四、植物工厂的组成与设施
（一）组成 1、蔬菜生产工厂 由控制室、机械室、育苗室、栽培室、产后 处理室组成。 2、育苗工厂 由种子处理室、控制室、催芽室、播种室、 育苗室、包装室。 3、蘑菇生产工厂 由菌种室、接种室、控制室、材料室、配料 室、消毒室、发菌室、出菇室、包装室。
（二）设施
1、建筑设施 2、栽培（育苗）设施 3、照明设施 4、空调设施 5、检测调控设施
• 五、空气湿度
（一）湿度与设施作物生长发育
• 当空气湿度较低时，蒸腾强度提高，作物失水 增加，严重时，植物萎蔫。 • 相对湿度过低直接影响作物的生长发育，相对 湿度过高，如95%以上时，蒸腾受到抑制，影 响和阻碍了根系对养分的吸收和输送，同样会 造成光合强度的下降。作物容易徒长，从而影 响到生殖生长。 • 高湿低温条件下，病害容易发生并传播。
加温分为空气加温、基质加温、营养液加温。
（1）空气加温
① 热水管道加温
用水作热媒，经锅炉加热并送至温室，经管 道放热对温室进行加温的方式，称为热水采暖。 热水采暖的热稳定性好、温度分布均匀、波 动小、生产安全可靠、供热负荷能力大，多在 大中型永久性的温室中使用。
• ②热风采暖： 以空气作热媒，用燃煤或燃油热风炉直接 加温，或通过蒸气－气热交换器加温。 热风采暖升温快、热利用率高，一般可达 70%~80%，加热速度快，但温度稳定性差，一 般多用于季节性短期加温。
• 植物工厂的类型
(一) 人工光源植物工厂 厂房用不透光、隔热性能较好的材料做成， 光源用高压卤素灯或荧光灯等。植物生长环境 几乎不受自然条件影响。 设备要求高、耗能 大、运行成本高。 (二) 自然光源植物工厂 利用自然光，厂房即为大型的玻璃温室或连 栋的塑料温室，然后在这些温室附设各种环境 因子的监测和调控设备。运行成本低，植物工 厂建设费用少。 这类植物工厂仍然受到自然条件或多或少的 影响，种植的作物种类也在一定程度上受季节 的限制。
日光温室内景 日光温室内景
日光温室群
日光温室结构示意图
连栋温室示意图
• （三）现代化温室
设施内的环境实现了计算机自动控制，基本 上不受自然气候条件下灾害性天气和不良环境 条件的影响，能周年进行生产。
（四）植物工厂 植物工厂的管理完全实现了机械化和自动 化，所需的温、光、湿、水、肥、气等均按植 物生长的要求进行最优配置。
2、加强设施管理，增加光照 经常打扫、清洗温室屋面。 • 在保持室温的前提下，设施的不透明内外覆盖 物（保温幕、草苫等）尽量早揭晚盖。
• 合理密植，扩大行距，缩小株距，大株型植物 及时摘除下部老叶，增加群体光透过率。
3、遮光 、遮黑
夏季强光、高温会使某些作物光合强度降低， 对某些荫生作物或幼苗，甚至产生叶片灼烧伤 现象，因此需进行遮光。
（2）遮阳网 （3）水幕、湿帘和喷雾
四、CO2及其调控 6CO2+6H2O （一） CO2的 施用 1、 CO2施用浓度
C6H12O6+6O2
CO2施用浓度一般应在CO2饱和点以下。 一般来说适宜的浓度为大气浓度的5倍。
太高： 成本高 易引起早衰 随光照强度的增加相应提高CO2浓度，雨天不 施为宜。
（二）设施内空气湿度的调节
1、提高湿度
喷雾 洒水 通风 吸湿材料
2、降低空代化农业栽培、生物工程、材料科学、 计算机等先进技术在一个像工厂厂房一样密闭 的空间中、配合电脑调控设施进行作物种植的 生产方式。
• 植物工厂的特征
• 生产的计划性、周年均衡性和产量的稳定性，生产没 有季节性。 • 实现无土栽培，多是无基质栽培，不存在连作障碍。 • 生长速度快，生育期显著缩短，收获期延长，产量高， 产值也高。 • 采用封闭式生产系统，病虫害侵染机会少， • 机械化和自动化程度高，劳动强度降低。 • 产品清洁卫生 • 栽培向立体化方向发展，空间利用率高，不占耕地。 • 大量使用机械化设备和计算机控制设备，耗费大量的 电能，建设和运行费用昂贵。 • 立地条件广泛。
（二）日光温室
靠日光能维持冬季蔬菜生产的温室，称为 日光温室。 热量来源主要依靠太阳辐射能的园艺保护设施。 日光温室结构简单、便于建造、投资较省； 采光性好，较普通连栋温室光照量高30~40%； 保温性好，夜间室内外温差可达25℃左右。 日光温室后墙除承重外，应有蓄放热与隔 热保温功能。一般采用异质、多层复合墙体。 采用加厚的墙体，后坡以及可设置多层纸被加 草帘等人工卷放保温，在温室前屋面脚下设置 防寒沟。
第六章 无土栽培的环境 保护设施
缑艳霞
构成作物的综合环境，往往是由光、 温、水、气、养分的组成与浓度等多种 因子组成。 本章重点介绍无土栽培作物与环境因 素及有关温室、大棚等环境调节控制设 施的性能、特点与调控技术。
第一节 环境保护设施的类型和性能
一、环境保护设施的类型及分类 无土栽培保护设施：温室、日光温室 、现代化 温室、大棚、防雨棚、遮阳网覆盖
依覆盖材料 塑料温室 玻璃温室 硬质塑料温室 软质塑料温室 单屋面 双屋面 以屋顶形式 拱圆屋面 不等式双屋面
塑料温室
依形状 单栋
连栋
（一）塑料大棚 用塑料薄膜覆盖的拱型简易温室设施统称 为塑料大棚，简称大棚。 大棚一般无加温设施。大棚结构简单、拆 建方便、投资省、土地利用率高等优点。 在北方多用于“春提前、秋延后”栽培。 在南方则用于越冬或防雨栽培。覆盖材料最 好选用防雾滴、耐老化的多功能膜。为了提 高保温性能，可在棚内设置小拱棚及多重保 温幕设施等。
(三) 自然光源和人工光源并用的植物工厂 • 白天时直接利用太阳光，一方面供植物生长的 需要，另一方面可将太阳能蓄积起来，作为环 境因子的监测与调控时所需的能源。 • 工厂内包括了多层遮阳网、空调设备和人工补 光的光源等。 • 与人工光源植物工厂相比，这种植物工厂较省 电，与自然光源的植物工厂相比，它较不易受 气候的影响。
(二) 设施的温度环境的调控
设施内温度环境的调控一般通过保温、加温、 降温等途径进行。 • 1、保温的具体措施与技术 温室保温的原理：主要是增加外围护结构的 热阻；减小通风换气及冷风渗透；减小围护结 构底部土壤的传热。 1）日光温室的保温措施：保温墙体和后屋顶、 夜间保温透明覆盖物保温及温室周边保温。
2、CO2来源
（1）燃烧 炭素或碳氢化合物如煤、焦炭、煤油、液化 石油气等通过充分燃烧生成CO2。 （2）液态CO2 （3）化学反应 化学分解，即用强酸与碳酸盐作用释放出 CO2。 2HCl+CaCO3 CO2 +H2O+CaCl2
（4）CO2颗粒气肥 3、CO2施用时间
在一天中CO2的施用时间，应在作物 一生中光合作用最旺盛的时期和一日中 光照条件最好的时间进行。 CO2施用时间的长短，应根据栽培目 标与环境温度、光照条件而定。
三、温度环境及其调控
（一）温度与作物生长发育 • 在一定的温度范围，作物生长随温度的提高而 加快。温度降至某一低温或超过某一高温时， 作物将停止生长甚至死亡。维持在某一适温范 围时，生长发育最好。 • 温室内的气温、基质与营养液温度对作物 的光合作用、呼吸作用、光合产物的输送、根 系的生长和水分、养分的吸收均有着显著的影 响。
（1）保温墙体 加厚的保温墙体白天吸热贮 藏能量，夜间释放热量 墙体做成夹墙，中间填充隔 热材料 （2）覆盖后屋顶保温或隔热保温 （3) 透明屋面的保温 （4）设置防寒沟 2）大型温室的保温 挂保温幕
2、加温
北方的普通温室，特别是大型连栋温室，因 冬季透光率较低、集热量较小，同时无法采用 非常严密的保温措施，在冬季较低的室外温度 条件下，须进行一定的采暖加温，才能维持室 内作物生长必要的最低温度。
（2）地面的加温 （3）栽培床加热系统 3、降温
为了维持温室设施内适宜的环境温度，往往 需要通过必要的通风换气、甚至设置湿帘风机 降温系统对温室设施的温度条件进行必要的调 节与控制。
（1）通风
• 温室开设天侧窗：通过温室顶部和侧面安装 的天窗和侧窗的开闭，可起到调节通风换气的 功能。 • 强制通风：安装排气扇。（冬季为了防冻伤植 物）
（五）遮阳设施和防雨棚
21世纪公寓式家庭植物工厂示意图
第二节 保护设施环境条件及其 调控技术
作物对环境因素的要求，涉及光、温、水、气、 肥等众多的因子。 一、保护设施环境调控的原则及目标 指标： 提高单位面积的产量 合适的上市期 理想的产品质量 灾害性气候或险情的预防 环境保护 成本管理
• 二、光照及其调控技术
植物利用光能将CO2和水转化为碳化合物的 过程称为光合作用。光合作用是地球上生物赖 以生存和发展的基础。光是光合作用的能量源 泉，同时又是控制光周期的一种信息。因此， 光照是无土栽培温室设施极其重要的环境因子。
（一）、保护设施的光环境特征 （1）总辐射量低，光照强度弱 （2）光质变化大 （3）光照在时间和空间上分布极不均匀 (二）设施内光环境的调控 1、补充光照 常用的有高压汞灯、卤素灯和生物灯，普通的 荧光灯、节能灯等。 特点：效果好，但是成本高。
想象中的具有千层楼高的圆形植物工厂
设 想 中 的 海 上 植 物 工 厂
M式水耕研究所的 植物工厂设备设 置示意图