技术篇

　　据介绍，植物工厂的核心技术装备包括四个方面，即立体多层无土栽培技术装备、人工光照明技术装备、智能环境控制技术装备、植物生产空间自动化管控技术装备。

　　近几年，这些核心技术装备得到了很大的发展，正在被逐渐地标准化和大规模应用。植物工厂的外围护结构设计、功能分区、各区域密闭性保证都很重要，直接关系到植物工厂初装成本和运行成本及能耗，也关系着生产效率。

　　1、立体多层无土栽培技术装备

　　立体多层无土栽培技术装备是指采用无土栽培方法，借助栽培床和层架管路装备，实现植物在多层立体栽培架上进行生产的技术装备。立体多层无土栽培技术装备是人工光植物工厂必要的本质装备，也是太阳光植物工厂需要迫切发展的技术装备。当前，以NFT和DFT技术为基础的多种立体多层无土栽培技术装备已经开发出来，适合叶菜、根茎类植物生产。立体多层无土栽培技术装备主要包括营养液储存供给系统(营养液池、泵动系统、供液回液管路、定植床、控制系统等)。

　　2、人工光照明技术装备

　　人工光照明技术装备是人工光植物工厂核心技术装备，为植物生产提供光合能量和光照信号。荧光灯是传统光源，LED是新型光源。两种光源的植物生理响应机制已经被广泛揭示，两种光源应用的生物学基础已非常明确。但是，LED作为新型固态半导体光源具有荧光灯无法比拟的光电优势，包括：

　　(1)可按植物生长发育需求调制光谱，按需用光，生物光效高;

　　(2)冷光源，可贴近植物照射，提高空间利用率;

　　(3)可控性好，可精准调控光强、光质和光周期等，适宜工厂化生产;

　　(4)节能、环保、长寿命、体积小、质量轻;

　　(5)LED光源装置多样(灯板、灯带、灯管和灯泡)，适用于设施园艺各领域。

　　目前，已有面板灯、条灯、灯管、灯带等植物工厂用灯被开发出来并推广应用。同时，太阳光植物工厂多款LED补光灯也被开发出来，包括行间冠层补光灯、花期灯、条灯等。人工光照明技术装备主要包括光源灯具、悬挂系统、控制系统、电源等。

　　3、智能环境控制技术装备

　　智能环境控制技术装备由执行机构、检测机构、控制机构组成，控制因子包括温度、湿度、光照、CO?浓度、气流、营养液供给等多种生产要素，在很大程度上环境控制智能化水平的高低决定着植物工厂的运行效率。智能环境控制以植物环境控制为基础，特别需要以环境因子耦合控制下的植物生理响应效应作为依据，尚需深入地系统研究。在环境控制要素中，最重要的是养分和光照。养分和光照是两个既具有数量属性，又具有质量属性的环境要素，智能控制难度较大，其控制策略具有时间和空间要求，也需要和其他环境要素耦合统筹控制，是今后研究开发的重点。

　　4、植物生产空间自动化管控技术装备

　　植物生产空间自动化管控技术装备包括植物移栽定植技术装备、植物空间水平垂直移动传输技术装备、光源灯具水平垂直移动传输装备，以及机械化自动升降机、自动收获等生产管理技术装备等。植物生产空间自动化管控技术装备是植物工厂流水线作业的主体装备，有利于提高生产效率和管控水平。

　　历程篇

　　据了解，植物工厂的发展始于20世纪50年代欧美等一些发达国家。经过半个多世纪的发展，目前已经成为现代农业高技术产业的重要组成部分。

　　植物工厂的基础主要来自于2项技术的突破：

　　(1)营养液栽培技术。20世纪40年代以来以“矿质营养学说”为理论基础的植物营养学、化肥工业快速发展，以水溶性肥料按照肥料配方勾兑成的植物生产营养液栽培技术装备大规模应用发展，为植物工厂提供了重要的技术支撑。

　　(2)环境感知与控制技术。以传感器与控制器为核心的环境控制技术的突破，使人工环境调控成为可能。植物工厂正是以这2项技术为基础，实现了植物的周年连续生产。到2000年后，伴随LED植物照明技术的进步，LED光源植物工厂问世，成就了植物工厂智能光环境调控技术，极大提升了植物工厂自动化水平和节能效率。

　　目前，植物工厂主要分布在东亚和欧美国家，以日本、荷兰、中国最具代表性。

　　世界范围内，植物工厂研发与产业化存在几种模式，包括：企业主导型、科研院所主导型、政府主导型。

　　我国植物工厂的应用模式，包括：社区模式、公共场所模式(医院、商场、饭馆、宾馆等)、家庭模式、特殊场所(海岛、沙漠)、企业模式(照明企业、农业企业等)。

　　植物工厂的功能，包括：植物产品生产、生态景观、科普体验、科学研究、高技术展示等，其中现存主流模式是科学研究和商业化生产。

　　植物工厂未来的产业模式，将是以政府、企业、科研院所和用户企业协同主导建立、运营的多种创新模式。

　　粗略估算，全球植物工厂市场总规模在数千亿元以上，我国植物工厂市场规模在1000亿元以上。2000年后，我国植物工厂产业蓬勃发展，仅2016年上半年，投入运行的人工光植物工厂就有20座以上，太阳光植物工厂数千公顷。

　　但是，我国植物工厂规模偏小(多小于200m2)，生产植物单一(叶菜为主)，环控技术装备水平参差不齐，而且示范展示性和研究性植物工厂居多，商业化运行的植物工厂较少，亟待大力推进。植物工厂生产技术装备成熟化后，高效生产得以实现，成为盈利运营的基础。

　　植物工厂的盈利商业模式内涵：首先，要探讨植物工厂主打植物产品、产品受众、销售方式、价格优势等产品盈利点并使之最大化;其次，把植物工厂盈利途径多样化，广泛接收社会支持。

　　世界上绝大多数植物工厂建立在城市，是城市农业重要组成部分。世界各植物工厂强国均在努力开发海外市场，进行技术装备的输出，预期竞争将愈演愈烈。