1--植物工厂研究现状与发展趋势

植物工厂的分类
从建设规模上分为 大型：1000m2以上 中型：300~1000m2 小型：300m2以下
从生产功能上分为
① 种苗植物工厂
②商品菜（果、花）植物工厂
从研究对象的层次上分为 ① 以研究植物体为主的植物工厂 ② 以研究植物组织为主的组培植物工厂 ③以研究植物细胞为主的细胞培养植物 工厂
（4）栽培技术体系和环境控制技术体 系日趋成熟
以水耕栽培为主体的栽培技术体系和以 计算机为主要手段的环境控制体系是植物工 厂的标志。在栽培体系方面，无论是水培的 NFT、DFT以及日本的M式、神园式、新和式等 模式，还是基质培新型模式的应用和完善， 都对植物工厂的快速发展起到了重要的推动 作用；在环境控制方面，无论是人工光、太 阳光还是人工光太阳光并用型，都能根据特 定的作物和生产环境进行较好地控制，以满 足作物的正常生长。
⑤可以有效地抑制害虫和病原微生物的侵 入，在不使用农药的前提下实现无污染生产； ⑥对设施内光、温、湿、CO2、EC值、pH、 溶解氧和液温等均可进行精密控制，明、暗期 长短可任意调节，植物生长较稳定，可实现周 年均衡生产； ⑦技术装备和设施建设的费用高，能源消 耗大，运行成本高，应用面窄，主要用于种苗 生产。
（3）一批有价值的营养液配方与实用技 术逐步得到开发Βιβλιοθήκη Baidu
营养液配方是植物工厂发展的技术基础， 而植物工厂的发展又为营养液配方的完善提 供了广阔的空间。目前，全世界研制出的营 养液配方很多，比较广泛使用的有 Hweitt(1966)收集的160余种配方、日本的 园试配方和山崎配方等。营养液配方的发展 大大推进了植物工厂的普及和应用。
（3）快速发展阶段（20世纪80年代中期至 今） 这一阶段的特点是： ①发展速度快； ②涉及到的行业广泛，规模不断扩大； ③国际学术活动频繁； ④高科技成果应用多。
1.2植物工厂研究现状
（1）植物工厂的内涵、分类及其特征得到了 较好的界定。
植物工厂定义
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系统。 是利 用计算机对植物生育的温度、湿度、光照、 CO2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 条件制约的省力型生产。
太阳光利用型植物工厂的特征
①温室结构为半封闭式，建筑覆盖材料多为玻 璃或塑料膜（氟素膜、PC板等）； ②光源为自然光； ③温室内备有多种环境因子的监测和调控设备， 包括光、温、湿、CO2浓度等环境因子的数据采集以 及顶开窗、侧开窗、通风降温、喷雾、遮阳、保温、 防虫等环境调控系统。但自动化控制程度低，范围 窄；
④栽培方式以水耕栽培和基质栽培为主； ⑤生产环境易受季节和气候变化的影响， 生产品种有局限性，主要生产叶菜类和茄果 类蔬菜，有时生产不太稳定。
太阳光人工光并用型植物工厂的特征
①温室结构、覆盖材料和栽培方式与太阳 光利用型相似； ②光源：白天利用太阳光，夜晚或白天 连续阴雨寡照时，采用人工光源补充，作物 生产比较稳定； ③与人工光利用型相比，用电较少；与 太阳光利用型相比，受气候影响较小； ④这种类型兼顾了前两种方式的优点， 实用性强，有利于推广应用。
植物工厂研究现状与 发展趋势
1、植物工厂研究现状
1.1植物工厂发展历史
植物工厂（plant factory)的概念 最早由日本提出，它的发展历史已有半 个多世纪，大致分为三个阶段。
植物工厂发展阶段及代表性企业
快
快
（1）试验阶段（20世纪40年代至60年代末） 这一阶段的特点是： ①建设规模小，除个别规模较大之外一般仅为几
（2）植物工厂的优越性逐步得到体现
①作物生产的计划性，周年生产的均衡性， 产量和品质的稳定性； ②作物生长周期短，设施利用率高，单位 面积产量高，产值高； ③机械化、自动化程度高，劳动强度低， 用工少，工作环境轻松； ④不施农药，产品无污染；
⑤多层式，立体栽培，大大节省土地； ⑥不受地理、气候等自然条件的影响， 甚至可在极端气候区、外层空间及其它星球 上进行农业生产； ⑦与现代生物技术紧密结合，可以生产 出稀有、价高、富含营养的植物产品。
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我国发展植物工厂的思路与建议
（1）从可持续发展的战略角度出发，应将植 物工厂的研究与开发列入国家重点项目之中。 （2）扩大开放、积极参与国际交流。 （3）加强多学科协作，共同推进植物工厂健 康、快速发展。 （4）加强基础研究。
美國NASA
雷射/激光(LD)栽培水稻
日本的LED蔬菜工廠
台灣的LED組培工厂
十平米到几百平米；
②范围窄，主要局限在实验室内； ③试验作物品种单一，以芹菜和沙拉生菜为主； ④多是人工光利用型，采用人工气候室进行控制，
运行成本较高。
（2）示范应用阶段（20世纪70年代至80年代中 期） 这一阶段的特点是： ①应用范围较大； ②营养液配方技术日臻成熟，自动化控制系 统逐渐完善； ③开发的力度加大，示范效果明显。
2、植物工厂发展趋势
2.1植物工厂热点研究领域
（1）人工光环境调控技术 （2）光独立植物组织培养技术 （3）闭锁型育苗生产系统 （4）营养液精确管理与控制技术。 （5）系统控制与智能化管理技术。 （6）其他技术。
2.2植物工厂发展趋势
（1）栽培作物品种将更加专用化 （2）建设规模逐渐大型化 （3）生产设施实用化 （4）应用技术集成化、智能化 （5）控制成本最适化
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三角板喷雾式高压钠灯植物工厂
完全封闭式荧光灯种苗生 产系统
图4 荧光灯种苗工厂 Fig. 4 Transplant factory
请多指教
谢谢大家！
从光能的利用方式上分，共有三
种类型
①人工光利用型 ②太阳光利用型 ③太阳光和人工光并用型
人工光利用型植物工厂特点
①建筑结构为全封闭式，密闭性强，屋顶及墙壁 材料（硬质聚胺脂板、聚苯乙烯板等）不透光，隔热 性较好； ②只利用人工光源，光源特性好，如高压卤素灯、 高压钠灯、高频荧光灯（Hf）以及发光二极管（LED） 等； ③采用了植物在线检测和网络技术，对植物生长 过程进行连续检测和信息处理； ④采用营养液水耕栽培方式；