光生物反应器-植物工厂必备设施

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。

Plant Factory

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。

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。

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。

ac5d2317tc80e9d4727a7amp69营养生长

不靠太阳不用土,这是营养液在循环,用来固定植株的塑料泡沫板掀起,原来植物的根系根本不是生长在土壤里,而是完全浸泡在营养液中,土壤的作用是提供营养元素和水分,而营养液除了提供水分,也提供了植物生长所需的各种元素,包括氮磷钾等大量元素及锌铁锰等微量元素,因此没有必要使用土壤栽培。无土栽培的技术现在已经非常成熟,而且水栽比土栽的生长周期要快很多,也是使用水栽的重要原因。
墙上显示器上有营养液监控的数据,那是对营养液温度控制的参数。在寒冷的天气中,系统会对营养液进行加热,如果温度很低,会对植物的根系造成伤害。植物工厂的小屋没有窗户,外界的光线几乎无法进入,万物生长靠太阳这句俗语人人皆知,但工厂内的植物却不见天日,难道它们生长不靠阳光?

LED灯照明


“完全不用阳光”,在每个栽培架上,都装有一块灯板。不同的是左侧是LED(发光二极管)灯,右侧是荧光灯。两种灯光都能满足植物生长的需要,只是LED比荧光灯更加节能。
LED灯板以红灯为主,中间按一定距离均匀分布着蓝灯,比例大概为8∶1到9∶1,太阳光对于植物而言是全波段的,红光、蓝光、紫外线、红外线等都包括,但实验显示,植物吸收的光线波段主要是红光和蓝光,比例超过60%。因此将红光和蓝光按照一定配比制成光源,就能满足植物生长需求。红外和远红外等成分主要以热量的形式出现,而且耗能严重。去掉那些部分,不会影响植物品质。他们做过实验,这种环境下成长起来的植物,维生素和糖的含量几乎没有变化。由于植物工厂内环境可控性强,栽培环境的二氧化碳浓度可以得到大幅增加,使植物的光合效率提高,植物生物量的形成和营养物质的积累,都是常规栽培的几倍。
植物工厂将产生大量的营养废水,对于废水的利用,利用开放流道式的光生物反应器,藻类是最好的植物,培养出来的藻在足够的光照和温度下快速生长,可以做饲料或者肥料,达到资源的合理利用。
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同时配备保种用的小容量60L光生物反应器

在遮光篷下 在遮光篷下[/caption]

大型的封闭式光生物反应器

 

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