JPWZ-1型微型植物工厂的研制--《中国农业工程学会2011年学术年会论文集》2011年
JPWZ-1型微型植物工厂的研制
【摘要】：针对未来城市家庭蔬菜栽培和种植的需要,研制了一种适合于楼宇、家庭使用微型植物工厂。该微型植物工厂是将大型植物工厂的各项技术集成在一个小型化栽培空间中,利用温湿度精准控制、人工光补光及营养液循环供养等方式种植和栽培叶菜类蔬菜作物。该微型植物工厂控制系统利用S7-200PLC作为控制器,利用TPC7062K触摸屏作为人机界面,利用PID控制模式控制栽培区的温湿度环境。该微型植物工厂功能齐全,布局合理,操作简单,是未来楼宇、家庭种植栽培的一种必不可少的时尚家居。
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：S316【正文快照】：
0引言植物工厂是日本首先提出的,其概念广义上涵盖了设施园艺,狭义上则专指人工光型的植物生产系统。日本植物工厂学会对植物工厂的定义是:利用环境自动控制、电子技术、生物技术、机器人和新材料等进行植物周年连续生产的系统,也就是利用计算机对植物生育的温度、湿度、光照
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京公网安备75号微型LED植物工厂
无权-视为撤回
申请号：.6 申请日：
摘要：本发明涉及一种微型LED植物工厂。在农产品种植过程中，植物的生长发育常常受到所需的各种因素所制约。本发明由LED植物灯、营养液、营养液自动循环利用系统、营养液加热杀菌、种植盘蛭石基质固定根系、温度控制系统、湿度控制系统、自动化控制电路与不同蔬菜种植过程的软件控制栽培程序和温湿度传感器构成。应用LED植物灯作为光源，营养液自动循环装置利用微型水泵，由液阀控制三层水位与水箱相通；水箱中安装电加热装置，定时的给予营养液加热杀菌；植物根系采用蛭石基质固定并输送养分；可监控调整温度与湿度，可调用匹配的栽培控制程序。可适合各种植物生长，减少了人力劳作，节约土地，绿色安全，节能环保，利于推广。
地址： 516100 广东省惠州市博罗县罗阳镇鸿达国际工业制造城
发明(设计)人：
主分类号：
&发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):A01G
31/02申请公布日:
&实质审查的生效IPC(主分类):A01G
31/02申请日:
注：本法律状态信息仅供参考，即时准确的法律状态信息须到国家知识产权局办理专利登记簿副本。
&微型LED植物工厂，其特征在于它包括LED植物灯、营养液、营养液自动循环利用系统、营养液加热杀菌、种植盘蛭石基质固定根系、温度控制系统、湿度控制系统、自动化控制电路与不同蔬菜种植过程的软件控制栽培程序和温湿度传感器(8)，箱体为任意形状，LED植物灯分别设置在箱体内部顶端和中部的种置盘(5)之间；营养液水箱(2)设置在箱体下部，营养液装置在营养液水箱(2)里；营养液加热杀菌是在营养液水箱(2)中安装加热棒(4)，定时的给予营养液加热杀菌；温度控制系统是在箱体内部安装温度传感器监控当时温度，随时控制设置于在箱体顶端的微型空调(6)调整内部温度，保持恒温状态；湿度控制系统是在箱体内部安装湿度传感器监控当时湿度，随时控制湿度器(7)调整内部湿度；自动化控制电路与不同蔬菜种植过程的软件控制栽培程序：自动化控制电路是在设置于箱体正面顶部的触摸屏(9)中设置参数，可以自动护理植物生长需要；不同的蔬菜对光的需求、温度、湿度等等的要求都有所不同，可以根据蔬菜品种在触摸屏(9)中调用匹配的栽培控制程序。
专利代理机构
进入国家日期中国农业迎接智能化高科技&植物工厂脱药而出
近年来，中国农产品农药残留和土壤污染问题频发，民众对安全食品的需求日益增加，
不施农药的植物工厂，开始在中国一些经济较发达地区兴起，有些省份还以它作为当地未来科技农业发展的新目标。
这些向农药说不的植物工厂和农场，或利用智能化高科技达到农产品高产和品质把关，
或取法中国传统农耕，摸索出禽粮互养，鱼粮共生等农业循环生产模式。在北京民营企业格瑞拓普（Green
Top）位于市郊房山的蘑菇工厂内，见到不是想象中的机器轰鸣、工人忙碌生产的情景。
相反地，除了菌种实验室、个别流水线工作台旁仅有数名工人外，几辆无人驾驶的搬运小车来来往往。
厂房外墙上闪亮着不同颜色的指示灯，显示着蘑菇生长的温度、湿度、风速等。厂房内白色的蘑菇瓶整整齐齐摆满了十层栽培架，近乎两层楼高。
机器替代人工　蘑菇生产率显著提升
十年前带着新疆白灵菇栽培技术到北京发展，现为生产总监的乌鲁木齐人马述兵，向本报介绍工厂自动化生产蘑菇的过程时说：“过去大棚种蘑菇，一人一小时只能装100包（玉米芯等原料为主的蘑菇培养基），工厂自动化生产线后，人均一小时可以装2000瓶（包与瓶的装量相等）。”
机器替代人工，劳动生产率显著提升，节省了大量人力。这家占地两万多平方米的工厂，目前有130名生产工人，日产20吨蘑菇。
大棚种植至少要2000人，还要用10倍的用地。有多年栽种大棚蘑菇经验的马述兵强调说，全封闭的厂房杜绝了杂菌，而大棚蘑菇由于“易生虫，必须用农药”，难以达到封闭厂房内能保证的清洁程度。“所有车间的风都要经过三层过滤制冷才能入室，机器接种的环节更要达到手术室的清洁级别，不然就会全军覆没。”
蘑菇的生长环境在工厂自动化智能生产设施中得到精准控制，无须使用农药。虽然一套蘑菇工厂的自动化生产设备价格不菲，至少需要数百万元（人民币，下同，数十万新元）的投资，但蘑菇的产量大且相对安全，深受市场欢迎。
学者：果菜类工厂化生产还在研究当中
目前蘑菇工厂已被推广到蔬菜等领域，这种工厂化的生产模式被统称为“植物工厂”。
近年来，中国农产品农药残留和土壤污染问题频发，民众对安全食品的需求日益增加，不施农药的植物工厂，开始在中国一些经济较发达地区兴起。有些省份还以它作为当地未来科技农业发展的新目标。
植物工厂真能引领科技农业并被大规模推广吗？中国社科院农村发展研究所曹斌博士受访时表示，真正实现了产业化推广的目前只有金针菇、蟹味菇等部分食用菌产品，以及个别品种的叶菜。
他分析说，植物工厂需要大量电力维持正常运营，与普通的蔬菜需要日光生产相比，增加了电费、取暖等费用；与此同时，植物工厂在采摘阶段还不能实现自动化采摘，需要人力采收，人工成本也较高，鉴于这类植物工厂需要大规模的设备，投资成本的回收比较困难，蔬菜类植物工厂的发展因此受到局限。
他说，目前在中国以“工厂化生产”的大部分叶类蔬菜已不存在技术问题，但成本过高以致市场难以接受。此外，由于果菜类生长的周期较长，技术难度相对比较大，因此除了西红柿等以外，大部分果菜类的工厂化生产还在研究当中。
农产品高科技生产还未能满足实际需求
智能化高科技在一定程度上，解决了特定农产品受到化肥农药污染的问题，而对于13亿人口的农产品消费大国而言，这还远远满足不了实际的需求。
近年来，由于种地不挣钱，农民或土地撂荒，或采取双轨制种地，不施化肥不打农药的农产品留给自己家享用，不安全的则留给市场和消费者，早已不是什么新鲜事。
没有选择的城市人，如果要吃得好、吃得安全，只好高价购买有机食品，或干脆到郊区或农村租地自己种田，身体力行进行生产自救。禽粮互养
鱼粮共生 专家农场主向农药说不
中国官方对粮食安全问题似乎有些束手无策，目前也有一些笃信自然生态平衡法则的农业先行者，正以中国农耕文明的智慧就地取材，变废为宝。
他们或改良土壤，或利用动植物本身相容相克的特性，摸索出禽粮互养，鱼粮共生等农业循环生产的模式。他们精耕细作，向泛滥成灾的化肥农药宣战。
农药残留原因是土壤出了问题
20多年来一直潜心研究土壤改良的技术学者朱安妮受访时强调说，农药残留的原因是土壤出了问题。
她分析说：“用化肥，必然会用农药，结果是化肥用多了，土壤肥力减弱，再加大化肥量，而化肥过量意味着氮超标，氮一超标就会招虫子，恶性循环，农药残留超标的源头是种植的土壤出了问题。”
朱安妮和她的团队研制出新型微生物氮肥（用微生物菌种进行速效固氮技术），已在中国多地完成试验，并开始推广使用。
养禽畜处理杂草害虫又有经济效益
在一些私人农场，有长远眼光的农场主则请来自中国农耕文明以来就与农田和谐相处的禽畜，处理农场的杂草、害虫。
在山东栖霞农场主马玉坤的60亩果园农场里，除了六名农民打理果园外，还有160只鹅、500只柴鸡，它们都是不领取工资的义务除草工、除虫工。
“鹅喜吃草，食量大，160只幼鹅不到三天就可以把两亩大的果园杂草吃得寸草不生。”马玉坤对鹅的表现尤为满意：“你看，只剩下草根了，就像寒冬”“500只鸡吃草的嫩芽和草籽，也啄食虫子，它们不停刨食，还能增加土壤的通气性。”
虽然不用省时省力且价格低廉的除草剂，马玉坤说，养鹅养鸡除草除虫不仅没亏本，收益也不错。
他向本报记者算了一笔账：60亩果园，如果全部雇佣人工除草，一年除草六次的费用至少要花去9600元，这其中包括人工费7200元、汽油费1800元，还有机油割草绳钱600元。如果通过养鹅、养鸡的方式除草除虫，除去鹅苗、鸡苗和少量饲料的购买和人工成本外，鹅蛋、鸡蛋以及卖鸡、卖鹅的收入，远远多过人工除草费。
“即便鹅、鸡吃不尽的草，有时还需使用割草机，不过也相对省力、省钱多了，况且割下的草还能转化为肥料。”
马玉坤津津乐道自己农场的收成：“鹅蛋批发价6元，零卖8元，鸡蛋2元，比普通的贵，但客户认可。”
农场主养鹅养鸡除草捉虫，除了节省人力还能滋养田地，经济收益更是被看好。
植物所研究员：
“六不用”也能带来农产品高产
治学严谨的科研专家也运用了所掌握的科学专业知识，身体力行，成功取得生产成效，以对抗依赖化肥农药来达到高产能的懒人农业。
生态学者、中国科学院植物所研究员蒋高明为了证实“六不用”（化肥、农药、农膜、添加剂、除草剂、转基因）也能带来粮食高产，把试验室搬到田间地头。他对《中国周刊》的记者说，除草剂、杀虫剂等农药的过多使用，不仅没能从根本上控制害虫和杂草，反而把有害部分留在土壤空气中，大大减少了野生物种和乡村生物的多样性。
笃信六畜兴旺、五谷丰登的蒋高明在农场养牛，消化秸秆，牛粪做地肥，养虫喂鸡。他坚守“六不用”的承诺，将一块连续多年过度使用化肥的40亩薄田休养生息，精耕细作，最终养成了高产田。去年，他的有机小麦农场已突破千斤大关（一季）。禽粮互养
鱼粮共生 专家农场主向农药说不
中国官方对粮食安全问题似乎有些束手无策，目前也有一些笃信自然生态平衡法则的农业先行者，正以中国农耕文明的智慧就地取材，变废为宝。
他们或改良土壤，或利用动植物本身相容相克的特性，摸索出禽粮互养，鱼粮共生等农业循环生产的模式。他们精耕细作，向泛滥成灾的化肥农药宣战。
农药残留原因是土壤出了问题
20多年来一直潜心研究土壤改良的技术学者朱安妮受访时强调说，农药残留的原因是土壤出了问题。
她分析说：“用化肥，必然会用农药，结果是化肥用多了，土壤肥力减弱，再加大化肥量，而化肥过量意味着氮超标，氮一超标就会招虫子，恶性循环，农药残留超标的源头是种植的土壤出了问题。”
朱安妮和她的团队研制出新型微生物氮肥（用微生物菌种进行速效固氮技术），已在中国多地完成试验，并开始推广使用。
养禽畜处理杂草害虫又有经济效益
在一些私人农场，有长远眼光的农场主则请来自中国农耕文明以来就与农田和谐相处的禽畜，处理农场的杂草、害虫。
在山东栖霞农场主马玉坤的60亩果园农场里，除了六名农民打理果园外，还有160只鹅、500只柴鸡，它们都是不领取工资的义务除草工、除虫工。
“鹅喜吃草，食量大，160只幼鹅不到三天就可以把两亩大的果园杂草吃得寸草不生。”马玉坤对鹅的表现尤为满意：“你看，只剩下草根了，就像寒冬”“500只鸡吃草的嫩芽和草籽，也啄食虫子，它们不停刨食，还能增加土壤的通气性。”
虽然不用省时省力且价格低廉的除草剂，马玉坤说，养鹅养鸡除草除虫不仅没亏本，收益也不错。
他向本报记者算了一笔账：60亩果园，如果全部雇佣人工除草，一年除草六次的费用至少要花去9600元，这其中包括人工费7200元、汽油费1800元，还有机油割草绳钱600元。如果通过养鹅、养鸡的方式除草除虫，除去鹅苗、鸡苗和少量饲料的购买和人工成本外，鹅蛋、鸡蛋以及卖鸡、卖鹅的收入，远远多过人工除草费。
“即便鹅、鸡吃不尽的草，有时还需使用割草机，不过也相对省力、省钱多了，况且割下的草还能转化为肥料。”
马玉坤津津乐道自己农场的收成：“鹅蛋批发价6元，零卖8元，鸡蛋2元，比普通的贵，但客户认可。”
农场主养鹅养鸡除草捉虫，除了节省人力还能滋养田地，经济收益更是被看好。
植物所研究员：
“六不用”也能带来农产品高产
治学严谨的科研专家也运用了所掌握的科学专业知识，身体力行，成功取得生产成效，以对抗依赖化肥农药来达到高产能的懒人农业。
生态学者、中国科学院植物所研究员蒋高明为了证实“六不用”（化肥、农药、农膜、添加剂、除草剂、转基因）也能带来粮食高产，把试验室搬到田间地头。他对《中国周刊》的记者说，除草剂、杀虫剂等农药的过多使用，不仅没能从根本上控制害虫和杂草，反而把有害部分留在土壤空气中，大大减少了野生物种和乡村生物的多样性。
笃信六畜兴旺、五谷丰登的蒋高明在农场养牛，消化秸秆，牛粪做地肥，养虫喂鸡。他坚守“六不用”的承诺，将一块连续多年过度使用化肥的40亩薄田休养生息，精耕细作，最终养成了高产田。去年，他的有机小麦农场已突破千斤大关（一季）。蒋高明：走生态循环才是中国农业出路
蒋高明认为，有走生态循环才是中国农业的出路，他提供理由之一是，中国全国18亿亩农田里，除了产出6.07亿吨粮食，还产生约7亿吨秸秆。而7亿吨秸秆是巨大的“粮食仓”“肥料厂”和“能源库”。蒋高明的科研团队通过实测数据估算，每7斤秸秆饲料配合一定的精饲料，可以转化为1斤活牛重。如果2015年，中国秸秆实现80%的综合利用目标，则意味就能增加8000万吨牛肉，或相当于粮食增产40%。不用或少用化肥农药，农产品不仅能够高产，而且是精品。邢东田：中国农村向来都是生态良性循环
中国社科院食品安全课题组负责人邢东田受访时，也表达了同样的看法。
他说：“中国农业自古以来都是生态正能量，变垃圾为肥料，不仅维持了农村地区生态的良性循环，还可将城市垃圾转化为有机肥料，改善乃至净化城市环境。
“但在错误的发展模式中，现代科技成为助纣为虐的妖魔，化肥代替有机肥，人畜粪便变宝为废，农村成为污染重地。不仅耗费巨量石化能源，还严重破坏生态平衡，危害食品安全，而且是愈演愈烈，犹如穿了无法停步的红舞鞋，成了灾难。”
中国近五分之一耕地受污染
去年中国政府发布土壤污染调查公报，称中国近五分之一的耕地受到污染，印证了民众对耕地污染及食品安全的担忧。同年12月，农业部发布全国耕地质量公报，首次公开七成多耕地只有中低质量水平。
全球最大农药生产和使用国
中国名列榜首
尽管耕地质量不佳，去年中国粮食仍连年增产，显然化肥和农药“功不可没”。作为全球最大的化肥农药生产和使用国，中国以仅占世界十分之一的耕地施用了世界35%以上的化肥，中国单位面积的化肥施用量是世界平均水平的3.9倍，欧盟的3.3倍，美国的4.5倍。
化肥农药过量虽然保证了中国人饭碗里装的是中国粮，但仓满库盈的背后是透支的土壤、水、环境资源。涸泽而渔的做法还能支撑多久？还是已到了尽头？
土豆上升为主粮粮食安全亮红灯？
今年中国农业纲领指导性文件，中央一号文件提出将土豆（即马铃薯）纳入水稻、小麦和玉米外的第四主粮。政府乐观地预计，加大种植只需消耗少量水和化肥的土豆的面积，2020年中国人就可以把土豆作为主粮消费了。
将从未有过主粮历史记录的土豆上升为主粮，官方这一史无前例战略性的安排，很可能意味着粮食安全亮起了红灯。
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中国植物工厂产业发展现状及未来发展趋势
& & 近几年来，随着国民经济快速发展，我国植物工厂新兴高技术产业得到快速推进。从单一品类向多品类转变、从小型向中大型甚至特大型转变、从人工光型向日光型甚至露天型多型并存转变、从试验研究阶段向示范应用甚至商业化产业化发展阶段转变、从人工气候模拟型向计算机智能控制型转变、从单一技术向集成技术转变，囯际化水平得到快速提升。& & 植物工厂是用高科技打造的现代农业可持续生产系统。在这个生产系统中，采用立体栽培技术，进行周年生产，植物产量是传统农业产量的几十倍甚至上百倍；采用物理农业技术代替化学农药杀虫灭菌，使植物品质达到绿色甚至有机品质；采用资源循环利用技术，既提高了多种资源利用率，又实现了零排放零污染。& & 植物工厂是科学技术攺造传统农业的重要途径、是设施农业的最高阶段、是一个地区或一个国家农业发展水平的重要标志、是21世纪世界农业发展方向。& & 一、国外植物工厂产业发展现状& & 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系统；即是利用计算机对植物生长的温度、湿度、光照、CO2浓度以及营养液等环境条件进行自动控制，使设施内植物生长不受或很少受自然条件制约的省力型生产。一九四九年，美国的植物学家和园艺学家在加州帕萨迪纳建立了第一座人工气候室（phototonus）、是植物photo与装置torn的复合词）它的出现就是植物工厂的早期模型，为植物工厂完善和发展做了成功探索和实践，它的出现引发了模拟生态环境领域里的一场风暴。随后，日本和苏联也先后相应地建立了这种&人工气候室&。& & 在&人工气候室&的基础上，从某种意义上说，丹麦一九五七年在哥本哈根市郊约克里斯顿农场真正建起了世界上第一座真正意义上的植物工厂，因为它已经具有植物工厂某些特征。①规模:1000㎡属于大型植物工厂。②类型：采用人工光和太阳能并用型。③科技水平：从播种到收获采用全自动传送带流水作业。④产量：年产400万袋水芹（100万公斤）。70年代美国,加拿大,瑞典以及挪威等国相继建起了植物工厂,主要生产叶用莴苣。& & 后来，植物工厂规模不断扩大，数量不断增多，栽培植物品种范围也不断拓展。如苏联开始了发展大型温室联合企业，波兰和罗马尼亚等国先后建立了十多家植物工厂。国外植物工厂不同发展阶段及代表性企业
& 典型企业 年代 规模 类型 作物 形式 特征
初 级 阶 段 丹麦约克里斯顿农场 1957 1000 太阳光人工光并用型 水芹莴苣 水培 移动栽培
奥地利卢斯那公司 1963 216 人工光利用型 莴苣 水培 立体回转移动栽培
& & 示 & & 范 & & 应 & & 用 & & 阶 & & 段 美国爱德库都利库公司 1973 400 人工光利用型 番茄黄瓜 NFT式水培 平面式
美国波里达卡农场 1980 3000 太阳光利用型 莴苣 NFT式水培 立体多层自动播种收割
日本三菱重工九州电力 1985 100 人工光利用型 莴苣 水培 智能控制&使用机器人
日立公司中央研究所 1985 660 人工光利用型 莴苣 水培 平面栽培
瑞典爱伯森农场 80年代中期 6100 人工光太阳光并用型 莴苣 基质栽培 移动调节
美国米德兰都公司 80年代中期 18000 太&阳&光利用型 莴苣 水培 流水作业
日本电力中央研究所 1986 420 人工光太阳光并用型 菠菜莴苣草莓 水培 双层式&&&&夜间补光
日本TS农场 1992 1400 人工光利用型 莴苣 气雾耕 封闭式循环供液
日本神内农场 2001 3000 人工光太阳光并用型 莴苣青菜 M式水培 移动平面多层机器人收 & & 美国还建起了果树植物工厂，维也纳技术大学建起了钢架结构的植物工厂。日本在静冈县建起了植物工厂，在这一时期，世界上许多国家都建起了植物工厂，如美国、日本、英国、奥地利、挪威、希腊、伊朗、利比亚等国。这一阶段重要特点是；荷兰的菲利普，美国的通用电气，日本的日立、丰田，三菱重工等一些著名的国际公司纷纷投巨资与科研机构联手进行植物工厂关键技术和配套产品的开发，为植物工厂的发展奠定了坚实地技术、经济基础。& & 相关报告：智研咨询发布的《》& & 二、中国植物工厂产业发展现状& & 1、产生和发展：我国植物工厂相比于欧、美、日等发达国家，起步较晚，但我国植物工厂建设发展速度是前所未有的，在这个过程中我国采取了走出去、引进来，加强技术交流，对植物工厂相关技术经过了吸收，消化、创新再创新的过程。八○年浙江省农业科学院，在引进吸收基础上，研制出FCH浮板毛管水培技术。此后，沈阳农业大学、中国农业大学、南京农业大学、华南农业大学等也先后研制出简易NFT和岩棉栽培技术。国家科委&九五&期间立项&国家重大科技产业化工程&工厂化高效农业示范工程&在北京市、上海市、广东省、浙江省、辽宁省同时展开。一九九九年我国北京和深圳分别从加拿大引进两套植物工厂水耕栽培技术系统。进入二十世纪以来，中国农业科学院、中国农业大学、华南农业大学、南京农业大学等科教单位也先后在水耕栽培方面进行了一些研究与开发，并取得了阶段性成果。在实验示范阶段期间，我国先后有浙江丽水农科院与国防科技大学合作,于2004年成功地建起了我国第一座植物工厂,标志着我国具有自主知识产权植物工厂的正式诞生,中国智能农业从这里开始。2009年七月长春农展馆出现了小型展示用的植物工厂，2009年中国农科院杨其长教授等人成功研制出智能植物工厂，实现了智能植物工厂关键技术的突破，同年10月余锡寿、刘跃萍在密云县太庄建起了两幢温室计1200平方蔬菜植物工厂。，2010年北京通州建起了1289平米植物工厂.我国丽水农科院球形（鸟巢）智能温室创新技术和植物气雾培技术已经成熟。使我国迈入了国际设施农业高技术拥有国行列，成为世界上少数几个掌握植物工厂核心技术的国家之一，这将对提升我国植物工厂竞争力和对我国现代农业的发展产生深远影响。后来，中国农业科学院和中国科学技术大学、中国农业大学先后建起了研究型.实验型植物工厂，上海世博会，山东寿光菜博会相继展出了植物工厂，从而使我国的植物工厂由实验型进入到示范型阶段。我国植物工厂发展状况
名&&&称 面&&积 栽&&培形&&&式 技&术\类&&&型 技&&术特&&&点 知&&识产&&&权 规&&模特&&&点 建&&设时&&&间
中国农科院 100 平面多层 水&培 水肥同补 自主创新 实&验 2000
山东寿光 48 平面多层 基质培 水&培 水肥同补 自主创新 小&型 2010
北京通州 1289 平面多层 水&培 水肥同补 自主创新 大&&型 2010
长春农博会 200 平&&面 水&培 水肥同补 自主创新 小&型 2009
江苏无锡 6000 平面多层 水&培 水肥同补 日&&本三菱技术 大&&型 2011
浙江丽水农 科 院 2000 塔&式 柱&&&式 气 雾 培 水 肥 气同&&&补 自主创新 大&&型 2004
江&苏 汤山翠谷 300 平面多层 水&&培 水肥同补 日 本&千叶技术 中&&型 2011
中国科技大&&&学 40 平&面多&&&层 水&&培基 质 培 水肥同补 自主创新 实 验 室 2008
江苏南京江&&&宁台 创 园 12000 柱&&式 雾&&培 水 肥 气同&&&补 自主创新 超 大 型 2011
福&建 平&潭 1680 平面多层 水&&耕 水肥同补 日本技术 大&&型 2012
山&东 高&清 616 平&&面 多&&层 水&&培 水肥同补 日本技术 中&&型 2012
山&西 杨&凌 35 平面多层 水&&培 水肥同补 自主创新 小&型 2010 & & 2、定义与模式：中国植物工厂定义，是指对植物进行资金、技术密集性投入、创造植物生长最佳环境、创新植物生产模式、进行高产量、高品质、高效益和可持续生产的系统。中国植物工厂创新了生产&环境设施化、形式立体化、资源节能化、流程数字化、管理智能化、技术集成化&的生产模式。& & 三、国外植物工厂发展现状& & 植物工厂是资金和技术密集型投入的新兴环保健康产业,离不开政府的重视和支持。& & 1、荷兰农业资源有限，政府提出了&温室村（zonneterp）概念,即资源循环利用概念，把植物工厂作为发展目标之一。利用植物工厂主要发展蔬菜和花卉。对建造植物工厂的企业实行60%补贴，从而，使荷兰每年生产蔬菜收入35亿欧元、花卉收入45亿欧元，是世界上设施园艺产品出口量最大的国家。荷兰植物工厂机械化、自动化、智能化、无人化程度高，荷兰太阳光型植物工厂技术全球领先，荷兰现已把太阳光型植物工厂全套技术和设备作为强项产业，向中东、非洲、中国等国出口。& & 2、韩国植物工厂技术起步较晚，但现在政府极为重视。把植物工厂列为韩国七大前沿技术之首加以开发，一方面从曰本引进人工光植物工厂技术、从中国引进鸟巢式植物工厂设施，对企业和个人植物工厂建设成本直补60-65%；另一方面，汇集了数百博士以上的高科技人才对植物工厂进行研究和创新。& & 3、日本认为植物工厂，是解决土地问题、人口问题、粮食问题、食品安全问题、能源问题、农业人员老年化问题、气侯问题、环境和可持续发展等问题的根本途径；认为植物工厂是&活化地域的起爆剂&，为地域生产发展、技术聚集、人员就业、生态环境、经济繁荣带来变化；认为植物工厂是&中间产业&，不仅能带动农业、而且还能带动工业、健康产业、信息产业等农工商多业的发展。所以，日本政府对植物工厂发展非常重视。政府对建设植物工厂的企业和个人直接补贴50%以上，从而促进了植物工厂快速发展：到2012年6月，日本植物工就已经建起了130多家，截止2014年8月止，日本植物工厂已发展到304家，植物工厂数量为世界之最。日本植物工厂发展经历了从人工气侯模拟环境到计算机控制转变过程、从少量品种向多品种栽培的转变过程、从基质栽培向水耕雾耕转变过程、从平面栽培向平面多层立体栽培转变过程、从日光灯向led光使用转变过程（日本建起了全球最大的led人工光2300平米的植物工厂）、从人工作业到机器人作业转变过程。现阶段,由于制造业的优势,日本人工光型植物工厂技术全球领先。装备先进，技术配套，智能化、自动化程度高。日本植物工厂已完全处于商业化、产业化发展阶段。& & 由于世界经济发展缓慢，日本工业衰退，农业政策便逐渐向提高产业国际竞争力的方向转变。植物工厂作为其有效方法之一而受到关注。日本植物工厂现已呈现两大趋势：（1），多功能趋势：日本大坂府立大学植物工厂研究中心主任安保正一教授今年9月宣布：利用植物工厂制造氢气。关健技术是光催化剂。安保教授长年从事光化学研究，他所在的该校研究生院工学研究科物理化学研究组目前的主要研究方向就是光催化剂。研究的具体内容之一，是利用可见光响应型光催化剂生成氢气。方法是利用以阳光和灯光等可见光激活的氧化钛（TiO2）光催化剂来分解水，生成氢气和氧气。日本富士通公司宣布利用植物工厂生产低钾蔬菜，为肾病患者提供食材。东芝无尘植物工厂生产多酚和维生素v含量高的叶类蔬菜。（2），技术出口趋势：日本东芝公司准备在海外新建植物工厂。该公司已经开始考虑于2014财年内，在中国等亚洲国家建设大型植物工厂。这是因为中国等地也在逐渐形成生吃蔬菜习惯，对在无尘室培育的清洁、安全蔬菜可能产生巨大的需求。除此之外，有效利用宝贵水源的蔬菜生产在中东、全年稳定供应在俄罗斯等寒冷地区也将分别成为强有力的武器。日本三菱化学控股集团将与中国农业合作社组织携手在中国全境启动蔬菜栽培系统的销售。5月下旬，它们将合资成立无农药蔬菜自动栽培系统的销售公司。在2017年之前，它们将在江苏省等15个省份的50个地点开始销售这一&植物工厂&日本植物工厂技术和装备正在向中国、俄罗斯、韩国、波兰、中东等国外输出。& & 4、美国植物工厂& & 美国在年间就在亚利桑那州图森市北部的Oracle地区爱德华，建起了到目前止，全球最大的超大型植物工厂一生物圈二号。占地1.3万平方米，大约有8层楼高，为圆顶形密封钢架结构玻璃建筑物。&生物圈二号它被用于测试人类是否能在以及如何在一个封闭的生物圈中生活和工作，也探索了在未来的太空殖民中封闭生态系统可能的用途。&生物圈二号&使得人们能在不伤害地球的前提下，对生物圈进行研究与控制。& & 现今美国温室面积1,9万hm,温室设施材料大多为双层充气膜、阳光板和玻璃。温控/环控设备全球领先,全球消费电子、家电与照明大厂飞利浦（Philips）宣布与美国芝加哥农企业Green Sense Farms（GSF）宣布策略合作，将针对特定作物使用LED生长光源打造室内植物工厂，而这座植物工厂预计将成为全球最大的植物工厂之一。& & 这座植物工厂将采用飞利浦LED「光配方」（Light Recipes），优化产量后，此一创新的农场模式，估计能让芝加哥农企业一年内可进行高达20次至25次的采收，并节省了85%的能源。此一结果将显著提升作物产量，降低营运成本，同时能在& & 一年中不间断地为消费者提供所在地种植的新鲜蔬菜。& & 芝加哥农业正在使用的垂直水培技术与飞利浦LED生长光源，为当地带来了独一无二的优势，能够常年持续生产优质的农作物。据了解，芝加哥当地的农企业已经投资了数百万美元，对其28,000多立方公尺的室内种植空间进行改造与设备更新。该公司将在两个环境控制生长室内配备14个高度为7.62公尺的种植塔，并采用飞利浦节能的LED照明解决方案来种植特定作物。这种方法也杜绝了有毒的农药、化学肥料与防腐剂的使用，使得产量得到有机提高，而且几乎没有化学添加。& & 与飞利浦进行联合研发，藉由不断创新与精进室内作物生长体系的LED照明，让作物充分享受光合作用，并透过永续的方式种植美味可口、营养丰富的蔬菜，同时最大程度地减少能源的使用。美国垂直空中植物工厂、太空植物工厂已开始由设计图向现实转变。& & 四、我国植物工厂发展现状& & 1、政府越来越重视：我国政府提出&四化同步&、&工业反哺农业&，连续多年把农业列为&重中之中&，不断加大对农业的投入，尤其对高科技农业加大投入和扶持。并在2013年正式把植物工厂列入国家863科技发展计划。& & 2、应用范围越来越广：由于植物工厂技术不断完善和提高，微型化迷你型植物工厂已应用人们生活各种环境，光仙子歺厅、咖啡馆、酒店植物工厂，办公室、居室植物工厂、厨房植物工厂实现了蔬菜从生产到舌尖零距离。微型植物工厂无处不在。& & 3、投资规模越来越大：植物工厂吸引着大量社会资金和财团的关注。& & （1），恒大集团准备投资超过1000亿打造中国民族品牌，现已投资近70亿建设和并购了22个生产基地。以此提升中国农业产业竞争力和盈利水平，开创全球产业新格局。& & （2），6月28日上午，由嘉兴农投、台湾源鲜农业、北京娃哈哈餐饮三方合资组建的植物工厂项目-嘉兴市源璟农业生态技术研发有限公司，作为浙商创业创新的代表在嘉兴市第一届浙（禾）商大会开幕式签约仪式上签约。该项目将全面启动。& & （3）10月22日上午，中科院植物研究所和福建三安集团有限公司在植物所签署合作协议，共建植物工厂。中科院植物所所长方精云表示，与三安集团的合作是植物所落实&率先行动&计划的重要举措之一。此次合作以研发带动基础研究，希望促进我国植物工厂建设和相关基础研究的创新发展。另外东苑、广州、香港、浙江勿忘农等多家财团纷纷投巨资建设植物工厂。截止目前我国已建植物工厂达80多家。据日本株式会社专家预计:中国植物工厂未来有望达到日本植物工厂10倍以上的规模。& & 4、科技含量越来越高：我国植物工厂栽培技术由基质培、营养液水培逐渐向雾培前沿技术转变、平面多层立体栽培向园柱体、多面体立体栽培转变、化学液肥向矿物质肥和光碳核肥转变、温室控制向远程控制转变、单向的技术和装备引进向引进和输出双向转变、试验示范阶段向商业化产业化阶段转变。& & 5、培训人才数越来越多：中国农业科学院不仅对内加强植物工厂人才培训，而且对国外人材也进行了多期培训，台湾大学植物工厂技术研习班也举办了5期，丽水农科院就植物工厂人才培训班巳举行了近百期。我国植物工厂人才培训为植物工厂的大发展积累了大量人才。& &五、中国植物工厂未来展望& & 展望未来:更多高产、高抗、高质的蔬菜、花卉、香草、药材、苗木、粮食作物、珍稀植物、濒危植物等植物在植物工厂中生产；更多个人、企业、财团投入到植物工厂中来、形成资金聚集、人才集中、技术集成、建设更多更大的植物工厂；更多新能源、新材料、新装备在植物工厂中使用，使植物工厂成本更低、品质更好、效益更高；植物工厂将更加集约化、产业化、智能化、网络化、多功能化。我国植物工厂将迎来最佳发展机遇期，必将推动我国农业现代化早日实现！
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