植物工厂的概述

1. 植物工厂的概述

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最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。

2. 植物工厂的分类

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最重要的条件之一光能来分类的。

3. 什么是植物工厂？

工厂化农业是综合运用现代新技术、新设备和管理方法而发展起来的全面机械化、自动化的技术密集型农业，是在人工控制环境条件下实现的连续作业。例如，工厂的厂房是用塑料薄膜或有机玻璃覆盖，通过电脑控制，可以根据作物生长发育的需要调节阳光、温度、水分和空气。在植物工厂里，一下子抹去地球上的“东南北”、“春夏秋冬”的概念，真可谓绿茵世界，阳光充足，气候温煦，一年四季都可以收获粮食、蔬菜、水果和其他农产品。


蔬菜是植物工厂种植的主要农作物。试验表明，各类蔬菜采用岩棉栽培、袋培、水培、营养液膜栽等方式，通过电脑调节环境因素和栽培措施，进行监控和管理，根据蔬菜生长的需要，电脑指令整个系统调节适宜的光、温、水和二氧化碳以及营养成分的浓度等，完成育苗、移栽、收获、清洗、包装等全部生产程序。日本研制出一种温室环境遥感控制系统，将分散的温室群同电脑控制中心联结，实行大范围的温室自动化管理。在1000平方米面积上，充分利用栽培空间，实行立体多层种植。精确地控制了自然条件，使阳光在空间均匀分布，空气调节由壁面下部吹出，从床面吸入，在风向板的作用下，维持风速0.3～0.5米/秒，并保持适宜的土壤温度和湿度。人工光照为4万勒克斯，平均照度在10%以下。每天可以收获生菜、菠菜、番茄等500多公斤，周年性均衡生产。英国科学家建成一座面积为140公顷的日光温室，全部采用营养液膜生产番茄，无论严冬盛夏，都能为英国东部提供番茄良种和果品。


花卉业实行工厂化生产更受瞩目。以园艺业著称的荷兰，全国建成日光温室面积1.2万公顷，占世界日光温室面积的1/4。温室操作实现了机械化和自动化。以生产非洲菊为主的泰勒尼加公司，采用试管育苗、快速繁殖等高新技术，年产非洲菊900万株，鲜切花500万枝，其中70%输往国外，占世界非洲菊总贸易额的70%以上，获利极丰。随着科技进步和工业化进程，植物工厂化栽培在大中城市郊区将发展成为重要的产业部门。


植物工厂在现代农业中还是一种新事物，是设施农业中最精致、最集约的发展阶段。它的出现，无疑为人类未来的食物生产提供了可靠的技术保证。

4. 什么是植物工厂？

植物工厂被认为是一种可高水平控制环境的植物常年生长系统。植物工厂可以栽种所有植物，而且不使用土，采用水耕栽培。地上部分控制光、温度、湿度以及二氧化碳浓度，地下部分则调整培养液中的肥料成分及ｐＨ和氧气量，以此创造条件，使所栽培的蔬菜能够在短期内最有效地收获。这种植物工厂是使农业工业化，并实现保证蔬菜供给的系统。与以往的农业生产相比，植物工厂的劳动强度较小，这种植物工厂有可能拯救农业人口高龄化和后继乏人的日本农业。
植物工厂可分为两种类型：一种是利用人工照明的“完全控制型”，另一种是利用太阳光照射的“太阳光利用型”。三浦园艺农场采用的是完全控制型。日本静冈市的山脚下有一座园艺农场。农场的主人三浦称他的农场为“植物工厂”。三浦农园的植物工厂里有一张办公桌，在一面墙上嵌入着多种测量仪。三浦利用这些仪器监测掌握温室里的生菜的生长情况。
植物工厂分为播种和育苗用的育苗室和在植物收获之前的生长室。三浦园艺农场的主要产品是生菜。这种蔬菜在育苗室中培育11天，在生长室中生长20天左右，共计31天即可收获。而采用一般方法种植的生菜据说需要大约40天才可收获。

5. 什么是植物工厂？

植物工厂，顾名思义就是生产植物的工厂。工厂给人的感觉就是在楼房里，批量生产产品的地方。而植物工厂恰恰就是应用了这种理念，结合了无土栽培的技术，实现了植物，尤其是蔬菜的工厂化生产。
通常植物工厂的厂房内都会有控温控湿设备，确保植物处于一个适合的温湿度，另外，厂房内会有很多的架子，充分利用空间，每一层架子上都会摆上无土栽培的设备，确保每一株植物都能够获得充分的营养元素，另外，每一层架子也会配有灯光，通常是红蓝灯，比较适合植物生长的。这样所有的植物几乎涨势一致，能够统一收割。
而且植物工厂能够严格控制病虫害，里面的种植出来的蔬菜几乎可以不用农药。

6. 植物工厂的主要特征

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。 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。

7. 植物工厂是怎样生产的？

20世纪70年代，美籍日本学者穆拉希格经过自己的研究，总结出了工厂繁殖植物的一整套流程。他认为植物繁殖工厂化，应在三个不同阶段采取不同措施。第一阶段是外植体的建立（外植体就是用来人工培养的植物或植物部分）；第二阶段是芽的增殖和生根；第三阶段为试管苗移栽前的锻炼。每一阶段必须采取不同的培养基和培养条件。此后，茎尖培养和工厂化繁殖植物作为细胞工程的重要内容而广泛应用于实践。农业工作者梦寐以求的植物繁殖工厂化得以实现。

8. 植物工厂的介绍

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。