集装箱植物工厂研制与试验

针对植物工厂投入成本高、内部运行成本高和可移动性差等现状,开发了一种集装箱植物工厂。集装箱植物工厂由模块化栽培设施构成,主要包括栽培系统、补光系统、环境调控系统、营养液系统和控制系统等。生菜栽培试验结果表明,集装箱植物工厂可用于蔬菜生产种植,其产量和品质具有一定的提高。      

草莓集装箱植物工厂设计与应用

集装箱植物工厂具有可移动性强、使用地域广泛、环境可控、高密度种植和周年生产等优点。简要叙述北京市农业机械研究所有限公司设计开发的一种草莓集装箱植物工厂，该植物工厂整体设计形式呈现模块化，重点围绕栽培系统、补光系统、环境调控系统、营养液循环系统及控制系统进行创新设计，并对栽培环境进行测试。该系统在北京市通州区进行运营生产，试验及运营结果表明:草莓集装箱植物工厂可以用于草莓栽培，为集装箱植物工厂种植栽培拓宽思路；该草莓集装箱植物工厂的设计方案合理，系统配置科学，光能利用率高，种植系统安装便捷，可提高资源利用效率，达到草莓的连年生产需求，为农户创造更高价值。      

JPWZ-1型微型植物工厂的研制

针对未来城市家庭蔬菜栽培和种植的需要,研制了一种适合于楼宇、家庭使用的微型植物工厂——JPWZ-1型微型植物工厂。JPWZ-1型微型植物工厂是将大型植物工厂的各项技术集成在一个小型化栽培空间中,利用温湿度精准控制、人工补光及营养液循环供养等方式种植和栽培叶菜类蔬菜作物。JPWZ 1型微型植物工厂控制系统利用S7-200PLC作为控制器,利用TPC7062K触摸屏作为人机界面,利用PID控制模式控制栽培区的温湿度环境。JPWZ-1型微型植物工厂功能齐全,布局合理,操作简单,能够让身处都市的人在家中栽培出周期短、品质高和无污染的蔬菜。      

集装箱植物工厂自动控制系统建立

针对集装箱植物工厂体积小、可控性强的特征,利用最适化控制原理,针对控制成本低、控制效果好的营养液管理、人工补光、箱内环境温度3个因子,基于可编程控制器建立了一套自动控制系统。该系统将人机交互触摸屏作为上位机,采用开关量控制原理进行营养液循环和LED周期补光的管理;利用闭环PID控制原理,进行箱内温度的调节,可实时监测集装箱内部温度和营养液特征变化过程。同时,采用人机友好的工作方式,通过调用管理者输入的各类参数,自动进行控制决策并执行控制程序。试验验证表明:该系统能够根据人工设定的控制参数,实现营养液分层循环、定时供液;能够按照设定时间自动控制LED光源的闭合/断开,实现不同光照周期的转换;能够实时监测温度,并根据目标温度调节制冷/供暖机构,使集装箱内温度持续保持在适宜作物生长的范围内。参照系统在集装箱植物工厂内使用情况,可以确定本系统成本低、运行稳定,能够满足集装箱植物工厂中农作物管理需求。     

生菜气雾化栽培营养液供给控制系统研究

为了实现生菜气雾化栽培营养液供给的自动监测与智能控制,探究了基于植物工厂及模糊控制的营养液加液调节及喷雾控制方法和系统。在营养液调节控制中,根据pH和电导率EC检测值,结合加液实验结果、模糊控制和基于PLC的现场和远程集成控制,通过控制加液电磁阀实现HCl溶液、NaOH溶液、母液和NaCl溶液加入量的控制,从而控制营养液浓度和pH值在设定范围。针对喷雾控制,根据培养架内温湿度的检测值来自动调节气雾化栽培营养液供给的喷雾频率,包括生菜生长所需的营养液供给时长和空闲时间间隔,实现营养液供给的智能控制。本系统现已在浙江大学农业科技园生菜气雾栽培中运用,营养液加液调节及喷雾控制满足了实际应用需要。     

集装箱植物工厂新风空调一体化系统设计与应用

针对集装箱植物工厂运行时内部空气无法自动过滤、温湿度不均匀及无法满足植物生产所需最适宜环境等现状,北京市农业机械研究所有限公司进行了集装箱植物工厂新风空调一体化系统设计,以解决集装箱植物工厂内环境净化难题,达到高效节能的目的。      

植物工厂环境控制技术研究

植物工厂环境控制包括营养液配制系统、灌溉系统、通风系统、温度控制系统、移栽机器人及视觉摄像系统,以及计算机控制系统的软硬件构成。对上述系统进行了介绍,并提出了我国植物工厂研究应注意的问题。随着科技进步和国民经济发展,植物工厂技术的应用得到快速推进。植物工厂是现代农业发展的高等级阶段,是一种高技术、高投入、高产出、装备精良的生产体系,植物工厂车间是比较完善的保护地生产设施,利用这种设施可以人工控制环境条件,一年四季进行各类花卉、蔬菜和水果的生产。20世纪以来,科技进步特别是大数据、互联网+、物联网等技术的发展和应用成本的降低,植物工厂车间环境调节和控制技术水平不断提高,植物工厂车间智能综合环境控制系统,在美国、韩国、日本、荷兰、法国和加拿大等国家获得飞速发展,已经进入互联网智能化阶段。     

气雾栽培式家庭植物工厂设计

为满足城市居民的家庭种植需求,开发一种气雾栽培式家庭植物工厂系统.以触摸屏PLC一体机作为控制器,采用LED光源,对营养液循环处理系统、环境调节控制系统、人工光系统进行针对性设计和设备选型;分别进行PLC软件、触摸屏软件和移动终端应用的设计开发,实现对家庭植物工厂的设备运行状态、环境因子、营养液因子等信息的监测与执行设...     

设施蔬菜基质栽培技术的应用

基质栽培技术是一种以基质作为植物生长的介质,以提供植物所需的养分、水分和支撑为基础的先进栽培技术。基质栽培的栽培模式既操作简单,降低了生产成本,而且易于进行标准化管理,是设施园艺产业实现集约化生产和可持续发展的重要组成部分。本文从基质的选择与调配、植物生长调控、环境控制以及未来发展趋势等方面综述了基质栽培技术的应用与发展。重点讨论基质栽培在设施农业中的应用,结合设施农业技术,实现农作物生产的现代化栽培方式。并且本文将探讨设施农业基质栽培的现状,分析其优势与面临的挑战。通过研究和总结,发现设施农业基质栽培在提高农作物产量、品质和可持续性方面具有巨大的潜力,但同时需要克服技术、环境和经济等方面的难题。     

太阳光利用型植物工厂的设计与试验研究

针对黑龙江特殊的地理位置和独特的气候条件,结合传统温室大棚种植存在的生长环境难控制、光照不足、受自然灾害影响大等问题,设计建造了太阳光利用型植物工厂。该设施利用控制系统软件和传感器实现对植物生长的温度、湿度、光照、CO_2浓度及营养液等环境因子的自动调控,植物对光能的利用率非常之高。是露地生产的10倍以上。其植物生产系统完全可以做到最小限度地使用肥料和水,不施用农药,不将污染物排放到植物工厂外部,最终实现持续、周年生产。通过番茄无土短程栽培试验表明:番茄在后期生长的形态指标、果实指标要优于传统温室土培番茄。研究结果为番茄无土短程栽培提供了数据支持。     

不同营养液钾浓度对水培生菜生长、品质和营养液利用效率的影响

以“富兰德里”生菜为研究对象,设置0.6（T1）、1.5（T2）、2.4（T3）、3.0（T4）和6.0（T5）mmol/L-1共5个营养液钾浓度处理,探究不同营养液钾浓度对水培生菜的生长、产量、品质、营养液消耗及营养液利用效率的影响。结果表明:T4处理叶面积最大,比其他处理增长了9.33%~65.91%;营养液钾浓度处理对生菜叶片SPAD值影响不显著;T4处理冠部鲜质量最大,比其他处理增加了5.91%~145.82%,T3处理根部鲜质量最大,比其他处理增加了0.30%~71.88%;营养液钾浓度与生菜的可溶性糖呈负相关,对VC含量影响不显著,对生菜硝酸盐含量影响不明显;T1处理的营养液消耗量最少,比其他处理减少了16.01%~35.63%,T5处理的营养液消耗量最多,比其他处理增加了2.39%~55.48%;T1处理的营养液利用效率最低,T4处理的营养液利用效率最高,比其他处理提升了2.21%~61.89%;通过生菜产量、营养液利用效率与营养液钾浓度的关系,进行了营养液钾浓度优化,得到营养液钾浓度为3.9 mmol/L时,生菜产量最高,为142.03 g/株;营养液钾浓度为3.5 mmol/L时,生菜营养液利用效率最高,为186.16 g/L。综合考虑,优化得到3.7 mmol/L为水培生菜适宜的营养液钾浓度。      

不同营养液质量浓度对温室盆栽黄瓜生长与基质环境的影响

采用一种负水头供水控水盆栽装置供给营养液,以山崎黄瓜专用营养液配方标准质量浓度为基准,研究了4种营养液质量浓度对温室基质盆栽黄瓜生长发育及其基质内离子质量浓度变化的影响。试验结果表明,黄瓜的生长速率和产量随着营养液质量浓度的增加而增加,采用负水头灌溉装置供液方式的要优于常规灌溉方式,不同营养液质量浓度与供液方式对黄瓜营...     

植物源作物酵素营养液研究进展及发展建议

植物源作物酵素营养液是以天然植物组织或作物残体为原料，混合糖、酵素等发酵而成的酵素制剂，对作物具有良好的抑菌、营养和生理调节作用。随着社会对农业资源与生态环境问题的日益重视，植物源作物酵素营养液的研发和推广符合有机生态农业的发展趋势。介绍了植物源作物酵素营养液的制备工艺、成分及应用效果等方面的研究现状，展望了植物源作物酵素营养液的前景，并提出了发展建议。      

Nutrient-film culture

Nutrient-film culture is a specialised form of soilless culture. The plants are grown in shallow channels containing a flowing nutrient solution which is continuously recirculated. Basic features of the system, which has considerable commercial potential, are described, and the merits of various materials used in its construction discussed. In addition, methods for maintaining nutrient concentrations in the recirculating solution and factors influencing the oxygen content of the solution are outlined. Advantages of the system include the efficient use of water and the avoidance of expensive processes associated with soil management. The yield and quality of protected crops grown in nutrient-film culture are at least as good as, and often superior to, those grown by more conventional methods.     

基于Fuzzy-Smith控制器的营养液pH值调控系统研究

pH值的控制是水肥一体化营养液循环控制系统的重要环节，水肥控制过程中pH值在最优控制范围内有利于根系的发育以及多数矿物质的吸收。营养液调控过程中，由于循环管路以及酸液的缓慢扩散，使得pH值调节过程存在很大的时滞，传统PID难以取得良好效果。本研究根据被控对象特点，建立了描述该过程的数学模型，设计开发了一套具有二次混肥特性的以MSP430单片机为主控的营养液pH值控制系统。由于参数自整定模糊PID不需要精确数学模型以及Smith预估可对纯滞后进行补偿的特点，开发的系统将参数自整定模糊PID控制引入Smith预估当中，既缓解了滞后时间对控制系统的影响，又对模型的不精确性进行了补偿。为了验证该算法以及系统的有效性和优越性，分别对PID、Fuzzy-Smith控制算法进行仿真测试，同时在不同灌溉量下进行性能试验。试验结果表明，在不同灌溉量下Fuzzy-Smith控制算法pH值的平均最大超调量为0.83%，营养液pH值从8.0调节为6.0的平均时间为157s，优于常规PID控制的2.55%和189s。     

控制环境植物生产系统中营养液的检测与控制技术

综述了控制环境植物生产系统中营养液检测与控制技术的研究进展,通过对几种现有营养液检测和控制技术进行分析比较,可以看到它们在不同程度上存在着成本高、可靠性较低和智能化程度低等问题。为满足控制环境植物生产未来发展要求,建立和开发融合智能控制技术、专家系统、网络技术、现场总线技术的营养液检测与控制新型系统具有实际应用意义。     

根系的空间电场增氧技术

大气电场作为影响植物生长的重要环境因子已经应用到生产实践中,目前广泛使用在农业领域的空间电场防病促生机已经开始在烟草领域应用。正向空间电场环境中,漂浮在营养液面上的烟苗是接受正电荷失去负电荷的“导电体”,空间电场泄漏电流会由根系进入营养液,其根叶界面便会发生水分的微电解,进而根际环境中的营养液氧气浓度增加。溶氧浓度随着空间电场强度变化而变化,在液温15～17 ℃时,溶氧可达到3.8～5.7 mgL,而对照组为3.6～5.3 mgL。空间电场消失后,水体溶氧量迅速降低,45 min浓度衰减接近对照。      

微型水培人工气候箱环境监控系统设计

针对水培菜生长过程中对光照强度、环境温湿度及营养液的不同需求,设计了一种微型水培人工气候箱环境监控系统,可用于家庭园艺或餐厅农场。基于STM32F103ZET6控制器,设计了系统相关硬件电路及系统控制程序,主要包括外部环境检测模块、外部环境调节模块、营养液检测模块、营养液调节模块、LCD显示及按键模块及上位机显示界面。用户可实时监测微型人工气候箱中的光照强度、温湿度以及营养液的pH(酸碱度)值、EC(电导率)值、DO(溶解氧)值和主要养分离子浓度,相关执行机构工作,可将各环境参数自动调节至标准阈值内,由上位机界面显示各环境参数的变化情况。系统运行测试结果表明:系统能够在15min内完成对作物生长所需各项环境参数的调节,为作物生长提供稳定可靠的环境条件,同时可监测所得主要养分离子浓度的变化情况,为后续研究作物生长养分吸收规律和养分动态管理提供依据。     

无土栽培技术用于花卉种植的实践探究

无土栽培是不使用基质或天然土壤，用营养液培养植物或者用其他的施肥方式来种植植物的方法。我国对花卉的无土栽培可以分为水培和固体基质培两种类型。花卉的无土栽培技术相对于传统的土培方式来说具有花期长、生长旺、节约肥料和干净清洁等诸多特点，具有很好的应用前景。