瑞尔智能植物工厂概括

营养液栽培技术
定义：一种不依赖土 壤，而是将植物种植 在装有一定量的营养 液的栽培装置中，或 是在配有营养液的砂 、砾石、蛭石等非天 然土壤基质材料做成 的种质床上的栽培技 术。又称无土栽培。
配方组成： • 必需营养元素：水和含矿物质元素的化合物，16种必需元素； • 浓度要求：对大多数作物，总盐分控制在0.4%~0.5%； • 氮素选择：无机态氮（铵态氮和硝态氮）与有机态氮； • pH值：5.5~6.5
加拿大冈本农园，人工光蔬菜工厂 ，寒冷地区植物工厂的典范；
荷兰，计算机应用居世界前列； 1985年，日本筑波世博会，三层楼
高的塔式人工利用型植物工厂； 1989年，成立日本植物工厂学会。
3 关键技术
3.1 立体无土栽培技术
营养液栽培技术 水培技术及设施 基质栽培及设施 喷雾栽培及设施
分类
人工光利用型
太阳光利用型 并用型利用型
全封闭式，屋顶及 墙壁材料
人工光源 植物在线检测和网 络技术
营养液水耕栽培 无污染生产 周年均衡生产 费用高，能耗大， 成本高，应用面窄
种苗生产
半封闭式，玻璃/塑料 自然光 多种环境因子的监 测和调控设备 水耕栽培和基质栽培 易受季节和气候变 化的影响 叶菜类和茄果类蔬菜
两种类型
基质栽培技术及设施
定义：通过基质支持作物根系并提供一定水分和营养元素的栽培模式 形式：槽培、袋培、岩棉培等 供液方式：滴灌 供液系统：开路系统&闭路系统 对基质要求： 具有一定大小的粒径； 具有良好的物理特性； 具有稳定的化学性状。 设施：种植槽、供液与排液系统、贮液池、自动控制系统等
同太阳光利用型 太阳光/人工光 VS人工光：用电少 VS太阳光：气候影 响少 兼具前两种优点
共同特征
固定的设施 计算机和多种传感装置实行自动化、半自动化控制 营养液栽培技术 产品的数量和质量大幅度提高
2 研究现状
发展历史
• 试验研究阶段（20世纪40年代～60年代末） • 示范应用阶段（20世纪70年代～80年代中期） • 快速发展阶段（20世纪80年代中期～至今）
格瑞尔智能植物工厂
设施农业的终极，垂直农业的前奏
目录
定义与分类特征 研究现状 关键技术 优点 发展趋势
1 定义与分类特征
定义
• 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。
• 知识与技术密集的集约型农业生产方式，依托于设施园艺、建筑工 程、环境控制、材料科学、生物技术、信息学和计算机（网络通讯 、人工智能、模拟与控制）等学科的基础上。
温度调控
内外热系统： 室外干扰量：室外空气温
度、湿度、太阳辐射强度 、风速、风向等； 室内干扰量：采暖系统、 照明及其他设备的散热， 作物及栽培床的散热、•热 水 供 暖 •地 上 部 加 热 •地 下 部 加 温
•遮 阳 降 温 •非 升 温 材 料 •蒸 发 冷 却 法 •冷 水 蓄 热 系 统
示范应用阶段
特点：
应用范围广； 营养液栽培技术日臻成熟； 自动化控制逐渐完善； 开发力度加大，示范效果明显
研究：
1973年，英国，营养液膜法水培模式 ；
波兰、罗马尼亚等国，10多家； 英国，果树植物工厂，利用固体基质； 维也纳，太阳光利用型钢价玻璃结构植
物工厂，自动化程度相当高； 美、日、英、奥、等20多家企业开展
水培技术及设施
主要特征：植物的根系生长在营养液中，确切的讲是一部分根系 悬挂生长在培养液中，而另一部分根系则裸露在潮湿的空气中。 设施基本功能 种子槽能盛装营养液而不渗漏 能锚定植株并使根系浸润到营养液 营养液和根系处于黑暗之中 根系获得足够的氧 设施：种植槽、定植槽、贮液池、营养液循环系统等
喷雾栽培技术及设施
定义：利用喷雾装置将营养液雾化直接喷洒射到植物的根系以提 供其生长所需的水分和养分的一种营养液栽培技术。
优点：解决了根系的水气矛盾，适宜于叶菜类 设施：种植槽和供液系统（贮液池、水泵、管道、过滤器和喷头
等）
3.2 环境调控技术
温度调控 湿度调控 气体调控
试验研究阶段
特点：
建设规模小，一般几十m2～几百 m2；
范围窄，限实验室； 品种单一，芹菜和沙拉莴苣为主； 多人工光利用型，人工气候室。
研究：
20C40S，美国加州帕萨迪纳建立 了第一个人工气候室；
1957年，世界上第一座植物工厂在 丹麦约克里斯顿农场建成；
1963年，奥地利的卢斯纳公司建成 一座高30m的塔式植物工厂。
温度低
湿度调控
通风换气降湿 热 泵 降 湿 加 温 降 湿
湿度 高
作物叶面蒸 发小，严重 时体内水分 过多，导致 茎叶增大， 影响产量。 也容易产生
病害。
相对湿度25%～80%
喷 雾 加 湿 湿帘风机降温
加湿系统
湿度 低
作物叶面蒸 发大，严重 时导致根部 供水不足， 作物体内水 分减少，细 胞缩小，气 孔率降低， 光合作用产 物减少。
3.3 光环境调控技术
原理：根据作物的种类及生育阶段，通过一定的措施，调节光照条件 ，创造良好的光照环境，以提高作物的光合效率。
研究； 国际著名公司，投巨资联手科研机构进
行植物工厂的研究。
快速发展阶段
特点：
发展速度快； 涉及到的行业广泛； 规模不断扩大； 国际学术活动频繁； 高科技成果应用广
研究：
20C80S中期，瑞士艾伯森公司，并 用型大型植物工厂；
美国米德兰都农场，18000m2的植 物工厂；
气体调控
通风换气 排除多余热量，降低室温 排除多余水汽，调节湿度 方式 自然通风 强制通风 • 负压通风 • 正压通风 • 等压通风
增加CO2浓度 有利于光合速率的提高 提高作物的水分利用率 CO2 肥源 酒精酿造工业的副产品 碳氢化合物燃烧 强酸与碳酸盐化学反应 空气分离