LED植物工厂(中文)
人工光植物工厂水培生菜高效生产关
栽培生理Cultivation Physiology中国果菜China Fruit&Vegetable第43卷,第1期2023年1月人工光植物工厂水培生菜高效生产关键技术陈淑君1，赵凤2，姚慧敏1，王绛辉1，孙家波1*（1.山东省农业科学院休闲农业研究所/农业农村部华东都市农业重点实验室，山东济南250100；2.齐河县农业农村局农村经济发展服务中心，山东德州251100）摘要:人工光植物工厂是现代高效农业的一种新的表现形式，植物工厂可人工取代不稳定的农业环境，采用立体栽培模式可充分利用有限空间，精确调控水、光、温、气、肥，提高作物种植效率和作物品质。
生菜是国内外植物工厂种植面积较大的一种优质蔬菜。
本文利用人工光植物工厂，通过一体式环境水肥智能调控技术、蔬菜工厂环境因子和营养液实时监测与动态精准调控技术，开展生菜周年化生产工作。
从生产实际出发，对生菜的品种选择、育苗管理、移栽定植、营养液配置与循环、植物工厂智能化管理和操控等方面对水培生菜的高效栽培生产技术进行总结，以期为植物工厂内水培生菜高品质周年化生产和深液流高效栽培应用提供参考。
关键词:人工光植物工厂；生菜；一体式环境水肥智能调控技术；蔬菜工厂环境因子；营养液实时监测与动态精准调控技术中图分类号：S636文献标志码：A文章编号：1008-1038(2023)01-0080-05DOI：10.19590/ki.1008-1038.2023.01.012High Eficiency Cultivation Technology of Hydroponic Lettucein Artificial Light Plant FactoryCHEN Shujun1,ZHAO Feng2,YAO Huimin1,WANG Jianghui1,SUN Jiabo1*(1.Institute of Leisure Agriculture,Shandong Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of East ChinaUrban Agriculture,Ministry of Agriculture and Rural Affairs,Jinan250100,China;2.Rural Economic Development Service Center of Qihe County,Bureau of Agriculture and Rural Affairs,Dezhou251100,China) Abstract:Artificial light plant factory is a new form of advanced agriculture,plant factory can replace the unstable agricultural environment manually,three-dimensional cultivation mode can make full use of limited space,improve crop planting efficiency and crop quality.In this paper,the efficient cultivation techniques of hydroponic lettuce were summarized from seedling management,transplanting and transplanting,allocation and circulation of nutrient solution,intelligent management and control of plant factory,etc.This system through the one-piece environment收稿日期:2022-07-19基金项目:山东省农业科学院科技创新工程———名优特色花卉提质增效关键技术创新和示范（CXGC2022A12）第一作者简介:陈淑君（1992—），女，硕士，主要从事植物工厂水培叶菜和药用植物研究工作*通信作者简介:孙家波（1987—），男，副研究员，博士，主要从事农业信息化和都市农业相关工作植物工厂分为人工光植物工厂、太阳光型植物工厂、太阳光和人工光源组合型植物工厂三种类型[1]。
植物工厂设计方案
植物工厂设计方案1. 引言植物工厂是一种通过控制环境条件来种植植物的现代农业生产模式。
它利用先进的技术手段，如LED光源、温度湿度控制系统等，为植物提供最佳的生长环境。
本文将介绍一个基于垂直种植的植物工厂设计方案，旨在提高植物生长效率和提供高质量的农产品。
2. 设计目标本设计方案的目标是在有限的空间内实现高效的植物生产，并确保农产品的质量和安全性。
具体目标如下：•提供适宜的光照、温度和湿度，以满足植物生长的需求。
•最大化空间利用，通过垂直种植方式提高产能。
•实现自动化控制，减少人工操作和能源消耗。
•保证农产品的无农药残留和纯净度，提供安全的食品。
3. 设计要素3.1 空间布局植物工厂的空间布局应充分考虑到植物的生长需求和操作的便利性。
本方案建议采用多层垂直种植架的布局方式，以最大化空间利用。
种植架的高度和间距应根据植物的生长特性和灯光的照射需求进行调整。
3.2 光照系统植物工厂的光照系统是核心设备之一。
本方案建议使用LED光源，通过控制不同波长的光线和光照强度，以提供最适合植物生长的光照条件。
光照系统还应考虑到节能和照明效果，以确保稳定而高效的生产环境。
3.3 温湿度控制温度和湿度是植物生长的重要影响因素。
本方案建议采用先进的温湿度控制系统，以确保生产环境中的温度和湿度处于最适宜的范围。
系统应配备温湿度传感器，并能自动调整加热、冷却和除湿设备，以维持稳定的生产条件。
3.4 自动化控制为了减少人工操作和提高生产效率，本方案建议实现植物工厂的自动化控制。
通过集成传感器和执行器，可以实现对光照、温湿度、水分和营养等因素的自动调节和监控。
自动控制系统还可以与农业物联网平台连接，实现远程监控和数据分析。
3.5 无土栽培系统为了减少土壤传染病的风险并提高水肥利用效率，本方案建议采用无土栽培系统。
通过在种植架上设置水培槽和营养液供给系统，可以实现植物的根系生长和养分吸收。
无土栽培系统还可以与自动化控制系统集成，实现自动供水和营养液循环。
led植物灯
led植物灯LED植物灯：现代植物生长的有效利器引言：随着城市化的进步和生活节奏的加快，越来越多的人选择在家中种植植物来装点居室，抚慰身心。
然而，在室内环境中，植物的生长受到了限制，特别是光照不足的情况下。
植物需要充足的光照来进行光合作用，促进生长，而LED植物灯作为室内种植的有力助手，为植物提供了合适的光照环境。
本文将详细介绍LED植物灯的原理和功能，以及其在室内种植领域的应用。
一、LED植物灯的原理和功能1. 原理：LED植物灯即使用LED（Light Emitting Diode，发光二极管）作为照明源的灯具。
LED植物灯通过利用LED的特殊波长和光谱，以及特定的红色光和蓝色光比例，模拟自然阳光的光谱，为植物提供充足的光照。
2. 功能：LED植物灯具有以下几个主要功能：(1) 促进光合作用：LED植物灯能够提供植物所需的不同波长的光线，特别是红光和蓝光对植物的光合作用有着重要的促进作用，有效提高植物的光合效率，促进植物生长。
(2) 增强植物生长：通过控制LED植物灯的光照时间和光照强度，可以模拟不同季节的光照条件，调节植物的生长周期和生长速度，促进植物的健康发展。
(3) 节能环保：相比传统的荧光灯和白炽灯，LED植物灯耗电量更低，能够有效减少能源消耗和碳排放，具有较佳的节能环保效果。
二、LED植物灯在室内种植领域的应用1. 家庭种植：对于没有阳台或庭院的家庭来说，室内种植成为一种流行的选择。
LED植物灯可以提供所需的光照，让植物在室内充分生长。
不同的植物需要不同的光照条件，LED植物灯可以根据需要调节光照强度和波长，满足各种植物的生长要求，如绿叶植物、花卉植物等。
2. 商业种植：除了家庭种植外，LED植物灯在商业种植领域也有广泛的应用。
例如，温室大棚、植物工厂等室内种植环境需要大量的光照来满足植物生长需求，传统的人工光照无法满足需求。
而LED植物灯可以提供精确的光谱和光照强度，使得植物工厂能够实现全年无季节限制的高效种植。
植物工厂模式下LED光质对水培韭菜生长、风味及品质的影响
㊀山东农业科学㊀２０２３ꎬ５５(１０):４４~５２ＳｈａｎｄｏｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ㊀ＤＯＩ:１０.１４０８３/ｊ.ｉｓｓｎ.１００１－４９４２.２０２３.１０.００７收稿日期:２０２２－１２－０９基金项目:国家现代农业产业技术体系项目(ＣＡＲＳ－２４－Ｂ－０２)ꎻ北京市农林科学院财政专项 人工光植物工厂调控韭菜风味技术及其分子机制(ＣＺＺＪ２０２２０９) ꎻ财政部和农业农村部:北京市农林科学院蔬菜研究中心改革与发展项目(ＫＹＣＸ２０２００１－０３)作者简介:李伟(１９９５ )ꎬ男ꎬ硕士研究生ꎬ研究方向为设施园艺与无土栽培ꎮＥ－ｍａｉｌ:１５３６４３３３１２＠ｑｑ.ｃｏｍ通信作者:王丽萍(１９６９ )ꎬ女ꎬ博士ꎬ教授ꎬ主要从事设施园艺与无土栽培等研究ꎮＥ－ｍａｉｌ:ｗｌｐ２９＠１６３.ｃｏｍ植物工厂模式下ＬＥＤ光质对水培韭菜生长、风味及品质的影响李伟１ꎬ２ꎬ３ꎬ佟静２ꎬ３ꎬ武占会２ꎬ３ꎬ刘宁２ꎬ３ꎬ王宝驹２ꎬ３ꎬ季延海２ꎬ３ꎬ王丽萍１(１.河北工程大学园林与生态工程学院ꎬ河北邯郸㊀０５６０３８ꎻ２.北京市农林科学院蔬菜研究所ꎬ北京㊀１０００９７ꎻ３.农业农村部华北都市农业重点实验室ꎬ北京㊀１０００９７)㊀㊀摘要:为探究植物工厂中适合韭菜生长的最佳光质ꎬ本试验以韭菜品种 ７９１ 为材料ꎬ设置白光㊁红光㊁蓝光和绿光４种光质处理ꎬ研究不同ＬＥＤ光质对水培韭菜生长㊁产量㊁营养成分和风味品质的影响ꎮ结果表明ꎬ与白光相比ꎬ红光处理下韭菜叶宽㊁产量和根系活力分别提高１７.０％㊁３１.６％和９.２％ꎬ总酚和类黄酮含量分别提高２８.６％和４０.９％ꎬ并抑制韭菜株高和假茎粗的增加ꎻ蓝光处理下韭菜生长更加健壮ꎬ产量较高ꎬ可溶性蛋白㊁酶促丙酮酸㊁ＶＣ含量最高ꎬ总酚㊁类黄酮含量较高ꎬ纤维素㊁硝态氮含量最少ꎮ电子鼻传感器显示ꎬ氮氧化物(Ｗ５Ｓ)㊁硫化合物(Ｗ１Ｗ)㊁芳烃化合物和硫的有机化合物(Ｗ２Ｗ)各风味物质在蓝光处理下相对电导率值最高ꎬ表明蓝光处理能提高韭菜风味品质含量ꎮ综合分析认为ꎬ韭菜生产中使用蓝光进行处理能实现较高产量㊁最优品质及风味的有机结合ꎮ关键词:韭菜ꎻＬＥＤ光质ꎻ品质ꎻ辛辣性ꎻ风味中图分类号:Ｓ６３３.３０４＋.７㊀㊀文献标识号:Ａ㊀㊀文章编号:１００１－４９４２(２０２３)１０－００４４－０９ＥｆｆｅｃｔｏｆＬＥＤＬｉｇｈｔＱｕａｌｉｔｙｏｎＧｒｏｗｔｈꎬＦｌａｖｏｒａｎｄＱｕａｌｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＣｈｉｖｅｕｎｄｅｒＷａｔｅｒＣｕｌｔｕｒｅＣｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎＰｌａｎｔＦａｃｔｏｒｙＭｏｄｅＬｉＷｅｉ１ꎬ２ꎬ３ꎬＴｏｎｇＪｉｎｇ２ꎬ３ꎬＷｕＺｈａｎｈｕｉ２ꎬ３ꎬＬｉｕＮｉｎｇ２ꎬ３ꎬＷａｎｇＢａｏｊｕ２ꎬ３ꎬＪｉＹａｎｈａｉ２ꎬ３ꎬＷａｎｇＬｉｐｉｎｇ１(１.ＳｃｈｏｏｌｏｆＬａｎｄｓｃａｐｅａｎｄＥｃｏｌｏｇｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＨｅｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＨａｎｄａｎ０５６０３８ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＶｅｇｅｔａｂｌｅｓꎬＢｅｉｊｉｎｇＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅａｎｄＦｏｒｅｓｔｒｙＳｃｉｅｎｃｅｓꎬＢｅｉｊｉｎｇ１０００９７ꎬＣｈｉｎａꎻ３.ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＵｒｂａｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅꎬＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅａｎｄＲｕｒａｌＡｆｆａｉｒｓꎬＢｅｉｊｉｎｇ１０００９７ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ㊀ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｌｉｇｈｔｑｕａｌｉｔｙｆｏｒｔｈｅｇｒｏｗｔｈｏｆＣｈｉｎｅｓｅｃｈｉｖｅｓｉｎａｐｌａｎｔｆａｃｔｏｒｙꎬｔｈｉｓｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅＣｈｉｎｅｓｅｃｈｉｖｅｖａｒｉｅｔｙ ７９１ ａｓｍａｔｅｒｉａｌꎬａｎｄｆｏｕｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｏｆｗｈｉｔｅｌｉｇｈｔꎬｒｅｄｌｉｇｈｔꎬｂｌｕｅｌｉｇｈｔａｎｄｇｒｅｅｎｌｉｇｈｔｗｅｒｅｓｅｔ.ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔＬＥＤｌｉｇｈｔｑｕａｌｉｔｙｏｎｔｈｅｇｒｏｗｔｈꎬｙｉｅｌｄꎬｎｕｔｒｉｔｉｏｎａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｆｌａｖｏｒｑｕａｌｉｔｙｏｆｈｙｄｒｏｐｏｎｉｃＣｈｉｎｅｓｅｃｈｉｖｅｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ.ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｗｈｉｔｅｌｉｇｈｔꎬｒｅｄｌｉｇｈｔｉｎｃｒｅａｓｅｄｔｈｅｌｅａｆｗｉｄｔｈꎬｙｉｅｌｄꎬｒｏｏｔａｃｔｉｖｉｔｙꎬｔｏｔａｌｐｈｅｎｏｌｉｃｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｆｌａｖｏｎｏｉｄｃｏｎｔｅｎｔｏｆＣｈｉｎｅｓｅｃｈｉｖｅｓｂｙ１７.０％ꎬ３１.６％ꎬ９.２％ꎬ２８.６％ａｎｄ４０.９％ꎬｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙꎬａｎｄｉｎ￣ｈｉｂｉｔｅｄｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｐｌａｎｔｈｅｉｇｈｔａｎｄｐｓｅｕｄｏｓｔｅｍｄｉａｍｅｔｅｒ.ＵｎｄｅｒｂｌｕｅｌｉｇｈｔｔｒｅａｔｍｅｎｔꎬｔｈｅＣｈｉｎｅｓｅｃｈｉｖｅｓｇｒｅｗｍｏｒｅｒｏｂｕｓｔꎻｔｈｅｙｉｅｌｄａｎｄｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｓｏｌｕｂｌｅｐｒｏｔｅｉｎꎬｅｎｚｙｍａｔｉｃｐｙｒｕｖａｔｅꎬＶＣꎬｔｏｔａｌｐｈｅｎｏｌｓａｎｄｆｌａｖｏｎｏｉｄｓｗｅｒｅｈｉｇｈｅｒꎬａｎｄｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｃｅｌｌｕｌｏｓｅａｎｄｎｉｔｒａｔｅｎｉｔｒｏｇｅｎｗｅｒｅｔｈｅｌｏｗｅｓｔ.Ｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｎｏｓｅｓｅｎｓｏｒｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｖａｌｕｅｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎｏｘｉｄｅｓ(Ｗ５Ｓ)ꎬｓｕｌｆｕｒｃｏｍｐｏｕｎｄｓ(Ｗ１Ｗ)ꎬａｒｏ￣ｍａｔｉｃｃｏｍｐｏｕｎｄｓａｎｄｓｕｌｆｕｒｏｒｇａｎｉｃｃｏｍｐｏｕｎｄｓ(Ｗ２Ｗ)ｗｅｒｅｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔｕｎｄｅｒｂｌｕｅｌｉｇｈｔｔｒｅａｔｍｅｎｔꎬｉｎｄｉｃａ￣ｔｉｎｇｔｈａｔｂｌｕｅｌｉｇｈｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｃｏｕｌｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｆｌａｖｏｒｑｕａｌｉｔｙｃｏｎｔｅｎｔｏｆＣｈｉｎｅｓｅｃｈｉｖｅｓ.Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅａｎａｌｙ￣ｓｉｓｓｕｇｇｅｓｔｅｄｔｈａｔｂｌｕｅｌｉｇｈｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｉｎＣｈｉｎｅｓｅｃｈｉｖｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｃｏｕｌｄａｃｈｉｅｖｅｈｉｇｈｅｒｙｉｅｌｄꎬｏｐｔｉｍａｌｑｕａｌｉｔｙａｎｄｂｅｔｔｅｒｆｌａｖｏｒ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀ＣｈｉｎｅｓｅｃｈｉｖｅꎻＬＥＤｌｉｇｈｔｑｕａｌｉｔｙꎻＱｕａｌｉｔｙꎻＳｐｉｃｙꎻＦｌａｖｏｒ㊀㊀ＬＥＤ灯作为人工补充光源ꎬ其电光的转化效率高ꎬ发光效率在８０~１８０ｌｍ/Ｗ之间ꎬ大大节约成本[１]ꎮ随着ＬＥＤ灯的发展㊁普及与不断的更新换代ꎬ其逐渐在植物工厂中开始使用ꎬ实现了植物多层多架多时段种植ꎬ这不仅能提高植物工厂内的空间利用效率ꎬ还能增大不同颜色光质在生产中的利用效率[２]ꎮ不同植物的不同生长时期对光质敏感程度不尽相同ꎬ白光作为一种混合光源ꎬ虽能满足植物对光源的要求ꎬ但会造成资源浪费ꎮ光质是光的重要属性ꎬ植物的生长和品质直接受到光质的影响[３－４]ꎮ植物体内存在着光敏色素㊁隐花色素以及紫外光－Ｂ受体三种类型的感光受体ꎬ分别感应６００~８００ｎｍ红光㊁３２０~５００ｎｍ蓝紫光及２８０~３２０ｎｍ紫外光[５]ꎮ红光可以促进植物的营养生长ꎬ增大叶面积ꎬ提高株高㊁植株生物量以及光化学效率ꎬ同样对茎生长也具有正向调控作用ꎬ它通过调控体内激素ＩＡＡ含量实现[６－８]ꎮ蓝光可以影响植物光形态的建成ꎬ也可以提高植物的营养品质[９]ꎮ绿光不仅能刺激较低冠层的光能利用效率ꎬ还能延缓叶片衰老[１０]ꎮ绿光的加入提高了甜椒的果实重以及干物质含量[１１]ꎮ有研究表明经过绿光处理的植株ꎬ生长速率和生物量得到提高ꎬ但光强过大则会抑制生长[１２]ꎮ韭菜(ＡｌｌｉｕｍｔｕｂｅｒｏｓｕｍＲｏｔｔｌ.ｅｘＳｐｒ.)为百合科葱属多年生草本宿根植物ꎬ因其独特的风味品质广受大众欢迎ꎮＳ－烃基半胱氨酸亚砜[Ｓ－ａｌｋ(ｅｎ)ｙｌｃｙｓｔｅｉｎｅｓｕｌｆｏｘｉｄｅꎬＣＳＯｓ]是葱属植物中含硫的天然产物[１３]ꎬ是形成韭菜风味品质的主要成分之一[１４－１５]ꎮ跟土培相比ꎬ水培韭菜茬次频率较快㊁生长期短ꎬＣＳＯｓ表达不充分ꎬ造成韭菜风味品质下降ꎮＣＳＯｓ主要存在于葱属蔬菜植物中ꎬ但不同种类蔬菜中的ＣＳＯｓ种类也不同ꎬ主要有四种类型ꎬ分别为Ｓ－烯丙基－Ｌ－半胱氨酸亚砜(ＡＣＳＯ)㊁Ｓ－甲基－半胱氨酸亚砜(ＭＣＳＯ)㊁Ｓ－丙基－半胱氨酸亚砜(ＰＣＳＯ)㊁Ｓ－１－丙烯基－Ｌ－半胱氨酸亚砜(ＰｅＣＳＯ)ꎮＡＣＳＯ存在于大蒜ꎬＭＣＳＯ存在于葱属和芸薹属ꎬＰＣＳＯ和ＰｅＣＳＯ存在于洋葱[１６]ꎮ当植物受到损伤时ꎬＣＳＯｓ与蒜氨酸酶(ａｌｌｉｉｎａｓｅ)等一系列酶反应生成丙酮酸盐㊁氨和含硫化合物ꎬ后者会分解成易挥发㊁有气味的风味物质[１７]ꎮ前人在洋葱风味的研究上表明ꎬ洋葱风味与辛辣性息息相关ꎬ丙酮酸含量决定了洋葱的辛辣性ꎬ而葱属植株中有机硫化物的合成和丙酮酸含量８０％以上取决于遗传因素ꎬ其余部分受到外界环境影响[１８]ꎮ为此ꎬ本试验以白光为对照ꎬ设置红光㊁蓝光㊁绿光３种光质处理ꎬ研究不同ＬＥＤ光质对水培韭菜生长㊁品质以及风味指标的影响ꎬ以期为植物工厂条件下高效率㊁高品质㊁低成本生产韭菜提供技术参考ꎮ１㊀材料与方法１.１㊀试验材料试验于２０２２年３月９日至４月１２日在北京市农林科学院蔬菜研究所的人工光植物工厂中进行ꎮ供试韭菜品种为 ７９１ ꎬ播种时间为２０２１年７月２０日ꎬ定植时间为２０２１年１０月２０日ꎮ供试营养液由北京市农林科学院蔬菜研究所专门研发的肥料添加蒸馏水配制而成ꎮ１.２㊀试验设计与管理本试验所用营养液浓度统一控制在ＥＣ为(２.５ʃ０.２)ｍＳ/ｃｍ㊁ｐＨ值为６.０ʃ０.２ꎮ光照采用ＬＥＤ植物生长灯供给ꎬ灯管与韭菜距离控制在２５ｃｍ左右ꎮ试验设置４种光质处理ꎬ即白光㊁红光㊁蓝光㊁绿光ꎬ光照强度均为２００μｍｏｌ/(ｍ２ ｓ)ꎬ光５４㊀第１０期㊀㊀李伟ꎬ等:植物工厂模式下ＬＥＤ光质对水培韭菜生长㊁风味及品质的影响周期设置为１２ｈ(光)/１２ｈ(暗)ꎮ２０２２年３月９日选取没有产生分蘖且生长一致的单株韭菜割去前茬后移栽至水培架上ꎬ采用液培法种植ꎮ植物工厂内ꎬ温度为２０ħꎬＣＯ２浓度为１６８０μｍｏｌ/ｍｏｌꎬ相对湿度为６０％ꎮ１.３㊀测定指标及方法１.３.１㊀生长指标调查㊀采用直尺测量株高㊁叶长㊁叶宽ꎬ采用游标卡尺测量假茎粗ꎬ记录叶片数ꎮ韭菜鲜重和干重采用电子天平称重ꎮ鲜韭菜称重后放进烘箱ꎬ１０５ħ杀青后７５ħ烘干至恒重ꎬ干燥冷却后称干重ꎮ每处理重复３次ꎬ每次５株韭菜ꎮ１.３.２㊀叶片荧光参数测定㊀将整株韭菜进行暗处理３０ｍｉｎꎬ利用ＦｌｕｏｒＣａｍ叶绿素荧光成像系统测定韭菜叶片最大荧光(Ｆｍ)㊁可变荧光(Ｆｖ)㊁初始荧光(Ｆｏ)ꎬ然后在作用光强４００μｍｏｌ/(ｍ２ ｓ)下测定初始荧光(Ｆｏᶄ)㊁可变荧光(Ｆｖᶄ)㊁稳态荧光(Ｆｓ)㊁最大荧光(Ｆｍᶄ)等参数ꎮ利用相应计算公式算出暗适应下最大光化学效率(Ｆｖ/Ｆｍ)㊁光适应下实际光化学效率(ФＰＳⅡ)㊁光化学猝灭系数(ｑＰ)㊁光系统Ⅱ的潜在活性(Ｆｖ/Ｆｏ)ꎮ１.３.３㊀生理与营养品质指标测定㊀用乙醇浸提比色法测定叶片光合色素含量ꎻ用２ꎬ６－二氯酚靛酚比色法测定ＶＣ含量ꎻ用考马斯亮蓝比色法测定可溶性蛋白含量ꎻ用蒽酮比色法测定可溶性糖含量ꎻ用６０％Ｈ２ＳＯ４消化－蒽酮比色法测定纤维素含量ꎻ用氯化三苯基四氮唑(ＴＴＣ)法测定根系活力ꎻ用硝基水杨酸法测定硝态氮含量ꎻ用紫外分光光度法测定类黄酮和总酚含量[１９－２２]ꎮ１.３.４㊀韭菜辛辣度测定㊀利用洋葱辛辣度的检测方法对韭菜的辛辣度进行分析ꎬ其辛辣度通过测定ＣＳＯｓ水解后酶促丙酮酸含量来表示[２３]ꎮ每处理取５~８株长势一致的韭菜ꎬ去掉叶尖及茎保留中间部位ꎬ并切成３~５ｍｍ小段ꎮ每处理分为背景组和反应组ꎬ每组重复３次ꎬ每重复取０.２００ｇ韭菜放入ＥＰ管中ꎬ之后背景组加入５％ＴＣＡ磷酸缓冲液(ｐＨ６.５)１.５ｍＬꎬ反应组加入蒸馏水１.５ｍＬꎮ采用高通量植物匀浆提取仪研磨成匀浆ꎬ用台式冷冻离心机在１００００ｒ/ｍｉｎ㊁２５ħ条件下离心５ｍｉｎꎮ将离心后的各处理上清液稀释５倍ꎮ背景组和反应组分别按比例加入稀释后的韭菜组织上清液㊁０.０１２５％２ꎬ４－二硝基苯肼溶液㊁０.６ｍｏｌ/ＬＮａＯＨ(３ʒ１ʒ５)ꎬ室温下反应５ｍｉｎꎮ用ＢｉｏＴｅｋ酶标仪在波长５２０ｎｍ处进行吸光值测定ꎮ将丙酮酸钠溶液进行梯度稀释ꎬ绘制标准曲线ꎬ用于计算韭菜叶片的酶促丙酮酸含量ꎬ间接测定其辛辣度ꎮ为确定韭菜生长期间不同光质下韭菜酶促丙酮酸含量的变化趋势ꎬ于处理７天后每３天进行一次酶促丙酮酸含量测定ꎬ共测定１０次ꎮ１.３.５㊀产量调查㊀参考文献[２４]的方法进行产量调查ꎮ产量(ｋｇ/ｈｍ２)＝(单个营养液栽培格盘收获韭菜重ˑ１００００)/格盘面积(０.１１５０５ｍ２)ꎮ１.３.６㊀风味检测㊀利用ＰＥＮ３电子鼻进行韭菜风味品质测定ꎮ采用顶空吸空气法检测ꎬ将５ｇ韭菜磨成匀浆并用２５ｍＬ蒸馏水冲洗进５０ｍＬ烧杯中用封口膜封口ꎬ放置１０ｍｉｎꎬ将取样针头插入密封烧杯的顶部吸取气体样品ꎮ检测条件:传感器冲洗时间为１００ｓꎬ归零时间以及样品准备时间为５ｓꎬ进样流量为３００ｍＬ/ｍｉｎꎬ样品测定时间为１５０ｓꎮ将传感器响应曲线中第１００ｓ的平均值作为特征稳定值用于后续建模ꎮ１.４㊀数据处理与分析采用ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｅｌ２０１０进行数据处理和作图ꎬ采用ＳＰＳＳ２５.０软件进行单因素方差分析ꎮ２㊀结果与分析２.１㊀不同ＬＥＤ光质对水培韭菜生长指标的影响由图１可知ꎬ蓝光处理韭菜长势被抑制ꎬ没有出现分蘖现象ꎬ地下部长势优于其他处理ꎬ更利于硫素的转化积累和提高韭菜辛辣度ꎮ图１㊀不同ＬＥＤ光质下水培韭菜形态由表１可以看出ꎬ株高㊁叶长以绿光处理最大ꎬ与白光处理相比分别显著增加５１.４％和６４㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５５卷㊀４０.４％ꎻ但绿光处理韭菜茎过度伸长ꎬ假茎变细ꎬ叶片数减少ꎬ韭菜纤弱易倒伏ꎬ且产量只有２１１３７.４８ｋｇ/ｈｍ２ꎬ较白光处理显著降低２６.８％ꎮ红光在提高叶宽和产量方面具有显著促进作用ꎬ与白光相比ꎬ分别提高１７.０％和３１.６％ꎻ红光处理产量最高ꎬ为３８０２８.５９ｋｇ/ｈｍ２ꎬ说明红光可以显著提高韭菜产量ꎮ与白光相比ꎬ蓝光显著抑制韭菜的叶长㊁假茎粗和叶片数ꎮ白光处理下ꎬ韭菜假茎粗和叶片数达到最大值ꎬ分别为１３.６６ｍｍ和１０.３３片ꎬ显著高于红光㊁蓝光以及绿光处理的韭菜ꎬ说明二者可能受到多种光质的调控ꎮ㊀㊀表１㊀不同ＬＥＤ光质对水培韭菜生长及产量的影响处理株高/ｃｍ叶长/ｃｍ叶宽/ｃｍ假茎粗/ｍｍ叶片数产量/(ｋｇ/ｈｍ２)白光２８.９３ʃ０.５８ｂｃ２２.１３ʃ０.３０ｃ０.８８ʃ０.０２ｂ１３.６６ʃ０.２０ａ１０.３３ʃ０.３３ａ２８８９０.４０ʃ５２０.１４ｃ红光３１.１７ʃ０.８４ｂ２４.０７ʃ０.１５ｂ１.０３ʃ０.０３ａ１１.９８ʃ０.２１ｂ８.３３ʃ０.３３ｂ３８０２８.５９ʃ５４８.９９ａ蓝光２８.５３ʃ０.８５ｃ２０.７７ʃ０.２９ｄ０.９２ʃ０.０２ｂ１１.６９ʃ０.２５ｂ９.００ʃ０.５８ｂ３６３８２.９１ʃ３７３.８２ｂ绿光４３.８０ʃ０.６８ａ３１.０７ʃ０.２２ａ０.９０ʃ０.０３ｂ９.６１ʃ０.０７ｃ７.６７ʃ０.３３ｂ２１１３７.４８ʃ１９８.１８ｄ㊀㊀注:同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著(Ｐ<０.０５)ꎬ下同ꎮ㊀㊀由表２可知ꎬ韭菜地上部鲜重红光处理下最大ꎬ为７３.７３ｇꎬ最低值出现在绿光处理ꎬ为３１.８３ｇꎬ因其地上部徒长而茎秆纤弱ꎮ与白光相比ꎬ红光㊁蓝光㊁绿光抑制韭菜干物质积累ꎬ地上部干重分别下降１９.５％㊁９.３％㊁７２.６％ꎮ植株地上部含水率在绿光处理下达到最大值ꎬ为９５.１％ꎮ４种光质处理地下部鲜重表现为白光>红光>蓝光>绿光ꎬ地下部干重表现为蓝光>白光>红光>绿光ꎬ说明蓝光促进地下部干物质积累ꎮ㊀㊀表２㊀不同ＬＥＤ光质对水培韭菜生长指标的影响处理地上部鲜重/ｇ地上部干重/ｇ地上部含水率/％地下部鲜重/ｇ地下部干重/ｇ白光７１.８８ʃ０.３２ｂ５.７３ʃ０.１２ａ９２.０ʃ０.２ｃ６０.７９ʃ０.４７ａ８.８２ʃ０.１６ｂ红光７３.７３ʃ０.３０ａ４.６１ʃ０.０９ｃ９３.８ʃ０.１ｂ５６.３８ʃ０.２５ｂ８.２９ʃ０.１７ｃ蓝光６４.６５ʃ０.１７ｃ５.２０ʃ０.０７ｂ９２.０ʃ０.１ｃ５４.２４ʃ０.５７ｃ９.６５ʃ０.１９ａ绿光３１.８３ʃ０.２７ｄ１.５７ʃ０.０４ｄ９５.１ʃ０.１ａ３１.１７ʃ０.１３ｄ３.８３ʃ０.１３ｄ㊀㊀注:表中地上部鲜㊁干重和地下部鲜㊁干重均为５株的平均值ꎮ２.２㊀不同ＬＥＤ光质对水培韭菜荧光指标的影响Ｆｖ/Ｆｏ常被用来衡量植株叶片中ＰＳⅡ原初光能转化效率以及潜在的活性ꎻФＰＳⅡ常被用作衡量叶片中光合电子传递快慢的指标ꎻｑＰ为光化学淬灭系数ꎬ反映ＰＳⅡ中原初电子ＱＡ的还原状态ꎬｑＰ值越大ＰＳⅡ中的电子传递活性越大ꎮ由表３可知ꎬＦｖ/Ｆｍ㊁Ｆｖ/Ｆｏ的变化趋势相同ꎬ均为蓝光>绿光>白光>红光ꎬ蓝光处理达到最大值ꎬ分别为０.７９４㊁３.８５ꎻ绿光处理ｑＰ达到最大值ꎬ为０.８２９ꎻ红光处理ФＰＳⅡ达到最大值ꎬ为０.６２２ꎮ㊀㊀表３㊀㊀不同ＬＥＤ光质对水培韭菜Ｆｖ/Ｆｍ㊁Ｆｖ/Ｆｏ㊁ｑＰ㊁ФＰＳⅡ的影响处理Ｆｖ/ＦｍＦｖ/ＦｏｑＰФＰＳⅡ白光０.７６７ʃ０.００７ｂ３.２９ʃ０.０５ｃ０.８２１ʃ０.００８ａｂ０.６１５ʃ０.００６ａ红光０.７６１ʃ０.００５ｂ３.２４ʃ０.０７ｃ０.８１７ʃ０.００４ａｂ０.６２２ʃ０.００１ａ蓝光０.７９４ʃ０.００２ａ３.８５ʃ０.０４ａ０.８０５ʃ０.００６ｂ０.６２０ʃ０.００４ａ绿光０.７７６ʃ０.００２ｂ３.４６ʃ０.０３ｂ０.８２９ʃ０.００４ａ０.６１９ʃ０.００６ａ２.３㊀不同ＬＥＤ光质对水培韭菜叶绿素含量的影响由表４可知ꎬ与白光相比ꎬ红光㊁蓝光㊁绿光都抑制韭菜叶绿素的合成ꎬ并且绿光的抑制效果更显著ꎮ叶绿素ａ㊁叶绿素ａ＋ｂ含量均为白光>蓝光>红光>绿光ꎬ叶绿素ｂ含量为白光>红光>蓝光>绿光ꎮ说明韭菜叶绿素对单一光源敏感程度不同ꎬ受到多种光质共同影响ꎮ㊀㊀表４㊀不同ＬＥＤ光质对水培韭菜叶绿素含量的影响处理叶绿素ａ/(ｍｇ/ｇ)叶绿素ｂ/(ｍｇ/ｇ)叶绿素ａ＋ｂ/(ｍｇ/ｇ)叶绿素ａ/ｂ白光０.８７９ʃ０.０１４ａ０.３３０ʃ０.００４ａ１.２０９ʃ０.０１８ａ２.６６７ʃ０.０１４ａｂ红光０.８００ʃ０.００８ｂ０.２８９ʃ０.００４ｂ１.０８９ʃ０.０１２ｂ２.７６９ʃ０.０１７ａｂ蓝光０.８２１ʃ０.００４ｂ０.２８５ʃ０.０１７ｂ１.１０６ʃ０.０１３ｂ２.９００ʃ０.１９０ａ绿光０.７０４ʃ０.０１８ｃ０.２８０ʃ０.００３ｂ０.９８５ʃ０.０１８ｃ２.５０９ʃ０.０７０ｂ２.４㊀不同ＬＥＤ光质对水培韭菜营养品质的影响由表５可知ꎬＶＣ含量表现为蓝光>白光>红光>绿光ꎬ说明红光和绿光抑制韭菜ＶＣ的生成ꎬ而蓝光有利于韭菜ＶＣ的生成ꎬＶＣ含量最大值为３８９.８５ｍｇ/ｋｇꎮ韭菜可溶性糖含量各处理间没有显著差异ꎬ含量在２.１３％~２.１７％ꎮ经过蓝光处理７４㊀第１０期㊀㊀李伟ꎬ等:植物工厂模式下ＬＥＤ光质对水培韭菜生长㊁风味及品质的影响㊀㊀表５㊀不同ＬＥＤ光质对水培韭菜营养品质的影响处理ＶＣ/(ｍｇ/ｋｇ)可溶性糖/％可溶性蛋白/(ｍｇ/ｇ)酶促丙酮酸/(μｍｏｌ/ｇ)硝态氮/(ｍｇ/ｋｇ)白光１６９.８７ʃ０.９５ｂ２.１４ʃ０.０２ａ６.２４ʃ０.０３ａ５.６２ʃ０.１５ｂ７７９８.３５ʃ７８.７９ｂ红光１４３.０１ʃ０.５３ｃ２.１３ʃ０.０３ａ６.０６ʃ０.０９ｂ６.２１ʃ０.０８ａ８１３０.７７ʃ１６.０４ａ蓝光３８９.８５ʃ１.１９ａ２.１７ʃ０.０３ａ６.３４ʃ０.０１ａ６.４０ʃ０.２０ａ５１００.１６ʃ５２.６２ｃ绿光７８.８２ʃ１.２８ｄ２.１５ʃ０.０３ａ４.４３ʃ０.０１ｃ６.１０ʃ０.０４ａ７６７７.３３ʃ４９.４９ｂ的韭菜可溶性蛋白含量最高ꎬ为６.３４ｍｇ/ｇꎬ红光㊁绿光处理韭菜的可溶性蛋白含量都有不同程度的降低ꎬ较白光处理分别降低２.９％㊁２９.０％ꎮ经过单色光处理的韭菜酶促丙酮酸含量都有不同程度的提高ꎬ红光㊁蓝光㊁绿光处理之间差异不显著ꎮ硝态氮含量表现为红光>白光>绿光>蓝光ꎬ最低值为５１００.１６ｍｇ/ｋｇꎬ与白光相比降低３４.６％ꎮ说明适当的蓝光可以降低韭菜的硝态氮含量ꎬ提高韭菜营养品质ꎮ由图２可知ꎬ白光处理韭菜的纤维素含量最高ꎬ表现为白光>红光>绿光>蓝光ꎻ红光处理韭菜的总酚含量和类黄酮含量最高ꎬ总酚含量表现为红光>白光>蓝光>绿光ꎬ类黄酮含量表现为红光>蓝光>白光>绿光ꎮ总酚和类黄酮含量最大值分别为７.３３ｍｇ/ｇ和１２６.１ｍｇ/ｋｇꎬ较白光处理分别提高２８.６％和４０.９％ꎻ蓝光处理的韭菜纤维素含量最少ꎬ较白光处理降低５０.１％ꎮ红光处理韭菜的根系活力最大ꎬ为７３４.５７μｇ/(ｇ ｈ)ꎬ较白光处理提高９.２％ꎻ与白光相比ꎬ蓝光㊁绿光处理降低韭菜的根系活力ꎬ继而降低韭菜从营养液中吸收营养物质的效率ꎮ图２㊀不同ＬＥＤ光质对水培韭菜营养品质的影响２.５㊀不同ＬＥＤ光质对水培韭菜酶促丙酮酸含量的影响从图３可以看出ꎬＬＥＤ光质处理第１０天时韭菜酶促丙酮酸含量出现峰值ꎬ以绿光处理最大ꎬ含量为１０.６６μｍｏｌ/ｇꎻ第３４天时白光处理韭菜酶促丙酮酸含量最低ꎬ为５.６２μｍｏｌ/ｇꎮ韭菜生长初期至收获期ꎬ红光㊁蓝光㊁绿光处理下韭菜体内酶促丙酮酸含量总体高于白光处理ꎬ韭菜生长期内酶促丙酮酸含量大致呈下降趋势ꎮ从韭菜风味考虑ꎬ可以将韭菜收获期提前ꎮ图３㊀不同ＬＥＤ光质处理的水培韭菜酶㊀㊀促丙酮酸含量变化趋势８４㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５５卷㊀２.６㊀不同ＬＥＤ光质对水培韭菜风味成分的影响表６为电子鼻仪器测定的１０种风味指标ꎮ图４为韭菜样品在电子鼻中的检测信号图ꎬ即电子鼻对韭菜样品敏感物质的响应曲线ꎬ根据１０个电子鼻传感器检测到的１０种风味物质的相对电导率数值绘制ꎮ其中ꎬＧ０为传感器通入空气时的初始电导率ꎬＧ为检测到韭菜样品中挥发性物质时的电导率ꎬＧ/Ｇ０代表传感器的相对电导率ꎮ电子鼻检测到的气体浓度越大ꎬ其响应就越高ꎮ图５为利用１００ｓ时电子鼻中趋于稳定的相对电导率绘制的４个处理１０种风味物质的柱形图ꎮ其中氮氧化物(Ｗ５Ｓ)㊁硫化合物(Ｗ１Ｗ)㊁芳烃化合物和硫的有机化合物(Ｗ２Ｗ)是判断韭菜风味的关键指标ꎮ可知ꎬＷ５Ｓ㊁Ｗ１Ｗ㊁Ｗ２Ｗ均以蓝光处理最佳ꎬ相对电导率分别为４.３１㊁１２.６７㊁３.１９ꎬ较白光分别提高４.９％㊁１６.６％㊁９.２％ꎬ红光和绿光处理的相对电导率都低于白光ꎮ说明韭菜的特征风味可以因光质的变化而改变ꎬ并以蓝光处理最佳ꎮ㊀㊀表６㊀ＰＥＮ３电子鼻传感器敏感物质编号传感器敏感物质Ｒ１Ｗ１Ｃ芳烃化合物Ｒ２Ｗ５Ｓ氮氧化物Ｒ３Ｗ３Ｃ氨㊁芳香分子Ｒ４Ｗ６Ｓ氢化物Ｒ５Ｗ５Ｃ烯烃㊁芳族㊁极性分子Ｒ６Ｗ１Ｓ烷类Ｒ７Ｗ１Ｗ硫化合物Ｒ８Ｗ２Ｓ检测醇㊁部分芳香族化合物Ｒ９Ｗ２Ｗ芳烃化合物㊁硫的有机化合物Ｒ１０Ｗ３Ｓ烷类和脂肪族图４㊀电子鼻对韭菜样品敏感物质的响应曲线图５㊀１００ｓ时电子鼻对韭菜样品敏感物质的响应３㊀讨论３.１㊀不同ＬＥＤ光质对水培韭菜生长及叶绿素荧光指标的影响植株的生长发育㊁形态建成以及根系生长均受到光质的直接影响[２５]ꎮ本研究表明ꎬ红光处理提高韭菜植株地上部干物质积累ꎬ增加叶片宽度ꎬ提高产量ꎻ蓝光对株高㊁叶长起抑制作用ꎬ植株矮９４㊀第１０期㊀㊀李伟ꎬ等:植物工厂模式下ＬＥＤ光质对水培韭菜生长㊁风味及品质的影响化ꎬ其原因可能是蓝光处理使韭菜体内的吲哚乙酸氧化酶活性受到抑制进而影响韭菜长势ꎻ绿光处理显著增加韭菜茎部长度而徒长ꎬ长势弱易倒伏ꎬ这与姜宗庆[２６]在香椿芽苗菜㊁刘慧莲等[２７]在番茄幼苗上的研究结果一致ꎮ韭菜产量受到地上部鲜重㊁株高㊁叶长㊁茎粗㊁叶片数等生长指标的影响ꎬ红光促进韭菜地上部干物质积累ꎬ产量也随干物质量的上升而增加ꎮ本研究表明ꎬ与白光相比ꎬ红光㊁蓝光对韭菜叶片的叶绿素ａ㊁叶绿素ｂ含量均有显著抑制作用ꎬ这与前人在蕹菜上的研究结果一致[２８]ꎮ绿光处理韭菜体内叶绿素含量显著低于白光处理ꎬ这可能是由于绿光光谱中６００~８００ｎｍ和３２０~５００ｎｍ两个吸收区的光量较低ꎬ不利于叶绿素的形成ꎮ本试验中ꎬ绿光处理提高韭菜的ｑＰ值ꎬ红光和蓝光处理降低ｑＰ值且蓝光的抑制更加显著ꎬ这与吴艳等[２９]在珙桐上的研究结果一致ꎮ这是因为绿光能透过植株上层叶片激发低冠层叶片的光合能力ꎬ促进低冠层叶片的光合作用ꎮ韭菜的Ｆｖ/Ｆｍ㊁Ｆｖ/Ｆｏ红光处理时下降㊁蓝光处理时上升ꎬ这可能是因为ＰＳⅡ受到蓝光的激发后叶片的潜在活力增大ꎮ不同光质处理间ФＰＳⅡ值差异不显著ꎬ但以红光处理最大ꎬ显示韭菜叶片的ФＰＳⅡ受到光质的轻微调控ꎬ这跟红桔㊁木荷㊁杉木幼苗[３０－３１]上的研究结果一致ꎮ３.２㊀不同ＬＥＤ光质对水培韭菜营养品质指标的影响植物的次生代谢物ＶＣ㊁总酚和类黄酮具有较强的抗氧化能力ꎬ其含量受到光质的调控ꎬ是植物中重要的生物活性物质[３２]ꎮ由本试验结果可知ꎬ蓝光处理韭菜ＶＣ含量显著高于白光处理ꎬ可能是由于蓝光提高韭菜体内的半乳糖内酯脱氢酶活性ꎬ继而促进韭菜ＶＣ合成ꎬ这与发芽大豆[３３]㊁萝卜芽苗菜[３４]上的研究结果一致ꎬ与芹菜[３５]上的研究结果不同ꎬ这可能与作物品种特性相关ꎮ红光处理使总酚和类黄酮含量显著增加ꎬ这是因为红光处理提高了韭菜的抗氧化能力ꎬ进而提高二者的含量ꎻ而绿光使类黄酮合成受阻ꎬ这是因为绿光处理下韭菜的抗氧化能力受到抑制ꎻ蓝光下韭菜类黄酮和总酚含量下降ꎬ这与前人的研究结果一致[３６]ꎮ本试验中ꎬ蓝光下韭菜硝态氮含量显著低于白光㊁红光以及绿光处理ꎮ有研究表明ꎬ硝酸还原酶活性极易受到光质的影响[３７]ꎬ推测蓝光处理下硝酸还原酶活性高于白光㊁红光及绿色处理ꎬ从而降低植株体内的硝态氮含量ꎮ植株的光合作用受到光质的直接影响ꎬ继而影响叶片的光合产物转运到根系ꎬ间接影响植株根系的生长和活力[３８]ꎮ本试验结果表明ꎬ韭菜根系活力在红光处理下显著提高ꎬ蓝光㊁绿光处理显著下降ꎬ这与陈娴[３９]的研究结果一致ꎮ从本研究结果可以看出ꎬ随着白光㊁红光㊁蓝光㊁绿光处理时间延长ꎬ韭菜酶促丙酮酸含量在其生长期间波动变化ꎬ但总体呈降低趋势ꎬ说明韭菜的辛辣性有降低趋势ꎮ造成酶促丙酮酸含量呈波动变化的原因可能是韭菜生长和品质指标建成之间相互转化ꎬ表现为:处理１０~１３ｄ间韭菜长势较快ꎬ酶促丙酮酸含量下降也较快ꎬ造成体内ＣＳＯｓ含量表达不足ꎬ韭菜辛辣性减小ꎻ１０~３４ｄ间ꎬ绿光处理下酶促丙酮酸含量从１０.６６μｍｏｌ/ｇ降至７.２８μｍｏｌ/ｇꎬ这和其他处理差异明显ꎬ其原因可能是绿光造成韭菜徒长且后期养分积累受阻ꎬ进而造成辛辣性降幅增大ꎮ电子鼻系统检测中ꎬＷ５Ｓ(氮氧化物)㊁Ｗ１Ｗ(硫化合物)㊁Ｗ２Ｗ(芳烃化合物和硫的有机化合物)为韭菜的特征性风味物质[４０]ꎮ本研究结果表明蓝光处理提高韭菜中Ｗ５Ｓ㊁Ｗ１Ｗ㊁Ｗ２Ｗ等关键风味物质含量ꎮ有研究表明ꎬ红光促进草莓果实中相关基因的表达ꎬ提高草莓香气的组成与扩散ꎬ并提高草莓果实中烷烃㊁醛类以及酸类物质[４１－４２]ꎻ而在本研究中红光抑制韭菜特征性风味物质合成ꎬ这与前人的研究结果不一致ꎬ造成这样的结果可能跟物种有关ꎮ烷类(Ｗ１Ｓ)相对电导率的大小可以反映植株成熟度ꎬ值越高ꎬ植株的成熟度越高[４３]ꎮ经过光的诱导ꎬ４个处理韭菜中Ｗ１Ｓ的相对电导率明显高于韭菜的特征性风味指标ꎬ造成这样的原因可能是光质促进烷类在植株体内的合成ꎬ但红光㊁蓝光以及绿光处理韭菜中Ｗ１Ｓ的提升量低于白光处理ꎬ说明白光处理韭菜的成熟度大于其他单色光质处理ꎬ单色光质处理０５㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５５卷㊀可以延长韭菜的种植时间ꎮ４㊀结论本试验采用液培无土栽培方式在植物工厂中进行ꎬ设置光照强度为２００μｍｏｌ/(ｍ２ ｓ)的白光㊁红光㊁蓝光及绿光处理ꎬ研究不同颜色光质对韭菜生长㊁产量㊁辛辣性㊁总酚㊁类黄酮含量以及风味成分的影响ꎮ结果显示ꎬ红光对韭菜株高㊁叶长㊁叶宽㊁假茎粗和产量有促进作用ꎬ并增大地上地下部鲜重ꎻ红光处理下韭菜总酚㊁类黄酮含量最高ꎬ可溶性蛋白㊁酶促丙酮酸含量较高ꎬ纤维素含量显著低于白光处理ꎬ但硝态氮含量最高ꎮ蓝光处理下韭菜生长健壮ꎬ产量较高ꎬ可溶性蛋白㊁酶促丙酮酸㊁ＶＣ含量最高ꎬ总酚㊁类黄酮含量较高ꎬ纤维素㊁硝态氮含量最少ꎮ综合分析ꎬ韭菜生产上ꎬ建议使用蓝光进行处理ꎬ以实现较高产量㊁最优品质及风味的有机结合ꎮ参㊀考㊀文㊀献:[１]㊀李庆昌.ＬＥＤ光质对玻璃生菜生长的影响及光源阵列优化设计的研究[Ｄ].广州:华南理工大学ꎬ２０２１. 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《LED式植物工厂》课件
1
与传统农业方式的比较
对比LED式植物工厂与传统农业方式的优势和不同。
2ห้องสมุดไป่ตู้
可持续性
探讨LED式植物工厂在资源利用和环境保护方面的可持续性。
3
增加产量和品质
了解LED式植物工厂如何提高农作物的产量和品质。
LED式植物工厂在实际应用中的案例
日本的Vertical Farming Project
介绍日本一个成功的LED式植物工厂垂直农 场项目。
《LED式植物工厂》PPT 课件
了解什么是LED式植物工厂以及它的重要性。探索本课程涵盖的内容，为您 带来一个令人兴奋的旅程。
导言
什么是LED式植物工厂？为什么需要LED式植物工厂？本课程将探讨这个创 新领域的核心概念和应用。
LED式植物工厂的原理
光合作用
了解光合作用在植物生长中的重要性。
光质和光照周期
探讨不同光质和光照周期对植物生长的影响。
LED光源的优势
了解为什么LED光源在植物工厂中备受关注和应用。
LED式植物工厂的组成
外部结构
了解LED式植物工厂的整体外 观和设计。
内部结构
探索LED式植物工厂内部的特 殊构造和环境。
控制系统
介绍LED式植物工厂中用于监 控和管理生长条件的控制系统。
LED式植物工厂的优势
北京的Plantagon
探索北京一家具有创新技术的LED式植物工 厂企业。
总结
了解LED式植物工厂的发展趋势和对未来农业的影响。我们将一同展望这个令人兴奋的行业的未来。
参考文献
整理了一些与LED式植物工厂相关的重要参考资料供您进一步学习和了解。
植物工厂方案
植物工厂方案1. 引言随着全球人口的增长和城市化趋势的增强，食品供应链面临着巨大的挑战。
传统的农业生产方式已经显得不够高效和可持续。
因此，植物工厂作为一种新兴的农业技术，受到越来越多人的关注。
本文将介绍植物工厂的概念、工作原理和应用，并提出一种实施植物工厂的方案。
2. 概述植物工厂，也被称为垂直农场、室内农业或城市农场，是一种利用人工控制的环境条件，以最大化作物产量和质量的方式种植农作物的农业生产系统。
与传统的农业相比，植物工厂具有以下优势：•无天候限制：植物工厂不受季节、气候和地域的限制，可以随时生产。
•节省土地和水资源：由于植物工厂采用垂直种植方式，其土地利用效率远高于传统农业。
•减少农药和化肥的使用：植物工厂可以通过人工控制环境条件，降低病虫害的发生率，减少对农药和化肥的依赖。
3. 工作原理植物工厂的工作原理基于以下几个关键技术：3.1 LED灯照明植物工厂使用LED灯作为主要光源，不仅可以控制光照的强度和频率，还可以选择合适的光谱来提供植物所需的光能。
通过调节LED灯的光照参数，可以实现对植物的生长和发育过程进行精确控制。
3.2 温度和湿度控制植物工厂采用恒温恒湿的环境条件，通过空调和加湿设备来控制温度和湿度。
恒定的温湿度有助于植物的正常生长和发育，并减少病虫害的发生。
3.3 CO2浓度控制植物工厂通过控制空气中的CO2浓度，提供足够的二氧化碳供植物进行光合作用。
高浓度的CO2可以提高光合作用的效率，从而增加植物的生长速度和产量。
3.4 水和营养液供应植物工厂将水和营养液通过系统管道供应给植物的根部。
与传统农业相比，植物工厂可以精确控制水和营养液的供应量，从而满足植物的生长需求。
4. 应用植物工厂的应用范围广泛，包括但不限于以下几个方面：4.1 农作物种植植物工厂可以种植各种蔬菜、水果和草药等农作物。
由于可以控制环境条件和光照参数，植物工厂可以实现全年无休的农作物生产，为城市居民提供新鲜的农产品。
led在植物工厂的应用原理
LED在植物工厂的应用原理1. 引言植物工厂是通过人工环境控制的方式种植植物的设施。
在植物工厂中，光照是一项至关重要的因素，对植物的生长和发育起着决定性的作用。
而LED（Light Emitting Diodes）作为一种新兴的光源技术，在植物工厂中得到了广泛的应用。
本文将介绍LED在植物工厂中的应用原理。
2. LED的优势相比传统的光源技术，LED具有许多明显的优势，使其在植物工厂中成为了首选的光源技术。
•高效节能: LED光源的能量利用效率较高，相对传统光源技术更节能，可以降低植物工厂的能耗。
•寿命长: LED光源的寿命较长，可以达到50000小时以上，减少了更换灯源的频率和维护成本。
•波长可调节: LED光源可以根据植物的需求调节发光波长，提供适合不同生长阶段的光照条件。
•紧凑微型化: LED光源体积小巧，可以灵活安装在植物工厂的不同位置，方便进行光照布置。
3. LED光源在不同生长阶段的应用由于植物在不同生长阶段对光照的需求不同，因此LED光源可以根据不同的生长阶段提供适合的光照条件，促进植物的生长和发育。
3.1 生长阶段在植物的生长阶段，植物对光照强度和光谱的需求较高。
LED光源可以提供高强度的光照，并调节发光波长，满足植物生长所需的条件。
在生长阶段，LED光源可以提供较高的蓝光和红光，激发植物的光合作用，促进叶绿素的合成和植物的生长。
3.2 开花阶段在植物的开花阶段，植物对光照强度和光谱的需求有所不同。
LED光源可以根据不同植物的开花需求，提供适合的光照条件，促进植物的开花和结果。
在开花阶段，LED光源可以提供较高的红光和远红外线光，激发植物的花芽分化和开花过程。
3.3 结实阶段在植物的结实阶段，植物对光照强度和光谱的需求有所不同。
LED光源可以根据不同植物的结实需求，提供适合的光照条件，促进植物的结实和果实质量。
在结实阶段，LED光源可以提供适当的光照强度和发光波长，促进果实的膨大和营养物质的积累。
植物工厂内LED光调控在果树栽培中应用的研究进展
118㊀㊀农机使用与维修2024年第4期植物工厂内LED 光调控在果树栽培中应用的研究进展王文明1,2,潘丽芹1,2,徐森富1,2(1.台州科技职业学院,浙江台州318020;2.台州市园艺生物技术重点实验室,浙江台州318020)摘㊀要:相比露天栽培和大田生产,植物工厂具有不受气候条件影响㊁自动化程度高㊁空间单位面积利用率高㊁可周年不间断连续生产等突出优点㊂该文重点阐述和分析了植物工厂内发光二级管(LED )光调控在果树栽培中的应用,从光质㊁光周期㊁光照度三个角度出发,总结LED 光调控对果树生长发育与生理生化的影响,并提出存在的问题,展望了未来的发展趋势㊂关键词:植物工厂;LED 光调控;光照;环境控制;果树栽培中图分类号:S233.4㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Adoi :10.14031/ki.njwx.2024.04.034Research Progress of LED Light Regulation in Plant Factories for Fruit Tree CultivationWANG Wenming 1,2,PAN Liqin 1,2,XU Senfu 1,2(1.Taizhou Vocational College of Science and Technology,Taizhou 318020,China ;2.Taizhou Key Laboratory of Horti-cultural Biotechnology,Taizhou 318020)Abstract :Compared with open -air cultivation and field production,plant factories have outstanding advantages such as independent of climatic conditions,high degree of automation,high utilization of space unit area,and continuous pro-duction on an annual basis.The article focuses on the research progress of LED light regulation in fruit tree cultivation in plant factories,summarizes the effects of LED light regulation on fruit tree growth and development and physiology and biochemistry from three perspectives of light quality,photoperiod and light intensity,and presents the problems and prospects for future development trends.Keywords :plant factory;LED light control;light illumination;environmental control;fruit tree cultivation基金项目:农业农村部园艺作物种质资源利用重点实验室开放课题(NYZS2023006);台州市科技局农业科技计划项目(23nya20)作者简介:王文明(1991 ),男,哈尔滨人,博士,讲师,研究方向为智能农机机械装备㊂通讯作者:徐森富(1969 ),男,浙江仙居人,硕士,教授,研究方向为现代园艺技术与装备㊂0㊀引言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,可实现对植物生长的温度㊁湿度㊁光照㊁二氧化碳浓度以及营养液等环境因子进行高精度自动化控制,使设施内植物的生长发育不受或很少受自然条件制约,从而实现周年不间断生产㊂近年来,随着信息技术的不断发展,植物工厂技术已广泛应用于种苗㊁蔬菜㊁水果㊁花卉㊁中药材等作物的规模化生产中,在果树栽培领域也应用广泛,已成为我国果业发展的新业态,可扩大优良果品栽培区域,延长鲜果供应期,对我国果业发展具有重要意义㊂本文从光质㊁光周期和光照度三个角度综述了植物工厂中LED 光控制在果树栽培中的应用,旨在为果树设施栽培的研究提供参考㊂1㊀LED 光调控技术植物工厂使用的光照条件包括光质㊁光照度和光周期等参数,这些参数对果树生长发育至关重要,是设施果树栽培运行的关键因素之一㊂光调控技术利用LED 光源进行综合调控,满足果树在生长发育不同时期对光量的需求,突破自然环境限制,实现精确供光㊂与传统照明条件不同,LED 作为冷光源具有体积更小㊁发热少㊁效率更高㊁波长可调性更强等优点,广泛应用于近年来的设施栽培中㊂1.1㊀光质对果树生长和品质的调控作物光合作用以红橙光和蓝紫光为吸收峰值区域,光谱能量分布是影响植物生理过程的重要属性㊂不同波段范围内的光具有不同的生物学效应,不同光质对作物细胞分裂和器官分化的作用也不同㊂研究发现,即使在同一作物的不同器官培养中,光质也会表现出明显差异[1-2]㊂短波光不利于葡萄试管苗的生长和生根,而长波光则有利于难生2024年第4期农机使用与维修119㊀根的试管苗[3]㊂对于香椿苗来说,红光处理可以促进其株高㊁鲜质量㊁干质量和可溶性糖含量的增加,蓝光处理则可以提高叶绿素含量和可溶性蛋白质含量[4]㊂另外,张斌斌等[5]研究表明,通过调节光的颜色可对红叶桃产生不同影响,红㊁黄色可以改善叶片的红色色泽,而蓝㊁绿色会使叶片偏向绿色,白色过滤膜则效果较差㊂陈光彩等[6]研究表明,单色红光处理可增加香蕉组培苗的根数和根长,低蓝光处理有助于根的伸长,而红蓝光混合(80%R+ 20%B)处理则能有效促进香蕉组培苗的溶糖和光合色素的积累㊂黄文静等[7]研究显示,LED红光和蓝光分别能促进火龙果幼苗植株的增高和茎围增大㊂当采用复合红蓝光(6ʒ4)时,火龙果出苗时间最短,增殖系数高,生根率达到100%㊂马绍英等[8]指出,在LED红+蓝光下,葡萄试管苗的增殖倍数㊁冠鲜质量㊁根鲜质量㊁叶面积㊁叶绿素含量㊁净光合速率和叶绿荧光参数均最高;胡萝卜素含量则最低㊂余阳等[9]通过对嫁接的 夏黑 葡萄进行不同光质处理发现,红光处理有利于提高叶绿素含量和过氧化物酶(POD)[1]活性,而蓝光处理则有助于提升超氧化物歧化酶(SOD)活性和降低丙二醛(MDA)含量,光质还可以明显促进 夏黑 葡萄的生长㊂通过以上研究可知,不同的LED光谱对果树体内功能性化学物质的影响也会各不相同㊂这表明光质对果树生长发育的调节具有复杂性,并且每个果树品种对光的需求不同,因此会呈现出不同光生物学效应㊂红光可以促进植物形态变化和碳水化合物的合成,同时增加酶活性;而蓝光则可以促进植物营养成分的累积㊂因此,采用合理的红蓝复合光可以促进植物形态建成,实现更好的生长效果㊂1.2㊀光照度对果树生长和品质的调控植物的生长发育和营养物质含量受光照度影响,过弱或过强的光照都会产生不利影响㊂适宜的光照度能稳定增加植物的光合速率和蒸腾速率,提高物质生产能力和生长发育速度㊂尹魁林等[10]研究表明,对移栽前的冬枣试管苗进行渡光处理,可有效提高其栽植成活率㊂对于云南蓝果树幼苗来说,适度遮阴能促进幼苗个体发育,在光照度为60%时最为适宜,过低或过高的光照度均不利于其生长发育和光合作用[11]㊂马宗桓[12]指出遮光处理也对果实的品质有一定影响,不同遮光处理下果实中单宁及花青素含量降低,酒石酸㊁苹果酸和乳酸含量增加㊂果袋透光率小于50%时单宁和类黄酮物质的合成明显受到抑制,且果实的转色时间会延迟㊂综合来看,合理的光照度可以促进果树生长并增加干物质量积累㊂在相同光照度下,使用红蓝光混合可以促进果实和植株初级代谢产物的积累和生理变化,并通过光量调节营养品质指标㊂不同光照度下果树活性成分存在明显变化,特别是在高光照度下,应适当遮挡植株关键部位,以防止高光照度对叶片器官的损伤和光合作用的破坏㊂1.3㊀光周期对果树生长和品质的调控光周期是光环境调控中的重要属性,通过匹配果树育苗体内时钟周期,可获得更多光合作用优势㊂通过对幼苗光周期的调控,可调节其营养物质的积累,有助于生物量积累和品质改善㊂光周期调控可解决果树栽培中因地理位置㊁季节变化㊁光照不足等问题,可缩短果树培养周期,根据需光量的不同对光周期进行分段管理,通常延长果树苗的光周期可促进其生理代谢与生长过程㊂朱开元等[13]研究结果表明,延长光周期培育罗汉松和鸡爪槭,苗高增幅分别达到17%和20%,但新根数分别下降了31%和21%,光周期延长也使鸡爪槭苗木的生物量和氮(N)㊁磷(P)㊁钾(K)含量显著增加,延长光周期会同时提高苗木对N的吸收和利用效率,但是不会影响养分淋溶㊂吴鹏飞等[14]指出,冬季雾霾天对温室设施草莓进行LED补光处理,可以显著提高草莓植株生长量㊁净光合速率㊂由此看来,果树植株能通过光受体感知光周期变化,并调节其生理生化特性以适应当地环境㊂在自然条件下,短日照往往限制了果树植株的生长和发育,从而减少产量和品质㊂因此,在人工条件下,可以通过补光来延长每天的光周期,提高果树植株的生长发育水平,促进干物质的积累,加快花芽分化并调节其生理特性和开花反应㊂2㊀存在的问题果树栽培的光调控是一个复杂的问题,尤其是植物工厂内不同光照条件对不同果树品种的栽培效果需要具体分析㊂利用LED光源的电能消耗是整个植物工厂的主要能源消耗,需要从装备设计开发㊁精准调控等多方面实现资源高效利用㊂目前果树工厂化栽培光调控技术主要存在以下问题: 1)现有的光源设备成本较高,增加了植物工厂120㊀㊀农机使用与维修2024年第4期的建设和维护成本,当前使用的LED光源容易出现光衰减,影响植物的生长效果和经济效益㊂2)光质是影响果树叶片细胞内活性物质生物合成的主要因素,其对果树次生代谢产物的影响机理尚未清晰,今后应加大相关方面的研究㊂同时,现有关于光调控的研究大多集中在红㊁蓝或红蓝组合光,对某一光质波段内不同波长光的研究较少㊂此外,还应拓展如紫外光㊁远红光㊁绿光等其他不同光质组合对果树代谢和生长发育影响差异的相关研究㊂3)目前,现有果树品种对于植物工厂环境的适应性相对较差㊂缺乏专门针对工厂化栽培而培育出来的果树品种,这一点也成为制约果树规模化生产的重要因素㊂同时,光调控技术基础研究薄弱,对不同果树品种所需的光量和在不同时期对于光照度的需求了解不够充分,由此导致在实际操作过程中难以制定最佳的光照方案以及科学合理的光周期,但实际上每一种果树品种都有其独特的生长规律和光合作用机制㊂4)植物工厂环境自动化控制技术落后㊂植物工厂形成了一套特殊的小区气候环境,其中光照调控对果树的生长发育和生理生化产生较大影响,光照的精确控制是果树工厂化生产的关键㊂与欧美等发达国家相比,我国的植物工厂自动化控制技术还存在一定差距㊂许多工艺仍需要人为监测和调节,缺乏智能化决策系统并且缺乏作物表型方面的传感器,这使得难以精准感知作物的生长需求,也就无法按需提供最佳光配方㊂5)光源强度和波长的调节要结合植物生理特征和光照周期等因素,在实际操作中需要有一定的专业知识和技能㊂这些问题需要技术研究和改进,并与相关领域的专业人士㊁政府机构和公众共同努力,从而使植物工厂光调控技术更加完善和成熟㊂3㊀植物工厂光调控技术未来的发展趋势首先,互联网技术将有望实现专家远程对植物工厂进行精准决策㊂这将实现植物工厂各子系统的智能化集成,并提高作物生长状态㊁环境等信息的实时监测㊂同时,通过专家决策可以保障多系统协同作业和自动化操作,并为无人值守植物工厂的实现奠定坚实基础㊂其次,应加强研发高精度㊁低成本的传感器设备,使之与多传感器融合技术结合起来为自主决策提供原始数据㊂最后,人工智能技术的快速发展和广泛应用将帮助植物工厂实现更加精确㊁便捷和高效的光配方优化,从而最大限度地提高作物生长发育的质量和数量㊂这些发展趋势将继续推动植物工厂光调控技术的创新和升级,为实现大规模农业生产㊁促进可持续发展作出积极的贡献㊂参考文献:[1]㊀陈永快,王涛,兰婕,等.植物工厂内LED光调控在作物栽培中的研究进展[J].江苏农业科学,2020,48(23):40-46.[2]㊀刘盛雨.光质对血橙果实多甲氧基黄酮及花青素积累的调控作用[D].重庆:西南大学,2021.[3]㊀李胜,李唯,杨德龙,等.不同光质对葡萄试管苗根系生长的影响[J].园艺学报,2005,32(5):872-874.[4]㊀张立伟,刘世琦,张自坤,等.不同光质下香椿苗的生长动态[J].西北农业学报,2010,19(6):115-119.[5]㊀张斌斌,蔡志翔,沈志军,等.光质对红叶桃叶片呈色的影响[J].果树学报,2013,30(4):602-607. [6]㊀陈光彩,潘彤彤,毛琪,等.LED红㊁蓝光源对香蕉组培苗生长的影响[J].中国南方果树,2019,48(2):59-66.[7]㊀黄文静,杨光柱,郑丽萍,等.不同光质对火龙果胚培养苗生长发育的影响[J].中国果树,2014(4):46-49,86.[8]㊀马绍英,李胜,张真,等.LED光源不同光质下葡萄试管苗增殖和叶绿素荧光动力学特征[J].甘肃农业大学学报,2013,48(1):56-62.[9]㊀余阳,刘帅,李春霞,等.LED光质对 夏黑 葡萄光合特性和生理指标的影响[J].果树学报,2015,32(5):879-884.[10]尹魁林,张琼.不同因素对冬枣试管苗过渡移栽成活率的影响[J].落叶果树,2014,46(2):8-10. [11]张珊珊,杨文忠,康洪梅,等.光强和土壤含水量对云南蓝果树幼苗生长及光合特征的影响[J].东北林业大学学报,2018(3):16-23.[12]马宗桓.光照强度对葡萄果实品质及花青苷合成的调控机理研究[D].兰州:甘肃农业大学,2019. [13]朱开元,刘慧春,周江华,等.延长光周期对罗汉松和鸡爪槭苗期生长及养分吸收利用的影响[J].浙江大学学报:农业与生命科学版,2016,42(2):190-198.[14]吴鹏飞,王丽娟,刘昭,等.LED补光对设施草莓生长及果实品质的影响[J].北方园艺,2016(21):48-50.(01)。
植物工厂的智能化方案 (4)
植物工厂的智能化方案
植物工厂智能化方案是指利用先进的技术和设备，实现对
植物生长环境的监控、调控和管理，以提高植物的生长效
率和产量。
以下是一些常见的植物工厂智能化方案：
1. 自动化控制系统：通过自动化控制系统监测和控制温度、湿度、光照、CO2浓度等参数，实现对植物生长环境的精
确控制。
2. 智能灯光系统：利用LED灯光源替代自然光，根据不同
生长阶段的需求提供适宜的光照条件，可调控光照颜色和
强度，提高植物的生长速度和品质。
3. 空气循环系统：通过空气循环系统保持植物工厂内的空
气流动，均匀分布温度、湿度和二氧化碳，提高植物的光
合效率。
4. 自动喷灌系统：利用自动喷灌系统对植物进行定量、定
时的水分供应，确保植物的水分需求得到满足。
5. 智能监测系统：通过传感器监测植物的生长环境和生长
状态，实时采集数据，并通过数据分析和预测，提供决策
支持和优化种植方案。
6. 决策系统：基于大数据和技术，对植物的生长和产量进
行预测和优化，并提供种植管理的决策建议，提高决策的
准确性和效率。
7. 云平台管理系统：将植物工厂的各个智能化设备和系统
通过云平台连接起来，实现对植物工厂的远程监控和管理，方便决策者随时了解植物工厂的运行状况。
综上所述，植物工厂的智能化方案涵盖了多个方面的技术
和设备，通过集成和应用这些技术，可以实现对植物生长
环境的精确控制和管理，提高植物的生长效率和产量。
LED植物工厂(中文)
设施规模: 1,000㎡(工厂型栽培设施 ; 封闭型) 栽培设施: 样式(2层建筑), 层高(4m), 工厂宽(10m), 长(30m), 结构(钢筋板)->1,000㎡ UT : 冷/热气设施, 污水废水处理设施, 上下水道, 电力(200kw) 13
8. 植物是怎样成长的?
空气
CO2/O2
Carbon Dioside(CO2)+Water ->产生葡萄糖或淀粉类碳水化合物
0
波长(λ :nm)
18
10-3. 光对植物的作用
臭氧分子(地球大气 24~32km)可吸收强 烈的太阳光紫外线
使光合作用更有效进行的光色
叶绿素第二容易吸收的光色
UV-C (280 nm 以下) : 被臭氧层屏蔽. 如果穿过臭氧层可破坏生物体的 DNA遗传基因,由此引发突然变异
紫色(660nm-650~680nm) : 花, 种子, 果实
光
叶的光合作用 (Red , Blue)
土壤
水/营养液
Nitrogen Phosphorous Potash Calcium Other Elements
14
9. . NextFarm 是这样栽培农作物的。
光:
LED (Red660nm, Blue450nm)
水 : 喷雾(spray size : 50-80 microns)
环境亲和型无农药蔬菜
Logo
Plant Factory by the Aeroponics & LED
利用LED与喷雾法的植物工厂
NextFarm
In The City
NextFarm (株）
NextFarm In The City Co., Ltd
植物工厂LED光质调控对苏州青幼苗生长的影响
苏州青是苏州市优良地方品种和主栽青菜品种，属不结球白菜（Brassica campestris ssp .Chinensis ）十字花科芸薹属，营养价值高，在世界范围内广泛栽植。
日益严重的土壤次生盐渍化已成为制约中国农业生产以及农业可持续发展的主要非生物胁迫环境因素，而工厂化生产可克服这种制约［1］。
光是影响植物工厂中植物生长发育所需的主要环境因子，在光合作用、形态建成和物质代谢等方面起关键作用。
LED 光源不仅具有体积小、寿命长、能耗低、发光效率高等优点，而且能根据植物生长发育的不同光环境需要进行光谱的精准配置，促进植物生长发育和形态建成，从而提高产量和品质［2］。
与单色光相比，红蓝组合光显著促进碳水化合物的合成、增加株高和拓展叶片加深颜色，对植物根数、生物量和光合色素含量的增加有明显的促进作用［3］。
利用光质调控技术对植物生长发育过程进行调控具有高效节能、环保无害等优势。
因此，本研究分析了不同光质配比对植物工厂苏州青育苗的影响，以期为苏州青育苗和种植工厂化提供理论基础和现实意义。
1材料与方法1.1试验材料供试材料为苏州青种子。
1.2试验设计根据光质配比不同试验共设5个处理，分别为LED 白光对照（CK ）、红光∶蓝光=1∶1（处理A ）、红光∶蓝光=3∶2（处理B ）、红光∶蓝光=2∶1（处理C ）、红光∶蓝光=3∶1（处理D ）。
红色LED 光源的峰值波长为660nm ，蓝色LED 光源的峰值波长为450nm 。
3次重复，每个重复1盘。
1.3试验方法经筛选获得籽粒饱满、活性强的苏州青种子，55℃温汤浸泡15min 后用清水浸泡2h ，然后将种子平铺在湿润的滤纸上并置于培养皿中，放入25℃恒温箱中催芽，待80%种子露白后播种于育苗盘中，基质为珍珠岩、蛭石、草炭混合基质。
育苗盘置于不同处理LED 光源下培养20d ，通过调整光源距离使试验材料所处的光通量密度为280μmol/（m 2·s ）。
植物工厂工作原理
植物工厂工作原理
植物工厂是一种利用现代农业技术，在受控的室内环境中种植植物的设施。
它的工作原理包括以下几个方面：
1. 照明系统：植物工厂使用人工光源，如LED灯，以提供植
物所需的光照。
这些光源可以根据植物生长的不同阶段提供不同的光谱和强度，以最大限度地促进植物的生长和发育。
2. 控制温度和湿度：植物工厂会控制室内的温度和湿度，以创造一个最适合植物生长的环境。
通常会使用空调系统、加湿器和除湿器来调节室内的气候条件。
3. 控制营养供应：植物工厂使用水培或气雾式种植技术，通过提供液体养分溶液或养分雾化剂来给植物供应所需的营养物质。
这样可以确保植物能够获得足够的营养，促进其健康生长。
4. 自动化管理：植物工厂通常会采用自动化控制系统，以监测和管理植物的生长环境。
这些系统可以自动调节灯光、温度和湿度，进行定期的浇水和施肥操作，并通过传感器监测植物的生长状况。
以上是植物工厂的一般工作原理，通过优化植物生长环境，提供恒定的光照和营养供应，植物工厂能够实现高效、高产的种植，并且可以在任何时候、任何地点进行农作物生产。
植物工厂LED_光质调控对辣椒生长的影响
植物工厂LED光质调控对辣椒生长的影响王哲1王宇航2王晓庆3樊怀福3（1至农科技发展（浙江）有限公司，浙江杭州310012；2南京优士环境技术有限公司，江苏南京210000；3浙江农林大学园艺科学学院，浙江杭州311300）摘要为探讨植物工厂中不同光质配比对杭椒五号辣椒生长的影响，本研究选用4种不同红蓝光配比的LED光源，并以LED白光为对照，开展光质调控试验。
结果表明：红光∶蓝光=1∶1的光质配比下杭椒五号辣椒株高、茎粗均最大，有利于杭椒五号辣椒的营养生长；红光∶蓝光=1∶1的光质配比有利于杭椒五号辣椒叶绿素和氮含量的增加，能促进光合作用，提高光能利用率；红光∶蓝光=1∶1的光质配比有利于杭椒五号辣椒果实发育和产量提高。
综合各指标表明，红光∶蓝光=1∶1是适于植物工厂杭椒五号辣椒生长的光质配比。
关键词辣椒；光质调控技术；LED；植物工厂；红蓝组合光中图分类号S641.3文献标识码A文章编号1007-5739（2023）21-0069-04DOI：10.3969/j.issn.1007-5739.2023.21.018开放科学（资源服务）标识码（OSID）：Effect of LED Light Quality Control in Plant Factory on Growth of PepperWANG Zhe1WANG Yuhang2WANG Xiaoqing3FAN Huaifu3(1Zhinong Science and Technology Development(Zhejiang)Co.,Ltd.,Hangzhou Zhejiang310012;2Nanjing Youshi Environmental Technology Co.,Ltd.,Nanjing Jiangsu210000;3College of Horticulture Science,Zhejiang A&F University,Hangzhou Zhejiang311300) Abstract In order to investigate the effect of different light quality ratios in plant factories on the growth of Hangjiao No.5pepper,this study selected four LED light sources with different red and blue light ratios,and conducted light quality control experiments with LED white light as the control.The results showed that under the light quality ratio of red light∶blue light=1∶1,the plant height and stem diameter of Hangjiao No.5pepper were all the highest,which was beneficial for the nutritional growth of Hangjiao No.5pepper;the light quality ratio of red light∶blue light=1∶1was conducive to the increase of chlorophyll and nitrogen content in Hangjiao No.5pepper,which could promote photosynthesis and improve light energy utilization efficiency;the light quality ratio of red light∶blue light=1∶1was conducive to the fruit development and yield improvement of Hangjiao No.5pepper.The comprehensive indicators indicate that red light∶blue light=1∶1is the optimal light quality ratio for the growth of Hangjiao No.5pepper in plant factory.Keywords pepper;light quality control technology;LED;plant factory;red and blue combination light日益严重的土壤次生盐渍化已成为制约我国传统农业生产以及农业可持续发展的主要环境因素之一[1]。
现代农业植物工厂——太阳能光伏植物工厂
现代农业植物工厂——太阳能光伏植物工厂植物工厂是现代设施农业发展的高级阶段，是一种高投入、高技术、精装备的生产体系，集生物技术、工厂技术和系统管理于一体，通过设备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。
利用计算机对植物的温度、湿度、光照、CO2浓度及营养液等环境条件进行自动控制，让植物在最适合的环境下生产发育，可以实现真正的免农药生产栽培，是植物栽培的最高境界，是农业生产与科研的象牙塔，而太阳能型植物工厂的发展则是太阳能光伏发电和现代设施农业完美结合的典范。
人工光源是植物工厂中最重要的部分，也是有别于其他栽培模式的最大分野点，它创造了一个完全人工的工业化生产环境。
以LED为光源的新型植物工厂称为LED植物工厂，是新生代植物工厂。
LED是一种高亮度，高效率，长寿命人工光源：波长类型丰富、正好与植物光合成和光形态建成的光谱范围温和；频谱波宽度半宽窄，可以按照需要组合获得纯正单色光与复合光谱；可以集中特定波长的光均衡地照射作物；不仅可以调节作物开花与结实，而且还能控制株高和植物的营养成分；系统发热少，占用空间少，可以用于多层栽培立体组合系统，实现了低热负荷和生产空间小型化。
韩国的太阳能植物工厂中/日/韩/美/荷兰5国植物工厂大比拼1949年，美国植物学家和园艺学家在加州帕萨迪纳建立了第一座人工气候室，其出现就是植物工厂的早期模型，为植物工厂的完善和发展进行了成功的探索和实践，引发了模拟生态环境领域里的一场风暴。
随后，日本和前苏联也先后建立了这种人工气候室。
在人工气候室的基础上，从某种意义上说，1957年丹麦在哥本哈根市郊约克里斯顿农场真正建起了世界上第一座真正意义上的植物工厂，因为其规模达到了1000m2，采用人工光和太阳能并用技术，从播种到收获采用全自动传送带流水作业，且产400万袋水芹（100万kg），而这些是植物工厂的重要特征。
1、日本日本认为，植物工厂是解决土地问题、人口问题、粮食问题、食品安全问题、能源问题、农业人员老年化问题、气候问题、环境和可持续发展问题等的根本途径；是“活化地域的起爆剂”，为地域生产发展、技术聚集、人员就业、生态环境、经济繁荣带来变化；是“中间产业”，不仅能带动农业发展，而且还能带动工业、健康产业、信息产业等的发展。
现代LED植物工厂定义发展背景及意义
现代LED植物工厂定义发展背景及意义植物工厂通常被定义为一种通过设施内高精度环境控制，实现作物周年连续生产的高效农业系统，是对作物生长过程的温度、湿度、光照、CO2浓度以及营养液等环境要素进行自动控制，不受或很少受自然条件制约的省力型生产方式。
根据了解，LED植物工厂的得名可能源于现代制造工厂的概念，即以生产货物或产品为目标的工业建筑物，在这种建筑物内按照一定的流程进行产品由初级零部件、组装件到成品化的生产。
植物工厂的生产对象为园艺作物，按照工厂的定义应具备两个条件：一是作物的生产流程极为清晰，即播种、育苗、定植、收获、包装等分工明确；二是环境（温度、湿度、光照、CO2、气流以及营养元素等）相对可控，不受或少受外界气候的影响。
根据这种理解，完全密闭环境下以人工光源与营养液栽培为核心的蔬菜多层工厂化生产应属于植物工厂范畴（狭义），可控温室环境下以营养液栽培（水培或基质培）为核心的蔬菜花卉工厂化生产也应属于植物工厂范畴（广义），只不过欧美（仅承认狭义的植物工厂）与亚洲的学者（承认广义、狭义均为植物工厂）对植物工厂定义的意见不一致，争论仍将会持续。
由于植物工厂充分运用了现代装备、生物技术、营养液栽培与信息技术等手段，技术高度密集，多年来一直被国际上公认为设施农业的高级发展阶段，是衡量一个国家农业高技术水平的重要标志之一，受到世界各国的广泛关注。
植物工厂之所以受到世界各国的高度关注，原因是多方面的，概括起来主要有以下几个方面：一是全球人口的快速增长，可用耕地的不断减少，如何利用有限的耕地满足人们日益增长的对食物的需求已经成为全球性难题；二是随着城市化的快速发展和人们生活水平的不断提高，人们对洁净安全农产品的需求越来越迫切；三是农业从业人口老龄化，年轻人不愿务农的现象日趋严重，吸引年轻人务农已经成为全球面临的重大课题。
植物工厂恰恰提供了解决上述问题的可能途径，其主要优势包括：①作物生产过程不受外界环境的影响，可实现周年按计划均衡生产、稳定供给；②单位面积产量和资源利用率高。
植物工厂
植物工厂 植物工厂 等数据。植物工厂是给植物提供合适生长环境的系统设备，分为植物苗工厂和蔬菜工厂两部 分。植物工厂是国际上公认的设施农业最高级发展阶段，是一种技术高度密集、不受或很少 受自然条件制约的全新生产方式。目前，仅有日本、美国等少数发达国家掌握这项技术。植 物工厂以节能植物生长灯和 LED 为人工光源，采用制冷—加热双向调温控湿、光照—二氧 化碳耦联光合与气肥调控、营养液在线检测与控制等 13 个相互关联的控制子系统，可实时 对植物工厂的温度、湿度、光照、气流、二氧化碳浓度以及营养液等环境要素进行自动监控， 实现智能化管理。 收获快速
“完全不用阳光”，在每个栽培架上，都装有一块灯板。不同的是左侧是 LED(发光二极管) 灯，右侧是荧光灯。两种灯光都能满足植物生长的需要，只是 LED 比荧光灯更加节能。 LED 灯板以红灯为主，中间按一定距离均匀分布着蓝灯，比例大概为 8∶1 到 9∶1，太阳光 对于植物而言是全波段的，红光、蓝光、紫外线、红外线等都包括，但实验显示，植物吸收 的光线波段主要是红光和蓝光，比例超过 60%。因此将红光和蓝光按照一定配比制成光源， 就能满足植物生长需求。红外和远红外等成分主要以热量的形式出现，而且耗能严重。去掉
植物工厂技术的突破将会解决人类发展面临的诸多瓶颈，甚至可以实现在荒漠、戈壁、海岛、 水面等非可耕地，以及在城市的摩天大楼里进行正常生产。利用取之不尽的太阳能和其它各 种清洁能源，加上一定的种子、水源和矿质营养，就可源源不断地为人类生产所需要的农产 品。因此被认为是 21 世纪解决粮食安全、人口、资源、环境问题的重要途径，也是未来航 天工程、月球和其他星球探索过程中实现食物自给的重要手段。 10 中国制造
LED为何在植物工厂这么牛，这就是真相！
LED为何在植物工厂这么牛，这就是真相！在工厂里发展农业富硒帮富硒食...在工厂里发展农业在工厂里发展农业。
植物工厂从建设规模上来分可分为大型(1000m 以上)、中型(300~1000m)和小型(300m 以下)三种;从生产功能上来分可分为植物种苗工厂和商品菜(果、花) 植物工厂;从其研究对象的层次上又可分为以研究植物体为主的植物工厂、以研究植物组织为主的组培植物工厂、以研究植物细胞为主的细胞培养植物工厂。
植物工厂是给植物提供合适生长环境的系统设备，分为植物苗工厂和蔬菜工厂两部分。
这是未来的食物吗？——完美蔬菜诞生记青坡居士——完美蔬菜诞生记。
日本科学家正在开发一项蔬菜种植的新方法：整个环境完全由人工控制而且完全无菌，也就是说，这是一个既没有灰尘也没有昆虫和新鲜空气的环境。
日本消费者高价购买这些绿叶菜、长叶生菜、茼蒿等种植厂的蔬菜。
一些大型的种植工厂一年可以生产300万颗蔬菜。
在对使用化学蔬菜的担忧声中，这些种植工厂的普及得到了日本政府的支持。
东京大洲公司工厂的发言人说："工厂内种植的蔬菜与外界空气完全隔绝。
植物工厂生产的蔬菜维生素C含量更高富硒帮富硒食...植物工厂生产的蔬菜维生素C含量更高。
采用LED植物工厂生产的蔬菜，口味及营养价值上都有显著的提高，特别是维生素C，它是评价蔬菜营养价值的一个最重要指标，因为它是人体营养的一种必需元素，一般成年人每天摄入量需在50mg以上。
那么采用LED植物工厂生产的蔬菜在维生素C的含量上与普通太阳光农耕方法生产的蔬菜有哪些区别呢，据实验分析，比普通蔬菜要提高3倍以上，包括酸化型与还原型的维生素C,它们的区别图示如下：LED植物工厂栽培蔬菜VC可提高4倍富硒帮富硒食...LED植物工厂栽培蔬菜VC可提高4倍。
环境决定植物的营养成分，这在中药上被人们关注的特别多，所以有地道药材之说，其中的奥妙就在于不同的栽培环境可以使植物体的营养成分发生变化，所以农业生产上除了品种外，还要求人们适地栽培，或者良种良法相结合，而现代农业的发展已可完全突破自然因素的限制，如全天候的植物工厂，就可以完完全全地按植物或人为栽培的需要进行环境的精确模拟与控制。
中国第一个大型植物工厂——京鹏植物工厂
北京建成首个具有自主知识产权的植物工厂新华社北京８月２２日电拥有跨学科高新技术，能够进行植物周年生产的植物工厂近日落户北京市通州区。
这是“十一五”期间，北京市在设施农业领域建成的首个具有自主知识产权的大型植物工厂。
记者了解到，由北京市科委立项、北京市农业机械化研究所和北京京鹏环球科技股份有限公司共同设计研发的植物工厂经过两年的建设，于今年８月中旬正式投入运营。
植物工厂是一个占地１２８９平方米，利用精确环境控制技术和自动化高新技术进行植物周年工厂化生产的封闭式建筑。
工厂内部分为４大区域：组培播种区、育（炼）苗区、生产收获区和包装储藏区。
北京市农业机械研究所所长田真介绍，“植物工厂”的概念最早由日本提出。
根据日本植物工厂学会的解释，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系统，即利用计算机对植物生长发育的温度、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，使工厂内植物不受或很少受自然条件制约，是知识与技术密集的集约型农业生产方式。
根据国际上关于植物工厂的分类，３００平方米以下为小型，３００平方米至１０００平方米为中型，１０００平方米以上为大型。
田真说，根据这个标准，京鹏植物工厂目前是这一领域的“航空母舰”。
据京鹏植物工厂项目负责人、高级工程师卜云龙介绍，由北京市农业机械研究所、京鹏环球科技股份有限公司自主研发的“计算机智能控制系统”是整个植物工厂的核心技术。
植物工厂控制室的电脑里记载着工厂各生长单元的环境数据，了解植物“所想”，给予植物“所需”。
采用的低能耗、低成本的植物生长无线检测系统、内嵌以太网芯片开发的局域网温室环境调控系统及作物生长模型的有机结合，实现了植物生长精准可控。
而自主研发的营养液循环利用技术设备，提高了营养液的利用率，节水节肥，环境友好，进一步提升了无土栽培技术。
近日，记者在穿戴隔离衣帽、经过风浴等多道消毒程序后，进入京鹏植物工厂参观。
在宽敞明亮的生产大厅和ＬＥＤ光源照明下密闭的组培车间内，看到精准育苗生产线、移栽机器人、“不靠天、不用土”的育苗室等现代农业的工厂化生产模式。
植物工厂方案
植物工厂方案植物工厂是一种利用现代农业技术，在封闭的环境中种植作物的新型农业模式。
它通过控制光照、温度、湿度、二氧化碳浓度和营养液供给等因素，为植物提供最佳的生长环境，从而实现高产、高质、高效的种植方式。
本文将介绍植物工厂的基本原理、构建设备、作物选择和未来发展前景。
一、植物工厂的基本原理植物工厂以LED光源为主要的光照供给方式，利用人工光照来替代阳光，以满足作物生长所需的光能。
通过调节光照的波长和强度，可以促进植物的生长和发育。
同时，植物工厂还借助于温度、湿度和二氧化碳浓度的控制，为植物提供适宜的生长环境。
此外，植物工厂使用营养液供给方式，可以精确控制植物所需的营养成分，满足其生长发育需求。
二、构建设备植物工厂的构建设备主要包括生长箱、光源、温湿度控制系统和营养液供给系统。
生长箱是种植环境的主体，可以根据实际需要进行大小和形状的设计。
光源主要采用LED灯，可以根据作物的特性选择合适的光谱。
温湿度控制系统用于调节箱内的温度和湿度，确保植物在适宜的环境中生长。
营养液供给系统可以进行自动化供给，通过调节营养液的成分和浓度，满足植物的生长需求。
三、作物选择植物工厂适用于多种作物的种植，但应根据实际情况选择适合的作物。
一般来说，短周期和高经济效益的蔬菜作物是比较理想的选择，如叶菜类、根茎类和豆类作物。
这些作物生长快、周期短，适应植物工厂的环境控制。
同时，也可以考虑种植一些高价值的草药植物，以提高经济效益。
四、未来发展前景随着人们对食品的需求不断增长，以及城市化进程的加速，植物工厂在未来的发展前景广阔。
植物工厂具有无季节限制、无地域限制、无害虫病害等优势，可以实现全年稳定的高产量。
此外，植物工厂还能更好地保护土壤和水资源，减轻对自然环境的压力。
未来，植物工厂有望成为现代农业的重要组成部分，为人们提供安全、健康和高品质的农产品。
总结植物工厂是未来农业的发展方向，它通过人工控制生长环境，为植物提供最佳的生长条件，实现高产、高质、高效的种植方式。
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Plant Factory by the Aeroponics & LED
利用LED与喷雾法的植物工厂
NextFarm
In The City
NextFarm (株）
NextFarm In The City Co., Ltd
1. 农业的技术变迁
露地栽培
水栽法
喷雾法 (自然光 温室型)
土壤 : 不使用 营养成分 : 营养液喷雾(spray :50-80 microns) 空气: CO2（叶), O2(根)
15
10. 光 : LED (Red660nm, Blue450nm)
2.0 1.8 1.6 1.4 absorption 1.2
450nm(NextFarm)
660nm( NextFarm)
8
太阳自然观 夏季12点 자연광 태양 여름철12시 1440micro mole 1440micro mol 人工照明 NextFarm 인공광 넥스트팜 185micro mole 185micro mol 自然光 阴影 자연광 그늘 416micro mole 416micromol 植物用日光灯 식물용형광등 110micro mole 110micro mol 삼파장형광등 三波长日光灯 120micro mole 120micro mol 白色LED 백색LED 62micro molev 62micro mol
液
液肥过滤机
34
19. 栽培架系统(6行 4层)
19.栽培架系统(6行 4层)
20. 栽培床内部和上端
养液喷雾器(spray :50-80 microns)
37
21. 栽培床内部(根部营养液喷雾)
LED 熄灯
LED 点灯
根部需充分的 氧气供给
根部喷雾(营养液 +水)
38
22. 育苗室
LED 点灯
(without CO2 supplementation)
标准值 Red : 642 ~ 662 nm Blue : 430 ~ 453 nm 150~200(µmole/㎡ s)
Red : 662nm Blue : 450~460nm 180 (µmole /㎡ s) R : B=78% : 22%(3.5:1) 1100ppm 1.2~1.4 7.0(6.5~7.5) 25℃ 50%
利用LED可实现全年 栽培
无土壤侵蚀现象，可常 年耕作
9
6. 植物工厂的特征和优点
栽培环境 人工控制
农作物品质 均一
生产成本 节约
-100%人工环境控制 (环境封锁型) -使构成栽培环境的
- 自动调节植物生长 所需的要素，使实现 品质均一的农作物 栽培
(光, 水, 养分, 温度, 湿度, 二氧化碳等)
主 成 分
硝酸钾 KNO3 硫酸镁 硝酸镁 磷酸钾 MgSO4․7H2O Mg(NO3)2․6H2O KH2PO4 K2SO4 NH4NO3 H3BO4 MnSO4․H2O CuSO4․5H2O Na2MoO4․2H2O
磷酸铵 NH4H2PO4
磺酸钾 硝酸铵 硼酸
微 量 成 分
硫酸锰
硫酸铅 ZnSO4․7H2O 硫酸铜 钼酸钠
A 养 液
B 养 液
过滤机
A C i d
幼苗
No
PH 正确
栽培室
定植
养液 SOL 阀
Yes
EC正 确 温度 正确
养液供给罐 (100倍稀释)
栽培
灌溉热水器
冷却机 EC : 1.2~1.4 PH : 5.8~7.0 温度 : 20±2 ℃ 退水 : half/2weeks
收获
包装
灌溉 回收
出库
喷雾 (Sray)
-水
喷雾型(50㎛) 利用控制系统可节省 相关农业生产中 水电费消耗的1/10
自动控制容易实现
- 无农药
-不受气象变化影响
(酷暑, 暴雨, 特大台风, 干旱, 洪水等)
- 使不均一的农产品 产成为均一的工业品
节省农药费用 - 营养液 利用喷雾/控制系统适 量供给
10
6. 植物工厂的特征和优点
栽培位置 市中心
0
波长(λ :nm)
18
10-3. 光对植物的作用
臭氧分子(地球大气 24~32km)可吸收强 烈的太阳光紫外线
使光合作用更有效进行的光色
叶绿素第二容易吸收的光色
UV-C (280 nm 以下) : 被臭氧层屏蔽. 如果穿过臭氧层可破坏生物体的 DNA遗传基因,由此引发突然变异
紫色(660nm-650~680nm) : 花, 种子, 果实
7
6
5
4
3
2
1
234 249 264 279 294 309 324 339 354 369 384 399 414 429 444 459 474 489 504 519 534 549 564 579 594 609 624 639 654 669 684 699 714 729 744 759 774 789 804 819 834 849 864 879 894 909 924 939 954 969 984 999 1,0… 1,0… 1,0… 1,0… 1,0… 1,0…
未来型农业 (垂直工厂型)
喷雾法 (人工照明 工厂型)
2
2. 什么是植物工厂?
AT
农业技术
植物工厂
融入尖端技术 的未来型农业
BT
高性能 农作物
LED 自动化机器
IT
ET
环境控制
3
3.栽培的农作物种类
LED+气耕法
土豆
块根植物
所有 农作物
叶菜类
玉米 果实植物 西红柿
4
3 . 目前栽培中的农作物(叶菜类)
24
14. 栽培期
播种
定植
收获
需15日
D+0 D+20 D+35
播种第7天
播种第10天
播种第14天
播种第20天
定植第2天
定植第4天
定植第7天
定植第7天 根部状态
定植第9天
定植第10天
定植第15天
定植第15天 根部状态
25
14-1. 栽培期(35日后)
26
15.甘蓝菜栽培
播种第15天 定植第1天 定植第4天 定植第6天
过滤/杀菌 33
18. 植物工厂栽培设施流程图
办公室远程控制
养液控制机
控制板
混合罐 水位调节阀 水罐 水位调节球塞
传感器 压力计
流量计 电子阀1 供给罐 水位传感器 喷雾水耕 控制板
水泵 SOL液肥阀 流量计 文丘里流量计
灌溉泵
供给泵/过滤机
栽 培 区 域 灌 溉
传感器(培养液检测用） 搅拌机
液
液
1.0
0.8 0.6 0.4
光合作用b 光合作用Ia
0.2 0.0 400 450 500 550 600 Wavelength λ (nm) 650 700
UV
380 nm
Violet 430 nm 450 nm
IR
460 nm
Blue 480 nm 500 nm
520 nm
Green 530 nm 550 nm
叶绿素最容易吸收的光色
蓝色(蓝紫色 430nm-435~450nm) : 叶子, 使植物健康 19
10-4. 植物的光反映光谱
叶绿素 a, b的光吸收光谱
10-5. 一般灯光与LED灯对害虫作用的比较
Ultraviolet light (320~380nm) : 害虫喜欢的波长
21
11. 水和营养成分(Aeroponic : 喷雾)
甘蓝菜
红甜菜
西芹
生菜
生菜
Salad Express (莴苣）
西油菜
白菜型油菜
西芹翠兰
5
4.喷雾法 (aeroponics)的优点
6
4. 喷雾法 (aeroponics)的优点
7
5.气耕法 (aeroponics)的缺点
8
6. 植物工厂的特征和优点
栽培空间 建筑物
栽培周期 全年
栽培时间 速成
- 无土壤
播种第20天
27
15-1 . 甘蓝菜栽培
定植第10天 定植第13天
定植第13天收获
28
15-2 .甘蓝菜收获
播种
定植
1茬收获 2茬收获 3茬收获 每茬收获
需15天
D+0 D+20
3天
3天
3天
5个月
连续收获
D+35
D+38
D+41
D+44
D+170
甘蓝菜(收获)取叶
甘蓝菜收获（取叶后）
甘蓝菜收获（取叶）3天后
农作物品质 清洁
农作物机能 高性能
– 在市中心和近郊 建筑物(工厂)内耕作 –现场栽培, 节约销售运送时间 和费用, 保持新鲜程度
– 使用人工环境和 LED光源 害虫防治-> 无农药-> 环境亲和型栽培
-可选择添加成分 调节营养液进行 栽培 (提高用于特殊治 疗目的有用物质含 量，可实现栽培高 性能特殊用途的农 作物)
在暴露的根部直接喷洒水和营养成分的栽培法 (喷雾或气耕栽培)
22
12. 生长条件(NextFarm)
测定仪器: Spectro Radiometer
NextFarm测定值 光波长λ (wavelength) PPFD(Photosynthetic Photon Flux Density) 光比率 CO2 电传导率(EC) PH