植物工厂
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农业遥感与信息技术应用研究所
4 优点
农业遥感与信息技术应用研究所
肥料资源与养分综合管理专题
不再靠天吃饭 自动化程度高 多层栽培 生长快 高产、绿色 ……
5 发展趋势
• 叶菜类 • 瓜果类 • 花类 • 草药类 • 食用菌类 • 粮食作物 • 果树类
作物种类更加 专用化
建设规模逐渐 大型化
农业遥感与信息技术应用研究所
肥料资源与养分综合管理专题
集成加热系统、通风系统、遮荫/保温内帘幕系统、外遮荫系统、 C02施肥系统、空气循环系统、植物保护系统、高压喷雾降温系统、 湿帘—风机系统、屋顶喷淋系统、补充光照系统、灌溉施肥系统、废 液回收—消毒系统、电气与计算机控制系统等于一体，真正实现多功 能，多场合运用。
农业遥感与信息技术应用研究所
喷雾栽培技术及设施
肥料资源与养分综合管理专题
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）
农业遥感与信息技术应用研究所
温度高
作物及栽培床的散热、散 湿等
•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
温度低
农业遥感与信息技术应用研究所
湿度调控
肥料资源与养分综合管理专题
✓ 通风换气降湿 ✓热 泵 降 湿 ✓加 温 降 湿
草炭培 椰子壳纤
维培 稻壳、棉
籽皮
农业遥感与信息技术应用研究所
肥料资源与养分综合管理专题
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
3.2 环境调控技术
温度调控 湿度调控 气体调控
肥料资源与养分综合管理专题
湿度
空气
温度
农业遥感与信息技术应用研究所
温度调控
肥料资源与养分综合管理专题
内外热系统：
温度调节
✓ 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，
肥料资源与养分综合管理专题
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；
✓ 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。
农业遥感与信息技术应用研究所
试验研究阶段
肥料资源与养分综合管理专题
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；
3.3 光环境调控技术
肥料资源与养分综合管理专题
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。
✓ 补光调节：高纬度地区或连阴天/光周期临界期
✓ 遮光调节
人工光源选择依据
✓ 作物对光的响应
✓ 可产生最佳效果的光源
✓ 其他环境因素的影响
✓ 最均匀光照系统的设计
3 关键技术
肥料资源与养分综合管理专题
农业遥感与信息技术应用研究所
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
肥料资源与养分综合管理专题
农业遥感与信息技术应用研究所
肥料资源与养分综合管理专题
营养液栽培技术
水培
深液汽水培（DFT）
定义：一种不依赖土
✓ 1963年，奥地利的卢斯纳公司建 成一座高30m的塔式植物工厂。
农业遥感与信息技术应用研究所
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
肥料资源与养分综合管理专题
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
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。
农业遥感与信息技术应用研究所
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
农业遥感与信息技术应用研究所
农业遥感与信息技术应用研究所
共同特征
肥料资源与养分综合管理专题
✓ 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
农业遥感与信息技术应用研究所
2 研究现状
发展历史
肥料资源与养分综合管理专题
• 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）
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
农业遥感与信息技术应用研究所
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。
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
农业遥感与信息技术应用研究所
肥料资源与养分综合管理专题
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
环境监测
植物体测量 环境控制设
备 机器设备
销售信息
环境监测控制 环境监测控制系
统
植物生长模式 植物体信息系统
工作记录数据库 生产计划系统
销售记录数据库 销售计划系
统
植物生产分 析系统
经营战略支 持系统
生产资料 管理系统
生产资料管 理数据库
植物生产信
植物生产 息数据库 信息系统
3.5Байду номын сангаас物联网技术
肥料资源与养分综合管理专题
农业遥感与信息技术应用研究所
肥料资源与养分综合管理专题
实用与艺术的家庭植物工厂
农业遥感与信息技术应用研究所
肥料资源与养分综合管理专题
极地“菜篮子” ——南极克莫多温室
农业遥感与信息技术应用研究所
肥料资源与养分综合管理专题
美国的月球植物工厂
农业遥感与信息技术应用研究所
肥料资源与养分综合管理专题
农业遥感与信息技术应用研究所
两种类型
肥料资源与养分综合管理专题
农业遥感与信息技术应用研究所
基质栽培技术及设施
肥料资源与养分综合管理专题
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
• 小型到中型 逐渐向大型 化方向发展， 大型化已经 成为必然趋 势
农业遥感与信息技术应用研究所
肥料资源与养分综合管理专题
• 因国而异， 一方面降低 生产成本， 另一方面加 快应用步伐
控制成本实现 最优化
• 电子信息与 计算机技术 以及新材料、 新设施等高 新技术的应 用
生产设施更加 实用化
肥料资源与养分综合管理专题
欧航局推荐“火星菜”
农业遥感与信息技术应用研究所
肥料资源与养分综合管理专题
光源布置：作物、光照度、温室高度、灯的大小
农业遥感与信息技术应用研究所
3.4 计算机智能管理
肥料资源与养分综合管理专题
优势：智能调控；对众多的信息进行快速处理。 管理：环境、植物体、生产作业、销售和生产资料。 系统：
✓ 生产分析系统 ✓ 生产信息系统 ✓ 经营战略支撑系统
农业遥感与信息技术应用研究所
定义：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光 扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接， 进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监 控和管理的一种网络。
“物物相连的互联网”（The Internet of things） ✓核心和基础仍是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络； ✓用户端延伸和扩展到了任何物体与物体之间，进行信息交换和通信。
✓ 作物对光照度、时间和光谱成 ✓ 系统的投资及运行费用 分的要求
农业遥感与信息技术应用研究所
肥料资源与养分综合管理专题
常用人工光源: ✓ 白炽灯：红外线，可见光比例小，发光效率低，辅助光源 ✓ 荧光灯：低压气体放电灯，光谱性能好，使用寿命长，光周期补光 ✓ 金属卤化物灯：新型光源，效率高、光色好、寿命长，高强度光源 ✓ 高/低压钠灯：产热量小，更易接近作物 ✓ LED光源：绿色光源，光谱分布可调节、冷光源、小型化、寿命长 ✓ LD光源：体积小、重量轻、低电压、脉冲发光、干涉性好、寿命长 等优点，功率高、发光效率好、可用电流直接调节；前景看好
• 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。
农业遥感与信息技术应用研究所
分类
• 大型 >1000m2 • 中型300-1000m2 • 小型<300m2
建设规模
肥料资源与养分综合管理专题
无基质栽培
营养液膜栽培（NFT） 岩棉培
壤，而是将植物种植
喷雾培
砂培
在装有一定量的营养 液的栽培装置中，或
营养液 栽培
无机基质栽培
蛭石培 珍珠岩培
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。
固体基质栽培 有机基质栽培
陶粒培 煤渣培
菇渣培
树皮培
锯末培
肥料资源与养分综合管理专题
植物工厂
设施农业的终极，垂直农业的前奏
农业遥感与信息技术应用研究所
肥料资源与养分综合管理专题
目录
定义与分类特征 研究现状 关键技术 优点 发展趋势
农业遥感与信息技术应用研究所
1 定义与分类特征
定义
肥料资源与养分综合管理专题
• 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。
长春·智能数字植物工厂 —国内植物工厂领域重大突破
农业遥感与信息技术应用研究所
肥料资源与养分综合管理专题
屋顶绿化到屋顶农业 —加拿大卢法农场
农业遥感与信息技术应用研究所
肥料资源与养分综合管理专题
日本Pasona地下农业
农业遥感与信息技术应用研究所
肥料资源与养分综合管理专题
世博会“天下一家”主题馆内的“家庭植物工厂”
✓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
✓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
农业遥感与信息技术应用研究所
水培技术及设施
肥料资源与养分综合管理专题
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
• 种苗植物工厂 • 商品菜（果、花）
植物工厂
生产功能
• 植物体 • 组织培养 • 细胞培养
研究对象
• 太阳光利用型 • 人工光利用型 • 太阳光和人工光
并用型
光能利用 方式
农业遥感与信息技术应用研究所
人工光利用型
肥料资源与养分综合管理专题
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
4 优点
农业遥感与信息技术应用研究所
肥料资源与养分综合管理专题
不再靠天吃饭 自动化程度高 多层栽培 生长快 高产、绿色 ……
5 发展趋势
• 叶菜类 • 瓜果类 • 花类 • 草药类 • 食用菌类 • 粮食作物 • 果树类
作物种类更加 专用化
建设规模逐渐 大型化
农业遥感与信息技术应用研究所
肥料资源与养分综合管理专题
集成加热系统、通风系统、遮荫/保温内帘幕系统、外遮荫系统、 C02施肥系统、空气循环系统、植物保护系统、高压喷雾降温系统、 湿帘—风机系统、屋顶喷淋系统、补充光照系统、灌溉施肥系统、废 液回收—消毒系统、电气与计算机控制系统等于一体，真正实现多功 能，多场合运用。
农业遥感与信息技术应用研究所
喷雾栽培技术及设施
肥料资源与养分综合管理专题
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）
农业遥感与信息技术应用研究所
温度高
作物及栽培床的散热、散 湿等
•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
温度低
农业遥感与信息技术应用研究所
湿度调控
肥料资源与养分综合管理专题
✓ 通风换气降湿 ✓热 泵 降 湿 ✓加 温 降 湿
草炭培 椰子壳纤
维培 稻壳、棉
籽皮
农业遥感与信息技术应用研究所
肥料资源与养分综合管理专题
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
3.2 环境调控技术
温度调控 湿度调控 气体调控
肥料资源与养分综合管理专题
湿度
空气
温度
农业遥感与信息技术应用研究所
温度调控
肥料资源与养分综合管理专题
内外热系统：
温度调节
✓ 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，
肥料资源与养分综合管理专题
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；
✓ 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。
农业遥感与信息技术应用研究所
试验研究阶段
肥料资源与养分综合管理专题
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；
3.3 光环境调控技术
肥料资源与养分综合管理专题
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。
✓ 补光调节：高纬度地区或连阴天/光周期临界期
✓ 遮光调节
人工光源选择依据
✓ 作物对光的响应
✓ 可产生最佳效果的光源
✓ 其他环境因素的影响
✓ 最均匀光照系统的设计
3 关键技术
肥料资源与养分综合管理专题
农业遥感与信息技术应用研究所
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
肥料资源与养分综合管理专题
农业遥感与信息技术应用研究所
肥料资源与养分综合管理专题
营养液栽培技术
水培
深液汽水培（DFT）
定义：一种不依赖土
✓ 1963年，奥地利的卢斯纳公司建 成一座高30m的塔式植物工厂。
农业遥感与信息技术应用研究所
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
肥料资源与养分综合管理专题
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
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。
农业遥感与信息技术应用研究所
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
农业遥感与信息技术应用研究所
农业遥感与信息技术应用研究所
共同特征
肥料资源与养分综合管理专题
✓ 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
农业遥感与信息技术应用研究所
2 研究现状
发展历史
肥料资源与养分综合管理专题
• 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）
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
农业遥感与信息技术应用研究所
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。
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
农业遥感与信息技术应用研究所
肥料资源与养分综合管理专题
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
环境监测
植物体测量 环境控制设
备 机器设备
销售信息
环境监测控制 环境监测控制系
统
植物生长模式 植物体信息系统
工作记录数据库 生产计划系统
销售记录数据库 销售计划系
统
植物生产分 析系统
经营战略支 持系统
生产资料 管理系统
生产资料管 理数据库
植物生产信
植物生产 息数据库 信息系统
3.5Байду номын сангаас物联网技术
肥料资源与养分综合管理专题
农业遥感与信息技术应用研究所
肥料资源与养分综合管理专题
实用与艺术的家庭植物工厂
农业遥感与信息技术应用研究所
肥料资源与养分综合管理专题
极地“菜篮子” ——南极克莫多温室
农业遥感与信息技术应用研究所
肥料资源与养分综合管理专题
美国的月球植物工厂
农业遥感与信息技术应用研究所
肥料资源与养分综合管理专题
农业遥感与信息技术应用研究所
两种类型
肥料资源与养分综合管理专题
农业遥感与信息技术应用研究所
基质栽培技术及设施
肥料资源与养分综合管理专题
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
• 小型到中型 逐渐向大型 化方向发展， 大型化已经 成为必然趋 势
农业遥感与信息技术应用研究所
肥料资源与养分综合管理专题
• 因国而异， 一方面降低 生产成本， 另一方面加 快应用步伐
控制成本实现 最优化
• 电子信息与 计算机技术 以及新材料、 新设施等高 新技术的应 用
生产设施更加 实用化
肥料资源与养分综合管理专题
欧航局推荐“火星菜”
农业遥感与信息技术应用研究所
肥料资源与养分综合管理专题
光源布置：作物、光照度、温室高度、灯的大小
农业遥感与信息技术应用研究所
3.4 计算机智能管理
肥料资源与养分综合管理专题
优势：智能调控；对众多的信息进行快速处理。 管理：环境、植物体、生产作业、销售和生产资料。 系统：
✓ 生产分析系统 ✓ 生产信息系统 ✓ 经营战略支撑系统
农业遥感与信息技术应用研究所
定义：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光 扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接， 进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监 控和管理的一种网络。
“物物相连的互联网”（The Internet of things） ✓核心和基础仍是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络； ✓用户端延伸和扩展到了任何物体与物体之间，进行信息交换和通信。
✓ 作物对光照度、时间和光谱成 ✓ 系统的投资及运行费用 分的要求
农业遥感与信息技术应用研究所
肥料资源与养分综合管理专题
常用人工光源: ✓ 白炽灯：红外线，可见光比例小，发光效率低，辅助光源 ✓ 荧光灯：低压气体放电灯，光谱性能好，使用寿命长，光周期补光 ✓ 金属卤化物灯：新型光源，效率高、光色好、寿命长，高强度光源 ✓ 高/低压钠灯：产热量小，更易接近作物 ✓ LED光源：绿色光源，光谱分布可调节、冷光源、小型化、寿命长 ✓ LD光源：体积小、重量轻、低电压、脉冲发光、干涉性好、寿命长 等优点，功率高、发光效率好、可用电流直接调节；前景看好
• 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。
农业遥感与信息技术应用研究所
分类
• 大型 >1000m2 • 中型300-1000m2 • 小型<300m2
建设规模
肥料资源与养分综合管理专题
无基质栽培
营养液膜栽培（NFT） 岩棉培
壤，而是将植物种植
喷雾培
砂培
在装有一定量的营养 液的栽培装置中，或
营养液 栽培
无机基质栽培
蛭石培 珍珠岩培
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。
固体基质栽培 有机基质栽培
陶粒培 煤渣培
菇渣培
树皮培
锯末培
肥料资源与养分综合管理专题
植物工厂
设施农业的终极，垂直农业的前奏
农业遥感与信息技术应用研究所
肥料资源与养分综合管理专题
目录
定义与分类特征 研究现状 关键技术 优点 发展趋势
农业遥感与信息技术应用研究所
1 定义与分类特征
定义
肥料资源与养分综合管理专题
• 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。
长春·智能数字植物工厂 —国内植物工厂领域重大突破
农业遥感与信息技术应用研究所
肥料资源与养分综合管理专题
屋顶绿化到屋顶农业 —加拿大卢法农场
农业遥感与信息技术应用研究所
肥料资源与养分综合管理专题
日本Pasona地下农业
农业遥感与信息技术应用研究所
肥料资源与养分综合管理专题
世博会“天下一家”主题馆内的“家庭植物工厂”
✓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
✓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
农业遥感与信息技术应用研究所
水培技术及设施
肥料资源与养分综合管理专题
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
• 种苗植物工厂 • 商品菜（果、花）
植物工厂
生产功能
• 植物体 • 组织培养 • 细胞培养
研究对象
• 太阳光利用型 • 人工光利用型 • 太阳光和人工光
并用型
光能利用 方式
农业遥感与信息技术应用研究所
人工光利用型
肥料资源与养分综合管理专题
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