植物工厂可行性报告_0

1 / 28 植物工厂可行性报告 植物工厂可行性报告 植物工厂最早起源于日本，也称为植物工场，它是日本 80 年代就已研发与运用的一个农业高新技术项目，当时在日本海洋博览馆展出了单株 13000 多个果实的西红柿王，就是运用植物工厂技术及各种高新技术集成的产物。 当时，这种超高巨型植物的栽培成功，就预示着人类在发挥植物潜能上将有大的突破与发展，也成为日后植物工厂的开发与推广起到了极为重要的作用。 随后，美国、以色列、荷兰等农业发达国家也相继开始了这方面的研究与推广。为什么它有如此大的 魔力，让大家趋之若鹜呢？肯定有它独特之处。在植物工厂里，西红柿单株产量可上千斤，水稻可生产 5-6 季，黄瓜产量可提高200 倍，生菜 35 天可收成，这不是天方夜谭，而是被实践证明的科学与真理。 至于植物工厂在中国的实现，除了它是各种高新技术集成的产物外，以日本建造一座 1400 平方米的植物工厂总投资就需 1 亿日圆，资金的投入也是门坎。而随着中国农业科技的迅猛发展，以及人们对于农产品的无公害绿色要求，外围环境的改善，也逐渐实现植物工厂在中国的可能性。因为，植物工厂生产的农产品是无污染及残留的，在栽培生菜，因 使用 LED 的补光环境，与传统生菜相比， Vc 可提高 42 / 28 倍， Va 可提高 12 倍，加上植物工厂已开始发展立体式多层次栽培，空间利用上已非任何一种栽培模式所能比拟，并大大降低单位栽培面积的运用成本。这些都直接降低植物工厂的建设成本，也将为植物工厂落实中国农业发展开辟出崭新空间。 缘起 依据联合国人口署的预估， 2016 与 2050 年的全球人数将会是亿与 亿，联合国粮农组织在 2016 年同时也发布了全球饥饿人口超过亿的报导。换言之，在 20162016 年间，粮食供应量只足够供应 59 亿人。到 2050 年要喂 饱亿人，粮食供应量必须达到目前的 倍 。问题是目前全球的可耕地已经用了 80 %，如果仍然采取目前的农耕方式，剩下的 20 % 绝对无法供应足够粮食。加上土地沙漠化与全球暖化的威胁，光是 1980 到 2000 年的二十年间，全球平均温度已经升高，且持续升温，没有趋缓的趋势。南北极冰原、极地冰河融化等造成海平面上升的威胁更是让沿海肥沃的可耕地面积有急遽减少的风险。 因此很明显，提高单位面积产能是现阶段农业发展的关键任务，现阶段透过植物工厂立体式栽培可用最小的土地面积生产最大量的短期蔬菜，亦可避免受到风灾、雨灾等的影 响，加上逐年扩大产能更可避免产销失衡，避免现地耕除的浪费，以及逐年减少对农业灾害损失的补贴，满足消费者对食的安全的最基本需求。未来，甚至是粮3 / 28 食作物都有必要也可在植物工厂内量产。 建造植物工厂的科研生产意义 建造植物工厂除了本身经济效益外，还具有更大的社会效益与科研价值。如，日本的植物工厂由原先地上发展成地下，东京建设的植物工厂就在银行机构下的地下室，将农业生产从田野搬至都市，除了生产外，更重要是为都市开启一扇认识农业、认识自然与植物的教 育窗口，也是学生培养生物技术兴趣的良 好实践教育基地，更是都市人在繁忙工作之余休闲参观基地。 同时，地球变暖后对农业造成的影响与恐慌，植物工厂也成为人类找到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，虽然其推广离普及还有相当时间，但也让人们意识到克服自然、解决蔬菜与粮食问题、解决环保绿色与污染问题，甚至，我们可以突发奇想，如在月球或在太空站建立农业生产基地，这些都需要更多的农业科研人才投入。 植物工厂无疑为科研人员提出方向、开辟思路、提高水平，并在高科技领域中创建一个更广 阔的平台。同时，这种新型的农业模式，劳动力已得到彻底解放，劳动强度降低，生产场所环境已完全优化，自然风险完全解除，在植物工厂内会让生产过程由原来也外劳力付出行变成室内智力付出型，这种改变将加速农业产业发展，提高农业生产水平4 / 28 意义是深远与巨大的。 植物工厂的类型与生产运用 什么是植物工厂？植物工厂是一种可在屋内耕作农作物，利用空调系统、荧光灯或 LED 灯等人工光源，人工控制温度、湿度、光量与光质的农业。日本千叶大学前校长古在丰树教授在一次访谈中即提到： 完全人工光利用型植物 工厂采用了制造业生产的光源、空调、测量控制、节电、隔热及信息等相关技术。从这一意义上来说，植物工厂具有“工业性”。而植物培育本身又是一种生命现象，需要采用农业和农学相关的栽培技术及经验，所以又具有“农业性”。不仅二者缺一不可，而且可以说是一种超越了工农业的新产业领域。植物工厂涉及制造业、服务业以及包含福利及保健在内的健康产业。植物工厂是可满足多样性需求的产业，植物工厂是可以同时综合解决环保问题、粮食问题、能源资源问题、高龄化及贫富差距问题的基础技术之一。 即可看出植物工厂可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。以封闭型全天候植物工厂来说，主要特点是： 1.植物生长的任何环境因子都是人工精确化模拟创造，不受外界任何因素的点滴影响，植物生长为数字可控化，生产除外观型态及质量一致，且符合标准。此外，在可控精5 / 28 确环境下，职务的收获期是确定的。这种植物工厂能为农业生产如期精准供应农产品，且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，并按照职务遗传基因的性状最大化表达，培养出超常规、超营养价值的农产品。 2.植物工厂内能按照人工研究的农艺参数为生长创造仿真最 佳生长模式，为农业专家的系统的研究与运用创造出最好的平台。在植物工厂中，植物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质量营养的目标基因，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种模式，在生产上具有以下作用： 单位面积产量是传统生产的几十倍甚至上百倍，增产的部分主要是生育周期的栽培 天数大大缩短与复种指数提高； 单株的产量，在最适的人工环境下，能比常规栽培有更大生物量，在栽培利用空 间可提高 7-10 倍以上，生产效率发生了质的飞跃。 3.植物工厂内创造的生长环境是相对稳定的数字化环境，植物发育所需可按专家系统的生长模式设定的进程精确进行，如做到何时播种至何时收获稳定如期上市。例如植物工厂内小麦的生育期为 56 天，莴苣的生育期为 35 天，这6 / 28 些数据都会作为精准栽培计划生产的标准数据，都被录入计算器的专家系统。 在植物工厂内，可人为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是反季节蔬菜；在植物工厂内，植物生长多采 24 小时全 天照补光或脉冲式补光，植物同化率得最大化发挥，光照时间及光质可按人们栽培的需要进行调控，使植物光型态形成实现科学化的控制。 4.植物工厂是全封闭的栽培环境，可做到无菌化、无虫化生产，因此无须使用杀虫化学药剂，栽培产品是真正绿色无公害食品。 5.植物工厂内环境可控性强，特别是可使栽培环境二氧化碳浓度提高，使生长的植物光合效率提高数倍，生物量的形成、营养物质的累积也是常规数倍。是以，虽然投资设施较大，但是高度集约栽培模式，不管是劳动力还是能源资源都能最经济地利用其栽培效率与效益，曾有人做 过对照实验，在常规温室栽培蔬菜的相同产量前提下，植物工厂虽投入更高，但产品却有更大经济价值。 6.植物工厂虽须依赖专家系统进行植物工厂管理，但实际经营者无需掌握与了解太多专业的农业技术即可进行管理，甚至可实现无人化、傻瓜化管理。 目前，植物工厂常成为观光农业开发的主要项目，7 / 28 也是学校学生学习生物自然科学的实践教材基地，更是都市城镇居民感受自然品味的好去处。在中国，植物工厂将成为国内农业发展中不可或缺的研究课题与发展方向，也更是未来农业的一种主要模式，估计在 10 年后，它会像目前农用设施一 样被普及运用，对于先行投入的业者将会带来丰厚的经济利益与巨大的社会利益。 植物工厂的国内外研究现况 植物工厂的研究始于 1974 年，由当时就读东京大学农学院的高仓直及当时隶属日立制作所中央研究所的高辻正基展开。植物工厂一词，始于 1985 年筑波科学技术万国博览会上植物工厂的实证展示中，接着 1986 年，成立了日本植物工厂学会， XX 年，此学会与日本生物环境调节学会合并成立日本生物环境工学会。 而人工光源型植物工厂，则始于 1957 年丹麦的Kristensen 农场，十字花科植物水 芹 的嫩芽生产，在美国，1970 年代初期的 General Electric 公司， 1980 年代的General Foods 公司、 General Mills 公司皆展开人工光源型植物工厂的运作，但此三家皆因收支不平衡而在 1990 年代停止运作。 自然光型植物工厂的运作始于 1960 年代初期奥地利Rusuna 公司的立体式植物工厂，荷兰的设施园艺大型化、自动化、信息化则是自 1970 年代至今稳定发展，至 1990 年代8 / 28 之后，与自然光型植物工厂名称相符的植物工厂生产系统开始大规模地运作。 早期人工光源 型植物工厂的发展主要针对隔热材、自动化设备、光源种类与效率、空调设备效能等。近年来亦针对栽培环境的控制技术 、养液调整技术、排水技术、培地调整技术、培地容器技术、移动技术、整列技术、播种与收获省力化技术等做更精进的研究。 所有研究的重点分别针对产品质量提升、生长促进、栽培环境最适化、收获率提升、病害预防等方面。 在日本，这些都是目前创导与推广的高新农业项目，他们已有成熟的技术与配套设施，且都已做到专业化的程度，依日本农林水产省生产局于平成 21 年之规划，其植物工厂共分成两大类型： 1.太阳光与人工光共同使用型； 2.完全控制型。 据日本千叶大学古在丰树教授 之统计，至 2016 年 5月日本之植物工厂数目如下： 1.两者光源并用型 16家； 2. 完全人工光源型 34 家。其中高压钠灯 11 家，荧光灯型 20 家，LED 型 3 家。而使用人工光源完全密闭型植物工厂所生产作物以叶菜为主，包括莴苣，菠菜与药草。如建在爱知县的芽苗菜工厂一天能生产 200 万盘，可供应好几个城市芽苗菜所需。以及在广岛，鹿岛集团在日本首次开发出了利用水耕栽9 / 28 培技术种植中药甘草的系统。该技术在 2016 年年底公布之后，被报纸 及电视等的争相报导，也受到了极大的关注。 此次福岛地震灾变后的重建工作，岩手县陆前高田市于 8 月 29 日公布的草案中，在恢复农业生产部份即提出太阳光利用型植物工厂的计划。甚至在后续城市建设上，也提出下图的类似计划。 至于，日本在植物工厂的近况，我们以下表做说明。 国 内 外 发 展 概况 : . 1 建造植物工厂的科研生产意义 . 2 植物工厂的类型与生产运用 . 3 目 前 国 内 外 研 究 状况 . 4 植 物 工 厂 建 设 的 系 统 组 成 与 相 关 设 备 设10 / 28 施 . 5 风 能 太 阳 能 发 电 装置： . 5 环 境 闭 锁 密 封 系统； . 6 人工补光系统的建设： . 7 微喷加湿系统的建设： . 8 空 气 循 环 流 通 系统： . 8 二氧化碳补充系统， . 9 营养液自动控制与供给系统： . 9 物 理 杀 菌 系统： . 9 温度控制系统： .11 / 28 . 10 立体式栽培系统： . 10 计算机自动控制及 远 程 控 制 系统： . 11 视频监控与图像传送系统： . 12 废物废液的循环再利用系统： . 13 植物工厂示意图及应用效果 . 14 投资估算及效益分析 . 21 结论： . 22 植物工厂建设可行性分析 植物工厂是目前植物栽培领域最为先进技术 ,是栽培模式发展的最高境界 ,从字眼上的含义来理解 ,就是以生12 / 28 产植物为产品的工厂 ,与其说农业还不如说是工厂更贴切 ,因为在植物工厂里除了生长的植物外 ,你看不到任何一点与农业相关的东西 .包括设施设备生产工具与栽培模式 ,对传统常规农业来说是股 强大的冲击波与挑战 ,在产量上及质量上都是传统模式所不能比拟的 ,在生产方式上也是完全迥异的 .在这里没有四季的嬗变 ,没有天气的干扰 ,更没有病害及自然的灾害 ,是种全天候的人工智能环境 ,植物是生长于最适合的模拟环境中 ,具有更大的生长发育潜能与更好的质量 .利用植物工厂模式可以不受任何自然界之影响 ,可以在地上也可以地下 ,可以在农村也可以在城市 ,可以在沙漠也可以在极地 ,甚至还可以在空间站与外星球 ,如月亮及火星上栽培 .在生产模式与概念上它已完全超越了常规意义的农业生产 ,它是未来农业发展的必由之路 ,也是人们在与自然界抗争中 ,形成自已最有征服性的新型生产模式 .现在 ,发达国家如日本与美国 ,已开始植物工厂领域的研究推广及运用 ,目前 ,仅日本就有 30 多家植物工厂 ,而我国还没有启动 ,这方面我国的落后主要与我国农业基础薄弱及工业落后有关 .目前 ,丽水市农科所农业智能化快繁中心已开始了这方面的探索偿试及运用 ,也为我国这个领域的启动与发展起到了推波助澜之作用 . 国内外发展概况 : 植物工厂最早起源于日本，也叫植物工场，它是日本13 / 28 80 年代就已研发与运用的一个农业高新技术项目，当时在日本海洋博览馆展出了单株 13000 多个果的番茄 王，就是运用植物工厂技术及各种高新技术集成的产物，当时这种超高产巨型植株的栽培成功，就预示着人类在发挥植物潜能上将有大的突破与发展，也为日后植物工厂的开发与推广起到了极为重要的作用。继这之后，美国、以色列、荷兰等设施农业发达的国家也相继开始了这些方面的研究开发与推广利用，那么为什么它有如此大的魔力，让大家趋之若骛呢？这肯定有它的独特的与众不同之处。在植物工厂里，西红柿单株产量可上千斤，水稻可生产 5-6 季，黄瓜产量可提高 200 倍，生菜 35 天就收获 -，这些不是天方夜谭，它是被实践所证明的科学与真理。 这么好的一种生产模式为什么我国就没有开始运用呢？这主要是由植物工厂的高科技与高投入有关，因为它是各种农业及工业高新技术的集成，对于我国工业化程度较低的国家，建造植物工厂不管是从建造技术及成本开说，还是有一定的难度，所以它一直成为我们心目的中农业航模，但随着这几年我国农业科技的迅猛发展，建设一个具有中国特色的植物工厂也成为可能，甚至在不久的将来还会被生产者采用与推广，目前，像日本建造一个 400 坪面积的植物工厂总投资就需 1 亿日元，这样高的投入对于我国当前的农业生产力水平来说，还可难以采用的。近年，我国农业自动化 智能化数字化的快速发展，已为植物工厂的发14 / 28 展奠定了扎实的基础，再加上人们对于农产品的无公害绿色的要求，也为植物工厂开发的市场前景创造了良好外围环境，因为在植物工厂内生产的农产品是毫无污染与残留的，它是真正的免农药与无公害，这样的产品也会有较高的价位与市场空间，实现经济效益的良性循环。另外，植物工厂还具有栽培特殊营养蔬菜的作用，如生菜栽培在二极管为补光光源的人工环境下栽培，与传统大田生产的生菜相比， VC 可提高 4 倍， VA 可提高 12 倍，利用这种模式可生产出更加符合消费者要求的特殊产品，再就是植物工厂内大多采用立体式多层次栽培，在空间利用上也是其它任何一种栽培模式所不可比拟的，大大降低了单位栽培面积的运用成本。还有工业技术的发展与成本的降低也为植物工厂的建设成为可能，许多公司或科研单位还是可以投资与运用的，目前，植物工厂的发展已不再是望尘莫及望洋兴叹的项目，它将在不久将来，在我国各个地区出现，为我国农业的发展开辟一个崭新的空间。 建造植物工厂的科研生产意义 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15 / 28 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姣好实践教育基地，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了自然，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与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，人类将找到一种正真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 16 / 28 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，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化室内的智力付出型，在植 物工厂内会让人体会更，人在花丛中，人在与自然的和谐中，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，投身到植物工场的现代农场建设中，改变当前农业的三八六零部队的产业现状。这种改变对于加快农业产业发展，提高农业生产水17 / 28 平意义是深远与巨大的。 植物工厂的类型与生产运用 植物工厂从广义来说分为温室型半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接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或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18 / 28 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，增产的主要部份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，真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 小时的全光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19 / 28 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适传统栽培的地区进行建造生产，如沙漠、孤岛、地下、南北极、或者土壤气候不适区栽培，使农业生产上的空间限制得到了解放；另外，从业者可以依赖专家系统进行植物工厂的管理，无需掌握与了解太专业的农业技术就可进行管理，使更多有志于农业的业外人士可以随心所欲地操作与生产，如果结合机器人，真的可以实现无人化傻瓜化的管理。目前，植物工厂作为最前沿的栽培模式，常作为观光农业开发的一个主要项目，也常作为学校学生学习与掌握生物自然科学的 一个最好基地与实践教材，更是城镇居民寻找自然感受自然品味自然的最好去处。植物工厂以其无比的优势性与可操作性前沿性，它必将成为我国农业发展中一个不可或缺20 / 28 的研究课题与发展方向，也更是未来农业的一种主要模式，估计在 10 年后，它会像现在设施农业一样被普及与运用，作为有先见的企业家投资者率先挤入这个行业建立植物工厂必将会带来丰厚的经济回报与巨大的社会效益。 目前国内外研究状况 植物工厂在日本是目前正在倡导与推广的高新农业项目，它们已有成熟的技术与配套的相关设备与设施，而且都已经做到相当专业 化的程度，它们通过植物工厂普及振兴会进行推广，现已有几十家较有规模的植物工厂基地，主要以生产瓜果蔬菜为主，还有芽苗菜植物工厂与花卉类的植物工厂，这些植物工厂已经能为日本本国对农产品的需求起到了很大的调剂作用，如建在爱知县的芽苗菜工厂一天能产200 万盘，可供好几个城市的芽苗菜需求，还有许多利用植物工厂进行规模化的生产莴苣，已成为生产无公害高档莴苣的主要模式；还有在农作物水稻上进行了科学的偿试，取得了很好的种植效果。而在台湾， 80 年代就建立了设施与功能齐全的我国第一个芽苗菜植物工厂，内部设备从播种传送培育收获包 装全部实现自动化机械化，并且结合微机与自走式的环境控制管理，使芽苗的栽培层次达到十几层以上，空间利用率极高，集约化程度大大地提高。还有美国以色列荷兰这些发达的国家也都对植物工场进行了研究偿试与推广，都取得了很好的效果与颇有价值的科研成果，目前，特别是在21 / 28 节能化的研究上，已形成了从风能电能到生物能的多种能源开发趋势，并且都在生产上得以运用，如利用太阳能供电的自发电型植物工厂与风能发电植物工厂，还有利用光导技术进行传纤传播实现光的充分利用，还有利用科学的反光原理，使工厂内的光能得到最大化的利用，更有些植物工厂甚至 利用微生物发酵发电以实现农业可持续与循环发展，能源与材料是植物工厂普及推广的限制因子，有了这些先进的技术作为支撑，使植物工厂的普及渐趋可能；最近在补光节能化方面，日本又有了新的发展，如利用半导体二极管及激发发光技术，可以使光的效率大大提高，使电能消耗得到进一步的降低，还可以实现植物叶片表面的近距离补光；补光技术的改进发展为植物工厂的低成本运用起到了关键性的作用，原本植物工厂内耗能最大的就是补光而现在可以几倍地下降，特别是有特定光谱的二极管与激光光源，可以在不影响光合效率前提下，实现电能转换率的最大化；在计算 机的控制上，目前基本实现环境模拟的自动化智能化与精确化，能够实现诸如温度湿度光照强度二氧化碳浓度营养液 EC 液温溶氧等植物生长相关因子的在线检测与反馈闭环控制，甚至还可以通过互联网进行远程监控， 以及通过卫星系统进行全球控制，在视频监控上采用数字化硬盘技术实现植物图象的远距离清晰化传送，做到参数与图像的全方位监控，实现管理者只需敲击键盘就能进行22 / 28 生产指挥的数字化管理，另外，对于各种不同栽培植物专家系统的研发运用上也得以采用，管理者只需轻松地调动相关植物的最佳生长模式就可进行最优化的生产管理，使农业生产 更为傻瓜化；有些较为先进的植物工厂还安装上植物生理传感器，实现植物生长过程中各项生理指标的在线检测，以实现环境因子的最科学化控制，也就是可以按发育生理所需来命令控制各项环境因子，如光合效率、呼吸作用、蒸腾系数、茎流量、果实膨胀等，并且能利用计算机技术进行曲线记载，科研者可随时调出实时的在线资料而进行科学研究，为科研者的研究提供了最科学的试验平台；目前，随着智能机器人技术的发展，也在植物工厂中被采纳运用，如种苗的嫁接插苗与果实的采收与走动式的管理等，都开始利用机器人来完成，取代了原来繁杂的人工操作；在无菌环境 的创造上，也结合了当前较为先进的纳米材料技术物理杀菌技术，使整个植物栽培空间实现无菌化自洁化；营养液的供应调配及控制上，也能了很大的提高，如营养液控制中心的建立代替了原来复杂的人工操作，各种植物所需元素上的在线检测及调控也被运用，做到了植物所需元素及栽培液酸碱度的精确化控制，在废液的处理与再利用上也有了进一步的改进与提高；使栽培成本与环境排污最大大的降低，真正实现了封闭式自循环生态系统的合理构建。从原本纯耗资源型转变为可持续可循环型，从原本的高成本型转变为现在的经济实用23 / 28 型；从原本的操作繁琐型转变为现在的傻瓜 操作型；总之，从发达国家看植物工厂具有很广发展空间与很看好的发展趋势，是未来农业发展的一种重要模式。而我国这方面的研究也不甘落后，近年，在国防科技大学、中国农科院及浙江丽水农科所的通力联合攻关下，上述的技术问题也基本上得到解决，可以与国际技术水平相比，只是在产品的精致上还不能与发达国家相提并论，但估计通过几年的努力，与植物工厂相配的各种专业化设备设施将会相继开发与运用；基于目前国内的实际农业生产力水平，还是需要从本国国情出发，开发一些成本较低但功能不亚于国外产品的控制系统、建造材料、及设备设施，以满足我国初 级阶段对于建设植物工厂的市场需要，为快速启动与推进植物工厂先迈出历史性的第一步。 植物工厂建设的系统组成与相关设备设施 植物工厂的建造是个系统而庞大的工程，它所涉及的技术之广与所用的材料之多是常规传统农业所不能比的。其中就环境控制就需要涉及到十二大系统，风能光能发电系统、人工补光系统、微喷加湿系统、空气循环流通系统、二氧化碳补充系统、营养液自动调控系统、物理杀菌系统、温度控制系统、立体式栽培系统、视频监控图像传送系统、计算机远程控制系统、废物的再循环利用系统等；组成这些系统所涉及 的学科包括生物技术、计算机环境控制技术、物理24 / 28 材料技术、能源综合利用技术、规划设计技术、农产品加工贮藏技术等；这么庞大的技术体系与构建工程必须对它进行科学设计，合理规划与严格实施才能得以完成，只有在科技人员、工程人员充分配合下才能建成，所以说它的建造是项庞大复杂的工程，它的建造具有农业航模一样的意义与伟大，是一般单位难以独立完成的，它必须利用各个学科各个部门的相互合作相互配合的前提下才能实施建造，所以在建造之前要让工程施工者对各个系统有个充分的认识，对各种设备与材料有个全面的了解，是十分必要的。以下就植物工厂 建设所需的相关设施设备及材料采购有作些说明，这样才能在建造时能得以应手地实施，按计划如期完工。现就植物工厂所涉的各种技术与设备作些简单的介绍。 风能太阳能发电装置： 南京新庄设施蔬菜专业合作社 项目计划书 1.项目概况 2.项目可行性报告 3.项目建设总平面图 4.相关设施配套效果功能图 南京新庄设施蔬菜专业合作社项目概况 一 南京新庄设施蔬菜专业合作社是由部分村民响应政府号召，自愿组织， 自主立项的农业生产项目，项目位25 / 28 于淳化社区龙贵山与大连山道路之间的狭长山坳地带，占地约 20 亩，土地性质为一般农田，地势为北高南低，坡度较大，不宜种植常规作物，需要对其地块进行高科技投入的改造，可进行大棚反季节蔬菜及其他有机无公害作物的栽种和推广，建设部分温室大棚培育种苗，可取得绿色健康的高品质农业产品。 二 该项目先从建筑钢管大棚开始，一期占地约 7-8亩，建设约 4-5 个大棚。一期项目带有试验性，以种植反季节蔬菜为主，其目的为对一期相关设备的调试以相关种植经验的总结和积累，因此此阶段的主要建设任 务为有地块进行平整，建好排水沟和灌溉设施等生产配套设施。二期项目建设占地约 5-6 亩，建造 4 个温室大棚，二期项目的建设的主要目的为育苗，培种以及对一期项目的扩大化生产，以此来推动本项目可持续性的健康发展。 温室有机农业栽培可行性报告 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