植物工廠是在完全密閉或半密閉條件下通過高精度環(huán)境控制，實現(xiàn)作物在立體空間、周年計劃性生產(chǎn)的高效農(nóng)業(yè)系統(tǒng)。由于技術高度密集，多年來一直被國際上公認為設施農(nóng)業(yè)的最高級發(fā)展階段，受到世界各國的高度重視。
萬物生長靠太陽，在植物工廠中，植物賴以生存的太陽光被熒光燈、LED燈等人工光源代替，配合環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)，實現(xiàn)蔬菜的全年連續(xù)不間斷生產(chǎn)，同時杜絕農(nóng)藥使用，保證蔬菜可免洗食用。
光是植物生長發(fā)育最重要的影響因子之一，植物工廠中光環(huán)境可根據(jù)栽培蔬菜種類及生長期不同進行相應的調(diào)整，以達到最佳的生產(chǎn)效果。蔬菜光合作用中參與吸收、傳遞光能，引起原初光化學反應的光合色素主要為葉綠素、類胡蘿卜素等，其主要光譜吸收峰分別為400-500nm藍光和600-700nm紅光。因此，植物工廠中有針對性地提供一定比例的紅、藍組合光，在滿足植物的生長發(fā)育基礎上，提高了光電利用效率，大幅降低了能耗和生產(chǎn)成本。
針對一些特殊蔬菜品種及生產(chǎn)需求，還可在大量的紅、藍光中加入一定比例的紫外（200-400nm）、遠紅光（700-800nm）或其他光譜。例如，加入紫外能夠提高綠葉蔬菜中花青素及其他抗氧化次生代謝物含量，有助于蔬菜品質(zhì)和風味的提升；加入遠紅光可使蔬菜生長加快，節(jié)間伸長，可滿足產(chǎn)量提升、嫁接苗繁育等需求。
除光環(huán)境外，溫度、濕度、二氧化碳、氣流速度等參數(shù)同樣對植物生長具有顯著影響。在植物工廠中，空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)設定溫濕度參數(shù)對空氣進行調(diào)整，后經(jīng)循環(huán)風機將調(diào)整后的適宜溫濕度的空氣通過送風口送到植物工廠內(nèi)。隨著植物工廠規(guī)模的擴大和栽培層架密度的提高，常規(guī)送風方式滿足不了植物工廠中各栽培區(qū)具有均一的氣流場，導致溫濕度及二氧化碳的分布不均勻，影響蔬菜質(zhì)量和生產(chǎn)安排，造成損失。
通過在栽培區(qū)域設置微型風機等方式增加局部氣流擾動，能提升微環(huán)境均一性。我們環(huán)發(fā)所科研團隊以栽培板和營養(yǎng)液間空氣夾層作為氣流通道，將適宜溫度的空氣通過這個通道輸送至整條栽培槽內(nèi)，再通過栽培板上預留的出氣孔吹出，實現(xiàn)氣流自下而上流動，更加精準地調(diào)控蔬菜微環(huán)境參數(shù)。該技術可以在更高的環(huán)境溫度下，以更少的電能實現(xiàn)蔬菜的微環(huán)境調(diào)控，實現(xiàn)節(jié)能50%以上，同時在不顯著降低產(chǎn)量的情況下減少根系生物量40%，增加營養(yǎng)液的利用效率，減少換液次數(shù)。
目前及未來植物工廠具有廣闊的應用前景。例如集裝箱植物工廠，具有極高的移動性和靈活性，可廣泛地應用于科研院所、都市建筑、邊防哨所、島礁、艦船、沙漠海洋石油勘探平臺等場所，承擔科學研究、育苗、蔬菜生產(chǎn)等任務。
