植物工厂带来的启示
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植物工厂种业科普教育
植物工厂是一种以室内环境为基础的先进农业技术,通过控制光照、温度、湿度和营养等参数,培养植物在封闭空间中生长。
这种技术可以在任何地点和任何时间种植作物,不受季节限制。
同时,植物工厂还可以节约用水、减少农药使用,并提高产量和品质。
种业是农业的重要组成部分,通过培育、选育和推广高产、抗病虫害和适应不同环境的优质作物品种,来提高农作物的产量和质量。
种业主要包括植物育种、种子生产、种子检测和种子销售等环节。
科普教育是科学普及教育的简称,旨在向大众普及科学知识,提高公众对科学的认识和理解。
在农业领域,科普教育可以帮助人们了解种子的起源与种植技术,了解植物工厂的原理和优势,从而提高公众的科学素养,推进农业的可持续发展。
总的来说,植物工厂、种业和科普教育是与农业技术和知识相关的内容,通过推广先进的植物工厂技术和优质的种业成果,并进行科普教育,可以提高农业生产效率、保护生态环境,并为农民提供更多的农业发展机会。
植物工厂经营理念一、应用植物工厂的意义植物工厂是一个植物环境受人工控制的封闭空间,在这个空间里,植物的光合作用所需要的光质、光量、光周期,温度、湿度、二氧化碳浓度、培养液指标、种植过程等都通过计算机与传感器的控制,可以实现无污染蔬菜的订单化循环生产,是以科学为基础且独立于经验和直觉的新型农业生产。
植物工厂是设施农业的高级阶段,属物理农业范畴。
由于环境与人口因素,世界各国竞相发展植物工厂应用技术,植物工厂标志着农业产品工业化生产的时代到来,是创新型蓝海产业。
集多学科技术融合的植物工厂是现代农业科技最显著的标志。
进过多年发展,植物工厂趋于小型化,小型植物工厂的明确目标是向城市高效提供无污染的蔬菜。
市场需求与政策方向是植物工厂成为投资热点。
健康产业是未来拉动消费增长的方向之一,植物工厂提供的蔬菜产品符合健康产业的需求,可通过低温萃取技术等形成植物工厂产品的深加工,进一步提升植物工厂产品价值。
食品安全、城市化进程、气候变化、环境保护是植物工厂发展动力城市化进程带来的城市人口增加,城市周边蔬菜种植土地不断减少,化肥的过量使用使农业生产造成的环境污染面积运大于工业污染,土地退化严重,农药的过量使用导致我们日常食用的蔬菜外观源亮无任何虫害迹象,长期食用导致人体器官逐步损害,通支老年健康,从我们与蔬菜种植方面的交流来看,日前的蔬菜安全性确实令人扣忧,我们食用的蔬菜安全性是今年比明年更好。
植物工厂从根本上改变农业种植的概念,填物工厂被公认的安全食品顶尖产业。
是农业种植实现工业化的创新,确立了农业产品工政化生产的模式,实现了农业产品订单化储环生产,只有植物工广才能够长期稳定地生产出安全藏菜,在市场上具有唯一性:植物工厂的种植环境是为植物生长设定的最住环境,种植的工艺数据通过互联网支持,植物工厂生产是以科学为基础且独立于经验和直觉的新型农业生产,生产者不需要掌握盖菜种植的知识,为具备工业生产管理经验的投资者提供了新的选择,农业种植通过植物工厂被提开为制造业,提开了国际制造业资本的投资热点二、植物工厂是技术跨界的产物在国外,非农产业的巨头价纷涉及植物工厂,如飞利浦、款问朗、三菱、GE、西门子、丰田、富士通、夏普、台湾鸿海等都有涉足,工业资本试图掌握农业产品的生产,使植物工厂具备双重产业的特性,植物工厂是工业与农业跨界的产品。
植物工厂建造的意义与广阔前景植物工厂模式投入需大,但采用这种模式栽培,空间利用率及复种指数的提高,使单位面积产量实现几何级的倍增,如 480 平方米的植物工厂,相当于常规栽培的两个标准大棚面积,采用植物工厂模式后,就相当于 50 亩面积的蔬菜生产量,效益也得到了几何级的增长,一般当年可拿回投资成本,次年就可获益,另外,更为重要的是,目前植物工厂以全新的概念展现出独特的农业风格,会吸引更多的观光旅游休闲消费者,产生的其它效应与效益是无可估计的,不管是经济效益或社会效益都能达到比传统农业有更高的回报率。
而且栽培的蔬菜皆属无公害高档优质蔬菜,售价自然不菲,产品价格可以几倍地提高,对于投资者来说还是一个回收较高的项目,对于一些有实力的企业,还是可以率先发展与示范,为我国植物工厂建造发展作出应有的贡献。
植物工厂是当前农业领域中最为先进的植物种植模式,它的出现对我国农业发展来说具有里程碑的作用与意义,它将引导我国农业从传统模式向现代农业方向发展转变,将会大大推进我国农业发展的速度,也为国人树立强大的信心与民族自尊心,更重要的是为探研农业未来发展之路指出了明确方向,也为我国工业回哺农业作出了发展模式上的重要示范,更为生产无公害绿色蔬菜提供了一种最安全有效的方法,也为环境恶劣地区的农业发展之路提供重要参考,更是城市农业观光休闲农业的一种好模式,在闹市区的地下,或少废弃的工业厂房都可建成都市型的植物工厂,在沙漠在孤岛在寸草不生的荒芜之地也可进行植物工厂的构建,解决蔬菜匮乏问题。
同时,它也是各个大学或高中学生了解生物与自然的最好实训场所,也是中小学生的科普教育场所,或者是科研人员的最好试验基地,有了植物工厂,蔬菜淡季不淡,可因市场需要随时调节,有计划地生产,有计划在上市,为农业的工业化商品化标准化实施提供了最为稳定而可靠的新型农业模式。
目前,国内植物工厂还刚刚起步,它除了自身的经济效益外,还具有更大的社会效益与环保生态效益。
现代农业中的植物工厂模式解析现代农业正朝着高效、精准、环保的方向发展,植物工厂模式便是这一发展趋势下的创新成果。
植物工厂是一种通过设施内高精度环境控制实现农作物周年连续生产的高效农业系统。
它像是一个巨大的“植物制造车间”,将传统农业中的许多不可控因素变为可控。
植物工厂的兴起并非偶然。
随着人口的增长和城市化进程的加快,可耕地面积逐渐减少,对农产品的需求却在不断增加。
传统农业面临着土地资源有限、受自然环境影响大等诸多挑战。
植物工厂能够在有限的空间内,通过人工调控光照、温度、湿度、二氧化碳浓度、营养液等环境要素,实现作物的高效生产,这就为解决农产品供应问题提供了新的思路。
在一些土地资源稀缺的国家和地区,如日本、新加坡等,植物工厂得到了较为广泛的应用和发展。
这些地区对新鲜蔬菜等农产品的需求高,但自身的耕地难以满足需求,植物工厂可以在城市中心或者周边的有限空间内,源源不断地生产出新鲜、无污染的农产品。
(一)光照系统光照是植物生长的关键要素之一。
在植物工厂里,传统的自然阳光被人工光照所取代。
这种人工光照通常采用LED灯。
LED灯具有许多优点,它的光谱可以根据不同植物的需求进行定制。
例如,绿叶蔬菜在生长过程中对蓝光和红光的需求较高,植物工厂就可以调整LED灯的光谱,使其更多地发出蓝光和红光,从而促进蔬菜的光合作用,提高生长速度和品质。
而且,LED灯的能耗相对较低,可以降低植物工厂的运营成本。
(二)温度和湿度控制系统植物的生长对温度和湿度有特定的要求。
植物工厂能够精确控制温湿度,避免因季节变化或者天气波动对植物造成的不良影响。
在夏季高温时,通过制冷设备将室内温度控制在适合植物生长的范围内,如20-25℃;在冬季寒冷时,通过加热设备保证室内温暖。
湿度方面,不同的植物生长阶段可能需要不同的湿度环境。
在植物发芽期可能需要较高的湿度,而在成熟期可能需要适度降低湿度以防止病虫害滋生。
通过温湿度控制系统,可以为植物创造一个稳定、适宜的生长环境。
植物工厂的优点与缺点
植物工厂是一种利用现代化设备和技术,在封闭的环境中进行植物
生长和生产的先进农业生产方式。
它具有许多优点,同时也存在一些
缺点。
本文将从不同角度来探讨植物工厂的优点与缺点。
首先,植物工厂能够实现无土栽培,避免了传统农业中土壤污染的
问题。
同时,植物工厂采用循环水系统,有效节约用水,较传统农业
更加节能环保。
此外,植物工厂可以随时调控光照、温度、湿度等环
境参数,从而最大限度地提高植物生长速度和产量,确保作物质量的
稳定性和一致性。
其次,植物工厂在城市中建立起来,优化了城市规划和土地利用,
提高了城市绿化率,增加了城市居民的生活环境质量。
植物工厂还可
以实现全年无休的种植和收获,为市场提供连续不断的优质蔬菜,满
足了消费者多样化的需求。
然而,植物工厂也存在一些缺点。
首先,建设和运营成本较高,需
要大量投入现代化设备和技术,对于一些小型农户而言可能难以承受。
其次,植物工厂生产的蔬菜价格相对较高,一定程度上限制了普通消
费者的购买能力。
再者,由于植物工厂是在封闭环境中进行种植,缺
乏自然光照和空气流通,部分植物生长调节过程可能受到影响,导致
植物生长周期较长。
综上所述,植物工厂作为一种新型的农业生产方式,具有诸多优点,如无土栽培、节水节能、稳定产量等,同时也存在一些缺点,如高成本、高售价、生长周期较长等。
随着科技的不断进步和人们对生活质
量需求的不断提高,相信植物工厂将在未来得到更加广泛的应用和推广。
"土壤世界"系列中的文章"土壤"全面概述了土壤在维持地球上生命方面发挥的关键作用。
它深入探讨土壤的各个组成部分、土壤、植物和其他生物之间的复杂关系以及土壤保持的重要性。
文章中最引人注目的启示之一是土壤中生命的不可思议的多样性和复杂性。
对细菌,真菌,原生动物等众多微生物及其在营养循环和分解中的重要功能的描述,是真正开眼的。
这种洞察力加强了我对土壤本身是一个充满活力的生态系统的理解。
关于土壤是植物的重要栖息地的讨论进一步突出了土壤在支持陆地生活方面不可或缺的作用。
对植物从土壤中获取养分和水的过程的详细解释突出了土壤和绿色植物之间的深刻通联。
这种深厚的通联使我不仅欣赏土壤作为一个惰性基质,而且欣赏土壤作为一个维持植物生命的生长和发展的活生生的实体。
一个特别的例子是美洲原住民社区采用的“三个姐妹”种植方法。
这种传统农业做法涉及种植玉米、豆类和壁球,显示了土壤、植物和人类文化之间的密切关系。
这些作物之间的共生相互作用不仅表明适当管理的土壤的肥力和韧性,而且为可持续农业做法提供了有力的教训。
该条还强调迫切需要土壤保持和可持续土地管理做法。
关于土壤退化、侵蚀和荒漠化的讨论令人清醒地提醒人们注意土壤对人类活动和环境变化的脆弱性。
这种对土壤生态系统脆弱性的强调给我留下了深刻的印象,促使我有了新的责任感来保护和保存这一宝贵的资源。
"土壤世界"深深地扩大了我对于土壤在维持地球上生命方面复杂而不可或缺的作用的欣赏。
文章提供的深刻见解不仅加深了我对土壤作为动态和生物多样化生态系统的理解,而且提高了我对土壤保护和可持续土地管理做法的迫切需要的认识。
这种对土壤作为生机勃勃的呼吸实体的新理解,为我对自然世界的看法留下了不可磨灭的印记。
智能化植物工厂的作文
《智能化植物工厂真神奇》
嘿,你知道吗?我最近去体验了一把智能化植物工厂,那可真是太有意思啦!
那天,我怀着好奇的心情来到了植物工厂。
一进去呀,就感觉自己好像走进了一个科幻世界。
里面到处都是整齐排列的架子,上面种满了各种各样的蔬菜和植物。
那些植物长得可精神啦,绿油油的叶子,饱满的果实,看着就让人欢喜。
我走到一排生菜面前,哇,那些生菜长得就像一个个小士兵一样,站得笔直笔直的。
我忍不住伸手去摸了摸它们的叶子,滑溜溜的,感觉特别嫩。
然后我就仔细观察起来,发现它们的根部都插在一根根细细的管子里,这管子里应该就是给它们输送营养的吧。
接着我又看到有个小机器人在植物中间穿梭,它小小的身子灵活极了。
原来它是在帮忙照顾这些植物呢,一会儿给这个浇浇水,一会儿给那个松松土。
嘿,这小家伙可真勤劳呀!
我还看到在一个大屏幕上,显示着各种数据,什么温度啦、湿度啦、光照啦,都看得清清楚楚。
工作人员说,通过这些数据就可以精准地控制植物的生长环境,让它们能在最适宜的条件下成长。
这可真是太厉害啦!
在那里待了一会儿,我就在想啊,以后要是到处都是这样的智能化植物工厂,那我们随时都能吃到新鲜又健康的蔬菜啦,这可真是造福人类的好事呀。
等我离开的时候,我还真有点舍不得呢,感觉自己好像刚刚经历了一场奇妙的旅程。
总之,智能化植物工厂真是让我大开眼界,我相信它在未来一定会发挥更大的作用,给我们的生活带来更多的惊喜和美好!
咋样,是不是挺有趣呀?哈哈!。
植物工厂未来农业的新方向在科技飞速发展的今天,农业领域也正经历着前所未有的变革。
植物工厂作为一种创新的农业模式,正逐渐崭露头角,被视为未来农业的新方向。
植物工厂是一种通过设施内高精度环境控制实现农作物周年连续生产的高效农业系统。
与传统农业相比,它有着诸多显著的优势。
一、植物工厂的环境控制优势在植物工厂里,光照、温度、湿度、二氧化碳浓度等环境因素都能被精准调控。
就光照而言,传统农业依赖自然阳光,这使得农作物的生长受季节和天气的极大影响。
而植物工厂可以根据不同植物的需求,提供定制化的人工光照。
例如,对于叶菜类植物,给予特定光谱组合的光照,能够促进其光合作用的高效进行,使其生长速度大大加快。
通过调整光照的强度、时长和光谱,植物工厂可以在全年任何时候都为植物创造出最适宜的生长环境。
温度和湿度的控制同样至关重要。
传统农田里,温度和湿度的变化难以精准掌控,极端的温度和湿度条件可能会对农作物造成严重损害。
植物工厂则不同,它可以将温度稳定地保持在植物生长的最适区间,湿度也能被精确调节。
这样一来,植物就能够在稳定、舒适的环境中茁壮成长,避免了因环境波动而产生的生长停滞或病虫害爆发等问题。
二氧化碳浓度的调控也是植物工厂的一大特色。
植物通过光合作用吸收二氧化碳并释放氧气,在传统农业中,二氧化碳浓度主要依赖于自然环境。
而植物工厂可以根据植物生长的不同阶段,将二氧化碳浓度维持在最佳水平,进一步提高光合作用的效率,从而增加作物的产量和品质。
二、植物工厂的空间利用效率植物工厂在空间利用上有着独特的优势。
传统农业需要大片的土地来种植农作物,而随着城市化进程的加快,可用于农业的土地资源日益减少。
植物工厂采用立体种植的方式,通过多层栽培架,将种植空间从平面拓展到立体。
这种立体种植模式可以在有限的空间内实现作物产量的数倍甚至数十倍的增长。
例如,在一些城市的植物工厂中,利用垂直栽培技术,在几十平方米的空间内就能够种植出相当于数亩农田的蔬菜产量。
走进世界最大的植物工厂,它将极大的改进我们的生活图片说明: ▲在植物工厂,蔬菜一年可以收获16-18茬。
图片说明: ▲番茄图片说明: ▲石斛图片说明: ▲冰菜图片说明: ▲植物生长所需的环境条件:光、温、水、气(二氧化碳)、肥(营养元素),都可以通过人工调节来进行控制。
图片说明: ▲植物工厂生产的蔬菜已在厦门、福州和泉州等地100多家超市上架。
图片说明: ▲在环境条件完全可控的状态下生长的蔬菜,集安全、优质、营养于一体。
持续上万年春种秋收、靠天吃饭的农耕方式或许已经走到了尾声? 是的。
如今,一门名叫“光生物”的学科正从实验室走向产业。
它将植物生长所需要的阳光、土壤、雨露,用人工的方式提供给植物,使瓜果蔬菜在最理想的环境下生长,能量得到尽可能大的转化。
最近,在福建省泉州市安溪县,一座目前世界上单体面积最大的全人工型植物工厂正式投入生产,日产蔬菜1.5吨左右,并已进入超市货架。
在没有阳光和土壤的室内,生产无菌、无重金属等有毒物质污染的高品质蔬菜,中科院植物研究所与福建三安集团正联手将光生物科学从实验室推向国民经济主战场,一个崭新的光生物产业元年即将到来。
●植物工厂是通过设施内高精度环境控制,实现农作物周年连续生产的高效农业系统;通过计算机对植物生育的温度、湿度、光照、二氧化碳浓度以及营养液等环境条件进行自动控制,使设施内植物生育不受或很少受自然条件的制约。
●植物工厂的蔬菜生长流程主要包括:播种-拣苗-育苗-移栽-生长管理-收获。
●LED红蓝光谱的波长调节范围很大,且可人工控制,可以针对不同种类植物调节成合适的光谱波长,这样,植物就能根据LED设定的光源进行生长。
定制的“光配方”,意味着植物的生长速度可以更快,并可获得更高的产量和更优秀的品质。
●由于植物工厂内使用了人工照明,可以实现多层立体化栽培。
蔬菜可以在堆叠式层架上,利用无土栽培方式种植,叶片吸收人工光源提供的光来进行光合作用,根系生长在营养液中,通过营养液为其提供水分、养分和氧气等。
植物工厂在未来农业中的角色一、植物工厂的概念与特点植物工厂是一种通过设施内高精度环境控制实现农作物周年连续生产的高效农业系统。
它有着许多独特的特点。
从环境控制方面来说,植物工厂可以精确调控温度、湿度、光照、二氧化碳浓度等环境因素。
例如,温度能够被稳定地控制在最适宜作物生长的范围,无论是白天还是夜晚,不会像传统农业那样受到季节和天气变化的强烈影响。
湿度也是如此,通过加湿和除湿设备,保持作物生长环境的适度湿润,避免因过干或过湿导致的病虫害滋生或者作物生长不良。
光照更是植物工厂的一大优势,通过人造光源,可以根据不同作物的需求提供特定光谱和强度的光照,满足作物光合作用的需要。
而且光照时间也可以按需调节,在自然光照不足的情况下,延长光照时长,促进作物快速生长。
空间利用上,植物工厂具有高效性。
它采用多层立体栽培的方式,在有限的土地面积上大幅增加了种植面积。
这对于土地资源日益紧张的现代社会来说,意义非凡。
传统农业往往需要广阔的土地来种植作物,而植物工厂可以在城市的高楼大厦中,甚至是地下空间里进行农作物的生产,大大提高了土地的空间利用率。
二、植物工厂对未来农业产量的提升植物工厂能够显著提升农业产量。
由于环境因素的精准控制,作物生长周期可以被大大缩短。
以生菜为例,在传统农田中,生菜从播种到收获可能需要几个月的时间,而在植物工厂里,通过优化的环境条件,这个周期可以缩短到几周。
这种快速的生长速度意味着在相同的时间内,植物工厂能够生产出更多的农产品。
而且,植物工厂可以实现全年不间断生产。
不受季节和气候的限制,无论是寒冬还是酷暑,植物工厂内部始终保持着作物生长所需的最佳条件。
这就避免了传统农业中因为自然灾害(如洪水、干旱、霜冻等)或者季节性因素导致的减产甚至绝收的情况。
例如,在一些寒冷的北方地区,冬季无法进行露天蔬菜种植,而植物工厂却可以在冬季源源不断地生产出新鲜的蔬菜,满足市场的需求。
三、植物工厂对农产品质量的影响在植物工厂里生产的农产品质量有着独特的优势。
智能化植物工厂的作文朋友们!今天我要和你们聊聊一个超级酷的东西——智能化植物工厂!
想象一下,有一个巨大的房子,里面不是住人的,而是住满了各种各样的植物,而且这些植物被照顾得那叫一个精细,这就是智能化植物工厂啦。
在这个神奇的地方,没有靠天吃饭这一说。
天气不好?没关系!温度不合适?小意思!智能化系统统统能搞定。
它就像植物们的超级保姆,随时调节着光照、温度、湿度,让植物们感觉就像在天堂一样舒适。
这里的植物可不是随便长的,它们都有自己的“行程安排”。
什么时候浇水,什么时候施肥,都被安排得明明白白。
而且呀,这些工作都不用人亲自动手,全是智能设备在忙活。
感觉这些植物就像住在五星级酒店里,享受着贵宾级的服务。
还有更厉害的呢!智能化植物工厂里种出来的菜,那叫一个干净、新鲜。
没有农药残留,不用担心吃了会对身体不好。
简直就是直接从“工厂”到餐桌的放心美味。
你说,未来要是到处都是这样的智能化植物工厂,咱们是不是随时都能吃到新鲜又健康的蔬菜水果啦?那可真是太棒啦!
怎么样,智能化植物工厂是不是很神奇?相信在不久的将来,它会给我们的生活带来更多的惊喜和便利!。
植物工厂技术在农业中的未来发展植物工厂技术是一种新兴的农业技术,它通过精确控制环境条件,如光照、温度、湿度、二氧化碳浓度等,在室内种植作物。
这种技术为农业带来了许多潜在的优势,也预示着未来农业发展的新方向。
一、植物工厂技术的现状目前,植物工厂技术已经在一些发达国家得到了较为广泛的应用。
在日本,植物工厂种植的生菜、菠菜等叶菜类蔬菜已经进入了市场销售。
这些蔬菜在植物工厂中生长周期短,产量高,并且不受季节和气候的影响。
在荷兰,植物工厂技术也被应用于花卉种植,能够生产出高质量、标准化的花卉产品。
植物工厂通常采用多层立体种植的方式,充分利用空间,提高单位面积的产量。
通过人工光源提供光照,可以根据不同作物的需求调整光的强度、波长和光照时间。
例如,对于叶菜类蔬菜,蓝光和红光的组合能够促进光合作用,提高生长速度。
在温度和湿度控制方面,植物工厂可以保持稳定的环境条件,避免因外界气候变化而导致的病虫害爆发。
二、植物工厂技术在农业中的优势(一)提高产量和质量植物工厂能够提供作物生长所需的最佳环境条件,使得作物生长速度加快,产量提高。
由于环境可控,可以减少病虫害的发生,减少农药的使用,从而提高作物的质量。
例如,无农药残留的蔬菜更符合现代消费者对健康食品的需求。
###(二)节约资源与传统农业相比,植物工厂可以节约用水。
在传统农业中,灌溉水的大部分会通过蒸发、渗漏等方式流失,而植物工厂采用循环灌溉系统,水的利用率大大提高。
植物工厂还可以精确控制肥料的施用量,减少肥料的浪费。
###(三)不受自然条件限制植物工厂可以在任何地点建立,无论是城市中心还是偏远地区。
它不受季节、气候、土壤等自然条件的限制,可以全年不间断地生产作物。
这对于解决粮食安全问题,特别是在一些自然条件恶劣的地区,具有重要意义。
三、植物工厂技术面临的挑战(一)成本较高植物工厂的建设和运营成本较高。
建设一个植物工厂需要投入大量的资金用于购买设备,如人工光源、空调系统、自动化控制系统等。
植物工厂带来的启示 资料编号№:2014082801
佛山好亮固体光源研究所编制 本文阐述植物工厂的整体概念和技术要点,论证了尖端科技融合的植物工厂的发展,展示了植物工厂作为现代农业创新科技的应用,植物工厂从根本上改变农业种植的概念,植物工厂标志着设施农业发展的高级阶段,是最具有投资价值的新型产业。在城市内建立以生产蔬菜为目的的植物工厂成为世界各国竞相发展的新领域。
关键词:植物工厂,植物人工辐射源,安全蔬菜 佛山好亮固体光源研究所技术资料
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1、概述 植物工厂PF(Plant Factory)是农业种植工业化的产物,是21世纪蔬菜种植发展方向,它标志着设施农业发展的高级阶段,是未来10年最具有投资价值的新型产业。在城市内建立以生产蔬菜为目的的植物工厂成为世界各国竞相发展的新领域。
设施农业发展过程 植物工厂最主要的特征是打破传统蔬菜生产模式,通过对植物光合、温度、二氧化碳浓度、营养液等实现人工控制的高效率种植,实现订单化生产,蔬菜的生产周期不会因为天气等原因而改变,生产的蔬菜是真正的安全型蔬菜,水耕法(即无土培植)是植物工厂的主要手段,层架式结构是主要形式,随着以LED技术为基础的植物人工辐射源(PARS)的应用成本进一步降低,植物工厂将迎来发展的黄金期。
植物工厂成为投资热点的主要原因是: 1) 种植环境恶化,食品安全,医疗费用增加等对蔬菜的安全性要求增加。 2) 全球气候变迁的不确定性增加,水资源减少与土地沙漠化使得传统农业遇到困境。 3) 城市化进程带来的城市人口增加,蔬菜供应增大,而土地资源却不断减少。 4) 传统农业生产引发的环境负担不断增加。 5) 城市蔬菜供给的物流成本增加,城市蔬菜价格上升,提供了产品盈利空间。 6) 为追求产量而在蔬菜种植中使用农药和防虫剂,蔬菜污染忧虑增加。 7) 土地的重金属污染与浇灌用水的工业污染问题突出。 8) 太阳能与风能等清洁能源的应用规模不断扩大,地热应用技术也逐步应用。 9) LED技术的应用成本下降,多波段光质应用。 佛山好亮固体光源研究所技术资料 第 页 2
2、植物工厂定义 植物工厂的定义:植物工厂是一个采用人工种植环境,实现全年固定周期量产,实现循环订单化生产,稳定地提供无公害蔬菜的封闭的清洁生产环境。在这个环境里,植物的光合作用(光质,光量,光周期)、温度、湿度、二氧化碳浓度、培养液成分、生产过程等都可以得到计算机与传感器的有效控制,是以科学为基础且独立于经验和直觉的新型农业生产。
植物工厂概念示意图 植物工厂的优点: 1) 产品是按照订单生产,生产周期与产量可以稳定。 2) 采用植物人工辐射源与温度控制系统,不受地区气候条件的影响。 3) 封闭的立体化种植,节省土地资源和防止污染。 4) 生产周期短,全年产量高,年产量是露天种植的4到8倍。 5) 可以做到真正的无公害安全蔬菜。 6) 生产人员按照程序规范生产,无需专业技术。 7) 工厂设置在城市内的购物区或者工业园区,减少供应物流成本。
植物工厂分类: 1) 按照光合作用分为两类:完全人工辐射方式和太阳与人工辐射互补方式。 2) 按照种植结构又分为平面种植和立体种植。 3) 按照种植方式分为土耕,水耕,雾耕。 4) 按照种植规模分为小型植物工厂(小于800平方米),大型植物工厂(大于1000平方米)。 大部分的植物工厂采用的是立体种植的水耕法。
3、植物工厂与人造光源 植物工厂与人造光源的技术发展紧密联系,植物工厂的概念是在人造光源的基础上发展而来的,最早利用人造光源进行的种植是在温室进行,其理论依据是植物光合作用的研究成果,在太阳光的可见光范围内(波长范围:380nm-735nm)太阳光与人造光源的物理原理相同,只是两者的光谱形状不同,人造光源可以完全替代太阳光实现植物室内种植。白炽灯、HID、荧光灯等人造光源已经在温室种植得到了广泛的应用,不同的人造光源在植物种植的区别是对电能的利用效率不同,提高电能利用效率直接导致种植成本的下降,然而,这些早期的人造光源在植物光合作用的吸收光谱方面却无法有效的调节,植物的吸收率低,对电能的利用效率无法进一步提高。 佛山好亮固体光源研究所技术资料 第 页 3
人类的技术进步总是伴随着能源利用效率的提高而发展,上个世纪九十年代初,发蓝色光的LED(发光二级管)芯片制造技术实现量产,LED照明得到迅猛的发展,LED光源引发人造光源的变革,成为照明产业的主要光源,LED照明成为新一代光源的最主要特征是节能与环保, LED技术的发展对于农业种植的人造光源也带来新的进步,LED技术不但在电能利用效率提高,而且,在植物光合作用的吸收光谱控制方面也是其他光源无法比拟的,LED技术也就成为植物种植过程中的最佳选择。
对比内容 白炽灯 HID 荧光灯 LED 辐射利用率 0.2% 1.5% 0.95% 6.5% 发热量 高 高 低 低 价格 低 中 低 高 寿命 低 中 低 高 光谱调节 无 无 无 可以 光谱质量 缺乏蓝光 缺乏蓝光 缺乏红光 最好 植物种植应用 已淘汰 在使用 在使用 最佳选择 各种人造光源的性能对比 我们这个星球最为神奇的现象是植物创造的,植物是地球上唯一可以把太阳可见光部分的辐射能转化为有机物的生物,如果没有植物的光合作用,地球上就不会有动物和人类,植物的光合作用是依靠有机物生存的其他生命的基础。植物光合作用的研究表明,植物对太阳光不同波长的吸收是不同的,植物的光合作用主要依靠蓝光与红光这两部分进行,用人造光源代替太阳光时,最佳的人造光源是可以按照植物的吸收光谱配置,目前,只有LED可以做到这一点,因为LED光源本身只能发出单一波长的光,LED光源发光波长在380nm到735nm范围内可以人为的控制,而其他光源几乎无法做到。所以,LED作为植物光合作用的人造光源是最有效的和最节能的。采用LED技术对植物光合作用的光质、光量、光周期的控制性能优于其他人造光源。
植物的光合作用 佛山好亮固体光源研究所技术资料
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4、植物工厂应用的核心技术 植物工厂应用的核心技术 1)、植物的光合作用实质上是对太阳辐射的光子的生物化学反应,植物的光合作用是由太阳辐射的光子产生的,所以,我们把用于种植的人造光源称为植物人工辐射源(Plant Artificial radiation sources)简称PARS,如果用“照明”概念下的流明、照度等参数标定植物的光合作用会导致应用错误,LED植物人工辐射源波长范围在太阳辐射范围内,对植物与人的身体是安全的。
植物吸收
太阳辐射
LED 白炽灯 荧光灯 高压钠灯 植物吸收光谱与太阳光谱 各种人造光源光谱 佛山好亮固体光源研究所技术资料 第 页 5
2)、温度与湿度的控制在植物工厂里也起到关键作用,植物工厂要实现生产周期最小化且供货周期固定的生产模式,生产环境的温度与湿度的控制可以保证植物在最佳温度环境的快速生长,在植物工厂里温度控制也是衡量植物工厂能耗的主要指标。
3)、植物工厂一般采用水培或者雾培的种植方式,这两种方式的基质是营养液,对营养液的成分指标的自动化控制也是保证植物工厂最小周期生产的主要手段,营养液自动化控制主要包括:液温、EC、ph、溶氧以及营养液成分的补充、营养液的循环处理。
4)、植物的光合作用吸收二氧化碳,释放出氧气,植物生长环境的二氧化碳浓度控制也是保证植物快速生长的条件之一,在植物工厂的环境控制系统中,都设置有二氧化碳浓度控制装置,同时,植物光合作用产生的氧气也需要采用过滤通风设备排出。空气过滤装置也有效防止病菌的侵入,在植物工厂里,农作物几乎没有病虫害的袭扰。
5)、植物工厂的数据检测与传输采用无线网络,环境检测、营养液检测等数据需要网络技术支持,植物工厂的网络特点是距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输,是典型的周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据的传输应用,各种传感器与控制器大多采用控制简单、距离短、功耗小、低速率的双向无线通讯技术。
5、立体种植是植物工厂的特色 在植物工厂里,层架式立体种植是高效种植的另一个手段,与平面种植相比,立体种植对土地的利用率达到4-8倍,立体种植的管理效率也远高于平面种植,自动化耕种容易实现,立体种植把植物工厂引入小型化,数百平方米的小型植物工厂将是未来城市蔬菜供应的主要来源。 佛山好亮固体光源研究所技术资料
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6、食品安全是植物工厂的目的 食品安全问题是植物工厂概念的主要目的,植物工厂的产品安全性是最有保障的,植物工厂对各种食品安全指标是完全可控制的,植物工厂的生产环境是相对封闭的,内外空气交换需要过滤,基本上防止了病毒虫害入侵,植物工厂采用水培或雾培,使用的水质与营养液的有害成分的检测与控制是自动化完成的,重金属等不可能出现在植物工厂的产品里,植物工厂无需使用农药与生长素,同时,植物工厂里使用的种植设备采用抗微生物材料,植物的种子是经过消毒处理,整个生产系统的微生物比传统蔬菜种植降低数千倍,植物工厂产生的蔬菜可以达到无农药、无重金属、低硝酸盐、低生物菌,植物工厂生产的蔬菜可以直接食用的,通过光质与光量的调整,可以改善蔬菜的营养与口感,植物工厂的蔬菜是全球范围内安全度最高的蔬菜。
植物工厂生产的蔬菜,由于整个生产环节都符合安全型蔬菜生产的要求,生产的产品是健康食品,植物工厂的产品都标注无农药,成为安全蔬菜的标志
7、植物工厂生产流程