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现代农业智慧工厂

 

现代农业厂房既植物工厂(plant factory)的概念是由日本提出来的。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,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。植物工厂是现代农业的重要组成部分,是科学技术发展到一定阶段的必然产物,是现代生物技术、建筑工程、环境控制、机械传动、材料科学、设施园艺和计算机科学等多学科集成创新、知识与技术高度密集的农业生产方式。
    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、工程技术和系统管理于一体,使农业生产从自然生态束缚中脱离出来.按计划周年性进行植物产品生产的工厂化农业系统,是农业产业化进程中吸收应用高新技术成果具活力和潜力的领域之一,代表着未来农业的发展方向。2009年9月7日,国内第一例以智能控制为核心的植物工厂研发成功,并在长春农博园投入运行,该植物工厂的研制成功,标志着中国在设施农业高技术领域已取得重大突破,成为世界上少数几个掌握植物工厂核心技术的国家之一,将对中国现代农业的发展产生深远的影响。
   
分类
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关于植物工厂的分类,因所持的角度不同,其划分方式也各异。
1.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;
2.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,还有一部分大田作物、食用菌等;
3.从其研究对象的层次上又可分为以研究植物体为主的狭义的植物工厂、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。
4.按光能的利用方式不同来划分,共有三种类型,即太阳光利用型(简称太型)、人工光利用型或者叫完全控制性(简称完型)、太阳光和人工光并用型(综合型)。其中,人工光利用型被视为狭义的植物工厂,称为密闭式植物工厂或者叫完全控制性(简称完型),它是植物工厂发展的高级阶段。广义上来说,植物工厂由分为温室型半天候的植物工厂和封闭式全天候的植物工厂,包含了豆芽菜、蘑菇、萝卜缨等的生产工厂;半自动控制的温室水耕系统;种苗繁育系统或人工种子生产系统。但目前,比较习惯的分类方法是按照植物生长中重要的条件之一光能来分类的。
主要特征
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植物工厂的共同特征是:有固定的设施;利用计算机和多种传感装置实行自动化、半自动化对植物生长发育所需的温度、湿度、光照强度、光照时间和CO₂浓度进行自动调控;采用营养液栽培技术;产品的数量和质量大幅度提高。
环境要求
走进植物工厂,室内布满栽培架,上面种满生菜、小白菜等蔬菜植物。墙上的显示屏正报告着温度、湿度
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
通过对工厂内环境的高精度控制,植物的生长在这里几乎不受自然条件的制约,生长周期加快。现在工厂内种植的生菜、小白菜等,20天左右就能收获,而在普通的大田里,则需要一个月到40天的时间。除了收获快,空间利用率高也是植物工厂的重要特点。在工厂内看到的都是三层的栽培架,从面积上就相当于同样大小露天耕地的三倍,加上其种植密度大,因此,植物工厂的产量可以达到常规栽培的几十甚至上百倍。菜种植之外,植物工厂在育苗上也有应用。在黄瓜和番茄的育苗方面都做了实验。相比蔬菜生产,育苗的周期更短,一般为一周左右。虽然常规栽培的周期也不是很长,但在育苗的整齐和健壮度上不如工厂的产品。毕竟大田的不可控因素太多,今天光照也许很好,但明天可能阴天,后天有可能降温,而这些在工厂里都可以得到控制。
意义
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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。
 
工厂特色
在这里,植物不完全需要靠阳光生长,加上新科技确保植物不会在人造灯的照射下,表面温度过高,所以植物工厂内的蔬菜,不必像在农田里那样,一字排开地种植,而是可以种在多层架子上,节省了许多空间,提升了产量。
由于是在干净无尘的环境中生长,加上没有使用杀虫剂,植物工厂种植出来的蔬菜营养健全,口感不比露天蔬菜差,不需要清洗就能直接品尝。
植物工厂的生产面积利用率可达到常规温室的3至5倍。同时,由于拥有适宜的生长条件,植物工厂生长的植物比土壤栽培的植物生长周期要短很多,比常规栽培周期缩短30%以上。
能源供给来源于浅层地源热泵、太阳能光伏发电等新能源新技术。由于采用计算机智能控制系统,从生产种植到包装出品,偌大一座植物工厂,仅需几名科研人员就能够管理。
 
  随着社会发展人口红利时代结束的提前到来,现代化的植物工厂将运用越来越广泛,福州创恒环境经过多年的摸索和实践联合广大的科研单位,使用单位和技术服务人员现可为在食用菌工厂化栽培和植物组培行业发展的用户提供全方位高性价比的设计和施工服务。