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葉菜室內(nèi)植物工廠的環(huán)境控制機(jī)制是什么
作者: 時(shí)間: 2025-09-13
葉菜室內(nèi)植物工廠的環(huán)境控制機(jī)制通過光、溫、濕、氣、水、智六維協(xié)同調(diào)控,實(shí)現(xiàn)作物生長環(huán)境的精準(zhǔn)優(yōu)化。其核心原理與技術(shù)要點(diǎn)如下:
一、光照控制:光譜定制與動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)
光質(zhì)與光譜優(yōu)化
光譜配比:采用可調(diào)光譜LED光源,按生長階段調(diào)整紅藍(lán)光比例。苗期以藍(lán)光(450–470nm)為主(占比70%)促葉片分化;生長期增加紅光(630–660nm)比例(紅光80%+藍(lán)光20%)加速物質(zhì)積累。
特殊光譜補(bǔ)充:藥用葉菜添加紫外光(UV)提升次生代謝物含量;遠(yuǎn)紅光(730nm)調(diào)控光形態(tài)建成。
光強(qiáng)與光周期
強(qiáng)度控制:葉菜適宜光強(qiáng)1.5萬–4萬Lux,通過反射材料(如鋁箔幕簾)增強(qiáng)下層光照均勻性(照度均勻率≥0.7)。
時(shí)間調(diào)控:每日補(bǔ)光12–16小時(shí),結(jié)合光周期敏感性(如抑制生菜抽薹需夜間補(bǔ)光)。
節(jié)能與均勻性
分時(shí)補(bǔ)光:利用夜間低谷電價(jià)運(yùn)行LED,降低電費(fèi)成本30%。
移動(dòng)補(bǔ)光:荷蘭滑道設(shè)計(jì)水平移動(dòng)燈具,避免陰影遮擋;升降式LED燈根據(jù)植株高度動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)位置。
生長階段光譜配比(紅:藍(lán))光強(qiáng)(Lux)目標(biāo)作用苗期3:71.5萬–2萬促葉片分化、根系發(fā)育生長期8:23萬–4萬加速光合物質(zhì)積累采收前6:42萬–3萬降低硝酸鹽、提升品質(zhì)
二、溫濕度調(diào)控:精準(zhǔn)平衡與節(jié)能設(shè)計(jì)
溫度控制
目標(biāo)范圍:白天18–26℃,夜間10–18℃,晝夜溫差6–10℃模擬自然節(jié)律。
技術(shù)手段:
水冷空調(diào)+相變材料(PCM)儲(chǔ)熱/釋熱,緩沖溫度波動(dòng)(±0.5℃);
液冷LED廢熱回收預(yù)熱營養(yǎng)液,節(jié)能30%。
濕度管理
適宜區(qū)間:相對(duì)濕度60%–80%,高濕(>85%)易引發(fā)霜霉病,低濕(<40%)導(dǎo)致蒸騰過量。
調(diào)控技術(shù):
加濕:超聲波霧化(粒徑≤30μm),避免葉片積水;
除濕:熱泵除濕機(jī)(效率>85%)+冷凝水回收(95%水循環(huán)利用)。
溫濕協(xié)同
VPD(飽和水汽壓差)調(diào)控:維持0.5–1.5 kPa,高溫時(shí)段優(yōu)先降溫輔助除濕(VPD≥1.0 kPa),高濕時(shí)段升溫+通風(fēng)(VPD≤0.8 kPa)。
三、氣體環(huán)境控制:CO?增效與空氣凈化
CO?濃度管理
最佳范圍:800–1000ppm(陰天降至500–600ppm),光合高峰期提升至1500ppm可增產(chǎn)20%。
補(bǔ)充方式:CO?發(fā)生器+分布式風(fēng)道,配合軸流風(fēng)機(jī)強(qiáng)制換氣,保障氣體均勻分布。
有害氣體防控
臭氧消毒+UV殺菌器定期消殺,封閉環(huán)境隔絕病蟲害;
通風(fēng)系統(tǒng)在室外濕度低時(shí)(如清晨)排出乙烯等有害氣體。
四、營養(yǎng)液管理:動(dòng)態(tài)配方與閉路循環(huán)
參數(shù)精準(zhǔn)調(diào)控
EC值:苗期1.2–1.5 mS/cm→生長期1.8–2.6 mS/cm→采收前降至1.5–1.6 mS/cm防苦味;
pH值:穩(wěn)定在5.5–6.5,超范圍時(shí)用稀硝酸/氫氧化鈉調(diào)整;
溶解氧:維持4–5mg/L,通過循環(huán)流速(1–2L/h)或注氧保障根系呼吸。
水肥循環(huán)優(yōu)化
階段化配方:生長期提高鉀元素(N:P:K=1:1:3),采收前降氮防硝酸鹽累積;
閉路循環(huán):節(jié)水95%,每月更換1/3液體,每半年臭氧消毒,添加枯草芽孢桿菌抑菌。
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