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2009年11月9日16:48 作者:xwz2367609 [返回]
开放型植物工厂才是我国目前阶段相适应的耕作模式

   当前世界各地争相开发各种类型的植物工厂,以探索未来农业的发展趋势与先进模式,为人类食物安全保障及城市的可持续发展提供技术支撑,我国的科研机构也投入了该项目的研发当中,技术也渐渐走向成熟,国内各大媒体也相继报道,展示了植物工厂的尖端科技与神奇风范,使我国农业科研在国际上地位也有了一席之地。但面对生产实用,现在各国所开发的植物工厂还存在太多的技术问题及成本问题。
   剖析植物工厂的技术组成及成本核算,主要由以下部份组成。
(1)    栽培部份:水培、基质培、雾培,涉及相关的栽培架种植槽或者循环管道;其中又细分的组件又有:动力泵、定植杯、弥雾喷头、定植板、过滤器、杀菌器等,这部份组成与常规的无土栽培温室相似,没有太大的区别与不同,所以在成本上也差异不当。
(2)    控制部份:运用计算机技术及传感器技术或者结合信息技术与图像处理技术,实现栽培环境相关气候因子的智能化自动化调节控制,该部份的构造成本与普通的无土化设施栽培控制系统也相当,无非是植物工厂模式控制的参数相对增加对精确度的要求相对提高而已。
(3)    补光部份:狭义概念上的植物工厂其实就是完全人工环境模拟控制型的种植工场。所以在光照的要求上都是以人工补光的方式给植物以最大程度最高效率的满足。这部份是投入成本最高或者运行成本最高的一块,如果以普通的钠类或者荧光灯为光源,虽然一次投入相对较小些,但要达到植物生长要求的光照度则需消耗大量的电能,从生产角度来说,成本过高。而如果采用新型的半导体光源(LED灯)作为补光,虽然耗电量省,但硬件投入不菲,每平方达数千元,以用电功率来说,栽培一平方米面积的蔬菜瓜果至少需100瓦的功率才能满足,对于电资源紧缺的地方成本会更高。补光的成本是当前发展植物工厂的最大成本障碍。
(4)    空间隔离部份:通常采用10-15cm厚的挤塑板作隔热材料或者用隔热较好的工厂板房材料,而且要做到内空间的对流通风及适合的湿度管理,需对隔离的空间进行智能化调控。这部份的成本对于大面积建造来说成本也还较高。
(5)    空调致冷与加热:从硬件来说大空间需配大功率空调系统,也是一笔不小的投入,但最为矛盾与头痛的问题,是补光放热与空调致冷间存在能量的恶性循环,这是当前植物工厂动行成本过高的又一大原因。因栽培空间大量的补光灯会释放过多的余热,而这些热能在隔热空间内不断的积累升温,会使工厂空间产生异常高温,如果不采用致冷手段,则会影响生长或烧苗,所以在补光的过程中常需启闭致冷系统,导致成本飚升。
   从上述可见,植物工厂发展的限制因子,其实还是能源问题,而不是栽培的设施与控制问题,栽培的设施与控制不是科研要解决的核心,科研与生产需解决的核心自然也就是能源获取的问题。
太阳光照是用之不竭的能量中心,我们放弃自然光照而采用人工光栽培无非是让栽培环境更有利于人工控制,创造出最适合的生长环境。而普通的温室因通透的薄膜或玻璃作覆盖,很难对光照的热效应进行精确化的控制与利用,这是人们放弃自然光选择人工光的主要原因所在。
   数年前,我们曾对植物工厂进行偿试,也因能源与建设成本问题而放弃了这种完全控制型植物工厂的开发。随着近几年的不断研究与发展,对环境的控制及工厂化空间的创造我们寻找到新的解决方案,并也在生产作了偿试性运用,效果较好,可望成为当前植物工厂发展的一种新模式。这就是温室大棚型的半开放型植物工厂,以科学利用自然光为主要能源,减少补光与耗电的投入,通过综合的环境调控,为温室创造最适合或最接近理想化的生长空间,同样可以达到或超过植物工厂的生长与生产效果。
技术方案:以水为热量储备中心,以肥皂泡为调光与能源的调控中心,以计算机的智能化作为信息采集反馈与数字化处理中心,以大空间的隔热而透光温室作为生长空间,形成了基本封闭的生长环境,照常可以达到理想化的工厂效果。
   技术效果:通过鸟巢型气泡温室技术的运用,一是解决了光照与空间问题,二是解决了隔热阻尘及病虫侵入问题,三是结合最利于空间栽培的雾化栽培技术,实现了空间利用最大化,环境调控良性化,达到了以最少的能源投入最低的运行成本之良性效果。
   这种半开放式的植物工厂具有建造成本低,产出额大,普通生产单位皆可运用的模式将是近阶段世界植物工厂的一种过渡模式,在生产与科研上都具有积极的意义。当然如果有一天,解决了能源成本问题与补光硬件成本问题后,完全控制型的植物工厂也必将成为未来耕作的重要模式。

上述为开放型植物工厂栽培的蔬菜

LED补光栽培

完全人工光型植物工厂


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