植物工厂Word文件下载.docx

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　　说到工厂生产时，有二个前提：

一个是从自然界妨害的解放，可以不管寒暑且风雨无阻地进行与在自然环境中生产截然不同；

再者，工厂生产可预先明确地决定好生产流程，并做好作业分析，也就是说对象的输入输出特性皆可定量的掌握，甚么样的操作会产生甚么样的输出是可以预期的。

只要做好操作的作业手册，按部就班谁也能够生产。

　　由此点看，理想的植物工厂是生长那些环境条件与作物生长关系已明确地量化的植物，在一定的人工环境下栽培的完全控制型系统。

工厂生产以生长快速又高价格的作物较适合，就资料汇集来说，须要生长过程较单纯，叶面积较大的比较好，所以非结球生菜中的一种沙拉菜恰好可符合这些条件，因此做为叶菜类的代表。

除了沙拉菜之外，果菜类的甜椒，根菜类的萝卜婴（二十日萝卜）等，皆为代表。

豆芽菜或蘑菇类不行光合作用，所以生长程序容易定量化，是另一类代表。

　　萝卜婴或水芹等的生产工厂通常为了植株体的绿化而使用阳光。

世界上首先成立且成绩辉煌的植物工厂当推丹麦的克里斯天仙农场，其水芹的一贯自动生产系统的实用化非常成功。

与此相似的系统在日本有多家萝卜婴生产工厂中，海洋牧场因自动化程度最高而有名。

此场用暗处发芽，软白栽培，等茎长10cm，再在明亮处使双叶绿化。

从播种到收获包装约1周左右。

　　其他尚有芫荽的水耕栽培，在过去几乎无产量的夏季也因使用了遮光与培养液冷却的技术，使得相当稳定的周年生产也成可能了。

同时因环境条件与培养液条件皆由微电脑控制，所以能够做确实的生产管理。

由于温室及水耕栽培的结合，日夜间冷暖气及培养液冷却的实施，使得较高程度的环境控制为可能，广泛范围的蔬菜、花卉将可做周年生产。

二、植物工厂产生的背景

农业总是给人鲁钝的形象，这虽是偏见，但多少也有理由，因传统的「耕作」使人有不用大脑只靠体力的印象，想像中的农夫似乎是脚穿胶鞋或赤足，整天浑身泥泞的在田里劳动着，除了靠天吃饭之外，只靠直觉和经验来谋生，而且收入和辛苦的程度多半不成比例。

一般人对农业多半都有前述的印象（面朝黄土背朝天,一把汗水一把泥），但也正因为此，在科技上可以且需要做的事一定很多。

农业的『企业化经营』与农业的『工业化生产』为现代化农业应走的方向。

不受任何约束，为求最大利益而活动的自由市场经济原理在市场上会汰弱留强，是产业有市场竞争力的原动力。

在加入了 

GATT/WTO 

组织环境下，开放进口，降低保护的同时，自由市场经济的机制必将汰弱留强，只有较强势的农户才得以生存。

农业采用企业化的经营方式乃势在必行。

　　欲求农业能达工业化生产，则作物的栽培过程需要加以制式化，一切照手册来，建立『人人都会操作』的农业。

为此，有必要脱离太阳和土壤，使栽培方法定量化、数值化，将农业从『直观与经验』的世界转变到『科学』的世界。

三、建造植物工厂的科研生产意义

一、建造植物工厂除了本身的经济效益外，还具有更大的社会效益与科研价值。

现在，日本的植物工厂由原来的地上已发展到地下，在东京建设的植物工厂就是在一个原本是银行机构的地下室，把农业生产从田野搬至闹热的城镇，它除了生产外，更重要的是为城里人开启了一扇认识农业认识自然与植物的教育窗口，更是学生们培养生物技术兴趣的一个较好实践教育基地，也是城里人在烦忙工作之余的休闲参观基地。

这种地下的植物工厂将是未来开拓城市地下空间，营造地下生态地下景观地下农场地下观光的最好模式。

植物工厂的建造能为我国树立农业发展史上阶段性的里程牌，它标志着人类征服自然过程中已经取得的辉煌成果，已经为农业发展的最终出路找到了答案，农业生产不再靠天吃饭，不再是被动地顺应自然，而是能利用人类的智慧战胜自然，为农业发展前景描绘出美丽的画卷，大大增强了人类的自信心。

由于地球变暖后对农业造成不良影响的恐慌，更为重要的是，人类将找到一种真正无公害对人体及环境没有任何残留与污染的农业生产模式，它的意义不亚于任何一个时期的农业革命，虽然它的推广与普及还有相当长的时间，但作为生存到这个地球上的人们已认识到人类征服克服战胜自然，获取人类生存空间上也取得了伟大的胜利。

解决蔬菜与粮食问题，解决环保绿色与污染问题已找到了理想的答案，更为令人鼓舞的是，它将为在另外星球上建立农业生产基地开拓了一条理想之径，如在月球上或空间站进行植物工厂的生产已成为可能。

植物工厂的建造，还可引领与培养出更多的农业科研人才投入到高科技农业研究与发展的热潮中，也能够在实践中大大提高科研业务生产水平，特别是当前在传统农业日益令人困惑的时期，为我国的农业科研提出了一个前赡性的方向。

也让更多的农业科研人员转向这种边缘交叉程度极高的学科研究中来，这对于提高我国农业综合研究水平意义重大。

植物工厂为科研人员提出了方向，开辟了思路，提高了水平。

植物工厂的建造能激发更多的年轻人投入到农业生产中，投入到现代高科技农业领域中，为他们创建一个更广阔的平台，当前全世界的农业从业者日趋老龄化与妇女化，这与传统农业模式的生产方式有关，与面朝黄土背朝天的靠天靠力吃饭的落后生产方式有关，大多数想创业的年轻人更关注的是环境与功能齐全的城市，而离开农村离开农业，这样使农业从业者的素质每况愈下与后继人才日渐匮乏。

而这种新型的农业模式，劳动力已得到彻底解放，劳动强度大大降低，生产场所环境已完全优化，自然风险完全解除，在生产过程中从原来的野外劳力付出型变成室内的智力付出型，在植物工厂内会让人体会到人在花丛中，在与自然的和谐中，在轻松而优雅的环境中，做些诸如生产计划制定，植物生长观察、参数数据的设定切换等皆属轻松智力型工作，大大激发了年轻人对农业的兴趣与爱好，农业生产模式及观念的改变，使年轻人能纷纷在从城镇转回到农村，投身到植物工厂的现代农场建设中，改变当前农业的三八六零部队（指妇女与60岁以上的老人）的产业现状。

这种改变对于加快农业产业发展，提高农业生产水平意义是深远与巨大的。

四、植物工厂的种类

　　植物工厂依使用光源的不同可分成"

太阳光利用型"

（简称太型） 

与 

"

完全控制型"

（简称完型） 

与综合型三种。

完型不仅使用人工光源，连温度、湿度、二氧化碳浓度、培养液等，凡对植物生长有影响的主要环境条件，都以人工来控制，所以可以说是理想的植物工厂，但在现实上有能源成本（Energy 

Cost） 

的问题，必须设法降低成本。

太型是水耕栽培法的延伸，在夏季如何降低设施内与养液的温度是最大的重点课题。

　　太型及完型虽然同是植物工厂，但在基本精神上仍有很大的差异。

太型会受到不确定要因－太阳光的决定性影响，此点与传统上的农业生产一样，即对天候与收获量不能够有正确的预测与控制且栽培者的直觉与经验通常对生产结果的好坏有很大的影响。

反之，完型可以根据定量测定过的栽培技术知识 

（know-how） 

做计划生产。

　　太阳光利用型（简称太型）植物工厂，事实上即为高精密环境控制温室的延伸，可是既然说是 

植物工厂"

，首先便必须能克服夏天的酷热，这在干燥地带较可简单地达成。

在干燥地区可以使用风机水雾法 

（Mist 

and 

Fan） 

， 

或风机湿帘法 

（Pad 

等冷却成本低廉的蒸发冷却设备，但在高温高湿的地区，多种降温方法的并用为必需的手段。

选择耐热品种通常是第一步，遮荫次之，再辅以前述的各种蒸发冷却方法，仍可达到全年生产的目标。

由于高温时的湿度多半在50%左右，蒸发冷却方法仍然有发挥功效的空间。

　　太型植物工厂的次要问题是环境控制需做到什么程度。

控制的环境因子愈多，诸如包括了加温、降温、补光、二氧化碳浓度、施肥等，增加越多越接近完全控制，但成本问题又不能不考虑。

控制因子增加越多、成本越高，然而是否可得相对的产量的增加呢?

所以需对照生产成本来考虑究竟要控制到何种程度方称合理；

此点通常需要以实验来确定。

整体而言，只增加有效的控制因子才是上策。

综合型为前述两型之折衷。

五、计算机控制的简易植物工厂模型

植物工厂是农业生产与控制技术发展的最高境界,它具有生产环境稳定,植物产量特高,质量特优,效益特高,管理特方便等优点,所以是未来农业生产的最新模式.它的简易构图如下:

植物工厂的类型与生产运用

植物工厂从广义上来说分为温室型半天候的植物工厂与封闭型全天候的植物工厂，这里所指的植物工厂是专指封闭型全天候的植物工厂。

它的主要特点是，植物生长的任何环境因子都是人工精确化模拟创造的，不受外界任何因素的点滴影响，植物生长于一个数字化可控化，可精确计算与估计的工厂内，就如工厂一样生产出外观形态及品质一致符合标准的农产品。

在可控精确环境下，植物的收获期是确定的，植物对各种因子的需求也是稳定的，人们生产操作模式是标准的也是无人化机器人生产方式的。

这种植物工厂能为农业生产定茬如期准确地供应农产品，能不受自然病虫侵害与土壤污染供给清洁无任何残留的高档农产品，能按照植物遗传基因的性状最大化在表达，培养出超常规超营养价值的农产品。

能为生产者提供最及时而准确的植物生长因子与发育状况的相关咨讯，为灵活而精确地调整生产方案提供资料，也能够实现任何品种的发育进程调节与产期调整，更为有利的是，在植物工厂内能按照人工研究的农艺参数为生长创造模拟最佳的生长模式，为农业专家系统的研究与运用创造了一个最好的平台。

在植物工厂内植物的基因能比传统模式下得到最大化最优化的表达与发挥，而且可以通过环境的人为创造，有计划或目的性地表达一些能改善品质营养的目标基因，培养出常规环境不能培育的特色产品。

作为最先进的植物栽培模式在生产上具有以下作用：

首先单位面积产量是传统生产的几十倍甚至上百倍，增产的部分主要是由于生育期大大缩短而使栽培的茬数也就是复种指数大大地提高；

另外就是单株的产量，在最适的人工环境下能比常规栽培有更大的生物量，在栽培利用空间上可以提高7-10倍以上，正因为植物工厂的这些优越性才使产量超常规地提高，生产效率发生了质的飞跃。

其次，植物工厂内创造的生长环境是相对稳定的数字化环境，植物发育所需的诸如积温等可以精确地计算，让植物按专家系统的生长模式设定的进程精准地进行，能做到从播种至收获的稳定如期上市，使最精确的生产计划得以实现；

如在植物工厂内小麦的生育期只需56天，莴苣的生育期只需35天，这些都可作为精准栽培计划生产的标准数据被录入计算机的专家系统。

在植物工厂内，可以人为地控制与启动对人们需求的基因表达时间与速度，从而可以培育为人们提供最具营养价值与口味的高档蔬菜或者反季节蔬菜；

在植物工厂内，植物的生长大多采用24小时的全天照补光或脉冲式补光，植物的同化率得到最大化的发挥，而且光照时间与光质可以按人们栽培的需要进行调控，从而使植物的光形态形成实现科学化的控制；

植物工厂是种全封闭的栽培系统，可以做到无菌化无虫化生产，栽培的植物勿需使用任何杀菌治虫的化学药剂，栽培的产品是真正的绿色无公害食品，而且品质更加脆嫩与优良。

植物工厂内环境可控性强，特别是可以使栽培环境的二氧化碳浓度得到大幅度的提高，使生长着的植物光合效率提高至几倍，生物量的形成，营养物质的积累是常规的几倍。

植物工厂虽然在设施上一次投入较大，但是它是种高度集约的栽培模式，不管是劳动力还是能源资源上都得以最经济的利用，栽培效率与效益得到大幅度的提高，曾有人做过对照试验，在常规温室内栽培蔬菜，相同的产量前提下，植物工厂运行的投入与温室相关无几，但植物工厂的产品却有更大的经济价值，总体来说投资植物工厂还是很合算的；

植物工厂可以在自然环境恶劣不