承德石油高等专科学校 数理部 河北 承德 067000
摘要：本文基于温室效应的介绍分析 ，对目前植物工厂模式的智能化、集约化的芽苗菜种植项目背景和优势进行探索，对温室植物栽培方式简介，并对植物工厂的栽培试错方式进行分析，更加科学清楚的认识温光效应问题，有利于对种植品质进行预测分析，并推动周边生态农业建设发展。
关键词：温室效应；植物工厂；栽培
中图分类号：TP273 文献标识码：A
作者简介: 刘欣( 1977.6－ )，女，河北承德人，副教授，硕士，研究方向为应用数学、经济数学和算法等。在研基金项目: 1.承德市科技项目(基于Douglos函数的芽苗菜生态农庄生产模式与优化研究201606020)；2.承德市科技创新创业苗圃资金支持项目(设施农业物联网植物工厂数据系统研发CGX2017KMP0004）
Study on Crop Cultivation Models Based on Temperature and Light Effects of Plant
Liu Xin
(Department of social science and mathematics, Chengde Petroleum College, Chengde, Hebei 067000)
Abstract: Based on the introduction and analysis of the greenhouse effect, this paper explores the background and advantages of the intelligent and intensive sprout vegetable cultivation project in the current plant factory mode, introduces the greenhouse plant cultivation mode briefly, and analyzes the trial-and-error cultivation mode in the plant factory, so as to understand the temperature and light effect more scientifically and clearly. Forecast and analysis of planting quality, and promote the development of peripheral ecological agriculture.
Key words: Greenhouse effect; plant factory; cultivation.
一 温光效应简介
温室自动控制原理,在综合各指标时,对空气温度、湿度、土壤温度、湿度、二氧化碳浓度等各因子及指标,采用不同系统和不同机理来设计温室的方案。对于叶菜类、果菜类不同作物不同生长阶段，研究指出智能温室控制系统（专家系统）设定不同的温度、湿度的综合调节指标。影响温度变化的主要因子包括光照、温室内外的温度、热湿交换、天窗的开启度的情况。通过以上各因子的的调整,计算机将综合起来的因子影响度，调整中给出同样原理的实时监测,直到达到允许偏差范围内。启动加热系统来完成调整,使温度保持在设定的作物适宜生长的温度范围内。作物生长的关键环境因子主要是空气温度、湿度、土壤温度、湿度、二氧化碳浓度等参数，叶菜类、果菜类不同作物不同生长阶段的温度需求，对农作物对温度的敏感度和要求范围也是不同的。此外，需考虑到农作物在生长过程中，植物体的重量受最初重量、生长时间t以及增长率r 三个因素的影响。植物体越大，其生产效能越高。在很难控制温度的环境中，随着大棚种植方式的改良，以及自动化智能控制技术的研究,温室自动控制计算机对采集各种传感器对实时信息数据进行处理,对设定的温度与实测值的偏差大小,智能温室系统作出科学判断,采取升温或降温措施,发出控制指令,最终得到室内作物生长所需的设施安排及温度环境。
二 植物工厂发展现状
农作物生长是指个体生命周期中，构造和机能从简单到复杂的单到复杂的质变过程，是植物体各部分、各器官与外界环境相互作用的结果。如植物体经萌芽、春化阶段、光照阶段后，进入生殖生长，到成熟衰老阶，根、茎、叶的发生叶的发生、形成、衰老等属于发育范畴。2016年中国科学院植物研究所在福建建立全球最大的植物工厂。植数据系统的主要特点如下：在植物工厂为封闭式厂房结构，属于无尘无菌净化空间，如图1所示，即是植物生长不需要太阳照射，专家根据采集不同植物生长的曲线数据，利用LED光谱技术（部分光）及传感器等电子自动化设备，对空气和土壤的温度、湿度、光照、二氧化碳浓度及营养液等获得数据，通过云计算系统对植物生长多因素实施智能控制，克服植物对季节、气候、土地、空气等自然条件依赖，实现正常生长，甚至多周期生长，提高蔬菜的营养价值和产量，有效降低成本，提高栽培利润。植物工厂技术科学技术含量高，产量高，标志农业开启绿色智慧农业时代。国内外的科技巨头开始研究植物工厂，包括谷歌。
植物工厂的共同特征是：有固定的设施；这种设施农业实行自动化、半自动化对植物生长发育所需的温度、湿度、光照强度、光照时间和二氧化碳浓度进行采集反馈调控；采用营养液栽培技术，无土栽培来提高农作物的数量和质量、营养价值。同时，这非常符合现代人们对食品安全的诉求，植物工厂的绝对优势是无农药、污染物残留，因植物体所在的光控、温室及无菌和无土营养液的生存环境，使病虫害大大减少，在土壤、水源和空气严重污染的当今时代，土壤修复、水源污染是巨大投资，植物工厂存在的价值会更被重视。专家只需据最佳生长数据，模拟大自然环境关键环节进行种植，并修正调整，在建立大数据研究的基础上，最终确定多种叶菜、果菜等栽培品种最佳生长曲线及栽培环节。
图1 无尘无菌净化空间（网络图片）
三 温室植物栽培方式简介
1.基质栽培方式（无土栽培）
基质栽培方式，即是传统无土栽培，植物种在砾石、蛭石、珍珠岩、沙、泡沫海绵、秸秆、树皮等做成的基质材料里，缺点是基地延续连作的陈基质易带病虫菌，传染病。
2.水培方式
栽培作物现有的营养液，仍在不断改造配方的过程中。水培条件下蔬菜生长快速，主要缺点就是亚硝酸盐含量易超标。亚硝酸盐，为生活腌制品中常见物质，是某种无机化的总称，主要指亚硝酸钠，白色至淡黄色粉末或颗粒状，味微咸，易溶于水，亚硝酸盐广泛存在于人类环境中，可引起亚硝酸盐中毒，甚至死亡。
3.气雾栽培方式
一种最新改良方式，利用喷雾装置将营养液雾化，直接喷射到植物根系以提供植物生长的一种无土栽培技术。在设计的栽培装置（槽、箱或床）中，营养液通过雾化喷射到根系表面，减少栽培浸泡产生的亚硝酸盐含量，并使之有效解决土壤栽培中难解决的水分、空气、养分供应矛盾，气雾栽培是目前改造的最节水、最节肥、免农药的栽培方式。
四 植物工厂栽培方式探索
植物工厂无光照无土栽培出现的时间数十年，植物品种最佳生长资料有限，处在在不断的温室实验、数据采集和摸索中，对于基质、水培、气雾方式的试错选择，比如有些梗菜栽培方式会不同，如果芋头、红薯、马铃薯等无法泡在营养液里，对智能化控制下温度、湿度、二氧化碳浓度、光照条件、营养液成分等的试错选择，红光蓝光促进植物茎的增粗生长，红：蓝不同的比例条件下，2:1-4:1-8:1等，少量紫外光的加入等。植物工厂设备研发、销售与建置方向，针对不同的投资规模，及农作物对象，生产出设备、营养液等配方。
五 综合评价与结论
该项目符合国家休闲旅游产业政策和行业发展规划，符合国务院《关于城市带承接产业转移示范区规划》的批复的精神要求，市场前景较好，管理措施得力，运行方案科学可行，符合环保要求和规定。。从项目的经济链分析来看，该项目的实施有助于促进绿色蔬菜产业链的形成，带动参与农户的增收，通过建立仿生种植示范点。开展良种先育、繁育和保存研究，建立绿色智慧农业产业优质、高产种质资源库，为高产蔬菜产业投放市场和稳定发展进行有益探索，对当地现代农业、休闲农业、智慧农业的带动作用及示范作用；解决当地村民就业，实现贫困村贫困人口脱贫致富。
参考文献
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[3]张汛翰．游憩规划设计研究：游憩项目设置方法探析［Ｊ］．中国园林
论文作者:刘欣
论文发表刊物:《防护工程》2018年第28期
论文发表时间:2018/12/24
标签：植物论文; 温度论文; 生长论文; 工厂论文; 温室论文; 方式论文; 植物体论文; 《防护工程》2018年第28期论文;