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基于植物工厂环境的垂盆草智能化立体栽培系统及方法与流程

来源：花匠小妙招时间：2025-12-10 12:04

本发明涉及药用植物育苗，具体是一种基于植物工厂环境的垂盆草智能化立体栽培系统及方法。

背景技术：

1、垂盆草(sedum sarmentosum bunge)，为景天科景天属多年生草本植物，其有效成分主要为黄酮类化合物、三萜类物质等，具有清热解毒、消肿利尿等药用功效。传统垂盆草栽培多采用露地种植或温室栽培方式，存在生长周期长(一般需3～4个月)、产量低(亩产干货仅100～120kg)、受季节和气候影响大等问题。尤其在高温(35℃以上)或低温(-5℃以下)条件下，垂盆草生长明显受抑，叶片叶绿素含量下降，严重影响产量和品质。

2、近年来，植物工厂技术发展迅速，通过人工控制光、温、水、气、肥等环境因素，可实现作物周年高效生产。然而，现有植物工厂技术多应用于叶菜类蔬菜栽培，针对药用植物特别是垂盆草的专用栽培系统研究较少。垂盆草作为景天科多肉植物，具有特殊的光合特性和水分需求，常规植物工厂环境参数并不完全适用。研究表明，垂盆草在30～20℃温度范围和50%whc(基质最大持水量)条件下表现最佳，且对光照强度有一定适应性(23%～100%全光照)，这些特性需要特殊的栽培系统设计。

3、在繁殖技术方面，传统垂盆草主要采用分株或扦插繁殖，繁殖系数仅为1:6～1:10，效率较低。现有垂盆草栽培技术对活性成分的调控研究不足，无法满足药用植物标准化生产的需求。

4、针对上述问题，本发明提出了一种基于植物工厂的垂盆草智能化立体栽培系统及方法，通过整合led光谱调控、营养液精准供给和环境智能控制，实现垂盆草的高效、优质、标准化生产。

技术实现思路

1、本发明提出了一种基于植物工厂环境的垂盆草智能化立体栽培系统及方法，可以突破季节限制，实现垂盆草周年连续生产，并显著提高单位面积产量，优化垂盆草生长和活性成分积累，降低人工成本和生产能耗。

2、为了实现上述目的，本发明具体采用的技术方案如下：

3、基于植物工厂环境的垂盆草智能化立体栽培系统，包括：

4、多层立体栽培架，采用垂直多层结构，层间距30～50cm可调，栽培盘倾斜5～10°布置；

5、光谱可调led照明系统，包含红光(660nm)、蓝光(450nm)、远红光(730nm)和白光led模块，各波段光强独立可调；

6、营养液循环系统，包括营养液储罐、精密输液泵和滴灌管道，用于根据营养液循环周期实现营养液的间歇供给，其中，营养液循环周期为2～7次/月；

7、环境智能控制系统，由传感器网络、中央控制器和执行机构组成，用于实现环境参数的闭环控制；

8、数据采集与分析平台，用于基于物联网技术，实时采集生长数据并分析，为栽培决策提供支持。

9、本发明还提供了一种基于植物工厂环境的垂盆草智能化立体栽培方法，该栽培方法基于上述的栽培系统实现垂盆草的栽培，包括以下步骤：

10、s1、种子萌发；

11、将种子置于植物工厂萌发室，控制温度25±1℃，湿度60±5%，光照强度1000～10000lux(红蓝光比4:1)，光周期16h/8h；。

12、s2、幼苗立体栽培；

13、将萌发后的幼苗移栽至立体栽培系统，采用蛭石、珍珠岩及土作为基质，蛭石、珍珠岩、土的质量比为2:1:3，昼/夜温度控制在23～30℃，基质含水量维持在70%whc，并基于营养液循环系统间歇供给营养液；营养液每月喷灌2～7次，6l/m2/次，其中，蛭石、珍珠岩及土的质量比为2：1：3，营养液的配方为：磷酸二氢钾50～80mg/l，硫酸镁150～300mg/l，硝酸钙300～500mg/l，硫酸亚铁2～10mg/l，edta3～10mg/l，硼酸0.05～0.2mg/l，硫酸锰0.02～0.2mg/l，碘化钾0.0001～0.002mg/l，硫酸锌0.003～0.006mg/l，硫酸铜0.00003～0.0005mg/l，钼酸铵0.0002～0.002mg/l；

14、s3、生长期光谱与环境调控；

15、根据生长阶段调整led光谱和光强，幼苗期：红蓝光比7:3，光强1000～10000lux；快速生长期：红蓝光比6:4，光强1000～10000lux；活性成分积累期：红蓝光比6:4，并增加10%远红光，光强1000～10000lux；

16、s4、抗逆性诱导；

17、在采收前7～10天叶面喷施1～10mmol/l h2o2溶液，提高抗寒性和活性成分含量。

18、s5、机械化采收与加工；

19、生长45～60天后采收，采用两次蒸汽杀青(第一次130℃杀青6s，第二次125℃杀青8s)联合复合酶处理工艺制成饮片或提取物。

20、相比于现有技术，本发明具有以下的特点和有益效果：

21、1.生产效率大幅提升：通过立体栽培设计，单位面积产量可达传统地面栽培的5～8倍；

22、2.生长周期显著缩短：在优化环境条件下，垂盆草生长周期从传统3～4个月缩短至45～60天，实现每年6～8茬的连续生产；

23、3.品质稳定可控：通过精准调控光环境和营养供给，垂盆草有效成分积累显著提升且每茬间差异很小，满足药用标准要求；

24、4.资源高效利用：封闭式循环系统节水90%以上，led照明节能40%以上，无农药使用，环境友好；

25、5.自动化程度高：从播种到采收可实现全程机械化操作，人工成本降低70%以上；

26、6.不受地域季节限制：可在城市、荒漠、极地等任何环境建设，实现垂盆草的本地化生产。

技术特征：

1.基于植物工厂环境的垂盆草智能化立体栽培系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的基于植物工厂环境的垂盆草智能化立体栽培系统，其特征在于，所述多层立体栽培架层间距的可调范围为30～50cm，栽培盘倾斜5～10°布置。

3.如权利要求1所述的基于植物工厂环境的垂盆草智能化立体栽培系统，其特征在于，所述营养液循环系统包括营养液储罐、精密输液泵和滴灌管道，营养液循环周期为2～7次/月，间歇供给。

4.基于植物工厂环境的垂盆草智能化立体栽培方法，其特征在于，采用如权利要求1～3任一项所述的栽培系统实现垂盆草的栽培。

5.如权利要求4所述的基于植物工厂环境的垂盆草智能化立体栽培方法，其特征在于：包括以下步骤：

6.如权利要求5所述的基于植物工厂环境的垂盆草智能化立体栽培方法，其特征在于：所述步骤s1中，将种子置于植物工厂萌发室，控制温度25±1℃，湿度60±5%，红蓝光比4:1，光照强度1000～10000lux，光周期16h/8h。

7.如权利要求5所述的基于植物工厂环境的垂盆草智能化立体栽培方法，其特征在于：所述步骤s2中，营养液每月喷灌2～7次，6l/m2/次，营养液的配方为：磷酸二氢钾50～80mg/l，硫酸镁150～300mg/l，硝酸钙300～500mg/l，硫酸亚铁2～10mg/l，edta3～10mg/l，硼酸0.05～0.2mg/l，硫酸锰0.02～0.2mg/l，碘化钾0.0001～0.002mg/l，硫酸锌0.003～0.006mg/l，硫酸铜0.00003～0.0005mg/l，钼酸铵0.0002～0.002mg/l，蛭石、珍珠岩及土的质量比为2：1：3。

8.如权利要求5所述的基于植物工厂环境的垂盆草智能化立体栽培方法，其特征在于：所述步骤s4中，在采收前7～10天叶面喷施1～10mmol/l h2o2溶液。

9.如权利要求5所述的基于植物工厂环境的垂盆草智能化立体栽培方法，其特征在于：所述步骤s5中，生长45～60天后采收，采用两次蒸汽杀青联合复合酶处理工艺制成饮片或提取物。

10.如权利要求5所述的基于植物工厂环境的垂盆草智能化立体栽培方法，其特征在于：第一次130℃杀青6s，第二次125℃杀青8s。

技术总结
本发明涉及药用植物育苗技术领域，具体是一种基于植物工厂环境的垂盆草智能化立体栽培系统及方法，通过整合多层立体栽培架、LED光谱调控、营养液循环和环境智能控制，实现了垂盆草的高效、优质、周年生产。本发明特别设计了针对垂盆草生长特性的光谱配方，采用模块化立体栽培结构，显著提高了单位面积产量和资源利用效率。相比传统栽培方法，本发明可实现垂盆草生长周期缩短30%，产量提高5～8倍，同时节省水资源90%以上，为垂盆草的工业化生产提供了创新解决方案。

技术研发人员：邵宝平,丁艳平,刘欣,姜辰昕,梁俊玉,杨蓉芝,马拉娜,李成
受保护的技术使用者：甘肃赫博陇药科技有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2025/10/30