植物工厂系统与实践

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出版者:化学工业出版社
作者:杨其长
出品人:
页数:134
译者:
出版时间:2012-11-1
价格:69.00元
装帧:平装
isbn号码:9787122146878
丛书系列:
图书标签:
  • 植物
  • 水培
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具体描述

《植物工厂系统与实践》以作者在植物工厂领域各项关键技术方面获得的具有我国自主知识产权的研究成果为核心,分析了植物工厂基本概念、发展意义以及国内外发展历程;介绍了植物工厂的工艺与系统构成、环境控制系统、LED人工光源系统、营养液栽培与控制系统、蔬菜品质调控等相关结构与配套技术体系,并介绍了我国植物工厂领域具体的技术方法、各项创新性研究成果;《植物工厂系统与实践》还通过对家庭微型植物工厂、典型植物工厂案例与技术经济分析等内容的介绍,为读者了解我国植物工厂的发展成果、分析技术经济的可行性提供了有价值的参考;此外《植物工厂系统与实践》还对植物工厂发展趋势、未来热点领域以及我国今后发展思路进行了阐述。

现代农业技术革新与未来展望 聚焦:精准农业、智能环境控制与设施园艺的深度融合 本书深入探讨了现代农业领域一系列前沿技术与实践,旨在为农业从业者、研究人员以及政策制定者提供一个全面、系统的技术参考和未来发展蓝图。内容紧密围绕如何利用信息技术、自动化控制和生物学原理,实现农业生产效率的革命性提升、资源利用效率的最优化,并确保食品质量与安全。 第一部分:精准农业:数据驱动的作物管理 本部分详尽解析了精准农业(Precision Agriculture)的核心理念与关键技术栈。我们不再依赖传统的经验判断,而是转向以数据为基础的决策支持系统。 1. 传感器技术与数据采集网络: 详细介绍了土壤、气候、作物生理状态等多元数据采集的最新进展。包括但不限于:多光谱与高光谱成像技术在营养诊断中的应用、物联网(IoT)在田间环境监测中的部署模式、以及无线传感器网络的可靠性与能耗优化方案。探讨了如何构建一个实时、高密度的数据采集基础设施。 2. 地理信息系统(GIS)与遥感技术: 阐述了如何利用卫星、无人机平台搭载的传感器获取大范围作物的健康状况、长势差异和空间变异性信息。重点分析了数据预处理、植被指数(如NDVI, EVI)的计算及其在作物产量预测、病虫害早期预警中的实际效能。同时,讲解了如何将这些空间数据与农田地图精确叠加,形成可执行的处方图。 3. 可变速率技术(VRT)与自动化施肥灌溉: 精准农业的最终目标是将决策转化为精确的田间操作。本章详细介绍了可变速率施肥机、变量喷洒系统的工作原理和路径规划算法。重点分析了基于土壤电导率(EC)和作物需水模型的动态灌溉调度系统,如何实现“按需供给”,有效节约水肥资源,减少环境径流污染。 4. 作物模型与决策支持系统(DSS): 介绍了作物生长模型(如AquaCrop、WOFOST)如何整合气象、土壤和管理数据,模拟作物在不同环境下的生长发育过程。在此基础上,构建了集成化的决策支持系统框架,涵盖了从播种时间优化到收获期预测的全过程管理建议。 第二部分:设施园艺的智能化升级:环境的精细调控 设施园艺作为现代农业的重要组成部分,其核心优势在于环境的可控性。本部分聚焦于如何利用先进的控制工程学和自动化技术,将设施环境的调控精度推向极致。 1. 气候控制系统(HVAC & 遮阳系统): 深入探讨了现代化温室气体交换、湿度管理与温度缓冲技术。分析了先进的蒸发冷却系统、热泵技术在能耗优化中的潜力。重点解析了基于模型预测控制(MPC)的遮阳与通风策略,以应对复杂多变的气象条件,确保作物在特定生长阶段获得最优的光照和热量条件。 2. 人工光源管理与光谱调控: 详细介绍了LED光源在现代设施农业中的应用,尤其关注其在光谱配方设计上的灵活性。分析了不同光质(如红蓝光比例、远红外光)对作物形态建成、次生代谢产物积累(如维生素、风味物质)的影响机制,并探讨了光质切换策略以调控作物开花和休眠。 3. 营养液膜技术与水肥一体化高级应用: 针对无土栽培系统,本章详细介绍了深水培养(DWC)、营养液膜技术(NFT)的工程实现。核心内容集中在营养液的实时在线监测(pH、EC、溶解氧、特定离子浓度)以及闭环自动补加算法。讨论了如何通过精确控制营养液的离子平衡来诱导或抑制特定生理反应,例如提高番茄的糖酸比。 4. 自动化立体种植与机器人技术集成: 展望了高密度、多层种植系统的工程挑战与解决方案。讨论了垂直农场(Vertical Farming)的能耗平衡、结构设计与气流组织。重点分析了自动化搬运、采摘机器人(如基于机器视觉的识别与抓取)在提高劳动效率和降低操作误差方面的最新进展与技术瓶颈。 第三部分:农业生物安全与质量追溯体系 食品安全和可持续发展是现代农业的两大基石。本部分强调了如何将先进技术应用于风险防控与质量保障。 1. 作物病虫害的无接触诊断与预警: 超越传统的目视检查,本章介绍了利用高光谱成像、热成像技术结合深度学习算法,实现对植物早期病害的非侵入式识别。探讨了基于气味传感器阵列(电子鼻)对植物挥发性有机物(VOCs)的分析,提前捕捉虫害爆发信号的技术路径。 2. 环境控制与病原控制策略: 论述了如何在受控环境中通过优化环境参数(如湿度梯度、气流速度)来抑制特定病原体的传播。分析了基于紫外线(UV-C)和臭氧的非化学消毒技术在水循环系统和空气净化中的应用效果与安全标准。 3. 区块链技术在食品供应链中的应用: 介绍了如何利用区块链技术构建一个去中心化、不可篡改的农产品溯源系统。重点分析了从田间(传感器数据上传)到餐桌的全生命周期数据链条如何确保信息的真实性,增强消费者信任,并优化召回效率。 第四部分:农业可持续发展与经济性评估 任何技术革新都必须经受经济效益和环境影响的检验。本部分从宏观角度审视了上述技术的集成应用潜力。 1. 能源效率与可再生能源集成: 设施农业是能源密集型产业。本章分析了太阳能光伏、生物质能等可再生能源如何接入温室和垂直农场的能源网络,实现能源的自给自足。探讨了余热回收技术在提高整体能源利用率中的重要性。 2. 全生命周期评估(LCA)与可持续性指标: 提供了评估先进农业系统碳足迹、水足迹和土地利用效率的科学方法。通过案例分析,对比了传统农业、大棚农业与高度自动化设施农业在资源投入产出比上的差异。 3. 投资回报分析与商业模式创新: 为农业企业和投资者提供了关于高科技设施建设的成本结构分析,包括设备折旧、运营维护和劳动力替代效应。探讨了新型的“产品即服务”(PaaS)模式在农业技术推广中的可行性。 本书结构严谨,案例翔实,是理解和实践未来农业技术集成化、智能化发展趋势的必备参考书。

作者简介

杨其长研究员,博士生导师,享受国务院政府特贴专家,农业部有突出贡献中青年专家,全国农业科技先进工作者,中国农业科学院学术委员会委员,中国农业科学院“设施农业”杰出岗位人才。中国植物工厂奠基人。

目录信息

第1章植物工厂概述
1.1基本概念
1.2发展植物工厂的意义
1.3植物工厂历史回顾
1.3.1国际植物工厂的发展
1.3.2国内植物工厂的发展
第2章植物工厂工艺与系统构成
2.1系统概述
2.2植物工厂生产工艺流程
2.2.1播种、催芽(2~3天)
2.2.2育苗(16~18天)
2.2.3定植与栽培(20~25天)
2.2.4收获(1天)
2.2.5包装、贮藏(0.5~3天)
2.2.6上市(0.5天)
2.3植物工厂系统构成
2.3.1外围护结构与材料
2.3.2植物工厂系统构成
第3章植物工厂环境控制系统
3.1植物工厂洁净系统
3.2温度环境及其调控系统
3.2.1温度对植物光合生理的影响
3.2.2植物工厂温度调节与控制
3.3植物工厂湿度调节与控制
3.3.1 降湿调节
3.3.2加湿调节
3.4 CO2调节与控制
3.4.1 CO2浓度与植物的光合成
3.4.2 CO2气源及其调控技术
3.5智能环境控制系统
3.5.1环境数据检测
3.5.2环境监控系统
3.5.3上位机管理及远程控制系统
第4章人工光源系统
4.1植物光合作用及其对光的需求
4.1.1光强对作物光合的影响
4.1.2光质对作物光合的影响
4.1.3光周期对植物的影响
4.2光照强度的表示方法
4.3各种人工光源及其特性
4.3.1植物对人工光源的要求
4.3.2植物工厂主要人工光源
4.3.3各种人工光源性能分析
4.4 LED在植物工厂的应用
4.4.1 LED在叶菜植物工厂的应用
4.4.2 LED在植物育苗工厂的应用
4.4.3 LED光源装置及控制方式
第5章营养液栽培与控制系统
5.1营养液栽培的发展
5.2营养液栽培的方法与分类
5.2.1按照有无固体基质材料的分类
5.2_2按照营养液的供给方式进行分类
5.3营养液的管理
5.3.1营养液的组成
5.3.2营养液的配制
5.3.3营养液的调节与控制
5.4营养液循环与控制技术
5.4.1必要性分析
5.4.2养分及理化性状调控
5.4.3微生物去除技术
5.4.4自毒物质去除技术
5.5营养液栽培与控制系统应用案例
5.5.1营养液栽培与控制系统构成
5.5.2营养液自动监控系统及功能
5.5.3控制时序及计算机界面
5.5.4控制参数及主要设备
5.5.5营养液控制效果
第6章植物工厂蔬菜品质调控
6.1植物工厂蔬菜品质调控的技术需求
6.1.1硝态氮调控的技术需求
6.1.2维生素C调控的技术需求
6.1.3次生营养物质的调控需求
6.2光环境品质调控技术
6.2.1 光对硝酸盐与维生素C含量的调控
6.2.2光对次生代谢物质的影响
6.2.3基于LED的蔬菜品质调控技术
6.3营养液氮素品质调控技术
6.3.1断氮调控技术
6.3.2氮素水平与光照协同调控
6.3.3氮素形态调控
6.4植物工厂蔬菜营养品质的调控策略
第7章家庭微型植物工厂
7.1家庭植物工厂关键技术
7.1.1人工光源技术
7.1.2人工环境控制技术
7.1.3 营养液循环与控制技术
7.1.4 远程监控(物联网)技术
7.2家庭植物工厂的开发应用
第8章典型案例与技术经济分析
8.1植物工厂典型案例
8.1.1长春智能数字植物工厂
8.1.2上海世博会“低碳·智能·家庭植物工厂”
8.1.3山东寿光LED植物工厂
8.1.4辽宁沈阳小韩村蔬菜工厂
8.1.5南京汤山翠谷智能数字植物工厂
8.2植物工厂技术经济分析
8.2.1植物工厂的成本构成
8.2.2人工光源生产成本估算
8.2.3生产运行成本与设备成本的公式化
8.2.4不同生产规模的经济性评价
8.2.5实际生产成本的分析案例
第9章前景展望
9.1 国际趋势
9.1.1技术发展趋势
9.1.2热点领域
9.2国内发展战略
9.2.1植物工厂具有广泛社会需求
9.2.2植物工厂发展面临的问题
9.2.3我国植物工厂发展战略
9.3未来展望
参考文献
文摘
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本书的装帧设计非常精美,封面采用了淡雅的绿色调,点缀着一些抽象的植物叶片图案,给人一种清新、自然的视觉感受。初拿到手时,就觉得它不仅仅是一本书,更像是一件艺术品。纸张的质感也相当不错,厚实而富有弹性,翻阅时手感极佳,字迹清晰,排版疏朗,阅读体验十分舒适。我特别喜欢它开篇的导论部分,作者用非常生动形象的语言,描绘了未来农业发展的宏大图景,让我对植物工厂的概念有了初步的认识,也瞬间激发了我深入了解的兴趣。他没有一开始就陷入枯燥的技术细节,而是从更高的维度,探讨了植物工厂在解决粮食安全、环境保护、城市化进程等全球性挑战中的重要作用。这种宏大的视角,使得我对植物工厂的理解不仅仅局限于一种生产方式,而上升到了一种可持续发展的战略高度。我尤其对作者提到的“人工环境中的生态系统构建”这一概念印象深刻,这不仅仅是技术层面的模拟,更是一种对自然规律的深刻理解和巧妙运用。整本书的行文风格流畅,遣词造句颇具匠心,读起来毫不费力,即使是对于初学者来说,也能被其魅力所吸引。它的序言部分,作者引用了一些历史学家关于农业革命的论述,巧妙地将植物工厂的兴起与人类文明的发展进程联系起来,赋予了这本书更深刻的文化内涵。总而言之,这本书在视觉和触觉上的良好体验,以及序言部分所展现出的深刻洞察力,都让我对其后续内容充满了期待。

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植物工厂在不同气候区域的应用前景,是本书中一个令我感到特别兴奋的章节。作者并没有将植物工厂的模式化,而是强调了因地制宜的适应性。他详细分析了在寒冷地区,如何利用植物工厂来克服漫长冬季的种植限制,实现全年供应新鲜蔬菜。他还探讨了在干旱或半干旱地区,植物工厂如何通过循环用水系统,最大限度地节约宝贵的水资源,这对于水资源短缺的地区来说,意义尤为重大。更让我感到惊叹的是,作者还讨论了在城市环境中,如何将植物工厂与社区建设、教育培训相结合,打造集生产、科普、观光于一体的“城市绿洲”。他提出的“垂直农场”概念,让我看到了在寸土寸金的城市中,实现高效农业生产的可能性。他还介绍了不同地区在植物工厂建设中遇到的具体挑战,比如能源成本、技术人才的短缺以及当地的政策法规等,并给出了一些具有建设性的解决方案。我尤其对作者在介绍非洲地区植物工厂应用时,强调的“社区自给自足”模式印象深刻,这不仅仅是一种技术推广,更是一种赋能当地居民,提升其生活品质的模式。这本书让我意识到,植物工厂并非只是少数发达国家的专利,而是能够为全球不同地区带来福祉的创新农业模式。

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本书中关于植物工厂的经济效益分析,是我在阅读过程中特别关注的环节。作者并没有回避植物工厂初期投入成本较高的现实,而是通过详细的成本效益分析,来论证其长期发展的可行性。他列举了不同规模的植物工厂在建设、运营、维护以及人力成本等方面的详细数据,并与其他传统的种植模式进行了对比。我特别喜欢他对“单位面积产量”和“投资回报周期”等关键经济指标的深入分析,这让我对植物工厂的商业模式有了更清晰的认识。作者还探讨了如何通过技术创新和规模化生产,来降低植物工厂的运营成本,例如能源效率的提升、自动化程度的提高以及废弃物的资源化利用。他甚至分析了不同地区政府对于植物工厂的支持政策,包括补贴、税收优惠以及科研项目资助等,这些都为植物工厂的健康发展提供了重要的外部保障。我印象深刻的是,作者在分析某项植物工厂项目时,详细列举了其产品定价策略、市场营销渠道以及客户群体,这让我看到了一个完整的商业闭环。总而言之,这部分内容为我对植物工厂的商业化运作提供了一个非常宝贵的参考。

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阅读这本书的最后一章,关于植物工厂的社会影响和伦理考量,让我对这项技术有了更全面的认知。作者并没有仅仅关注技术层面,而是深入探讨了植物工厂对就业、粮食安全、农村发展以及社会公平等方面可能产生的影响。他分析了植物工厂在创造新的就业机会的同时,也可能对传统农业从业者带来冲击,并提出了如何通过职业培训和政策支持来缓解这一矛盾。我还对作者提出的“食物主权”和“食品民主化”等概念印象深刻,他探讨了植物工厂如何能够帮助发展中国家实现粮食自给自足,并提升其在全球粮食贸易中的话语权。他甚至触及了一些伦理层面的问题,例如基因编辑作物的安全性以及植物工厂对传统农业文化的影响。我尤其欣赏作者在讨论这些复杂议题时,所展现出的客观和中立的态度,既看到了植物工厂的巨大潜力,也警示了潜在的风险。总而言之,这本书不仅仅是一本技术指南,更是一部关于未来农业发展方向的深度思考,让我对植物工厂这项革命性技术有了更深刻的理解和更广阔的视野。

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关于植物工厂在生产不同种类作物方面的讨论,是我阅读过程中感受最深的部分之一。作者并没有将目光局限于常见的叶菜类,而是将触角延伸到了果实类、根茎类,甚至是一些经济价值更高的经济作物。他详细阐述了不同作物在生长过程中对环境参数的差异化需求,例如番茄的授粉问题,草莓的休眠期需求,以及根茎类作物对土壤基质的要求。我尤其欣赏作者在分析草莓种植时,对于不同品种的光照、温度和湿度敏感度的详细对比,以及如何通过精细调控来提高果实品质和产量。他还在介绍根茎类作物时,深入探讨了如何通过调整营养液配方和基质组成,来促进根系的发育和养分的吸收。让我感到惊喜的是,作者还提到了将植物工厂应用于药用植物和花卉的种植,这极大地拓展了我对植物工厂应用领域的认知。他对于一些稀有药用植物,如何在人工可控的环境下进行规模化种植,以满足市场需求,进行了深入的探讨。这本书让我明白,植物工厂的潜力远不止于生产日常蔬菜,它能够为人类提供更多样化、更高价值的农产品。

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本书中关于植物工厂能源消耗与可持续性的讨论,为我带来了全新的视角。作者并没有仅仅停留在描述技术本身,而是深入探讨了植物工厂如何实现能源的节约和循环利用。他详细分析了LED照明、环境控制系统等高能耗环节,并提出了多种优化方案,例如采用更高效的LED芯片,优化补光时序,以及利用自然光协同等。我尤其对作者提出的“能源一体化”概念感到兴趣,即如何将植物工厂与可再生能源,如太阳能、风能、地热能等相结合,构建一个自给自足的能源系统。他还深入探讨了水资源的循环利用,例如如何通过反渗透、紫外线消毒等技术,将生产过程中产生的废水进行净化,并重新用于灌溉。作者还提到了减少碳排放的问题,以及如何通过优化供应链,降低物流运输过程中的能源消耗。我印象深刻的是,作者在介绍某个示范性的植物工厂时,详细列举了其在能源消耗和碳排放方面的年度报告,这让我看到了实现绿色、可持续发展的具体路径。总而言之,这部分内容让我对植物工厂的可持续发展前景充满了信心。

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这本书在关于植物工厂的未来发展趋势预测方面,展现出了令人振奋的前瞻性。作者并没有满足于现状,而是描绘了一幅更加智能、更加高效、更加人性化的未来植物工厂蓝图。他预测了人工智能、大数据分析在植物工厂管理中的进一步普及,例如利用机器学习来预测作物产量、优化生长参数,以及提前预警潜在的设备故障。他还提到了3D打印技术在植物工厂中的应用,例如用于定制化的培养基质或者新型的生长设备。让我感到新奇的是,作者还探讨了太空植物工厂的可能性,以及如何利用植物工厂来支持人类在太空的长期生存。他甚至对植物工厂与生物技术、基因工程的融合进行了展望,例如通过基因编辑技术来培育更具抗逆性、更高产的作物品种。我尤其对作者提出的“共享植物工厂”模式感到好奇,即如何通过互联网平台,让更多的个人和小型企业能够参与到植物工厂的建设和运营中来,从而 democratize 农业生产。总而言之,这本书让我看到了植物工厂无限的可能性,以及它在塑造未来农业和人类生活方式方面所扮演的重要角色。

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这本书对于植物工厂的自动化控制系统部分,可以说进行了非常细致和全面的介绍。作者对于传感器技术、执行器以及控制算法的讲解,让我大开眼界。他清晰地阐述了温度、湿度、CO2浓度、pH值、EC值等关键环境参数是如何被实时监测的,以及这些数据如何被转化为控制信号,去驱动风扇、水泵、补光灯等设备的运行。我尤其对作者提到的“模糊控制”和“PID控制”等算法感到好奇,虽然在书中没有深入讲解其数学原理,但作者通过形象的比喻,说明了这些算法在保持环境参数稳定、减少能源消耗方面的优势。例如,他把模糊控制比作一个经验丰富的农夫,能够根据天气变化灵活调整农事活动,而不是机械地执行预设程序。他还详细介绍了数据采集和分析在优化 Plant Factory 运营中的作用,通过对历史数据的挖掘,可以发现潜在的规律,从而提前预测和规避风险,例如病虫害的发生或者设备故障。作者还提及了物联网(IoT)和大数据技术在植物工厂管理中的应用前景,这让我看到了未来植物工厂智能化、网络化的发展方向。总而言之,这部分内容不仅技术含量高,而且具有很强的启发性,让我对如何构建一个高效、节能、智能的植物工厂有了更全面的认识,也为我未来的学习和研究指明了方向。

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在阅读了本书中关于植物工厂病虫害防治的部分,我感到非常安心。作者强调了植物工厂在物理隔离方面的优势,能够有效阻止外部病原体和害虫的侵入。他详细介绍了如何通过负压通风系统、空气过滤装置以及无菌操作等手段,来营造一个清洁的生长环境。更重要的是,作者深入探讨了植物工厂在生物防治和物理防治方面的应用。他介绍了如何利用天敌昆虫来控制害虫,例如丽蚜小蜂对温室白粉虱的防治。他还提到了利用光诱、色诱等物理手段来捕杀害虫,以及如何通过调节环境参数来抑制病害的发生。我尤其对作者提到的“综合防治策略”,即结合多种防治手段,形成一个协同效应,来最大程度地减少化学农药的使用,印象深刻。他强调了“预防为主,防治结合”的原则,通过加强日常监测和管理,来及时发现和处理潜在的病虫害风险。这本书让我明白,植物工厂不仅能够生产出更安全、更健康的产品,而且在病虫害防治方面,也能够实现更环保、更可持续的解决方案。

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在阅读了这本书的第三章和第四章后,我被其中关于光照系统和营养液配方的内容深深吸引。作者对于LED光源在植物生长中的应用,进行了非常详尽的阐述,包括不同光谱组合对植物形态建成、光合速率以及风味物质合成的影响。他不仅仅列举了各种数据和实验结果,更深入地剖析了这些结果背后的生理生化机制,例如叶绿素对特定波长的吸收效率,以及远红光对茎伸长和开花诱导的作用。这种深入浅出的讲解方式,让我这个非专业人士也能清晰地理解其中的原理。对于营养液配方,作者更是拿出了一套近乎“庖丁解牛”般的分析方法。他详细介绍了宏量元素和微量元素在植物生长中的关键作用,以及它们之间的相互影响。他并没有给出一个“万能”的配方,而是强调了根据不同作物种类、生长阶段以及环境条件进行精准调配的重要性。其中提到的“缺素症状识别图谱”,对我来说简直是福音,以后在遇到植物生长问题时,可以快速地进行初步诊断。我特别欣赏作者在讲解过程中,穿插的一些实际案例,比如某某植物工厂如何通过优化LED光谱,显著提高了某种蔬菜的产量和品质,这些案例的引入,让理论知识变得更加生动和具有说服力。总的来说,这本书在技术细节的阐述上,既有科学的严谨性,又不失实践的可操作性,让我对如何“制造”出最适合植物生长的环境有了更具体的认知。

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我的理想职业就是种花种草种植物。

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植物工厂是设施农业的最高发展形式。

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植物工厂是设施农业的最高发展形式。

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能种点大麻就好了

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能种点大麻就好了

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