leafyman@foxmail.com
+86-15684222101
首頁
關(guān)于我們
產(chǎn)品線
溫室水培
植物工廠
園藝自動(dòng)化
專用資材
聚焦作物
案例
新聞
資料
聯(lián)系我們
資料
首頁
>
資料
植物工廠的定義與發(fā)展背景
作者: 時(shí)間: 2024-03-18
植物工廠作為設(shè)施園藝的最高級(jí)發(fā)展階段,植物工廠是通過設(shè)施內(nèi)高精度環(huán)境控制實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物周年連續(xù)生產(chǎn)的系統(tǒng),即利用計(jì)算機(jī)對(duì)環(huán)境溫度、濕度光照、CO
2
濃度以及營(yíng)養(yǎng)液等環(huán)境條件進(jìn)行自動(dòng)控制,使設(shè)施內(nèi)作物生長(zhǎng)發(fā)育不受或很少受自然條件制約的省力型生產(chǎn)系統(tǒng)(楊其長(zhǎng)和張成波,2005)。與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)相比,設(shè)施農(nóng)業(yè)具有資源利用率高(土地資源、水肥資源、能源等)、生產(chǎn)要素可精準(zhǔn)控制、復(fù)種指數(shù)高、系統(tǒng)可周年生產(chǎn)、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)無污染和工廠化、智能化管理等特點(diǎn)。
植物工廠是繼我國(guó)塑料大棚、日光溫室、玻璃溫室、連棟溫室后出現(xiàn)的新型設(shè)施園藝生產(chǎn)系統(tǒng)。與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)相比,植物工廠是設(shè)施園藝發(fā)展的最高階段,也是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)植物工廠在蔬菜、花卉、果品、藥用植物和食用菌生產(chǎn)方面具有重要用途,而且在種苗、組培苗、大田作物育苗(水稻、煙草等)和瀕危植物(中草藥)擴(kuò)繁與生產(chǎn)中具有獨(dú)特的用途。設(shè)施農(nóng)業(yè)通過強(qiáng)化對(duì)光照、溫度和CO
2
等環(huán)境要素,對(duì)水肥實(shí)施精準(zhǔn)控制,可根據(jù)作物不同生長(zhǎng)發(fā)育階段的水肥需求進(jìn)行定量供給,充分體現(xiàn)了“環(huán)境替代資源的戰(zhàn)略”構(gòu)想的內(nèi)涵。植物工廠按光照來源可分為人工光植物工廠和太陽光植物工廠兩種。前者指在完全密閉可控的環(huán)境下采用人工光源與營(yíng)養(yǎng)液栽培技術(shù),在不受外界氣候條件影響的環(huán)境下,進(jìn)行植物周年連續(xù)生產(chǎn)的植物工廠。后者指在半密閉的溫室環(huán)境下,主要利用太陽光或短期人工補(bǔ)光以及營(yíng)養(yǎng)液栽培技術(shù)進(jìn)行植物周年連續(xù)生產(chǎn)的植物工廠,即智能化控制的連棟溫室。狹義的植物工廠是指人工光植物工廠。
總結(jié)而言,植物工廠作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì),其發(fā)展背景受多元背景因素的直接或間接驅(qū)動(dòng),是我國(guó)設(shè)施園藝發(fā)展的必然選擇,通過植物工廠產(chǎn)業(yè)化實(shí)現(xiàn)中國(guó)設(shè)施園藝產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展。多元驅(qū)動(dòng)背景詳述如下。
(1)全球氣候變化背景。
①氣候變化導(dǎo)致極端天氣事件時(shí)有發(fā)生,氣候?yàn)?zāi)害更加頻繁,使露地農(nóng)田系統(tǒng)生產(chǎn)性能穩(wěn)定性降低;在諸多植物難以防御自然災(zāi)害面前,植物生產(chǎn)面臨挑戰(zhàn);
②氣候變化下溫度、C0
2
濃度等氣象因素的變化直接影響作物生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量品質(zhì),設(shè)施農(nóng)業(yè)人工調(diào)控干預(yù)的必要性和迫切性增加,設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)策略需要調(diào)整;
③臭氧層破壞導(dǎo)致露地光輻射UV組分增強(qiáng),影響露地及設(shè)施植物生長(zhǎng)發(fā)育,需要制定應(yīng)對(duì)策略。
(2)國(guó)際設(shè)施園藝發(fā)展背景。
①設(shè)施園藝是環(huán)控農(nóng)業(yè),環(huán)境控制是基本手段,生產(chǎn)要素的環(huán)控水平首先取決于設(shè)施類型的隔熱保溫、透光性能,因塑料大棚、日光溫室、玻璃溫室、連棟溫室和植物工廠環(huán)控水平逐級(jí)提高,是設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì);
②國(guó)際設(shè)施園藝強(qiáng)國(guó)均在發(fā)展以水肥一體化管控、環(huán)境因子自動(dòng)化管控為技術(shù)特征的現(xiàn)代設(shè)施園藝產(chǎn)業(yè)。如日本、荷蘭、以色列和美國(guó)等設(shè)施園藝發(fā)達(dá)國(guó)家實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)指明了植物工廠發(fā)展的廣闊前景。
(3)農(nóng)業(yè)資源環(huán)境背景。
①農(nóng)田環(huán)境污染嚴(yán)重(農(nóng)藥、重金屬和抗生素等),食品安全問題日益突出;
②農(nóng)業(yè)資源(土地、水肥和電能等)短缺,質(zhì)量下降。農(nóng)業(yè)資源數(shù)量和質(zhì)量,農(nóng)業(yè)環(huán)境的承載力已無法支撐傳統(tǒng)粗放式設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展,必須實(shí)施集約化、工廠化和規(guī)模化生產(chǎn)方式,提高資源利用效率,減少環(huán)境廢棄物排放;③農(nóng)業(yè)稀缺植物資源枯竭,需要植物工廠規(guī)模化生產(chǎn)保護(hù)種質(zhì)資源。
(4)食物安全保障背景。
①快捷高效、大規(guī)模新鮮農(nóng)產(chǎn)品周年連續(xù)生產(chǎn)的迫切需要,滿足食物數(shù)量需求,保障有效供給;
②無污染、安全、高保健價(jià)值植物產(chǎn)品周年連續(xù)生產(chǎn)的需求,保證質(zhì)量安全。由于是在干凈無塵的環(huán)境中生長(zhǎng),加上沒有使用殺蟲劑,不含重金屬等污染物,可富含特定保健營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)所以植物工廠種植出來的蔬菜營(yíng)養(yǎng)健全,口感佳,不需要清洗就能直接品嘗鮮食。
(5)社會(huì)發(fā)展水平背景。
①全球人口在21世紀(jì)持續(xù)增長(zhǎng),對(duì)糧食和農(nóng)產(chǎn)品的需求數(shù)量和質(zhì)量逐年增加;
②城市化進(jìn)程加快,農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力短缺,必然需要提高設(shè)施農(nóng)業(yè)自動(dòng)化管控水平,減少對(duì)勞動(dòng)力數(shù)量依賴:
③城市人口劇增,城市農(nóng)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)明顯,植物工廠就地產(chǎn)銷的優(yōu)勢(shì)明顯,減少了碳足跡和碳排放提高了土地利用效率。
(6)技術(shù)裝備水平背景。
植物工廠是科技發(fā)展耦合驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)物。植物工廠是建立在人們對(duì)植物生理學(xué)規(guī)律全面認(rèn)知,以及對(duì)無土栽培技術(shù)、LED照明技術(shù)、智能控制等技術(shù)、環(huán)境檢測(cè)技術(shù)、太陽能光伏發(fā)電等技術(shù)發(fā)展耦合驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)物。其中,LED節(jié)能固態(tài)光源的發(fā)明及其照明技術(shù)發(fā)展是21世紀(jì)植物工廠技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最直接、最有效的科技驅(qū)動(dòng)力,從技術(shù)、效率、產(chǎn)品質(zhì)量和運(yùn)營(yíng)成本等多個(gè)方面提振了植物工廠產(chǎn)業(yè)發(fā)展信心,完善了植物工廠的發(fā)展策略。可以認(rèn)為,20世紀(jì)60-90年代,LED光源的陸續(xù)發(fā)明與照明技術(shù)的成熟是推動(dòng)植物工廠21世紀(jì)快速發(fā)展的最直接、最有效、最持久的技術(shù)裝備因素,兼具多重效益目標(biāo)、多元調(diào)控內(nèi)涵、多樣應(yīng)用場(chǎng)景的巨大優(yōu)勢(shì),成為替代傳統(tǒng)光源實(shí)現(xiàn)植物工廠全生產(chǎn)要素智能化管控的關(guān)鍵且不可或缺的一環(huán)。
(7)我國(guó)設(shè)施園藝跨越式發(fā)展的客觀需求。
在我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)一直以北方日光溫室和南方塑料大棚為主體的園藝設(shè)施,陷入了低投入一低產(chǎn)出一低效益的惡性循環(huán)中,單產(chǎn)不高,資源環(huán)境代價(jià)偏大,迫切需要利用工程手段進(jìn)行變革實(shí)施“環(huán)境替代資源”發(fā)展戰(zhàn)略,發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。只有在生產(chǎn)要素高精度條件下,才可改善農(nóng)業(yè)生物的產(chǎn)量、品質(zhì),縮短生長(zhǎng)周期,提高生產(chǎn)效益。我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展正面臨著人口、資源、環(huán)境的巨大壓力和社會(huì)需求持續(xù)增長(zhǎng)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)以工業(yè)化生產(chǎn)理念構(gòu)建工廠化農(nóng)業(yè)正是擺脫耕地、水、氣候等資源和環(huán)境的制約,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)出高效、產(chǎn)品安全、資源節(jié)約、環(huán)境友好的現(xiàn)代可持續(xù)農(nóng)業(yè)的必由之路。國(guó)際上,設(shè)施園藝強(qiáng)國(guó)爭(zhēng)相發(fā)展植物工廠產(chǎn)業(yè),以應(yīng)對(duì)各種農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的挑戰(zhàn)。
我國(guó)設(shè)施園藝(特別是設(shè)施蔬菜)產(chǎn)業(yè)發(fā)展處于變革的十字路口,待增強(qiáng)設(shè)施園藝自動(dòng)化和環(huán)境可控化水平,擺脫設(shè)施蔬菜冬春季“忍饑受凍”和夏季“強(qiáng)光高溫”的危害。必須充分利用土壤栽培的優(yōu)點(diǎn),削減因水肥過量使用導(dǎo)致的病蟲害和土壤環(huán)境質(zhì)量問題,實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn),提升單產(chǎn)和農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)當(dāng)前設(shè)施園藝的主體設(shè)施是目光溫室,基于日光溫室的優(yōu)缺點(diǎn),必須大力發(fā)展太陽光植物工廠以彌補(bǔ)日光溫室園藝作物生產(chǎn)的不足,加速我國(guó)設(shè)施園藝產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。由于維護(hù)結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)特征差異,日光溫室存在空間小、環(huán)控水平低、土壤栽培問題嚴(yán)重、水肥管控粗放、操作工人數(shù)量多、難以生產(chǎn)高檔園藝作物等缺點(diǎn),太陽光植物工廠恰能很好地解決上述問題。當(dāng)然,太陽光植物工廠較日光溫室,也存在成本高、維護(hù)運(yùn)行費(fèi)用高、工人素質(zhì)要求高、資源能源投入高等問題,但從國(guó)際設(shè)施園藝發(fā)展的成功經(jīng)驗(yàn)來看,放棄日光溫室低投入一低產(chǎn)出一低效益的思想,走適當(dāng)(高)投入-高產(chǎn)出一高效益的現(xiàn)代設(shè)施園藝產(chǎn)業(yè)思路是必然選擇。植物工廠不僅極大地?cái)U(kuò)大和延長(zhǎng)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的空間和時(shí)間,提高了土、肥、水、光、熱等農(nóng)業(yè)資源的利用率和集約化程度,使單位土地面積的生產(chǎn)能力、生產(chǎn)效率、經(jīng)濟(jì)效益成倍增長(zhǎng),還能克服傳統(tǒng)土壤栽培中常見的連作障礙、土傳病害的發(fā)生、土壤肥力的下降及因化學(xué)肥料的流失而造成的環(huán)境問題的發(fā)生(Massantini等,1988;Hayden,2006;段彥丹等2008;Rouphael等,2015),被認(rèn)為是21世紀(jì)解決糧食安全的有效途徑。
欧美。_区二区三区。_亚洲黄片在线免费视频_国产精品视频1区2区。_中文有码视频一区在线下一页
亚洲激情五月天照片
|
天天精品资源在线观看
|
最新中文国产一区二区
|
日韩精品加勒比在线观看
|
日本精品中文字幕
|
精品国产日韩亚洲一区
|