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。     

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     

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,     

人工光型植物工厂的发展现状及未来技术发展趋势

随着国民经济的快速发展,我国植物工厂技术也取得了卓越进展,特别是完全密闭环境中的植物栽培技术,即在人工光利用型植物工厂中栽培作物。文章通过对人工光型植物工厂的发展现状进行分析,对其技术未来发展的趋势展开深入阐述。     

人工光型及太阳光型植物工厂空调应用技术

本文主要论述人工光型植物工厂和太阳光型植物工厂内空调技术的应用特征。首先讨论了人工光型植物工厂的主要构成要素、CO_2浓度、室内气温、饱和蒸汽压差等环境因子设定值与实际值之间的关系,室内降温负荷的影响要素,降温时热泵成绩系数与室外气温的关系。在太阳光型植物工厂方面,论述了室内气温、饱和蒸汽压差以及CO_2浓度的设定值的控制方法,同时对叶片附近蒸汽压差与气流速度的重要性,及室内加温、降温负荷的变化进行了总结。     

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。     

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     

人工光植物工厂技术装备与产业发展的战略思考

人工光植物工厂是设施园艺发展的高级阶段和必然趋势。经过10余年的技术研发,我国人工光植物工厂的众多共性技术和关键技术被攻克,已具备了产业化发展所需的技术、资本、人才和市场基础,生产规模和细分领域不断扩展。阐述了人工光植物工厂技术装备与产业发展的现状及存在问题,总结分析了人工光植物工厂技术装备研发与产业推进的战略重点,并对未来植物工厂的发展进行了展望。除了继续研发围护结构、多层立体栽培、水肥一体化、环境控制、品质调控、智能管理等技术装备外,应重点开展基于植物种类和品种、地理区域气候特征、生产尺度规模差异基础上的连续周年高效生产技术参数、投入产出清单、植物时空管理流水线技术装备研究工作。     

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。     

日本的植物工厂及其新技术

一、概况１．植物工厂的定义、分类和意义“植物工厂（PlantFactory）”一词是日本首先提出的，其概念广义上涵盖了设施园艺，而狭义上则专指人工光型的植物生产系统。根据日本植物工厂的现状，植物工厂是完全控制型和太阳光利用型营养液栽培系统的总称。日本植物工厂学会对植物工厂的定义是：利用环境自动控制、电子技术、生物技术、机器人和新材料等进行植物周年连续生产的系统，也就是利用计算机对植物生育的温度、湿度、光照、CO２浓度、营养液等环境条件进行自动控制，使设施内植物生育不受自然气候制约的省力型生产。植物工厂生产的…     

LED植物工厂光质生物学研究与应用现状

植物工厂是设施园艺发展的必然趋势和高级阶段,其本质优势在于包括人工光照明在内所有生产要素可实现智能控制。LED光源是植物工厂应用的优选光源,可提供植物生理有效辐射范围内所有波长的光质,丰富了光生物学内涵,LED光源研发与应用催生了光生物学的分支即光质生物学学科。LED植物工厂是植物光质生物学研究与应用的理想场所和设施类型,植物光质生物学研究及LED光环境调控具有提高植物工厂植物产品产量与品质的重大应用价值,LED植物工厂产业的可持续发展有待于植物光质生物学的深入揭示。总结了LED植物工厂光质生物学的定义、内涵,并着重阐明了红蓝光替代全光谱的充要性、红蓝光质比优化、红蓝光连续光照、UV-LED光质生物学和昼夜节律等重点方向国内外研究与应用新动态,指出了未来LED植物工厂植物光质生物学研发与应用重点。     

“云上蔬”植物工厂育苗实践

正"云上蔬"植物工厂项目是昆明立深新园生物科技有限公司于2015年投资建设完成的,并于当年投产市场。在植物工厂内引进了先进的日本技术,主要生产无农药、无激素叶类蔬菜。其中,在育苗环节使用密闭式人工光育苗系统。本文基于5个多月的连续批量育苗试验,主要介绍蔬菜育苗的流程、经验和存在问题。密闭式人工光育苗系统密闭式人工光育苗系统(以下简称育苗箱)是"云上蔬"植物工厂项目引进的核心技术     

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％，     

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。     

植物工厂系列谈(九)--植物工厂实例

表2神内植物工厂“沙拉莴苣”和“桑秋莴苣”生产流程作业时期作业室植物滞留时间播种、催芽播种室、催芽室2～3天绿化太阳光温室A1周苗化太阳光温室A～D3周栽培太阳光温室1～3、人工光温室3～7周收获太阳光温室1～3、人工光温室0.5天包装防露室0.5天冷藏预冷室0.5～3天上市移动起重机、冷藏车0.5天植物工厂的发展经历了半个多世纪,技术上不断创新与完善,并先后出现了多种形式的实用模式,为植物工厂的进一步发展提供了有益的借鉴。采用大量的照片和图表对植物工厂的建筑结构、工艺流程、配套设备和生产试验模式等作以介绍。神内植物工厂神…     

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。     

基于LED光源优势的植物工厂光照策略探讨

LED是半导体固态电光源,具有节能、光效高、寿命长、响应快、环保、体积小和坚固耐用等众多传统光源无法比拟的光电优势,更兼具按需调制光谱、智能控制和冷光源等在植物工厂应用中的独特优势,被誉为人工光植物工厂的理想光源。LED光源所提供的光环境(光质和光强及其持续时长)及其时间转换智能可控的特性赋予了LED在植物工厂中应用的诱人潜力和广阔前景。因此,LED光源植物工厂具备调控智慧生产光环境的能力,通常可以在纳米波长光质、PPFD基本单位光强和分钟尺度时长等方面对光环境进行管控,也可实现内涵丰富的连续光照、间歇光照和交替光照等特殊光照模式及其集成应用。对植物工厂光照策略的制定,应针对各种植物种类及品种构建出集成了多种光照模式的光照策略,实现提高植物生产力和植物工厂生产效率的光调控目标。因此,应加强对各种光照模式植物生理效应和能耗的研究和评价,筛选出基于植物种类或品种的适宜集成机制,以获得高效节能的植物工厂光照策略。     

植物工厂补光照明方法现状与趋势

植物工厂的主要特征之一就是利用全人工光源实现光环境的智能控制。基于植物生长发育合理需求的电光源产品及其智能光控设备的研发与应用是今后植物工厂及栽培方法革新的核心内容。本文阐述了植物工厂中常见的补光照明方法的特性与优点,介绍了典型作物补光系统的设计思路,并对LED光源在植物工厂中的应用发展前景进行趋势分析。     

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)。     

韩国研发出可提高含抗癌成分植物的培育技术

正韩国科学技术研究院发布消息称,该院通过人工光线型植物工厂,首次开发出在不影响羽衣甘蓝生长的前提下,提高羽衣甘蓝抗癌成分的培育技术。该技术被选定为2018年韩国产业通商资源部国际技术合作项目,并已开始商用化。人工光线型植物工厂是与外部环境隔离的情况下,通过环境调节,培育植物的新型系统。与传统培育方式不同,可以优化植物的生长环境,使植物稳定生长。这种植物工厂系