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现代农业技术推广系列丛书·设施园艺分册：《高品质蔬菜工厂化栽培与环境智能调控技术》 内容简介 本书聚焦于当前农业生产的前沿领域——蔬菜工厂化栽培技术，旨在为设施农业从业者、农业科研人员及相关专业学生提供一套系统、深入且极具实践指导价值的理论与技术手册。在应对气候变化、保障城市“菜篮子”安全供给以及实现农业可持续发展的时代背景下，传统农业模式正加速向以高科技、精准化、环境可控为特征的工厂化生产模式转型。本书紧密结合现代生物学、环境工程学、信息技术与设施园艺学的交叉前沿，全面阐述了构建高效能、低能耗、高产出的现代蔬菜工厂的核心要素与操作流程。 第一部分：工厂化栽培系统的基础架构与选址规划 本部分详细解析了建设一个现代化蔬菜工厂所必须考虑的宏观与微观基础条件。 1.1 选址评估与环境承载力分析： 探讨了影响工厂布局的关键环境因子，包括区域气候特征（光照、温湿度分布）、水资源可得性、能源供应稳定性以及土地利用效率。本书提供了基于地理信息系统（GIS）的环境承载力评估模型，指导投资者科学选择最佳建设地点，避免资源约束性风险。 1.2 结构工程与能效设计： 深入剖析了不同类型设施（如连栋温室、全封闭植物工厂）的结构优化，重点在于提升采光效率和保温隔热性能。内容涵盖了新型复合保温材料的应用、气密性结构设计，以及如何通过结构优化减少基础能耗。此外，对不同气候带的被动式温室设计进行了详尽的对比分析。 1.3 场区水肥一体化与能源循环系统构建： 阐述了水肥管理系统的集成化设计，包括超滤与反渗透技术在营养液制备中的应用，以及先进的滴灌、微喷灌与营养液膜技术（NFT）的精确控制方案。重点介绍了余热回收、雨水收集与中水回用技术，构建低碳、循环的能源与水资源管理闭环。 第二部分：环境智能调控的核心技术与策略 工厂化栽培的本质是对植物生长环境的精准控制。本部分是全书的技术核心，系统介绍了如何利用现代传感器技术、控制理论和环境模型实现对光、温、水、气、肥的动态管理。 2.1 光照环境的立体化调控： 深入讲解了光质、光量、光周期对不同蔬菜物候期的影响机理。详细介绍了LED补光技术的应用，包括光谱配比的优化方案（例如，针对叶菜的蓝光增强与果菜的红光比例调整）。引入了“光积分管理”的概念，结合自然光强度，计算实现作物日均光合有效辐射（DLI）的最优策略，避免无效照明和能源浪费。 2.2 温度与湿度的多层级精确管理： 不仅讨论了传统的加温、降温、除湿技术，更侧重于微气候的精细化控制。内容包括地源热泵、蒸发冷却系统（如湿帘风机系统）的高效运行参数设定，以及如何通过不同区域的差异化控温，实现空间利用率的最大化。重点讲解了气象数据融合的预测性控温模型。 2.3 二氧化碳（CO2）施用与气体交换管理： 详细阐述了CO2浓度对光合作用的提升效应，并提供了不同栽培模式下CO2的补充策略（如液态CO2气化、沼气副产CO2利用）。同时，强调了通风换气在控制作物蒸腾拉力、排出有害气体（如乙烯）中的关键作用，并给出了基于作物蒸腾速率的动态通风阈值。 2.4 营养液配方学与动态精准供给： 摒弃了传统固定配方，引入了基于植物生理需求的动态营养调控体系。系统梳理了宏量元素（N, P, K）和微量元素（Fe, B, Mn等）的吸收规律，特别探讨了氮形态（硝态氮与铵态氮比例）对不同蔬菜品质（如硝酸盐积累）的影响。介绍了电导率（EC）、pH值以及溶解氧（DO）的在线监测与自动修正技术。 第三部分：植物工厂的无土栽培模式与作物选择 本部分侧重于具体的栽培载体和适宜种植的优势作物品种。 3.1 主要无土栽培技术深度解析： 对气雾栽培（Aeroponics）、深水培（DWC）、基质栽培（如岩棉、椰糠）的优缺点进行了系统的技术经济评估。重点展示了高压气雾栽培在节水、根系发育及病害隔离方面的突破性应用，并给出了设备选型与维护标准。 3.2 高价值、高效率作物工厂化引种： 针对当前市场需求，重点推荐并解析了在工厂化环境下表现卓越的作物品种。包括： 高品质叶菜类： 营养均衡型生菜、特种香草（如罗勒、薄荷）的快速迭代种植方案。 功能性果菜类： 室内樱桃番茄、甜椒的垂直栽培架构与授粉技术（如超声波辅助授粉）。 药用及功能性植物： 如何通过环境因子调控（如胁迫处理），精准提升特定次生代谢产物（如多酚、生物碱）的积累量。 第四部分：智能化管理与运营优化 工厂化农业的实现依赖于信息技术的深度融合。 4.1 传感器网络与数据采集： 讲解了环境、生理和营养信息的非接触式（如高光谱成像、热成像）与接触式传感器网络的部署策略。强调了数据的时间分辨率与空间代表性。 4.2 作物生长模型与决策支持系统（DSS）： 介绍了基于人工智能和机器学习的生长预测模型，如何利用历史数据和实时环境输入，预测作物生长周期、产量潜力及最佳收获期。阐述了“数字孪生”技术在优化环境参数微调中的应用潜力。 4.3 设施安全与病虫害的综合防治策略： 针对工厂化环境易发生的局部高密度病虫害问题，强调了“预防为主”的生物安全体系。内容包括：洁净种子/种苗的引进、基于AI视觉识别的早期病害预警、引入功能性天敌（如小黑花蝽、捕食螨）的生物防治技术，以及在极端情况下对环境的快速消毒和介质更换规程。 结语 本书的编写充分考虑了从理论构建到工程实践的完整链条，力求为推动我国设施农业向高技术、高品质、集约化方向发展提供坚实的技术支撑和可操作的实施指南。它不仅是设施园艺工作者的专业参考书，也是未来农业科技工作者学习现代农业生产范式的宝贵教材。
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