草莓集装箱植物工厂设计与应用
发布时间：2021-08-06 10:40
集装箱植物工厂具有可移动性强、使用地域广泛、环境可控、高密度种植和周年生产等优点。简要叙述北京市农业机械研究所有限公司设计开发的一种草莓集装箱植物工厂,该植物工厂整体设计形式呈现模块化,重点围绕栽培系统、补光系统、环境调控系统、营养液循环系统及控制系统进行创新设计,并对栽培环境进行测试。该系统在北京市通州区进行运营生产,试验及运营结果表明:草莓集装箱植物工厂可以用于草莓栽培,为集装箱植物工厂种植栽培拓宽思路;该草莓集装箱植物工厂的设计方案合理,系统配置科学,光能利用率高,种植系统安装便捷,可提高资源利用效率,达到草莓的连年生产需求,为农户创造更高价值。
【文章来源】：农业工程. 2020,10(09)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
草莓集装箱植物工厂结构Fig.1Structureofstrawberrycontainerplantfactory
、离心式风机和送风道组成。图1草莓集装箱植物工厂结构Fig.1Structureofstrawberrycontainerplantfactory2关键部分设计2.1人工光系统光是植物生产发育的重要能量源和信息源，不同光受体吸收不同波长的光，不同波长的光对植物生长的作用也不相同，光质配比作为光环境中的关键影响因子能通过光受体传导途径调节植物的整个生命周期，影响植物各生长时期的发育状况［4］。本文介绍的草莓集装箱植物工厂选择全光谱LED补光灯，增加了对植物光合作用起决定作用的450nm和660nm部分，如图2所示，可提高光合作用效率。同时相比之前粉红色的光源，又增加了绿光黄光部分，现在色温为3000K，不会影响人眼的舒适度。图2草莓集装箱植物工厂光源光谱Fig.2Lightsourcespectrumofstrawberrycontainerplantfactory2.2栽培系统栽培系统的栽培框架为定制焊接立柱，在栽培框架内，为梯形PVC槽体，覆盖基质种植草莓，槽体底部具有边缘孔，栽培槽下方有回水槽，对草莓供给的营养液流经回水槽随管道流入回液箱体。栽培架为4层结构，每层布置20个栽培槽和20盏LED补光灯，如图3所示。图3草莓集装箱植物工厂栽培架Fig.3Cultivationframeofstrawberriescontainerplantfactory2.3水肥一体化系统水肥系统有紫外线消毒器，以保证供给作物的水是无菌的。水肥系统有供液箱和回液箱，放置于栽培架底部，如图4所示。水肥系统包括共3个母液罐，分为A、B、C共3个小罐，每个母液罐直径400mm，体积50L，立体摆放，在电子水表和电磁阀门的控制下流入营养液工作箱，营养液工作箱是贮存和供应栽培箱营养液的容器，每个肥料单独使用一台?
农业工程生物环境与能源图4草莓集装箱植物工厂水肥系统Fig.4Waterandfertilizersystemofstrawberrycontainerplantfactory宜的温度、湿度等环境条件，使其一定程度上摆脱对自然环境的依赖［5］。该草莓集装箱植物工厂采用立体送风空调装置，如图5所示，可有效防止因空调送风装置布置问题影响作物生长，提高控温效率，满足草莓生长要求。空调借助于风道送风，将空调风送至栽培系统每一株草莓。图5草莓集装箱植物工厂空调系统Fig.5Airconditioningsystemofstrawberrycontainerplantfactory2.5环境控制系统植物工厂内的环境调控是保证植物生长最为关键的环节，它直接关系到植物生长的品质与产量［6］。因此，环境控制系统的设计主要从温度、湿度、光照和CO2浓度等方面考虑。环境控制系统位于配电箱内，包括控制器、传感器(包括温度、湿度和CO2浓度)和触摸屏，能够精确地自动控制该生产装置内的温度、湿度和CO2浓度等环境条件因子，为草莓的生长提供适宜的环境。还可以手动控制集装箱内的环境参数，调整箱内适宜当地环境生产的参数。3试验测试为确定草莓集装箱植物工厂的栽培环境稳定性，对草莓定植后的集装箱植物工厂进行光环境、温湿度及送风均匀性的试验测试。测试点如图6所示，将集装箱内分为4个区域，每个区域内设施4个测试点，分别从顶层到底层，记录仪位于每个区域层内中心位置，共计4×4=16。集装箱内共有6个出风口，每个出风口设置2个测试点，距离30cm，高点为A，低点为B，集装箱内总计28个测试点监控温湿度变化情况。图6草莓集装箱植物工厂测试点Fig.6Testp
【参考文献】：
期刊论文
[1]集装箱植物工厂技术的应用[J]. 孙朝华,李开,徐海军,姜琬莹,秦清. 农业工程技术. 2019(04)
[2]微型植物工厂集装箱模式的评述和探讨[J]. 苏志能,洪燕南,陈大华. 中国照明电器. 2018(08)
[3]“物管股份”科技创新“农业4.0”集装箱式农业栽培舱[J]. 中国物业管理. 2017(06)
[4]集装箱植物工厂研制与试验[J]. 李东星,周增产,卜云龙,赵静,李宝安,李思. 农业工程. 2016(06)
[5]不同基质对“红颊”草莓生长及果实品质的影响[J]. 孟令春,李曼,渠慎春. 中国南方果树. 2015(06)
[6]封闭型植物工厂发展现状与展望[J]. 余锡寿,刘跃萍. 农业展望. 2015(07)
博士论文
[1]速冻草莓品质评价体系的建立研究[D]. 李丽.沈阳农业大学 2016
硕士论文
[1]不同温室生态环境对草莓果实品质影响的研究[D]. 刘泽宇.山西师范大学 2018
[2]不同补光灯对设施草莓、番茄光合生长及产量品质的影响[D]. 钱舒婷.西北农林科技大学 2018
[3]LED补光对日光温室黄瓜、番茄、草莓生长发育及品质的影响[D]. 王华硕.河北工程大学 2018
本文编号：3325617
【文章来源】：农业工程. 2020,10(09)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
草莓集装箱植物工厂结构Fig.1Structureofstrawberrycontainerplantfactory
、离心式风机和送风道组成。图1草莓集装箱植物工厂结构Fig.1Structureofstrawberrycontainerplantfactory2关键部分设计2.1人工光系统光是植物生产发育的重要能量源和信息源，不同光受体吸收不同波长的光，不同波长的光对植物生长的作用也不相同，光质配比作为光环境中的关键影响因子能通过光受体传导途径调节植物的整个生命周期，影响植物各生长时期的发育状况［4］。本文介绍的草莓集装箱植物工厂选择全光谱LED补光灯，增加了对植物光合作用起决定作用的450nm和660nm部分，如图2所示，可提高光合作用效率。同时相比之前粉红色的光源，又增加了绿光黄光部分，现在色温为3000K，不会影响人眼的舒适度。图2草莓集装箱植物工厂光源光谱Fig.2Lightsourcespectrumofstrawberrycontainerplantfactory2.2栽培系统栽培系统的栽培框架为定制焊接立柱，在栽培框架内，为梯形PVC槽体，覆盖基质种植草莓，槽体底部具有边缘孔，栽培槽下方有回水槽，对草莓供给的营养液流经回水槽随管道流入回液箱体。栽培架为4层结构，每层布置20个栽培槽和20盏LED补光灯，如图3所示。图3草莓集装箱植物工厂栽培架Fig.3Cultivationframeofstrawberriescontainerplantfactory2.3水肥一体化系统水肥系统有紫外线消毒器，以保证供给作物的水是无菌的。水肥系统有供液箱和回液箱，放置于栽培架底部，如图4所示。水肥系统包括共3个母液罐，分为A、B、C共3个小罐，每个母液罐直径400mm，体积50L，立体摆放，在电子水表和电磁阀门的控制下流入营养液工作箱，营养液工作箱是贮存和供应栽培箱营养液的容器，每个肥料单独使用一台?
农业工程生物环境与能源图4草莓集装箱植物工厂水肥系统Fig.4Waterandfertilizersystemofstrawberrycontainerplantfactory宜的温度、湿度等环境条件，使其一定程度上摆脱对自然环境的依赖［5］。该草莓集装箱植物工厂采用立体送风空调装置，如图5所示，可有效防止因空调送风装置布置问题影响作物生长，提高控温效率，满足草莓生长要求。空调借助于风道送风，将空调风送至栽培系统每一株草莓。图5草莓集装箱植物工厂空调系统Fig.5Airconditioningsystemofstrawberrycontainerplantfactory2.5环境控制系统植物工厂内的环境调控是保证植物生长最为关键的环节，它直接关系到植物生长的品质与产量［6］。因此，环境控制系统的设计主要从温度、湿度、光照和CO2浓度等方面考虑。环境控制系统位于配电箱内，包括控制器、传感器(包括温度、湿度和CO2浓度)和触摸屏，能够精确地自动控制该生产装置内的温度、湿度和CO2浓度等环境条件因子，为草莓的生长提供适宜的环境。还可以手动控制集装箱内的环境参数，调整箱内适宜当地环境生产的参数。3试验测试为确定草莓集装箱植物工厂的栽培环境稳定性，对草莓定植后的集装箱植物工厂进行光环境、温湿度及送风均匀性的试验测试。测试点如图6所示，将集装箱内分为4个区域，每个区域内设施4个测试点，分别从顶层到底层，记录仪位于每个区域层内中心位置，共计4×4=16。集装箱内共有6个出风口，每个出风口设置2个测试点，距离30cm，高点为A，低点为B，集装箱内总计28个测试点监控温湿度变化情况。图6草莓集装箱植物工厂测试点Fig.6Testp
【参考文献】：
期刊论文
[1]集装箱植物工厂技术的应用[J]. 孙朝华,李开,徐海军,姜琬莹,秦清. 农业工程技术. 2019(04)
[2]微型植物工厂集装箱模式的评述和探讨[J]. 苏志能,洪燕南,陈大华. 中国照明电器. 2018(08)
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[4]集装箱植物工厂研制与试验[J]. 李东星,周增产,卜云龙,赵静,李宝安,李思. 农业工程. 2016(06)
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博士论文
[1]速冻草莓品质评价体系的建立研究[D]. 李丽.沈阳农业大学 2016
硕士论文
[1]不同温室生态环境对草莓果实品质影响的研究[D]. 刘泽宇.山西师范大学 2018
[2]不同补光灯对设施草莓、番茄光合生长及产量品质的影响[D]. 钱舒婷.西北农林科技大学 2018
[3]LED补光对日光温室黄瓜、番茄、草莓生长发育及品质的影响[D]. 王华硕.河北工程大学 2018
本文编号：3325617
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