【文章內(nèi)容簡介】 作；在無菌環(huán)境的創(chuàng)造上，也結(jié)合了當前較為先進的納米材料技術(shù)物理殺菌技術(shù)，使整個植物栽培空間實現(xiàn)無菌化自潔化；營養(yǎng)液的供應調(diào)配及控制上，也能了很大的提高，如營養(yǎng)液控制中心的建立代替了原來復雜的人工操作，各種植物所需元素上的在線檢測及調(diào)控也被運用，做到了植物所需元素及栽培液酸堿度的精確化控制，在廢液的處理與再利用上也有了進一步的改進與提高；使栽培成本與環(huán)境排污最大大的降低，真正實現(xiàn)了封閉式自循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)的合理構(gòu)建。從原本純耗資源型轉(zhuǎn)變?yōu)榭沙掷m(xù)可循環(huán)型，從原本的高成本型轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在的經(jīng)濟實用型；從原本的操作繁瑣型轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在的傻瓜操作型；總之，從發(fā)達國家看植物工廠具有很廣發(fā)展空間與很看好的發(fā)展趨勢，是未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的一種重要模式。而我國這方面的研究也不甘落后，近年，在國防科技大學、中國農(nóng)科院及浙江麗水農(nóng)科所的通力聯(lián)合攻關(guān)下，上述的技術(shù)問題也基本上得到解決，可以與國際技術(shù)水平相比，只是在產(chǎn)品的精致上還不能與發(fā)達國家相提并論，但估計通過幾年的努力，與植物工廠相配的各種專業(yè)化設(shè)備設(shè)施將會相繼開發(fā)與運用；基于目前國內(nèi)的實際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力水平，還是需要從本國國情出發(fā)，開發(fā)一些成本較低但功能不亞于國外產(chǎn)品的控制系統(tǒng)、建造材料、及設(shè)備設(shè)施，以滿足我國初級階段對于建設(shè)植物工廠的市場需要，為快速啟動與推進植物工廠先邁出歷史性的第一步。五、植物工廠建設(shè)的系統(tǒng)組成與相關(guān)設(shè)備設(shè)施植物工廠的建造是個系統(tǒng)而龐大的工程，它所涉及的技術(shù)之廣與所用的材料之多是常規(guī)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)所不能比的。其中就環(huán)境控制就需要涉及到十二大系統(tǒng)，風能光能發(fā)電系統(tǒng)、人工補光系統(tǒng)、微噴加濕系統(tǒng)、空氣循環(huán)流通系統(tǒng)、二氧化碳補充系統(tǒng)、營養(yǎng)液自動調(diào)控系統(tǒng)、物理殺菌系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、立體式栽培系統(tǒng)、視頻監(jiān)控圖像傳送系統(tǒng)、計算機遠程控制系統(tǒng)、廢物的再循環(huán)利用系統(tǒng)等；組成這些系統(tǒng)所涉及的學科包括生物技術(shù)、計算機環(huán)境控制技術(shù)、物理材料技術(shù)、能源綜合利用技術(shù)、規(guī)劃設(shè)計技術(shù)、農(nóng)產(chǎn)品加工貯藏技術(shù)等；這么龐大的技術(shù)體系與構(gòu)建工程必須對它進行科學設(shè)計，合理規(guī)劃與嚴格實施才能得以完成，只有在科技人員、工程人員充分配合下才能建成，所以說它的建造是項龐大復雜的工程，它的建造具有農(nóng)業(yè)航模一樣的意義與偉大，是一般單位難以獨立完成的，它必須利用各個學科各個部門的相互合作相互配合的前提下才能實施建造，所以在建造之前要讓工程施工者對各個系統(tǒng)有個充分的認識，對各種設(shè)備與材料有個全面的了解，是十分必要的。以下就植物工廠建設(shè)所需的相關(guān)設(shè)施設(shè)備及材料采購有作些說明，這樣才能在建造時能得以應手地實施，按計劃如期完工。現(xiàn)就植物工廠所涉的各種技術(shù)與設(shè)備作些簡單的介紹。 風能太陽能發(fā)電裝置植物工廠屬于電動力農(nóng)業(yè)范疇，它所涉及的每一塊運行系統(tǒng)都離不開電能，如環(huán)境模擬、工廠操作、人員管理等都需要用電，而電資源在當前這個時代又是耗能最大最匱乏的資源，如何實現(xiàn)電資源利用的節(jié)能化是建造植物工廠需要考慮的核心問題，所以在盡量挖掘可利用資源上進行研究與開發(fā)是極為重要的，再加上有些植物工廠是建在無電力供應的地方，更需把電擺到最首要的位置來進行科學設(shè)計，當前電資源以水資源的利用最為廣泛，還有煤發(fā)電、核發(fā)電、沼氣發(fā)電等發(fā)電模式，而這些發(fā)電都有它的局限性，只有太陽光發(fā)電與風力發(fā)電才具有它運用的普遍性，而且在實踐上往往又是把兩者結(jié)合起來設(shè)計，達到能源供應的互補，如沒有光照時可利用風能發(fā)電，這些發(fā)電技術(shù)與裝置投入成本又不大，而且安裝簡單易實施，例如在地球的南北極建造植物工廠或在月球上建造植物工廠首選的發(fā)電系統(tǒng)就是風太陽能發(fā)電系統(tǒng)，在有工業(yè)電供應區(qū)也可利用這兩種發(fā)電技術(shù)進行補充供電，特別是用于通風與補光上最為經(jīng)濟實用。太陽能發(fā)電原理與技術(shù)就是利用半導體材料在光照作用下發(fā)生電子躍遷位移而形成電流的原理而設(shè)計的，現(xiàn)在常用的半導體發(fā)電板有晶體電板與非晶體電板，這些電板在太陽照射下能產(chǎn)生電流，再利用貯電電瓶與逆變裝置進行電的貯藏與轉(zhuǎn)換，這樣就構(gòu)成了一個完整的太陽能發(fā)電系統(tǒng)；而風力發(fā)電是利用風力對風扇的帶動而實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的發(fā)電方式，原理與操作都較為簡單而容易掌握，在植物工廠配置太陽能或風能發(fā)電系統(tǒng)時，可先對補光所需的功率進行計算，再確定太陽能電板的受光發(fā)電面積，從而使所發(fā)的電能供給人工補光或其它用電器件的供電需要?？梢孕纬娠L力發(fā)電機組或太陽能電板群，實現(xiàn)用之不竭的植物工廠供電系統(tǒng)。下圖就是太陽能及風能發(fā)電裝置在植物工廠上的運用。太陽能發(fā)電裝置 環(huán)境閉鎖密封系統(tǒng)植物工廠是在全封閉的環(huán)境下構(gòu)建的植物種植系統(tǒng)，它要求栽培環(huán)境不受任何外界氣候因子的影響，基于此就要利用隔熱避光與防風的材料進行廠房的建設(shè)，以最佳的隔熱性能來實現(xiàn)能量損耗的最少化與節(jié)能化，根據(jù)冷庫建設(shè)的隔熱原理，先擇15CM厚的泡沫絕熱板作為建設(shè)材料，這種材料具有良好的隔熱性與避光性，能使工廠內(nèi)外的能量交換最小化，內(nèi)外影響最小化，當然對于發(fā)達的國家可以選擇一些更高檔的隔熱避光材料進行建設(shè)，如日本大多用工業(yè)上的隔熱塑料板材為建造材料，這樣成本極高，對于我們國家還是難以接受。建設(shè)時要求接縫處粘接密封良好，以免透風而影響植物工廠內(nèi)的人工生態(tài)環(huán)境，在建造隔熱密封系統(tǒng)時，還要加入承載力與牢固度較好的鋼材或木材作骨架，另外，在隔熱板的內(nèi)外兩面最好還要噴涂上反光層，以實現(xiàn)內(nèi)環(huán)境補光的充分利用，和外環(huán)境日照影響的最小化，一般我國當前的植物工廠大多內(nèi)套于溫室大棚內(nèi)，這樣有更好的抗風性與避風防雨作用，如果是在一般的廠房或室內(nèi)進行植物工廠之改造，最好也能在內(nèi)墻壁上套建泡沫房，達到環(huán)境因子影響的最小化，讓植物工廠內(nèi)的環(huán)境實現(xiàn)真正的人工模擬不受外界影響之環(huán)境。在建造時，要求重視與注意的是，通風窗或進氣口與泡沫板的交接處的密封性一定要好，否則漏風造成環(huán)境不穩(wěn)外，還會參雜大量的細菌進入植物工廠，而造成細菌真菌的滋生繁衍，影響植物之生長與無菌環(huán)境的創(chuàng)造。閉鎖栽培空間 人工補光系統(tǒng)的建設(shè)植物工廠內(nèi)補光系統(tǒng)是最為重要的系統(tǒng)，它是構(gòu)成植物生物量的一種主要能源，沒有光照，植物光合作用就不能正常進行，一切代謝與活動所需的能量就不能供給，植物的正常生長就不能進行，根據(jù)科學家對光照的多年研究表明，植物的光合作用單元葉綠素對于特定波段的光源有嗜好性，如紅光、藍光、遠紅光，除了這些光外，其它光質(zhì)的光照利用率轉(zhuǎn)換率并不高，為了使植物工廠內(nèi)的植物有更高的光合作用效率，一般選擇紅藍光為主的人工補光系統(tǒng)，通常不同光質(zhì)的科學搭配比例為R/B為105/1，這樣的光對于植物的栽培是最合適的，而且在光周期上通常采用二十四小時全光照補光與400US的脈沖補光相結(jié)合，實現(xiàn)光照光合時間的最大化，而對于光周期敏感的開花結(jié)果植物，一般還是要求光期暗期分明的補光方式，這與常規(guī)自然條件下栽培有點相似。隨著二極管技術(shù)及激光技術(shù)的發(fā)展，目前新建造的植物工廠大多采用LED（二極管）作為補光光源，它具有安裝方便，光合效率高，省電節(jié)能的優(yōu)點，據(jù)生產(chǎn)測定，在相同強度的光照強度下，二極管的耗電量只是常規(guī)補光燈的1/10用電量，另外，更重要的是二極管是冷光源，在栽培時可貼近植物葉片表面進行補光，效率更高，不發(fā)熱與不改變環(huán)境與燒傷葉片。現(xiàn)在用于植物工廠內(nèi)的二極管補光燈有燈罩式與有平板反光式，也有燈串式各種方式，具體可按栽培生產(chǎn)的實際需要而定，在安裝時可平面也可垂面安裝，以達到光照均勻，反光漫射利用最大化為原則即可，對于層次較多的立體栽培架可以在架間設(shè)計反光裝置，可大大提高光源的利用率。采用二極管補光，安裝布線也極為方便與快捷，而且也有防水防濕的作用，在高濕環(huán)境下也不會影響使用壽命，是當前植物工廠內(nèi)補光系統(tǒng)的最佳選擇，目前在日本叫做LED植物工廠。除了二極管補光處，還有采用激光光源進行補光，也具有很高的補光效率，但投資成本相對較高，運用上還未得到普及，但未來的發(fā)展方向可能還是具有很大潛力的。二極管補光結(jié)合利用太陽能風能發(fā)電供電系統(tǒng)就可形成植物工廠的人工光獨立補充系統(tǒng)，是當前植物工廠內(nèi)運用較多的補光方法。二極管光源補光系統(tǒng) 微噴加濕系統(tǒng)的建設(shè)植物工廠內(nèi)環(huán)境濕度的控制與管理就是利用微噴加濕系統(tǒng)來完成的，目前，植物工廠內(nèi)用于加濕的方法有彌霧微噴法與超聲波霧化加濕法兩種，微噴加濕系統(tǒng)對于植物工廠內(nèi)小環(huán)境氣候的創(chuàng)造起到極為重要的作用，對于需水量大的植物一般選用微噴法，如芽苗菜的植物工廠，就是在栽培床上方安裝噴頭以實現(xiàn)環(huán)境濕度的控制管理，而對于栽培一些需水較少的植物如蔬菜及瓜果的栽培，只需保持一定的空氣濕度即可的，就可采用超聲波霧化加濕機，不管哪種方法，都是為了達到植物生長最適的濕度環(huán)境。除了創(chuàng)造適合的濕度環(huán)境外，還可對于環(huán)境溫度產(chǎn)生影響，如微噴或加濕可除低濕度與除去空氣中的懸浮的微小塵粒，還可結(jié)合根外追肥或殺菌技術(shù)進行空間殺菌與葉面補肥。微噴加濕系統(tǒng)的建設(shè)較為簡單，一般由供水管道與微噴頭組成，而超聲波霧化器就更簡單，只需把產(chǎn)生的霧化經(jīng)風扇通入工廠栽培空間即可。在選擇噴頭時一般選霧化程度較好的彌霧專用園藝噴頭，一般用于溫室內(nèi)微噴降溫用的進口噴頭較佳。而水管一般選擇符飲用水標準的專用供水管，不能選擇有任何殘留的塑料廢棄物再利用加工的水管，這種管不能選作植物工廠供水管。而超聲波加濕機的選擇植物工廠的不同面積來選購所需配置的功率與霧化頭的數(shù)量。不同的數(shù)量的霧化頭能產(chǎn)生不同的水汽量，按照栽培植物對濕度的需要進行不同的配置是較為科學的，如蘿卜苗菜的超聲波工廠，就是要先按空間的大小及栽培的蘿卜苗數(shù)量與每天產(chǎn)出量進行科學計算而獲知應選擇的功率與霧化頭數(shù)量。 空氣循環(huán)流通系統(tǒng)植物的生長環(huán)境以有微風吹撫葉片表面為最好，這樣植物的氣孔吸收二氧化碳的數(shù)量會明顯的提高，一般以每分鐘34米的微風為最佳，可以在植物工廠的空間內(nèi)均勻安裝小風扇，可以在走道上方，也可以在層架之間，也可以在隔板內(nèi)外，這些通風裝置可以使植物工廠內(nèi)的氣體分布與環(huán)境溫濕度更加均勻與