباتات الزراعة المائية أو الزراعة الهوائية. بدلاً من التربة، تتدلى النباتات جذورها في المياه الغنية بالمغذيات (الزراعة المائية) أو يتم رشها برذاذ المغذيات (الزراعة الهوائية).
ويمكن لهذه الطريقة أن تستخدم كميات أقل بكثير من المياه مقارنة بالزراعة التقليدية.
الإضاءة هي المفتاح. ضوء الشمس ليس خيارًا متاحًا في الداخل، لذلك يتم استخدام مصابيح LED بدلاً من ذلك. تم تصميم هذه الأضواء لتصدر فقط الأطوال الموجية للضوء التي تحتاجها النباتات بشدة لعملية التمثيل الضوئي، مما يجعلها عالية الكفاءة.
وأخيرًا، تمثل الأتمتة جزءًا كبيرًا من هذه المصانع. تعتني الآلات بالزراعة والحصاد وأحيانًا بالتعبئة والتغليف. وهذا يمكن أن يقلل من تكاليف العمالة ويزيد من الكفاءة.
مميزات مصنع النباتات
بعبارات بسيطة، تتمتع المصانع النباتية بمزايا خاصة من حيث ظروف الزراعة وملاءمة الطبيعة والذكاء.
تجاوز الأرض
ومع التوسع المستمر للمدن، والطلب التنموي على الصناعات ذات القيمة المضافة العالية، وتقدم حركات حماية البيئة، ازدادت حدة التوتر في استخدام الأراضي الزراعية.
تكمن إحدى الإمكانات الرئيسية للمصانع النباتية في تغيير ندرة الأراضي.
من خلال الزراعة العمودية متعددة الطبقات، فإن إنتاجية وحدة المساحة لمصنع نباتي واستخدام موارد الأرض والمساحة يتجاوز بكثير أساليب الزراعة التقليدية.
بعض المصانع التي تعتمد نموذج الزراعة العمودية يمكن أن تصل إلى 10-14 طبقة، وتحت نفس المساحة المشغولة يمكن أن تزيد المساحة الفعالة الفعلية بمقدار 4.2 مرة.
ومع تقدم التكنولوجيا وتحسين قدرات تنظيم البيئة الداخلية، لا يزال هناك مجال كبير للتحسين في هذا الرقم.
إذا كنت مهتمًا بهذا، يرجى النقر لمعرفة المزيد نظام الزراعة المائية العمودي من Auxgrow.
أدى الاستخدام الواسع النطاق لأنماط الزراعة بدون تربة، مثل الزراعة المائية، والركيزة الإسفنجية، والهندسة الهوائية، إلى تحرير مصانع النباتات من اعتماد مرافق الزراعة التقليدية على التربة.
تتيح هذه الحرية مرونة كاملة تقريبًا في اختيار الموقع. يمكن تحويل المصانع والمباني والحاويات المهجورة إلى مصانع نباتية.
وفي المناطق التي تعاني من ندرة نسبية في موارد المياه، مثل الأراضي الرملية والمالحة والقلوية حيث الإنتاج الزراعي التقليدي صعب للغاية، لا يتأثر تشغيل المصانع النباتية.
ملخص موجز
توفر حرية اختيار الموقع نموذجًا تجاريًا لمصانع النباتات يختلف عن الزراعة التقليدية. وهذا يعني إجراء زراعة واسعة النطاق في الضواحي أو حتى داخل المدينة، مما يجعل مكان الإنتاج أقرب ما يمكن إلى المستهلكين’ الجداول.
ويساعد ذلك على تقليل الاعتماد على النقل لمسافات طويلة والتوزيع متعدد المستويات، مما يقلل تكاليف التخزين والنقل مع توفير المنتجات الزراعية الطازجة.
كما أن النطاق الواسع لظروف الموقع جنبًا إلى جنب مع الاستخدام العالي للمساحة يجعل المصانع النباتية هي الأفضل، أو حتى الخيار الوحيد، في السيناريوهات التي تكون فيها المساحة نادرة، مثل الجزر والمناطق القطبية والمحطات الفضائية، وحتى محطات الأبحاث القمرية المستقبلية.
ما وراء الطبيعة
بالإضافة إلى الاعتماد على الأراضي الصالحة للزراعة، تعتمد الزراعة التقليدية أيضًا على سلسلة من الظروف الطبيعية مثل درجة الحرارة والموسم وهطول الأمطار وأشعة الشمس.
يمكن أن تؤدي زراعة الدفيئة إلى تقليل الاعتماد على البيئة الخارجية إلى حد ما، وتحقيق الإنتاج في غير موسمه وعلى مدار العام. لكن رؤية المصانع النباتية أكثر طموحا.
لا يعتمد مصنع النباتات المثالي على الضوء الطبيعي على الإطلاق، بل يستخدم بدلاً من ذلك مصادر الضوء الاصطناعي لتلبية احتياجات نمو النباتات. تستخدم الصناعة حاليًا بشكل أساسي مصابيح LED للنباتات.
لا تكمن كفاءة مصابيح النمو LED في مجرد تقليد الضوء الطبيعي، ولكن في ضبط شدة الضوء وجودته ودورته وفقًا للتأثيرات البيولوجية للمحاصيل التي يتم زراعتها، وبالتالي تعزيز نمو النبات بشكل أكثر فعالية.
من خلال تكملة مصابيح النمو أو استخدام إضاءة LED للنباتات طوال العملية لتشعيع النباتات، يمكن تعزيز نمو النبات، ويمكن زيادة الإنتاجية، ويمكن تحسين شكل المنتج ولونه، ويمكن أيضًا تقليل أمراض الآفات.
إن دقة التحكم في البيئة الداخلية في مصنع النباتات تتجاوز بكثير تلك الخاصة بالزراعة التقليدية في المنشأة، مما يجعل الإنتاج ممكنًا على مدار العام.
ويتم الحفاظ على جميع عناصر النمو الداخلي قدر الإمكان ضمن معايير النمو الأمثل للمحاصيل بحيث لا تتأثر المحاصيل بالمواسم والكوارث الطبيعية والمناخ.
ولأنها تحقق شبه العزلة عن العالم الخارجي، يتم تقليل دخول الآفات والأمراض قدر الإمكان. بيئة النمو داخل المصنع أكثر نظافة، وصحة النباتات أفضل.
ملخص موجز
لتلخيص ذلك، تهدف المصانع النباتية إلى زيادة إنتاجيتها، والحصول على سيطرة أكبر على دورات النمو، وضمان نمو أكثر اتساقًا، وتحقيق عوائد مستقرة ويمكن التنبؤ بها.
تشير التقارير إلى أنه يمكن حصاد الطماطم في مصنع النباتات بعد شهرين فقط من زراعتها، مقارنة بدورة نمو مدتها مائة يوم للطماطم الدفيئة التقليدية. يمكن حصاد الخضروات الورقية في 1/5 إلى 1/3 الوقت اللازم للزراعة في الهواء الطلق، دون الحاجة إلى فترات راحة.
على سبيل المثال، تستطيع شركة AeroFarms، التي توصف بأنها أكبر مزرعة عمودية في العالم، حصاد الخضروات كل 16 يوما، بإجمالي إنتاج سنوي يبلغ نحو 900 ألف كيلوغرام.
نجحت نتائج أبحاث الأكاديمية الصينية للعلوم الزراعية في تحقيق محصول الأرز في حوالي 60 يومًا في مصنع للنباتات. وقد أدى هذا إلى خفض دورة النمو التقليدية التي تبلغ حوالي 120 يومًا لزراعة الأرز في البيئات المفتوحة إلى النصف.
الصناعة الخضراء
على الرغم من أن الزراعة الحديثة تزرع العديد من النباتات المختلفة، إلا أنها للأسف لا تعطي الأولوية لحماية البيئة.
إن عملية زراعة الأرض لا تنتج بطبيعتها ملوثات طبيعية. ومع ذلك، يعتمد المزارعون في كثير من الأحيان على كميات كبيرة من الأسمدة والمبيدات الحشرية أثناء الزراعة لضمان إنتاجية جيدة من المحاصيل.
الاستخدام المفرط للأسمدة والمبيدات الحشرية ليس صديقًا للبيئة. ويمكن أن يؤدي إلى تدهور التربة، وتلوث المياه الجوفية، وبقايا غير آمنة لجسم الإنسان.
ووفقا لتقارير ذات صلة صادرة عن الأمم المتحدة، فإن 13% إلى 21% من انبعاثات غازات الدفيئة العالمية مرتبطة بالقطاع الزراعي. تتطلب معالجة أزمة المناخ أيضًا مبادرات من قطاع الزراعة.
المصانع النباتية، والتي تميل إلى أن تكون قريبة من المستهلكين’ الجداول، يمكن أن تقصر مسافات النقل، مما يساعد على تخفيف انبعاثات الكربون إلى حد ما.
وفي الوقت نفسه، تتطلب الزراعة حتماً استخدام الكثير من المياه.
وفقا لمنظمة الأغذية والزراعة للأمم المتحدة “حالة الأغذية والزراعة 2020” وبحسب التقرير فإن استخدام المياه في الزراعة يمثل 70% من الاستهلاك العالمي للموارد المائية.
ماء
بفضل البيئة المغلقة نسبيًا والتي يمكن التحكم فيها بشكل كبير، يمكن لمصانع المصانع تحقيق مستوى عالٍ جدًا من إعادة تدوير موارد المياه.
تم تحسين القدرة الإنتاجية للنظام العمودي للزراعة المائية في Auxgrow بشكل كبير، ويبلغ استهلاكه للمياه حوالي 5% فقط من استهلاك طرق الزراعة التقليدية.
يمكن لنظام الري الذكي المصمم علميًا تحديد توازن الماء الدقيق الذي يحتاجه المحصول. إلى جانب نظام إعادة التدوير، يمكن أن يقلل من استهلاك المياه بنسبة 90% إلى 97%.
سماد
كما أن وجود الأنظمة الذكية يعزز معدل الاستفادة من المحاليل الغذائية في المصانع النباتية.
يمكن أن يصل معدل استخدام الأسمدة في مصانع النباتات إلى 2 إلى 3 أضعاف معدل الزراعة في الحقول المفتوحة.
يمكن لأنظمة مثل الزراعة الهوائية والمياه والأسمدة المتكاملة أن تضمن توصيل العناصر الغذائية مباشرة إلى نظام الجذر. ويمكن أيضًا إعادة تدوير العناصر الغذائية التي لا يتم امتصاصها، مما يقلل من الاستخدام المفرط للأسمدة.
الأتمتة
تأتي المصانع مجهزة بعدد كبير من المرافق الذكية، مما يجعل عمليات الروبوت الآلية للغاية نموذجًا قابلاً للتطبيق.
يمكن للروبوتات الآلية نقل النباتات وإدارة كثافتها. وهذا يمكن أن يقلل من الأخطاء البشرية ويعالج مسألة كثافة اليد العاملة في الإنتاج الزراعي.
ومما لا شك فيه أن تنفيذ هذا الإجراء هو قرار حكيم بالنظر إلى الزيادة المستمرة في تكاليف العمالة وعدم كفاية التعويضات الزراعية.
المبيدات الحشرية
تعاني المحاصيل مثل الفلفل الحار والباذنجان والطماطم والخيار والبطيخ من مشاكل في تناوب المحاصيل.
ورغم أن العديد من مصانع النباتات تتجنب هذه المشكلات من خلال عدم الاعتماد على التربة الطبيعية وزراعة محاصيل ذات ربحية عالية لا تتأثر بالزراعة المستمرة، إلا أنها لا تزال تواجه تحديات فريدة من نوعها.
ومع ذلك، فإن معظم مصانع النباتات لا تعاني من هذه المشاكل، فهي لا تحتاج إلى تربة طبيعية، ولا داعي للقلق بشأن انخفاض الإنتاج بسبب الزراعة المكثفة المستمرة.
عيوب مصنع النبات
تجذب المزايا المتنوعة التي تقدمها المصانع الاهتمام والاستثمار من عدة قطاعات.
ومع ذلك، كما هو الحال مع أي تكنولوجيا ناشئة، تواجه المصانع تحديات مختلفة على الطريق أمامها.
تطرح هذه التحديات أسئلة مهمة على المستثمرين والمبتكرين، مما يوفر مجالًا للاستكشاف والتحسين. هنا، ندرس بعض التحديات الرئيسية التي تواجهها المصانع النباتية.
تكاليف عالية
وبصرف النظر عن متطلبات التمويل الكبيرة للشركات الناشئة، فإن العمليات اليومية لمصانع المصانع يمكن أن تكون مكلفة للغاية.
وتستبدل المصانع النباتية الظروف الطبيعية ببيئات صناعية، وتكلفتها استهلاك طاقة أكبر بكثير من الزراعة التقليدية.
في الوقت الحالي، لا يوجد مخطط تصميمي موحد لمصانع المصانع، وتختلف مرافق الشركات المختلفة. ومع ذلك، فإن الطاقة هي بلا استثناء العنصر الأكثر أهمية في التكلفة.
انقر للتحقق مقدار الكهرباء التي يستهلكها ضوء النبات LEDوالتي ستكون مفيدة لتنفيذ مخطط التخطيط الأولي الخاص بك.
بالإضافة إلى أنك تحتاج إلى معرفة متطلبات الإضاءة اليومية للمحصول المستهدف، إجراء تعديلات توقيت جيدة سوف تكون جيدة لمحفظتك!
حدود المحاصيل
مصانع النباتات لا تصلح لزراعة كافة المحاصيل مثل المحاصيل الحقلية كالقمح والأرز والذرة والقطن وفول الصويا. في الوقت الحالي، تستخدم معظم مصانع النباتات أساليب الزراعة المائية والهوائية وبدون تربة، وهي مناسبة فقط للمحاصيل ذات النظم الجذرية الضحلة.
ويشكل توسيع نطاق المحاصيل التي يمكن زراعتها اقتصاديا في هذه النظم تحديا كبيرا.
قبول السوق المنخفض
على الرغم من أن المصانع يمكنها إنتاج محاصيل عالية الجودة، إلا أن قبولها في السوق ليس مضمونًا.
بعض الناس يشككون في الخضروات المائيةويرجع ذلك أساسًا إلى افتقارهم إلى الفهم أو لديهم مفاهيم خاطئة حول عملية الزراعة المائية.
إذا كان ذلك ممكنًا، فإن تنظيم الندوات أو المحادثات أو الجولات الزراعية يمكن أن يساعد الناس على فهم العلم الكامن وراء الزراعة المائية وتبديد سوء الفهم.
إقامة فعاليات تذوق لدى المزارعين’ يمكن للأسواق أو المتاجر أو الأحداث العامة أن تساعد المستهلكين على الاقتراب من الخضروات المائية. يمكن للأنشطة التعليمية أن تساعد في تغيير تصورات المستهلكين حول مصانع المصانع الخضراء.
ومع ذلك، فإن هذه التحديات توفر أيضًا فرصًا للابتكار والنمو. جعل القطاع مساحة مثيرة للمستثمرين ورواد الأعمال الذين يرتفعون إلى مستوى التحدي.
قصص نجاح المصانع النباتية
من المؤكد أن دراسات الحالة الناجحة في مجال المصانع النباتية توفر رؤى قيمة.
توضح قصص النجاح هذه أنه على الرغم من التحديات، ومع التكنولوجيا المبتكرة ونماذج الأعمال، يمكن للمصانع النباتية أن تكون قابلة للحياة ومستدامة ومربحة بالفعل.
الكثير (الولايات المتحدة الأمريكية). تستخدم شركة Plenty أحدث التقنيات لزراعة مجموعة متنوعة من المحاصيل، بما في ذلك الخضروات الورقية، في مزارعها العمودية. يأتي نجاحهم من التزامهم بالذوق والملمس والاستدامة.
حلول المحاصيل الحضرية (بلجيكا). لقد اجتذبت حلولهم المبتكرة للزراعة الرأسية الداخلية والالتزام بالاستدامة المستهلكين المهتمين بالبيئة.
المجال العمودي (إسرائيل). وقد لاقى التزامهم بزراعة مجموعة متنوعة من المحاصيل بشكل مستدام في المزارع العمودية صدى لدى المستهلكين المهتمين بالممارسات الصديقة للبيئة.
ميراي (اليابان). لقد حقق تركيز ميراي على زراعة المنتجات الخالية من المبيدات الحشرية في الداخل نجاحًا كبيرًا بين المستهلكين الذين يريدون طعامًا نظيفًا وآمنًا.
سكاي جرينز (سنغافورة). ومن خلال توفير المنتجات الطازجة في سنغافورة ذات الكثافة السكانية العالية، فقد استفادوا من الطلب على الأغذية المحلية والطازجة.
مستقبل مصنع النبات
إن المصانع الحالية ليست صناعية بدرجة عالية، كما أن تكاليف الطاقة المرتفعة المرتبطة بالمصانع النباتية أو الزراعة العمودية تشكل بالفعل عائقًا رئيسيًا أمام النمو وقابلية التوسع.
هناك فكرتان أكثر شيوعًا لمعالجة مشكلة ارتفاع تكاليف الطاقة.
تحسين كفاءة الطاقة
يعد تحسين كفاءة تحويل الكهرباء الخفيفة هو التركيز الحالي في مصانع المصانع.
ومن خلال اختيار المعدات الموفرة للطاقة والفعالة، وتصميم أنظمة مراقبة بيئية داخلية دقيقة، يمكن للمرء تحقيق أقصى استفادة من استخدام الطاقة.
تعتبر مصابيح LED النباتية خيارًا ضمن هذا المفهوم. وعلى نحو مماثل، فإن التحسينات في تكنولوجيا العزل والتدفئة والتهوية وتكييف الهواء من الممكن أن تقلل من الطاقة اللازمة للتحكم في درجة الحرارة والرطوبة.
دمج مصادر الطاقة المتجددة
إن بناء المصانع المجاورة لمحطات الطاقة الكهروضوئية وطاقة الرياح والطاقة الكهرومائية يمكن أن يوفر إمكانية الوصول إلى طاقة أرخص. ومع ذلك، فإن هذا النهج له حدوده: فمنشآت توليد الطاقة تقع عادة على مسافة معينة من الأسواق الاستهلاكية.
وهذا يمكن أن يؤدي إلى العودة إلى نموذج النقل التقليدي لمسافات طويلة، مما قد يؤدي إلى إضعاف الجدوى الاقتصادية للمصانع. في حين أنه قد يكون من الصعب على المصانع النباتية التنافس مع الزراعة واسعة النطاق، إلا أن هذا لا يعني أنها لا تحظى بجاذبية لدى أي بلد أو منطقة.
التركيز على تعزيز المنفعة
على سبيل المثال، تعاني البلدان المنتجة للنفط في شبه الجزيرة العربية عمومًا من ظروف طبيعية قاسية، مما يجعل الزراعة في الهواء الطلق صعبة للغاية.
ومع ذلك، فإن هذه البلدان تتمتع أيضاً بثراء استثنائي، حيث أسعار الطاقة رخيصة إلى حد غير عادي، كما أن الخضروات المستوردة التي يتناولها المستهلكون يومياً باهظة الثمن بالفعل. وفي ظل ظروف السوق الفريدة هذه، قد تكون المصانع خيارًا ممتازًا.
وفي حين أن بعض هذه الحلول تتطلب استثمارات كبيرة مقدمًا، فإن التوفير طويل الأجل الذي توفره يمكن أن يجعل المصانع أكثر جدوى من الناحية الاقتصادية.
المفتاح هو التعامل مع المشكلة من زوايا متعددة، والجمع بين التقنيات والاستراتيجيات المختلفة لتحقيق أقصى قدر من كفاءة الطاقة وتقليل التكاليف قدر الإمكان.
إذا كنت تبحث عن نظام مصنع مخصص، أو مهتم بشراء مصابيح LED للنباتات لمصنعك، أو النظر في نظام عمودي صغير لتقييم إمكاناته، لو سمحت اتصل بـ Auxgrow اليوم.
جايز
بصفته مديرًا للتسويق الرقمي في AUXGROW، يجمع Jayes بين شغف أنظمة الزراعة المائية والخبرة في مصابيح LED للنمو. من خلال الخبرة العملية والفهم العميق، يرشدك جايز عبر عالم الزراعة المستدامة.
