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。     

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。     

人工光植物工厂系统设计要点

正人工光植物工厂是一种环境高度可控、产能倍增的高效生产方式,不受或很少受自然资源制约,可实现在垂直立体空间的规模化周年连续生产,单位面积产能可达露地的40倍以上,不使用农药,产品洁净安全,对保障菜篮子安全、提升产业能级以及支撑国防战略都具有重要意义。植物工厂一般由外维护结构、育苗单元、栽培单元、管理单元及收获贮藏单元等部分构成(图1),其设计的科学性、合理性、可行性直接关乎到系统运行的资源利用效     

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。     

日本人工光型植物工厂技术进展与典型案例

正日本植物工厂研究会自2009年开始,日本农林水产省和经济产业省先后投资近150亿日元启动了"示范型植物工厂实证·展示·培训事业"和"植物工厂核心技术研究据点事业"项目,组织了日本千叶大学、东京农工大学、大阪府立大学、爱媛大学、信州大学、明治大学、岛根大学、农研机构·蔬菜茶叶研究所、九州冲绳农业研究中心、三重县农业研究所、青森县产业技术中心农林综合研究所等大专     

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。     

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)。     

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。     

植物工厂光环境调控功能性蔬菜生产技术研究进展

文章从类黄酮、VC、VE以及微量元素含量等四方面阐述了植物工厂关键技术在功能性蔬菜生产上的研究进展,以期为植物工厂生产高品质功能性蔬菜提供参考.     

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％,     

植物工厂中光质对高品质蔬菜生产的影响研究进展

光是影响植物生长发育的重要环境因素,也是植物进行光合作用的能量来源.植物光合作用吸收区域主要集中在光谱中640～660nm的红光部分和430～450nm的蓝紫光部分.光质不仅影响植物的生长发育,而且对植物的物质代谢也起着至关重要的作用.该文总结了光质(红、蓝、红蓝组合和紫外光等)对蔬菜营养品质(硝酸盐、可溶性糖、可溶性蛋白质和维生素C)及功能性物质(类胡萝卜素、抗氧化物质、多酚、类黄酮和花青素)合成的影响,以期为进一步研究和生产高品质蔬菜提供参考.     

植物工厂立体输送装备研究进展

20世纪90年代,日本千叶大学和大阪府立大学开始推动植物工厂的生产应用,随后,一些企业开始进行植物工厂建设,形成了一个利用植物工厂立体生产叶菜的小热潮.21世纪初,北美和欧洲也开始利用废弃工业厂房建造植物工厂,主要是水培生产叶菜.北京京鹏环球科技股份有限公司建成了中国第一座植物工厂,以中国农业科学院农业环境与可持续发展...     

植物工厂水培生菜技术研究进展

水培蔬菜研究开展了数十年时间,技术几乎是伴随着设备更新而逐渐发展。本文系统地对当前国内外植物工厂水培生菜的技术研究归纳,并从中选择最主要的影响因子进行详细论述,对其中存在的技术分歧也开展讨论和分析。     

基于CFD的人工光植物工厂气流场和温度场的模拟及优化

为探究植物工厂内风速及温度分布规律,利用计算流体力学软件(Computational fluid dynamics,CFD)建立人工光植物工厂三维模型,将整个植物工厂作为计算域划分网格并进行模拟计算。设计了侧进侧出式、侧进侧上出式、侧进上出式3种气流循环模式,并将试验植物工厂设置为上进侧出式。模拟结果表明:风速与温度的平均绝对误差、平均百分误差及均方根误差分别为0.12m/s、1.1℃;11%、4%;0.18m/s、1.3℃,与实际测量结果相比模拟准确。3种优化模式的风速值、温度值及二者均匀性均优于上进侧出式。分析比较植物冠层平面风速及温度值,得出侧进侧出式为最佳气流循环模式。与上进侧出式相比,侧进侧出式平均风速增加0.51m/s,均匀性指标变异系数降低17%,平均温度降低0.5℃。     

植物光调控的研究进展

光是植物生活中最重要的环境因子之一.它不仅为植物光合作用提供辐射能,而且还为植物提供信号调节其发育过程,为此,高等植物具有一整套精细的光接受系统和光信号转导系统,以此对光强、光质、光照方向和光照时间、光周期等环境光条件的变化作出适应性反应.不同环境条件下的光信号通过各种植物光受体转导并与内生发育程序整合从而控制植物的生长发育模式.该文通过综述光敏色素分子的结构、功能和它介导光信号在植物体内、植物群体中的转导及其光调控作用,讨论了环境光信号对光能量在植物个体和群体中分布的影响.     

植物光调控的研究进展

光是植物生活中最重要的环境因子之一.它不仅为植物光合作用提供辐射能,而且还为植物提供信号调节其发育过程,为此,高等植物具有一整套精细的光接受系统和光信号转导系统,以此对光强、光质、光照方向和光照时间、光周期等环境光条件的变化作出适应性反应.不同环境条件下的光信号通过各种植物光受体转导并与内生发育程序整合从而控制植物的生长发育模式.该文通过综述光敏色素分子的结构、功能和它介导光信号在植物体内、植物群体中的转导及其光调控作用,讨论了环境光信号对光能量在植物个体和群体中分布的影响.     

植物光受体的研究进展

所有的生物感应环境中的信号 ,利用这些信号信息来改变自己的行为和生长发育。植物用来监测环境中光信号的感应系统由 3类光受体组成 :红光 /远红光受体、蓝光 /紫外光A受体和趋光素。植物光受体及由它介导的信号传导途径的研究是目前细胞生物学、发育生物学和分子生物学研究的热点之一。笔者介绍了植物光受体的理化性质、生物学功能和光受体信号传导途径研究方面的进展。     

上海地区日光利用型植物工厂周年生产水培生菜品种筛选

为满足日光利用型植物工厂周年生产的需求,提升水培蔬菜的稳定供应能力,筛选适宜上海地区水培的生菜品种,以8个生菜品种为试验材料,对其生育期、季节适应性和产量等指标进行比较。结果显示:速生生菜周年生产性较好,产量较高,综合性状均优于其他供试品种,可作为上海地区NFT水培生菜推荐品种。