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。     

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。     

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     

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。     

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。     

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。     

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。     

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     

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     

“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     

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。     

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。     

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。     

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％，     

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%。     

基于专利分析的植物工厂技术发展态势研究

植物工厂是农业种植工业化的产物,是21世纪蔬菜种植的主要发展方向,是设施农业发展的最高形式,是未来一定时期内最具投资价值的新型产业。为此,针对植物工厂技术绘制专利地图,从发展趋势、重点技术领域、地域分布、竞争机构等方面开展态势研究,以为相关政府部门、企业和高校院所进一步发展植物工厂产业和技术提供情报支撑。研究结果表明:植物工厂技术真正的发展阶段出现在1993年以后,总体呈现出快速增长,而且这一趋势延续至今。植物工厂技术的专利申请人主要集中于中国和日本,其次是韩国和美国。设施园艺种植的相关设备以及无土栽培方法是该领域的重点研发技术。中国近年来对于植物工厂技术的研发力量充足,申请了大量相关专利,但专利质量相对日本和美国较低,核心专利缺失,技术水平还有待进一步提高,产业化任务艰巨。     

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…     

植物工厂作物栽培微环境及数字化平台技术构建

植物工厂是未来设施农业生产工业化的重要形式之一,其发展依赖于植物学研究的新技术、设施环境与植物互作、现代农业装备与物联网信息化技术应用、人工智能与数据服务等。研发新型低能耗植物工厂作物高效栽培系统与环境智能控制技术集成系统,建立基于互联网的植物工厂数字化平台加人工模拟气候环境下设施作物栽培所需的温湿度、气流组织、二氧化碳、LED人工补光模组、肥水精灌一体化结合作物需水量及营养成分分析,形成作物微环境和作物生长机理互作专家决策数字模型,有效解决设施作物生长过程中的水、肥、气、光同补技术关键和实时监控,最大限度地发挥植物的生长潜能。