植物工厂具有高度集成、高效生产、高商品性和高投入的显著特征，可以实现周年生产，不受时间、季节、气候的限制，完全按计划生产。
智能化环境管理
植物工厂一般要求一个等级不同的洁净栽培空间，室内外空气交换要通过带有空气过滤装置的空调来实现，温度、湿度、二氧化碳浓度数据都可通过内外的监视器获得。植物工厂可以给植物提供合适生长环境的系统设备，分为蔬菜育苗和栽培两部分。植物工厂以节能LED植物生长灯为光源，采用制冷—加热双向调温控湿、光照—二氧化碳耦联光合与气肥调控、营养液在线检测与控制等相互关联的控制子系统，可实时对植物工厂的温度、湿度、光照、气流、二氧化碳浓度以及营养液等环境要素进行自动监控，实现智能化管理。通常情况下，叶用莴苣类植物工厂内的昼夜温度在18~23℃，湿度在65%~75%。二氧化碳浓度根据不同植物的不同需求，一般在400~1200ppm。
农作物产量高
通过对植物生长环境的高精度控制，植物的生长几乎不受自然条件的制约，生长周期缩短。现在工厂内种植的生菜、小白菜等，20天左右就能收获，而在露地栽培中则需要一个月到40天。除了生长周期短，空间利用率高和一年四季不间断生产是植物工厂的重要特点，植物工厂具有立体栽培的优势，栽培模组的层数随着厂房的高度增加而增加。在中科三安的全人工光型植物工厂内，厂房内的栽培层数在10层内可调，每年可进行15~20次叶菜生产，单位面积产量相当于露地栽培的70~100倍。
可广泛种植
通过植物工厂种植的农作物，一般都实行无土栽培，不存在土壤障碍的问题；且采用密闭式生产系统，病虫害侵染机会少，不施药、无污染、无公害；另外，植物工厂可以实现立体化栽培，设施利用率高，立地条件广泛，理论上沙地、盐碱地、废弃地、城市、郊区及太空站等均可设立植物工厂，具有广泛适用性。
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植物工厂迎来最新突破
· 入选“2022年度十大科学突破” ·
2022年12月16日，美国《科学》杂志公布“2022年度十大科学突破”，中国云南大学胡凤益团队创制的多年生稻研究成果成为2022年中国唯一入选，也是农业类唯一入选该榜单的科学突破。
将一年生的栽培种变成多年生的栽培种，让轻简化的粮食生产方式成为可能，而这也是植物工厂的本质。研究团队在《自然·可持续发展》杂志上称，PR23的产量可与常规的季节性种植水稻持平。多年生稻在适宜地区种植一次，可连续免耕收获3—4年。种植后每年收获2季，平均每季产量为6.8吨/公顷，与一年生稻产量（6.7吨/公顷）相当。第二年，农民则可以省去将秧苗移栽到稻田的任务，这样一来不仅节约每季每公顷68-77人次劳动力，而且帮助农民降低了一半的成本。“多年生稻23”（PR23）是由一种亚洲商业水稻品种和一种生长在非洲的多年生野生水稻杂交后培育，实现高产稳多、多年生性强的水稻品种培育。
· 生产系统关键技术创新 ·
2023年2月，中国科学院植物研究所李阳介绍，中科生物创制了模块式整合栽培生产系统、无人化垂直农业生产系统等植物工厂成套装备。其中，模块式整合栽培生产系统采用全新的模组化工业设计理念，革新了传统跑道式栽培装备，解决了其成本高和搭建复杂的难题，成为全球首套运用于中大型植物工厂的台套化装备，已出口28个国家和地区；创制出全球首套无人植物工厂生产系统，实现了从播种、育苗、分栽、生产、采收到包装及栽培设备的清洗等植物生产全过程的自动化和无人化，解决了已有的植物工厂劳动力成本高且需求量大导致的生产成本居高不下的难题，获“第一届中国农业机器人创新大赛”一等奖；开发出第一代植物工厂多层育苗系统，建成了国内首个大型人工光多层育苗工厂，实现高品质种苗标准化生产；开发出的能源自给型集装箱式植物工厂已经列装我国西部某军区，首次在海拔超过4300米的无人区安全越冬，为边防哨所、海岛和荒漠等环境极端恶劣地区的边防部队周年生产蔬菜。
· 解锁培育技术发展密码 ·
2023年2月，在国家成都农业科技中心栽培架上的大豆种子已经发芽，“这是今年培育的第二批大豆种子。”中国农业科学院都市农业研究所科研助理李宗耕介绍说，“在这个植物工厂里大豆的生育期为50天左右，将大田的生育期缩短了一半，极大地加快了大豆育种。”针对突破性新品种培育能力不足、种业科研攻关周期长的短板，科研人员利用植物工厂光环境动态调控和环境-养分高效协同调控技术，实现作物快速生长发育、提早开花与结实，大幅度缩短作物生育期。在重点攻克水稻快速育种的基础上，围绕“四川现代农业‘10+3’产业体系”着重开展了油菜、大豆的快速育种技术攻关，目前成功突破了大豆快速育种技术，将大田106天的生育期缩短到50天，实现大豆一年6代的繁殖，育种效率提升3倍。
2023年3月，在杭州四维生态科技有限公司举办的庆典会上提到，经过5年的积累，四维生态通过光生物 LED 植物照明、垂直立体种植、植物营养与作物栽培、环境控制与机械设计等高新技术，可使育苗周期缩短50%，实现周年接续种植和采收，收成茬次增加5-10倍，单位面积产量大约是露天地栽培的40-80倍，用水节约95%，肥料使用量节约90%，人工成本降低约70%，突破气候因素、空间要素以及病虫害局限，实现零农药零残留的全过程绿色有机生产，供应时间可精准到天，能实现全年大规模集约化育苗，稳定输出，苗齐、苗壮。
· 智能植物工厂迎来“开门红” ·
2023年1月，山东淄博农发集团发布旗下智能植物工厂的五大突破。
一是实现全年全天候生产、提高土地利用率。采用多层式、立体化、无土栽培技术，向上开辟种植空间。单个温室就配备423个传感器，以及1165个控制器。对植物工厂内部的温度、光照、水肥、空气等相关的数据随时获取、智能调节，为植物365天、24小时提供最佳生长环境。
二是数字化管理率达90%。智能植物工厂拥有五大智能管控体系，一部手机就能实现对上百亩植物工厂的轻松管理。BPM系统打造驱动流程管理，ERP系统实现农场的自动生产管理，MES系统实现了智能管控的协同，调度派遣系统实现了农场劳动力的合理调配，成品仓储管理的WMS系统实现了一体化的协同。
三是从“种子到餐桌”全链条数据把控。根据市场需求确定生产计划，把传统农业的生产模式变成工业化的订单生产模式。产品去化率可达99.7%。通过数据BI进行预估判断，指导采收作业，准确率可达90%以上。利用AGV智能机器人，通过图片分析、数据处理，实现智能采收，提高了50%的人工效率。全自动分拣、包装，解放90%人力的同时，实现100%的实时出入库管理。
四是节约能源成本60%。引进全球先进的薄膜太阳能发电玻璃，应用于园区屋顶、墙面等多个场景，降低生产运营能耗。采用现代工业补碳与提纯技术，配合市政供热，实现绿色低碳循环发展，可有效减少二氧化碳排放量40%，节约能源成本60%。
五是产品“四零”标准。引进荷兰文洛式密闭玻璃智慧温室技术，人员必须穿配无菌套装，经过风淋设备，才能进入温室。确保产品“零污染”。采用比利时熊蜂授粉技术，生物环保，确保产品“零激素”。应用无土化岩棉栽培和生物防虫技术，确保产品“零农残”。营造24小时最佳生长环境，自然提高植物生长速度，确保产品“零催熟”。
目前，我国的植物工厂总数已经超过220座，成为数量仅次于日本的植物工厂大国。植物工厂正在改变我们的生活，它可以保障国家的食物安全，让城市居民的生活更加丰富多彩，同时还可以发展新兴产业，未来大有可为。
来源：农业品牌联盟
