设施农业的技术革命——人工光植物工厂

 随着世界人口、资源、环境问题的日益突出,人工光植物工厂以其传统农业无法比拟的优势,如生产不受或很少受外界气候的影响,实现了多层立体栽培,大幅提高了植物产量、质量和投入资源（如电能、水、CO₂等）的利用效率,改善了工作环境等,被国际上公认为设施农业的最高级发展阶段。鉴于此,2009 年以来,一些国家特别是日本、中国等国的大学和研究机构纷纷投入巨资进行植物工厂技术研发工作。但由于植物工厂尤其是以电能消耗为主的人工光植物工厂,建设成本和运行成本较高,影响了现阶段植物工厂技术的进一步推广应用。     

植物工厂的发展策略

 植物工厂作为技术高度密集、资源高效利用的省力型生产方式,近年来在一些国家（如中国、日本、韩国、荷兰等）得到快速发展。分析了植物工厂快速发展的背景,阐述了发展植物工厂的重要意义,介绍了植物工厂的发展现状及人工光源、节能环控、蔬菜品质调控、基于网络的智能化管控等关键技术的研究进展。针对植物工厂面临的问题,提出了进一步发展的相应对策。     

我国智能植物工厂生产技术与产品的国际竞争力全面提升

科技部于2013年1月适时启动了国家＂十二五＂863计划＂智能化植物工厂生产技术研究＂主题项目。 通过近两年的联合攻关,项目已经在植物工厂LED节能光源及其光环境智能控制技术、立体多层栽培系统及其配套装备研制、基于光温耦合的节能环境控制系统及装备研发、营养液在线监控与蔬菜品质调控装备研制以及基于网络管理的植物工厂智能化管控装备研发等关键技术领域取得重要突破。     

紫外光B波段光信号调控植物生长发育的研究进展

光作为重要的环境因子从多方面调控着植物生长发育.植物能感知不同波段的光并做出适当的反应来适应环境中不断变化的光信号.研究发现,植物进化出不同的光受体来接收远红光、红光、蓝光和紫外光信号.在光受体下游,光信号经复杂的信号转导网络以及全基因组表达变化来指导植物的生长发育,使得植物能够适应周围的光照环境.紫外光B波段(UV-B)光受体UVR8(UV Resistance Locus 8)接收到UV-B光后将信号向下游传递,通过调控蛋白COP1(Constitutively Photomorphogenic 1)、RUP1/2(Repressor of UV-B Photomorphogenesis 1/2)和转录因子HY5(Elongated Hypocotyl 5)等核心信号因子将光信号传递到UV-B光应答基因,启动植物对UV-B光信号的响应.自2011年UV-B光受体被鉴定以来,近10年的研究逐步揭示了一系列UV-B光信号转导的分子机制,本文围绕相关研究进展进行综述.     

LED植物光质生物学与植物工厂发展

 作为设施园艺的最高形式,基于植物生物学需求特性实施高精度环境智能控制的发光二极管（LED）光源植物工厂发展迅猛。本文简述植物光生物学和植物光质生物学的概念与内涵,总结半导体光源LED 的发展及农用光谱特征,分析LED 光源在植物光质生物学研究和植物工厂栽培中的作用,讨论了植物光质生物学的研究现状与研究方向,认为植物光质生物学在植物工厂高效生产中起着基础性作用。     

光氮互作对植物生长发育及氮素代谢影响的研究进展

光照和氮素等因素是影响植物生长发育的关键因子,植物光合作用依赖于光照提供的能量,其中光强、光质对植物生长发育、生理生化和氮代谢等方面起着重要作用.肥料为植物生长提供必要的营养条件,特别是氮肥,氮供应水平影响植物体内的生理特性,其在参与调控植物体生化反应中的酶及其辅基的合成方面必不可少.然而,植物生长发育往往受环境中多种因子的共同调控,光照和氮肥互作对植物的影响十分显著,本文综述了光照、氮素及光氮互作对植物生长发育指标的影响,阐述了光氮互作在植物生长发育中的重要性,有利于进一步了解植物生长过程中各影响要素之间的相互作用,为更好地提高植物特别是农作物生产效率及品质提供理论依据.     

我国智能化植物工厂发展现状与对策建议

正0引言随着现代农业技术提高,植物工厂化是现代农业的首选发展模式。目前,植物工厂的管理多由人工完成,管理难度大、成本高、效率低,同时也容易带来病菌污染。植物工厂的管理过程中,农机与农艺的有效融合是实现有效管理的关键,必须综合分析大量实时监测信息,制定综合动态管理决策方案,从而控制植物工厂内部相关设备,包括灌溉、LED光调制、     

植物人工种子研究概况

植物人工种子综合了天然种子和组培无性系的优点,在农林业具有极大的应用前景。综述了植物人工种子国内外的发展概况,包括人工种子概念、国内外取得进展,人工种子关键技术,包括体细胞胚发生与同步化调控方法、人工种子制作、贮藏、人工种子的萌发与成苗。应组织多学科专家联合攻关,力求在大田作物、经济植物上人工种子研制方面取得突破。     

紫外线吸收剂UV327的合成

一、前言紫外綫吸收剂UV 327(Tinuvin 327)是苯并三唑类化合物,具有强烈的吸收紫外綫的能力,其最大吸收峰为315～352mμ。 UV 327具有低揮发性,对热、光有优良稳定性,洗滌坚牢度好,与树脂相溶性好。因此,广泛用于聚丙烯纤維、农用塑料薄膜、涂料及感光材料中。 UV 327首先由天津化工研究所試制,并于1970年由天津力生化工厂进行了小批量的生     

壳低聚糖十二烷基苯磺酸盐的制备及活性

以壳低聚糖和十二烷基苯磺酸为原料,反应合成了一种壳低聚糖的盐,通过¹H-NMR、FT-IR和UV光谱对产物进行了分析表征,并测定了产物对3种植物病原真菌的抑制作用。结果表明,产物是以盐的形式存在,对植物病原真菌具有较好的抑制作用,其EC50均远小于壳低聚糖。     

食用菌光生物学及LED应用进展

 食用菌作为集营养与保健药用价值于一体的食品, 安全卫生, 在维持消费者健康, 保障国家粮食安全方面具有重要意义, 中国已经成为世界上最大的食用菌生产和出口国.食用菌的生产种类多, 目前存在企业生产规模小、技术落后、地区发展参差不齐等不足.食用菌工厂化生产是指在密闭可控环境下进行食用菌周年生产的模式, 自动化水平高, 生产效率高.由于食用菌生长发育的营养方式和环境条件需求与植物截然不同, 需按照食用菌的生物学特性研发食用菌生产与调控技术.光照是食用菌子实体原基产生和子实体生长发育必要的环境条件, 食用菌种类不同其对生长环境中光照条件(光质和光强)需求各异, 传统电光源因光强光质固定不能满足食用菌工厂化生产光环境精准智能调控的技术要求.LED为半导体固态冷光源, 具有光质纯、光效高、波长类型丰富、可按照农业生物需求调制光谱能量等优势, 是食用菌工厂化生产光环境调控的理想设施.本文总结了食用菌光生物学的研究进展, 阐述了LED光源在调控食用菌生长发育和营养品质形成中的作用、研究方向和应用前景.     

Growth, photosynthesis and podophyllotoxin accumulation of Dysosma versipellis in response to a light gradient and conservation implications

Dysosma versipellis (Hance) M. Cheng ex Ying (Berberidaceae) is a rare and vulnerable, perennial herb endemic to China with pharmaceutical significance. Increasing habitat loss and over-exploitation of the plant has severely affected the plant’s in situ conservation, necessitating ex situ conservation and commercial cultivation. The light regime is a critical environmental factor contributing to successful ex situ conservation via efficient production of biomass and secondary metabolites. We investigated th...     

转光农膜的光谱特性分析

测试分析了转光农膜的透光值、辐射强度、量子流密度等光谱特性,并给出了北京地区自然光和转光膜透过光的光谱分布。分析表明:转光剂的引入使透光值提高1.39％～1.75％,透过光中紫外光和绿光减少,红光辐射强度提高可达4.69％;提出农膜转光值表征方式,得到620nm处的红光转光值为2.0％～6.9％,340nm的紫外光为—0.5％～—2.7％。北京地区自然光及试验膜透过光辐射分布呈不均匀状态,600～660nm橙红光较为充足,在可见光中占29.16％,绿光占23.11％,而紫外光含量仅占300～1100nm日光辐射的0.27％。     

日光温室光控系统的设计

日光温室的光环境对于作物的生长和发育起着决定性的作用，日光温室光环境的自动控制是实现温室高产高效的重要内容。笔者研究、探讨了可用于温室采光和补光的控制系统。介绍了该系统的方案设计、元件选择和控制电路的设计，为实现日光温室光照自动控制奠定了基础。     

转光薄膜用转光剂的研究进展

农用薄膜是重要的农业生产资料,对其添加转光剂使之具有转光作用能够极大提高作物对太阳光的利用率,增加农业产量。按照转光剂的种类分别对有机染料、无机盐以及配合物三类常见转光剂进行了介绍,并对各类转光剂的转光机理和在塑料薄膜中的添加形式进行了说明,指出配合物类转光剂兼具有机化合物的易加工性和无机盐的高荧光转换强度的优点,是新型转光剂的发展方向。     

光照对农林植物生长影响及人工补光技术研究进展

光照是影响植物生长最重要的因素之一,近年来随着补光技术越来越广泛地应用于设施园艺与苗木生产中,国内外关于光照对植物生长的影响及人工补光技术的研究越来越多。首先综述了光照对植物的多方面影响,包括不同光照强度、不同光质(如红蓝光、白光、红外光和紫外光及其组合)、光周期等对植物光合作用及形态建成的影响,以及不同类型的农林植物对光照的反应差异。其次,总结了补光调节技术与策略研究进展,即根据光环境对植物生长的影响规律,设计光强、光质调节与补光效率调节技术。最后,就补光技术发展的方向与重点进行了展望,认为应将光源选型、光照在植物内部作用机理和多环境因素对植物的协同作用等方面作为今后提高补光效率的研究重点。     

农膜用新型蓝光转光剂2-戊烯-4,6-二((1-苯基)-1,3-丁二烯基)-1,3,5-均三嗪的合成及表征

用乙腈、乙醇、苯、肉桂醛、正丁醛等合成了新的化合物2-戊烯-4,6-二((1-苯基)-1,3-丁二烯基)-1,3,5-均三嗪,并通过IR和H NMR确定了该化合物的组成结构,其荧光光谱图表明:在328 nm的紫外光激发下,此化合物在425nm处能发出很好的蓝光,恰好是有吸收、转化光能作用的叶绿素a的主要吸收峰之一,此化合物有望成为一种新的蓝光光转换剂添加到聚乙烯中应用到农膜上,从而很好的利用光能。     

姜黄素类化合物的光稳定性研究

研究姜黄素类化合物的光稳定性,并采用高效液相色谱法对光照前后的姜黄素类化合物溶液进行分析.结果表明:室外光照下,姜黄素的乙醇溶液极不稳定,加入柠檬酸、BHT和β-CD不能显著增强其稳定性,姜黄素固体粉末则较为稳定;室内光照、紫外光照和避光条件下姜黄素溶液均较为稳定.高效液相色谱分析显示:室外光照5 d后,姜黄素、单脱甲氧基姜黄素、双脱甲氧基姜黄素的降解率分别为68.9%、51.5%和21.5%;姜黄素类化合物的主要分解产物为阿魏酸和香草醛.     

园林植物花果期与城市照明关系 ———基于重庆主城区园林照明植物花果期调查

针对城市照明会影响植物花果期物候的变化,提出园林植物与照明关系的研究;利用跟踪观测的方法,记录被照植物生长环境,计算被照射植物的花期及生长季,并与文献记载植物花果期进行比较,研究夜景照明与园林植物花期果期的关系;得出人工光照是影响绿化植物花期与果期的直接因素,园林植物花期可作为人工光照对植物物候影响指示器;受人工光源照射的园林植物花期变化相对明显,展叶期变化也相对明显,乔木花期对人工光照反应较为弱;落叶植物花期对人工光照敏感,夜间光照下落叶乔木果期提前,花期延长;园林植物花果期对 LED 白光、黄光光谱照射较为敏感;指出得出深入对城市光环境与绿化植物花果期影响的研究,可有效掌握受人工光照下的园林植物花果期的变化规律,对预测园林植物生长、保护生态环境、指导园林夜景建设有重要的意义。