密闭式植物种苗工厂的设计及其光环境研究

密闭式植物苗工厂具有节能、环保、控制精度高、生产成本低等特点,发展前景广阔。利用不透光的绝热材料建设人工光型密闭式植物工厂,设计开发了高精度的环境控制系统,为植物生长提供优化的物理环境。研制了种苗繁育LED光环境调控装置、光照距离可调式荧光灯板,有效地改善植物生长所需的光环境,提高植物的光能利用率。通过对环境控制系统的试验研究以及相关的生物学试验,为密闭式植物工厂以及人工光源在育苗领域的应用研究提供了理论和试验依据。LED、荧光灯与自然光条件下黄瓜育苗对比试验表明LED光环境下植株生长速率高于其他处理,表现出一定的生长优越性。     

中国华录·松下植物工厂正式建成投产

正近日,中国华录·松下电子信息有限公司植物工厂项目开工投产仪式在大连瓦房店分公司举行。工厂由中国华录·松下电子信息公司投资建设,是完全人工光环境下的水培植物工厂,栽培面积达3110 m~2,主要生产生菜、小松菜、羽衣甘蓝等绿叶菜,每天可产出4000颗蔬菜。中国华录集团副总经理尹松鹤介绍,该植物工厂生产全程节能低耗,用水量和用电量较少,且除了育苗和收割以外均使用人工智能管理,节省了人工成本。初步预计该蔬菜正式推向市场后,     

江苏江阴首家“植物工厂”投运种蔬菜也走流水线

<正>近日,据江苏省江阴中翎高科消息,该公司此前从日本引进国际先进技术进行试点建设了"植物工厂",日前工厂"生产"出的首批蔬菜已进入了收获期。据悉,这是江阴首个真正意义上的密闭式"植物工厂"。喝蒸馏水和营养液,使用无土栽培技术,蔬菜在LED灯光照的实现24 h不间断生长。来到由中翎高科在华士镇投建的"植物工厂"内,一批批韩国生菜,在LED灯照     

智能生产时代的人工光植物工厂技术展望

正人工光植物工厂发展现状人工光利用型植物工厂(以下简称"植物工厂")是使用保温不透光材料作为围护结构,采用荧光灯、LED等人工光源为植物提供光照,并配备有多层栽培架、循环风机、空调、CO_2施肥系统、营养液循环系统等设备的一种密闭式园艺栽培设施[1-2](图1)。与普通的连栋温室、日光温室或塑料大棚相比,植物工厂室内环境封闭程度较高,不仅有利于温湿度和CO_2浓度的精准控制,还可防止室外气候变化对室内环境产生不良     

自然光型植物工厂叶菜高效无土栽培技术

随着现代植物工厂的发展,各种无土栽培新技术在植物工厂中得到应用。在充分利用自然光的基础上,通过将现有温室改造为半密闭式自然光型植物工厂,结合营养液温度管理调控技术,以人工光育苗+自然光栽培的方式生产叶菜,可实现叶菜高效、优质、安全、规模化生产和周年连续供应,是一种生产计划性强、单位面积产量高、劳动强度低、资源利用率高的叶菜栽培技术。     

闭锁型育苗生产系统的设计与开发

闭锁型育苗系统通过限制系统内外的空气、水、热和能量交换,利用人工光源为植物生长提供光照的植物生产系统,能够以环保、节能的方式,生产出优质高效的种苗,是一种密闭式的植物工厂,是最先进的育苗模式。闭锁型育苗生产系统的优越性能是否实现取决于其结构的设计和控制系统的功能。该文对闭锁型育苗系统的结构设计和控制系统的设计与开发进行简要介绍,并阐述了闭锁型系统育苗的优越性,展望其发展前景。     

植物工厂的概念与国内外发展现状

正植物工厂的概念按照严格的定义,完全在可控环境下进行工业化生产植物产品的设施才能称其为"植物工厂"或"植物工场"。日本千叶大学的古在丰树教授把植物工厂分为"人工光型植物工厂""太阳光型植物工场"及"太阳光与人工光并用型植物工场"。简而言之,人工光植物工厂就是完全使用人工光源、进行多层立体栽培植物的     

我国智能植物工厂生产技术与产品的国际竞争力全面提升

<正>2014年9月26日,863计划"智能化植物工厂生产技术研究"主题项目组在北京召开了推进会,863计划主题专家对项目执行情况进行了点评与推进指导。通过近两年的联合攻关,项目已经在植物工厂LED节能光源及其光环境智能控制技术、立体多层栽培系统及其配套装备研制、基于光温耦合的节能环境控制系统及装备研发、营养液在线监控与蔬菜品质调控装备研制以及基于网络管理的     

全人工光型植物工厂烟草栽培技术

烟草具有可高效表达外源基因的特性,使其成为许多科学研究的材料,被称为"植物王国的小白鼠"。植物工厂代表了现代农业发展的方向,具有不受或较少受外界自然环境因素影响的特点,可实现作物周年连续性生产。本文总结全人工光型植物工厂烟草栽培技术,包括育苗盘及水培槽消毒、营养液配制及循环、播种育苗、定植、后期管理等方面内容。     

人工光利用型植物工厂核心技术研究进展

随着对植物生长发育的深入了解和对环境控制技术的不断探索,人们逐步掌握在完全密闭的环境中培育植物的技术,即在人工光利用型植物工厂中栽培作物。主要对人工光利用型植物工厂的产生与发展、优点与不足以及发展方向进行简单介绍,并对人工光利用型植物工厂的核心技术:无土栽培技术、光照技术和环境控制技术进行整理归纳,总结出适合人工光利用型植物工厂的栽培管理方式,以期加深人们对人工光利用型植物工厂的认识和了解,为在人工光利用型植物工厂中栽培作物提供借鉴指导。     

设施蔬菜无土栽培及其根区与冠层调控

正2017年8月出版中国农业科学技术出版社定价:100元(全书31.6万字,276页,12个彩页)该书共设9章,主要内容包括日光温室、太阳光植物工厂和人工光植物工厂蔬菜无土栽培方法与原理、技术装备研发前沿;设施蔬菜根区环境因子(温度、养分等)和冠层环境因子(温度、LED光     

人工光型植物工厂的可持续发展前景

文章介绍了人工光型植物工厂可持续发展所面临的挑战和机遇。在调研日本现有的人工光型植物工厂的生产成本和生产效率之后,围绕环境可控性和资源利用效率探讨了如何提高系统生产力,并进一步讨论了下一代人工光型植物工厂(n-PFALs)的基本特征与潜在特性,展望了下一代人工光型植物工厂的发展前景及其应该整合应用的核心技术。     

温室叶菜高效栽培模式

为降低叶菜生产劳动强度,提高温室单位面积使用效率和产品质量安全,江苏常熟国家农业科技园区结合区域环境特点、市场实际需要和生产技术要求,通过与科研院校和企业进行产学研合作,重点对国内外近年温室发展领域的最新技术成果进行引进消化集成,包括人工光型密闭式工厂化育苗、平滑式移动栽培、营养液温度调控、营养液模块化管理和蔬菜品质调控等技术,总结出1套温室叶菜高产、优质栽培模式及配套栽培技术。     

铁皮石斛在人工光型密闭式植物工厂的适宜光照强度

人工光型密闭式植物工厂适于高附加值植物尤其是珍贵药用植物的大规模/低成本化生产,其环境调控对珍贵药用植物的产量和质量有重要影响。笔者研究探索在控制温度、湿度、CO2浓度和光周期的条件下,光照强度对铁皮石斛(Dendrobium officinale)组培苗生长发育的影响,以期找到铁皮石斛组培阶段在人工光可控环境下的适宜光照环境。鲜重约300mg的铁皮石斛单腋芽作为外植体在温度24±1℃、湿度65±5%、光周期12h/d、及光期CO2浓度800±50μmol/mol的环境条件下,设置光照强度为37、68、92、120μmol/(m2·s)的4组试验区,并使用容积为380mL的方型聚碳酸酯组培容器在人工光型密闭式植物工厂中培育92d。组培容器的顶部留2个直径为10mm的圆孔覆盖高分子透气膜用来与容器外进行气体交换。铁皮石斛组培苗的生长发育和生理活性在光照强度为68μmol/(m2·s)时最佳,超过92μmol/(m2·s)时呈现明显的光抑制;多糖含量随着光照强度的增强而增加,超过92μmol/(m2·s)时呈下降趋势,但是68和92μmol/(m2·s)光照强度试验区的多糖含量没有显著性差异。因此,铁皮石斛组培苗在人工光型密闭式植物工厂内培育的适宜光照强度为60￣70μmol/(m2·s)。     

LED与太阳能光伏结合在人工光植物工厂的应用

人工光植物工厂是在密闭环境下以人工光和营养液栽培为核心，采用在线检测和智能控制技术，进行作物高效生产的系统。植物工厂环境稳定性强，可以实现光、温、水、气、肥的精确控制，不占用农用耕地，产品安全无污染，单位面积产量可达露地栽培的几十倍甚至上百倍，因此被认为是21世纪解决人口、资源、环境问题的重要途径，也是未来航天工程、月球和其他星际探索过程中实现食物自给的重要手段。但是，能耗问题一直制约着植物工厂的大规模推广应用。人工光植物工厂中的电能消耗成本通常约占总体运行成本的50％～60％，     

国内植物工厂发展的思考

正植物工厂被认为是真正的农业4.0技术,很多企业期待通过植物工厂技术解决中国的农产品安全问题,通过高投入和高产出来达到企业转型的目标。然而,只有少数企业能清醒地认识到投资植物工厂的高风险。中国植物工厂之路该何去何从,笔者希望从专业和产业的角度与读者分享观点。人工光型植物工厂发展的思考中国到现在为止还没有真正意义上的商业化人工光型植物工厂,这是必须要清醒地认识到的现实。日本有200多所商业化人工光型植物工厂,     

基于 PLC 技术的种苗精准光培育平台设计与试验

【目的】光是影响植物生长、发育、代谢及外部表型最为重要的一个因素。在植物生长过程中，常使用人工光源代替自然光对种苗进行补光，以提高果蔬的品质、产量和效率。人工光型植物工厂是标准化高效育苗的重要途径之一，但其光源能耗高，占植物工厂总能耗的 60%~80%，严重阻碍工厂化育苗技术的推广与应用。因此，降低光源能耗，提高光的利用率是植物工厂育苗的核心目标之一。【方法】针对植物工厂培育平台层高固定、能耗高且难以匹配种苗生长光需求等问题，采用理论分析、模型构建和试验相结合的方法，开发一款基于可编程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）技术的种苗精准光培育平台。以黄瓜幼苗为对象，验证种苗精准光培育平台光强调控系统性能，探究其对黄瓜幼苗生长的影响。【结果】灯珠结构优化后的光强以及光分布均匀性均有所提高。开发的平台可通过手动、自动、HMI（ Human Machine Interface）和上位机等方式对黄瓜幼苗进行补光。通过平台光辐射能耗模型和层高调整控制策略，有效降低 LED 运行功率，节约电能约40.65%，光平台辐射模型的最大相对误差为 34.37%，最小相对误差为 3.57%，平均相对误差为 11.45%。栽培试验表明，在相同光强处理下，通过对比种苗精准光培育平台与传统层高固定平台对比，幼苗表型参数与壮苗指数无显著性差异。【结论】基于 PLC 技术的种苗精准光培育平台可以实现自动升降和智能调光，且在不影响种苗生长的情况下最多可节约电能 40.65%。     

无需水洗植物工厂让蔬菜“优雅上桌”

正在餐桌上十分平常的蔬菜,在培养板上规整地排列着,没有土壤、无需阳光,仅仅依靠营养液和人工光照就可茁壮生长。这些场景在中国规模最大的密闭型人工光植物工厂内上演。这座植物工厂坐落于福建省泉州市安溪县,在十万级无尘无菌净化车间内,科学家们利用LED光谱技术及自动化设备,通过计算机对温度、湿度、光照、二氧化碳浓度及营养液等因素进行智能控制,克服作物对生产季节、气候等自然条件依赖,实现连续生产,日产蔬菜1.5吨。     

蔬菜工厂化育苗关键设备利用探讨

蔬菜工厂化育苗的关键设备主要有基质消毒机、基质搅拌机、育苗穴盘(钵)自动精播生产线装置、恒温催芽设备、育苗设施内的喷水系统、二氧化碳增施机等。以上设备是目前最高级的标准化的育苗工厂所必备的。但是,在建立蔬菜育苗工厂时,根据所具备的条件和财力,可先选用其中一部分设备,以提高育苗效率和效益。     

LED光源在植物工厂中的应用

LED光源作为第四代新型半导体固态冷光源,具有光质纯、光效高、波长类型丰富、光强与光质可调控及节能、环保、寿命长等优点,在人工光植物工厂光环境调控和太阳光植物工厂人工补光方面具有广泛的应用前景。文章阐述了植物工厂和LED光源的特性及优点,介绍了LED光源在植物工厂补光、光环境调控中的应用,并对LED光源在植物工厂中的应用前景进行了展望。