集装箱植物工厂研制与试验

第 6 卷 第 6 期 农 业 工 程 Vol6 No62016 年 11 月 Agricultural Engineering Nov 2016收稿日期 : 2016-09-28 修回日期 : 2016-11-09基金项目 : 国家高技术研究发展计划 ( 863 计划 ) “植物工厂立体多层栽培系统及其关键技术与装备研究 ”( 项目编号 : 2013AA103002)作者简介 : 李东星 ， 硕士 ， 工程师 ， 研究方向 : 设施农业 。E-mail: ddxing521126. com集装箱植物工厂研制与试验李东星 ， 周增产 ， 卜云龙 ， 赵 静 ， 李宝安 ， 李 思( 北京京鹏环球科技股份有限公司 ， 北京市植物工厂工程技术研究中心 ， 北京 100094)摘 要 : 针对植物工厂投入成本高 、内部运行成本高和可移动性差等现状 ， 开发了一种集装箱植物工厂 。集装箱植物工厂由模块化栽培设施构成 ， 主要包括栽培系统 、补光系统 、环境调控系统 、营养液系统和控制系统等 。生菜栽培试验结果表明 ， 集装箱植物工厂可用于蔬菜生产种植 ， 其产量和品质具有一定的提高 。关键词 : 集装箱 ; 植物工厂 ; 栽培系统 ; 补光系统 ; 环境调控中图分类号 : S625 文献标识码 : A 文章编号 : 2095-1795( 2016) 06-0078-06esearch and Experiment of Container Plant FactoryLi Dongxing， Zhou Zengchan， Bu Yunlong， Zhao Jing， Li Baoan， Li Si( Beijing Kingpeng International Hi-Tech Corporation，Beijing Engineering esearch Center of Plant Factory， Beijing 100094， China)Abstract: Because of high cost of investment and running， and poor removability of plant factory， a container plant factory wasdeveloped Container plant factory consisted of modular cultivation facilities， mainly including cultivation system， lighting sys-tem， environment control system， nutrient solution system and control system etc Lettuce cultivation test results showed thatcontainer plant factory could be used for vegetable production and its yield and quality were improvedKey words: Container， Plant factory， Cultivation system， Lighting system， Environment control0 引言植物工厂是现代园艺发展的高级阶段 ， 具有受自然条件影响小 ， 作物生产计划性强 、周期短 ， 自动化程度高 、无污染 ， 多层次立体栽培节省土地 、可实现周年生产等诸多优点 1。近年来 ， 中国农业科学院 、中国农业大学和北京市农业机械研究所等科研单位在植物工厂技术方面开展了相关的研究 ， 并取得了阶段性成果 2-7。但由于植物工厂建设成本高 、运行成本高等因素在一定程度上限制了植物工厂整体技术的推广及产业化 。随着我国植物工厂技术的不断完善和提高 ， 微型化 、迷你型植物工厂已应用于人们生活的各种环境 8。在人口 、耕地资源紧缺的背景下 ， 将我国大量淘汰弃用的集装箱重新利用 ， 改造成为人工光密闭型植物工厂 ， 不但可以提高资源利用率 ， 降低植物工厂建设成本及运行成本 ， 而且可以解决环境恶劣地区如海岛荒漠等地方的蔬菜生产问题 。为此 ， 北京京鹏环球科技股份有限公司研制了一种集装箱植物工厂 。该集装箱植物工厂专门为蔬菜种植设计一套模块化组合栽培设施 ， 可供从事农业种植的单位和个人根据自身的需求对植物工厂空间进行定制 。其环境调控系统采用空调压缩机降温和强制通风换气相结合的模式 ，可大幅度降低能耗成本 ， 具有模块组合灵活 、移动方便 、可以批量生产或提前库存以及运行成本低等优势 。同时 ， 为了验证该集装箱植物工厂与设施蔬菜种植的适应性 ， 进行了生菜种植试验 ， 以期为优化改进集装箱植物工厂提供理论基础 。1 集装箱植物工厂总体结构该集装箱植物工厂由壳体 、栽培系统 、环境调控系统 、营养液循环系统和电气控制系统等组成 ， 其结构如图 1 所示 ， 实物如图 2 所示 。其中 ， 壳体为标准尺寸的集装箱 ， 集装箱内壁加装岩棉隔热层 ， 并内贴光洁的 PVC 贴面 ， 有利于节能保温和生产运行中的清洗 。栽培系统采用可拆移动式模块化栽培架 ， 下面安装有滚轮 ， 方便不同生产规模的集装箱植物工厂灵活配置和快速组装 。固定在栽培架上的栽培槽摒弃了常见的一体式管道栽培设施 ， 采用了上下分体式栽培槽 ， 换茬种植时清理栽培槽中的残根与杂物特别方李东星 等 : 集装箱植物工厂研制与试验便 。环境调控系统除了具备空调压缩机降温系统之外 ， 还设置了通风降温系统 ， 以便在外界气温低于设定的箱内作物生长温度时启动该系统以达到节能运行的目的 。为了避免通风降温过程中外界花粉和孢子随气流进入集装箱内对洁净生产造成影响 ， 对集装箱进风门处的进风口组件进行了针对性设计 : 加设了可快速清洗和更换的初效过滤器 ， 进风口处还设置有进风口门 ， 该门由电动推杆驱动 ， 可按照控制系统指令打开或闭合 ， 实现节能运行 。1. 环境调控系统 ( 排风机 ) 2. 栽培系统 ( 栽培槽 ) 3. 营养液循环系统 4. 栽培系统 ( 栽培架 ) 5. 环境调控系统 ( 空调室外机 ) 6. 环境调控系统 ( 进风口组件 ) 7. 壳体图 1 集装箱植物工厂结构Fig. 1 Structure of container plant factory图 2 集装箱植物工厂Fig. 2 Container plant factory2 关键部分设计2. 1 栽培系统设计栽培系统由可拆式模块化的栽培架和固定在栽培架上的栽培槽以及横向汇水组件组成 ( 图 3) 。可拆式模块化的栽培架为 5 层式结构 ， 骨架主要由 65 ×40 的 C 型钢和 20 ×20 的工业铝型材制成 。每层栽培空间上方布置生长灯 ， 下方布置栽培槽 。栽培槽为上下分体结构 ， 下槽盛放营养液 ， 上盖开有小孔安放定植杯以便种植 ， 上盖与下盖之间通过牙型咬合 ， 同时用手指压住下槽时可方便分离 ， 以便换茬种植时清理栽培槽中的残根与杂物 。单个集装箱一次可生产成品菜 3 000 株 ， 生产周期 20 d 左右 ， 每年可生产 16 茬 ，一年一个集装箱植物工厂可生产 4. 8 万株成品菜 。1. 栽培架体 2. 分体式栽培槽 3. 滚轮 4. 汇水横管图 3 栽培系统结构Fig. 3 Structure of cultivation system2. 2 补光系统设计人工补光的效果除取决于光照强度外 ， 还取决于补光光源的生理辐射特性 。所谓生理辐射 ， 指在辐射光谱中 ， 能被植物叶片吸收而进行光合作用的辐射 。在光源的可见光光谱 ( 380 760 nm) 中 ， 植物吸收的光能占生理辐射光能的 60%65%。其中 ， 主要是波长为 610 720 nm 的红 、橙光辐射 ， 植物吸收的光能占生理辐射光能的 55% 左右 。红 、橙光具有最大的光谱活性 ， 用富含红 、橙光的光源进行人工补光 ，在适宜的光照时数下 ， 会使植物的发育显著加速 ， 引起植物较早开花 、结实 ， 促使植物体内干物质的积累 ， 促使鳞茎 、块根 、叶球以及其他植物器官形成 。其次是波长为 400 510 nm 的蓝 、紫光辐射 ， 植物吸收的光能占生理辐射光能的 8% 左右 。蓝 、紫光具有特殊的生理作用 ， 对于植物的化学成分有较强的影响 ， 用富于蓝 、紫光的光源进行人工补光 ， 可延迟植物开花 ， 使以获取营养器官为目的的植物充分生长 。而植物对波长为 510 610 nm 的黄 、绿光辐射 ， 吸收的光能很少 。大量光源光谱试验证明 ， 适当的红色光 ( 600 700 nm) 与蓝色光 ( 400 500 nm) 的比 ( B) 才能保证培育出健全形态的植物 。红光过多会引起植物徒长 ， 蓝光过多会抑制植物成长 9。研究表明 ， 较小的 B 值可以促进植物生长 ， 而当 B 值在 5 10时 ， 植物生长速率最快 。为了防止植物徒长 ， 人工光源 B 值为 6。设计的集装箱植物工厂内采用的补光系统为 LED 光源 ( 图 4) ， 具有适应的 B 值 ， 其具体参数见表 1。2. 3 营养液循环系统与自动配肥系统设计营养液循环系统主要由营养液贮箱 ( 内有循环泵 ) 、营养液供液管路 、营养液回液管路和营养液消97农业工程 设计制造及理论研究表 1 LED 光源参数Tab. 1 Parameters of LED light source技术指标 额定电压 V 耗电功率 W 光源配比 光量子通量 mol·s1工作环境温度 额定寿命 h数值 220 40 FDBB 60 20 40 50 000图 4 补光系统Fig. 4 Lighting system毒组件装置组成 ， 主要功能是为栽培系统提供营养液 ， 使营养液在栽培槽和营养液贮箱之间循环流动 。其中 ， 营养液贮箱 ( 含栽培管 ) 用于盛放营养液 ，给作物提供营养和水分 ; 供液管路将营养液工作箱中的营养液供给到栽培箱中 ; 营养液回液管路将栽培箱内的营养液回流至贮液池中 ; 营养液消毒组件装置为紫外线消毒器 ， 该消毒器利用波长为 225 275 nm 的紫外线对微生物有强烈杀灭作用 ， 对原水中的微生物进行杀灭 。紫外线灯选用国家卫生部门 、防疫部门鉴定的专业新产品 ， 功率 30 W， 主线谱 253. 7 nm， 此波长的紫外线杀菌率最高 ， 可达 98% 以上 ， 耗能低 ，连续使用寿命可达 3 000 h 以上 ， 并配有可靠的镇流装备 ; 模块化电控装置 ， 功能齐全 ， 定时标准 ， 与水处理筒体采用一体化设计 ， 具有安装方便 、操作简单 、安全可靠和便于维护等特点 。一个集装箱植物工厂配一套配肥系统 ， 共设 3 个母液罐 ， 分为 A、B、C 3 个小罐 ， 每个母液罐直径为 400 mm， 体积为 50 L， 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 。营养液循环系统与自动配肥系统见图 5。2. 4 环境调控系统设计环境调控系统由温湿度传感器 、冷暖空调 、顶部排风机以及加湿器等组成 ， 主要功能是对集装箱内部的温湿度进行调控 。考虑到节能运行的要求 ， 集装箱植物工厂配有两套降温系统 ， 一套是压缩机空调降温系统 ， 一套是强制通风降温系统 。2. 4. 1 压缩机空调降温系统根据植物工厂室内冷负荷计算 ， 一个集装箱植物图 5 营养液循环系统与自动配肥系统Fig. 5 Nutrient solution circulation system and automaticfertilizer distribution system工厂空调系统配置如下 。采用 12. 5 kW 制冷量的柜式空调 1 台和 5 kW 制冷量的壁挂式空调 1 台 。利用空调系统 ， 可有效调节集装箱内温度 ， 除此之外 ， 还可在集装箱内湿度过高时起除湿作用 。加湿器 1 台 。当温室内湿度较低时 ， 特别在育苗期需要较大湿度时 ，可有效增加集装箱内的湿度 。考虑到集装箱空间狭小 ，超声波和离心机加湿气流打到周边障碍物会有大片水迹产生 ， 同时加湿器如能有一定降温功能比较理想 ，所以选择 XH-M4000 湿帘型加湿器 ( 活仕加湿机 ) ， 该机功率 280 W， 风扇速度高 、中 、低 3 挡 ， 增湿量 6 9 kgh， 风量可达 3 500 m3h， 储水箱容量 35 L。两台空调室内机的冷凝水均通过管路导入加湿器的水箱以利于水资源的重复利用 。环流风扇 1 台 。环流风扇可促进集装箱内空气的流通和温度湿度的均匀性 。2. 4. 2 强制通风降温系统在集装箱外壳顶部设置有 2 台顶部通风专用的电动排气扇 ， 型号为 ST-PQDDD400， 功率 200 W， 单台排风量 4 600 m3h， 筒高 395 mm， 直径 566 mm。该排气扇运行时顶部防雨罩会在气流作用下自动升起 。2台顶部通风专用的电动排气扇作用是强制换新风以及集装箱内空气湿度偏高时的辅助除湿 。在集装箱的两侧壁底部 ， 每边各设置 3 组进气装置 ， 进气装置带有由电动推杆开闭的外门 ( 门洞尺寸长 770 mm、高 400mm) 和设置有快换结构的平板式初效空气过滤滤芯组08李东星 等 : 集装箱植物工厂研制与试验成 ( 滤芯为 G2 或 G3 等级的初效过滤器 ， 标准 2 吋滤芯尺寸为长 595 mm、高 295 mm、厚 20 mm) 。2. 5 CO2补气系统设计施用 CO2可以提高温室作物单产 ， 提高作物产量 ， 提高作物抗病能力 ， 减少发病率 。本设计中的CO2补气系统采用气瓶型 ( 图 6) ， 可产生纯净的高浓度气体肥料 ， 可明显提高作物光合作用 ， 使植株生长加快 ， 根系发达 ， 枝繁叶茂 ， 增产增收 。图 6 CO2补气系统Fig. 6 CO2air supply system2. 6 自动控制系统设计自动控制系统主要用于植物工厂内环境的调控 ，包括温度 、湿度 、CO2浓度与光照以及自动配肥和营养液循环灌溉控制 。自动控制系统主要包括控制器 、传感器 ( 包括温湿度 、液位 ) 和触摸屏 ( 图 7) 。图 7 自动控制系统Fig. 7 Automatic control system3 栽培试验3. 1 试验概况3. 1. 1 试验品种本次试验种植蔬菜为奶油生菜和花叶生菜 ， 其生长状况见图 8、图 9。图 8 补光灯下奶油生菜Fig. 8 Butter lettuce under the light图 9 补光灯下花叶生菜Fig. 9 Mottle-leaf lettuce under the light3. 1. 2 试验方法采用种子播种 、长到成品菜收获的方法 。其中集装箱内补光 16 h， 环流风扇设置与光照同步开启 ， 换气扇 24 h 运行 ， 营养液循环时间根据作物生长需要进行相应调整 。3. 1. 3 试验过程试验过程为播种 催芽 苗化 定植 栽培管理收获。其中 ， 2015 年 11 月 830 日进行播种 、催芽和苗化等工艺 ， 均在闭锁育苗系统内进行 ， 共计23 d; 12 月 120 日进行定植 、栽培管理和收获等 ，在集装箱植物工厂内进行 ， 共计约 20 d。具体过程及栽培工艺流程见表 2。3. 2 光照度测试在集装箱植物工厂两个品种蔬菜栽培区距栽培槽上方 20 cm 处布置 4 个测试点 ( 图 10) ， 测试时间为图 10 光照测试布点Fig. 10 Point distribution of light test18农业工程 设计制造及理论研究表 2 集装箱植物工厂栽培试验过程Tab. 2 Cultivation experiment process of container plant factory时间 种植工艺 工艺参数 工作车间11. 08 播种 在标准育苗穴盘上播种 ， 每孔播 1 2 个 。11. 09 催芽 温度控制在 20 25 ， 湿度 70%100%， 进行催芽 36 48 h。11. 1011. 30 苗化 ( 绿化 )光照强度控制在 7 000 lux， 温度 18 24 ， 湿度控制在 75% 85%， 二氧化碳浓度 400 ×106500 ×106。此阶段 EC 值 1. 0 1. 5， pH 值 5. 5 6. 5， 营养液温度 15 24 ， 溶解氧浓度 4. 0 mgL 以上 。闭锁育苗室12. 01 定植温度控制 : 白天 20 24 ， 夜间 5 18 ; 湿度控制 60% 75%; 二氧化碳浓度 400 ×106500 ×106。12. 0112. 20 栽培管理 EC 值 2. 0 3. 0， pH 值 5. 5 6. 5， 营养液温度 15 24 。12. 20 收获集装箱植物工厂10 0016 00， 试验每隔 1 h 测量 1 次 ， 分别测量光照强度 、光量子数和太阳辐射值 ， 最终取平均值 。测试数据见表 3。表 3 光照度测试数据Tab. 3 Light intensity test data参数 A 槽 B 槽 C 槽 D 槽光照强度 lux 17 500 18 700 18 200 17 800太阳辐射 W·m2934. 43 1 046. 24 1 064. 09 1 511. 23光量子数 mol·m2·s1265. 54 208. 79 233. 21 221. 793. 3 采收前叶菜生物量测定待生菜进入采收期后 ， 随机在集装箱植物工厂两个品种的种植区各选取 10 株定植后的叶菜 ， 对其鲜质量 、植株高度 、外侧叶长和植株直径 4 个方面进行测定 ， 分别测量 3 次 ， 测定后取其平均值 。测量结果见表 4。表 4 集装箱植物工厂生菜采后生物量测试数据Tab. 4 Biomass test data after lettuce harvesting in container plantfactory生菜品种鲜质量( 含定植杯 ) g植株高度cm外侧叶长cm植株直径cm奶油 1 39. 957 6. 67 7. 51 12. 16花叶 1 62. 508 8. 51 8. 81 12. 97奶油 2 79. 868 9. 77 9. 88 18. 61花叶 2 95. 553 11. 45 10. 68 17. 08奶油 3 105. 046 9. 84 10. 01 18. 13花叶 3 140. 04 13. 74 11. 76 19. 583. 4 采收后叶菜品质测定采收期结束后 ， 分别在集装箱植物工厂两个品种种植区各取 1 kg 生菜样品送至农业部农产品质量监督检验测试中心 ， 对其营养指标和卫生指标进行检测 ， 检测结果见表 5。表 5 奶油生菜与花叶生菜品质测定结果Tab. 5 esults of quality measurement for butter lettuce and mottle-leaf lettuce检验项目 奶油生菜实测值 花叶生菜实测值 检测依据 检测限 限量水分 g·100 g194 94. 7 GB 5009. 32010 维生素 Cmg·100 g127. 8 25. 0 GBT 61951986 钙 ( Ca) mg·kg1429 311 NYT 16532008 亚硝酸盐 mg·kg1未检出 未检出 GB 5009. 332010 1 汞 ( Hg) mg·kg13. 76 ×1031. 1 ×103GBT 5009. 172003 0. 01砷 ( As) mg·kg1未检出 未检出 GBT 5009. 112003 0. 01 氟 ( F) mg·kg10. 150 未检出 NYT 13742007 0. 5多菌灵 mg·kg1未检出 未检出 GBT 207692008 0. 01 4 运行能耗对比植物工厂运行过程存在着能源消耗大 、运行成本高的问题 ， 这是制约植物工厂发展的瓶颈 。植物工厂中 ， 人工光栽培室与集装箱植物工厂类似 ， 内部均采用大量的人工光源 。将集装箱植物工厂试运行过程中的能耗与人工光栽培室进行了成本对比 。4. 1 植物工厂人工光栽培室运行成本在北京市通州区植物工厂进行试验 ， 人工光栽培室面积 6. 5 × 11. 4 = 74. 1 m2， 共布置 9 100 mm ×1 100 mm ×2 500 mm 规格的 4 层式栽培架 3 组 ， 合计安装 40 W 植物生长荧光灯 385 支 ， CTG12 型 LED补光灯板 42 块 ， 补光功率 385 ×0. 04 +42 ×0. 045 =17. 29 kW。3 组栽培架单期定植生菜可达 2 700 株 ， 全年可定植 18 期 ， 全年产量为 2 700 × 18 = 48 600 株 。按单株质量 400 g 左右计 ， 全年产量为 19 440 kg。生菜种子每期需 6. 8 g 左右 ， 成本约 14 元 ， 全年种子成本 14 ×18 =252 元 ; 营养液每期 15 m3左右 ， 成本约 0. 15 万元 ， 全年营养液成本 0. 15 ×18 =2. 7 万元 ;电力消耗 : 生菜种植每天照明期持续 16 h， 单个定植期补光耗电约 5 532 kW·h， 空调水泵等耗电约 1 200kW·h， 单个定植期电耗共约 6 732 kW·h， 全年电耗成本 6 732 ×18 ×0. 710 000 =8. 48 万元 。人工成本 : 生菜种植后主要是定植和收获阶段需28李东星 等 : 集装箱植物工厂研制与试验耗用人工 。单个定植期内 ， 定植和收获作业大约需 6个工日的工作量 ， 全年需人工 108 个工日 。考虑日常巡查维护等工作 ， 可以记为全年需人工 200 个工日 ，按每个工日 100 元的通常标准计 ， 全年人工成本需200 ×10010 000 =2 万元 。资材成本 : 主要资材包括种植海绵 ( 48 600 个 ) ， 消毒药剂等 ， 全年资材成本约 0. 99 万元 。人工光栽培室生菜种植年运行费用见表 6 ( 未计入设备折旧费及场地租赁费等 ) ， 总成本是 14. 2 万元 。折算在单位质量的生菜上是 14. 2 × 10 00019 440 =7. 3 元 kg， 约 2. 92 元 株 。表 6 人工光栽培室运行成本Tab. 6 Operating cost of artificial light cultivation room万元项目类别 种子 营养液 ( 肥料 ) 电耗 人工 资材 合计费用 0. 025 2 2. 7 8. 48 2 0. 99 14. 24. 2 集装箱植物工厂运行成本集装箱植物工厂面积 11. 8 ×2. 3 =27. 14 m2， 共布置 10 800 mm ×800 mm ×2 500 mm 规格的 5 层式栽培架 2 组 ， 合计安装 40 W 的 LED 补光灯 320 支 ， 补光功率 320 ×0. 04 =12. 8 kW。2 组栽培架单期定植生菜可达 3 060 株 ， 全年可定植 18 期 ， 全年产量为 3 060 ×18 =55 080 株 。按单株质量 400 g 左右计 ， 全年产量为 22 032 kg。生菜种子每期需 7. 65 g 左右 ， 成本约 15 元 ， 全年种子成本 15 × 18 = 270 元 ; 营养液每期 7. 5 m3左右 ， 成本约 0. 075 万元 ， 全年营养液成本 0. 075 ×18 =1. 35 万元 。电力消耗 : 生菜种植每天照明期持续 16 h， 单个定植期补光耗电约 4 096 kW·h， 空调水泵等耗电约 1 000 kW·h， 单个定植期电耗共约5 096 kW·h， 全 年 电 耗 成 本 5 096 × 18 × 0. 710 000 =6. 4 万元 。人工成本 : 生菜种植后主要是定植和收获阶段需耗用人工 。单个定植期内 ， 定植和收获作业大约需 7个工日的工作量 ， 全年需人工 126 个工日 。考虑日常巡查维护等工作 ， 可以计为全年需人工 200 个工日 ，按每个工日 100 元的通常标准计 ， 全年人工成本需200 ×10010 000 =2 万元 。资材成本 : 主要资材包括种植海绵 ( 55 080 个 ) ， 消毒药剂等 ， 全年资材成本约 1. 12 万元 。集装箱植物工厂生菜种植年运行费用见表 7 ( 未计入设备折旧费及场地租赁费等 ) ， 总成本为 10. 9 万元 。由表 7 可知 ， 折算在单位质量的生菜上是 10. 9 ×10 00022 032 =4. 95 元 kg， 约 1. 98 元 株 。4. 3 人工光栽培室与集装箱植物工厂运行成本对比人工光栽培室运行成本与集装箱植物工厂运行成表 7 集装箱植物工厂运行成本Tab. 7 Operating cost of container plant factory万元项目类别 种子 营养液 ( 肥料 ) 电耗 人工 资材 合计费用 0. 027 1. 35 6. 4 2 1. 12 10. 9本对比情况见表 8。由表 8 可知 ， 集装箱植物工厂运行成本明显低于人工光栽培室的运行成本 ， 其单位成本降低约 32%， 具有较好的节能效果 。其主要原因 :集装箱植物工厂栽培密度比植物工厂人工光室栽培密度更高 ， 大约只有人工光室 13 的面积 ， 年栽培株数多于人工光室栽培株数 。集装箱植物工厂采用槽式栽培 ， 所需营养液少于人工光室的箱式栽培 。集装箱植物工厂面积和空间均小于植物工厂人工光室 ，所需空调冷量有较大降幅 。表 8 人工光栽培室与集装箱植物工厂运行成本对比Tab. 8 Operation cost comparison between artificial light cultiva-tion room and container plant factory项目 集装箱植物工厂 人工光栽培室面积 m227. 14 74. 1运行成本总计 万元 10. 9 14. 2产量 kg 22 032 19 440单位成本 元 ·kg14. 95 7. 35 结束语与其他植物工厂相比 ， 集装箱植物工厂以标准集装箱作为基本生产单元 ， 方便快速移动和部署 。内部栽培系统栽培架均为可拆移动式模块化设计 ， 可提前预制好各种模块 ， 并通过各类快速接头连接后进行快速组装 ， 利于植物工厂产业化生产和推广 。环境调控系统除空调制冷系统外 ， 还配备通风降温系统以便在外界气温低于设定的箱内作物生长温度时启动 ， 达到节能运行的目的 ， 种植生菜单位成本可降低约 32%。由集装箱植物工厂内光照度 、生物量测定试验以及营养卫生指标检测情况可知 ， 集装箱植物工厂内部光照度完全可以满足植物正常生长需要 ; 集装箱植物工厂内部的环境条件适合植物生长 ; 花叶生菜钙含量高于奶油生菜钙含量 ， 无其他有害物质 ， 且符合绿色食品标准规定 。由此可见 ， 集装箱植物工厂可生产出高品质绿色蔬菜 。参考文献 1 杨其长 ， 张成波 植物工厂系列谈 ( 二 ) : 植物工厂研究现状及其发展趋势 J 农村实用工程技术 : 温室园艺 ， 2005( 6) :38-39 2 杨其长 植物工厂现状与发展战略 J 农业工程技术 ， 2016( 4) : 9-12( 下转第 87 页 )38刘立辉 等 : 滚筒式棉花覆膜装置设计与试验率为 94. 62%， 优于行业标准要求的膜上覆土厚度合格率 90%。4 结论( 1) 设计的滚筒式棉花覆膜装置一次性完成开沟 、铺膜 、压膜 、膜边覆土和膜上覆土等田间作业 ，大大提高了作业效率 。( 2) 覆膜滚筒装置调整灵活 ， 适用性强 ， 各个部件安装位置可调 ， 可适应多种地形的覆膜作业 。( 3) 田间试验表明 ， 该滚筒式棉花覆膜装置结构紧 凑 ， 作 业 稳 定 性 强 ， 膜边覆土宽度合格率为96. 35%， 膜上覆土厚度合格率为 94. 62%， 各项指标均优于现有的棉花铺膜播种机作业的行业标准 。参考文献 1 李美 ， 高兴祥 ， 刘士国 ， 等 山东盐碱地棉田不同杂草群落对棉花产量影响研究 J 草业学报 ， 2013， 22( 6) : 328-334Li Mei， Gao Xingxiang， Liu Shiguo， et al Influence of differentweed populations on cotton yield in saline and alkaline land in Shan-dong J Acta Prataculturae Sinica， 2013， 22( 6) : 328-334 2 李生秀 ， 张占琴 ， 魏建军 不同覆膜方式对棉花生长的影响 J 新疆农业科学 ， 2010， 47( 6) : 1 218-1 223Li Shengxiu， Zhang Zhanqin， Wei Jianjun Effects of differentways of film mulching on cotton growth J Xinjiang AgriculturalSciences， 2010， 47( 6) : 1 218-1 223 3 陈学庚 ， 赵岩 棉花双膜覆盖精量播种机的研制 J 农业工程学报 ， 2010， 26( 4) : 106-112Chen Xuegeng， Zhao Yan Development of double-film mulch pre-cision planter for cotton seeding J Transactions of the Chinese So-ciety of Agricultural Engineering， 2010， 26( 4) : 106-112 4 李景彬 ， 陈兵旗 ， 刘阳 棉花铺膜播种机导航路线图像检测方法 J 农业机械学报 ， 2014， 45( 1) : 40-45Li Jingbin， Chen Bingqi， Liu Yang Image detection method ofnavigation route of cotton plastic film mulch planter J Transac-tions of the Chinese Society for Agricultural Machinery， 2014， 45( 1) : 40-45 5 王方艳 棉花覆膜播种机主要部件的设计 J 农机化研究 ，2010， 32( 7) : 142-145Wang Fangyan Design of cotton membrane seeder's major part J Journal of Agricultural Mechanization esearch， 2010， 32 ( 7) :142-145 6 宋德平 ， 宋庆奎 ， 成永朋 ， 等 基于机采棉的折叠式棉花覆膜播种机设计与试验 J 中国农机化学报 ， 2015， 36( 6) : 27-31Song Deping， Song Qingkui， Cheng Yongpeng， et al Design andexperiment of folded cotton membrane planter based on mechanicalharvest cotton J Journal of Chinese Agricultural Mechanization，2015， 36( 6) : 27-31 7 JBT 77322006 铺膜播种机 S 北京 : 中国标准出版社 ，2006( 上接第 83 页 ) 3 王君 ， 杨其长 ， 魏灵玲 ， 等 人工光植物工厂风机和空调协同降温节能效果 J 农业工程学报 ， 2013， 29( 3) : 177-183Wang Jun， Yang Qichang， Wei Lingling， et al Energy savingeffect on cooperating cooling of conditioner and air exchanger in plantfactory with artificial light J Transactions of the Chinese Societyof Agricultural Engineering， 2013， 29( 3) : 177-183 4 贺冬仙 ， 朱本海 ， 杨珀 ， 等 人工光型密闭式植物工厂的设计与环境控制 J 农业工程学报 ， 2007， 23( 3) : 151-157He Dongxian， Zhu Benhai， Yang Po， et al Design and environ-ment control of closed plant factories with artificial lighting J Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering，2007， 23( 3) : 151-157 5 贺冬仙 ， 杨珀 ， 朱本海 密闭式植物工厂的嵌入网络式环境监控系统 J 农业工程学报 ， 2007， 23( 12) : 156-160He Dongxian， Yang Po， Zhu Benhai Web-based environmentalcontrol system for closed plant factories J Transactions of the Chi-nese Society of Agricultural Engineering， 2007， 23 ( 12) : 156-160 6 张晓文 ， 蔡福栋 ， 程存仁 ， 等 植物工厂关键技术与装备的开发与应用 C 中国农业工程学会 中国农业工程学会 2011 年学术年会论文集 ， 2011 7 商守海 ， 周增产 ， 卜云龙 ， 等 JPWZ-1 型微型植物工厂的研制 J 农业工程 ， 2012， 2( 1) : 44-47Shang Shouhai， Zhou Zengchan， Bu Yunlong， et al Developmentof JPWZ-1-type micro plant factory J Agricultural Engineering，2012， 2( 1) : 44-47 8 余锡寿 ， 刘跃萍 中国植物工厂产业发展现状及展望 J 农业展望 ， 2014( 12) : 50-55Yu Xishou， Liu Yueping Stat