植物工厂集成技术

5、物理农业技术

植物工厂采用物理农业技术代替了化学品的使用,减少了化学品对土地、水、空气、植物的污染,保证了产品的质量。植物工厂采用液循环技术,节约了水肥资源,零污染零排放,实现了环境友好型的绿色生产。

在植物工厂里,完全抛弃了除草、驱虫、灭菌采用化学药剂的方法,取而代之的是物理农业技术驱虫、灭菌、促生,真正做到了快捷、高效、无污染、无残留,既促进了植物生长,又提高了植物品质。植物工厂中使用的物理农业技术包括:用电功能水、磁化水、紫外线、臭氧等方式来驱虫灭菌;植物生长灯补光、增补二氧化碳以促进植物光合作用;用高压静电场灭菌促生;用声频和微风技术促长等一系列物理农业技术来促进植物快速生长。
 
一、植物工厂光源技术
 
植物工厂本身还存在着设备投资大、耗电多等制约因素,研究如何降低成本已成为最近研究的热点。植物工厂的能耗成本占总体运营成本的50%~60%,而人工光源占据总能耗70%~80%,因此减少人工光源的能耗对降低植物工厂运营成本有重大意义。


 
 
植物并非利用太阳光的全部能量来进行光合作用。在日光的能量中,植物光合作用所能利用的波长范围(400-700nm)仅为全部波长的50%,其余的波长仅有加热的作用。人工光照的效果取决于不同光源的不同生理辐射特性。在可见光光谱(380-760nm)中,植物吸收的光能约占生理辐射光能的60%~65%;其中主要是波长为610~720nm的、橙光辐射,植物吸收的光能约占生理辐射光能的55%左右;红、橙光会使植物的发育显著加速,促使植物体内干物质的积累,促进鳞茎、块根、叶球以及其他植物器官的形成,引起植物较早开花、结实;其次是波长为400-510nm的蓝、紫光辐射,植物吸收的光能约占生理辐射光能的8%左右;蓝、紫光可延迟植物开花,使植物充分生长。
 
LED的光谱域宽在±20nm左右,能够发出植物生长所需要的单色光,光能有效利用率可达80%~90%,对红光、蓝光及其PPFD实现单独控制。

LED可控性好,实现了光环境的精准、智能调控,适宜工厂化生产;LED光源装置多样,如:灯板\灯带\灯管和灯泡等,适于设施农业各领域的应用。但是LED光源相对荧光灯等传统灯具价格较高,若全部采用LED作为植物工厂的人工光源将导致初期投资成本过高。虽然荧光灯的光能转换率要低于LED,但其光谱覆盖面广,可以补充LED人工光源缺少的光谱成分。
 
采用LED与荧光灯混合人工光源的办法可以在不降低人工光源光强的基础上,降低人工光源初期投入,有利于植物工厂的推广与应用。间歇式光照可以提高植物的光合能力,LED发热量小,可以长时间使用,但荧光灯发热量高,如果不能及时减少人工光源散发的热量,会导致植物灼伤。

  
 
二、隔离措施。综合应用防虫网、杀虫灯、性引诱剂、黄板等绿色防控措施,有效控制生产过程中病虫害的发生,实施全过程的无农药生产。工作人员的工作服等定时清洗更换。其他人员未经许可,不许进入生产区域。
 
三、生产器具的消毒防护。在每一茬作物生产结束之后,应对穴盘、蓄水盘、苗床等设备进行清洗消毒、循环利用植物残渣和基质等废弃物,严格按照废弃物处理的操作规程执行。

 
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