药用植物人工气候室是一种在人工控制温度、相对湿度、光照度、光谱、风速、气压、CO₂浓度等环境条件下，研究药用植物在生长发育过程中各种环境条件作用规律及因果关系的大型设施。其核心目标是通过精确控制环境因子，隔离变量，研究单一或多种因素对药用植物生长及有效成分积累的影响。

随着中药材种植标准化、精准化需求的不断提升，人工气候室已成为药用植物种苗繁育、生理研究、品种选育及道地性品种繁育的关键设施。当前，人工气候室建设已从早期的基础温控设施，发展为集高精度环境模拟、智能物联网监控、节能运行于一体的综合性工程。

方案针对药用植物的特殊性——不仅关注植株的生长发育，更关注有效成分（如生物碱、苷类、挥发油等次生代谢产物）的积累与品质形成——提出一套完整的建设方案。

一、设计原则与建设目标

1.设计原则

（1）精准性原则。药用植物对环境的响应极为敏感，环境因子的微小波动可能影响有效成分的积累。因此，气候室需具备高精度的环境控制能力。

（2）可重复性原则。科研实验要求实验条件的高度可重复性，气候室需确保不同批次实验的环境条件一致。

（3）灵活性与可定制性。不同药用植物（如根茎类、叶类、花类）对温度、湿度、光照的需求差异显著，气候室应能满足多品种、多阶段的实验需求。

（4）节能与安全性。在满足精度要求的前提下，采用节能技术降低运行成本；同时满足国家相关安全规范。

2.建设目标

建设一座功能完善、性能稳定的药用植物人工气候室，具备控光、控温、控湿、控气、自动化水肥一体以及全程化表型监测和分析功能，能够模拟各种自然界气候条件，根据不同的需求进行有效调控，维持并保证室内温湿度及其他环境模拟因素的控制精度，满足药用植物生长全过程的连续性需求。

二、空间规划与功能分区

根据药用植物研究的实际需求，建议建设总面积100～150平方米的人工气候室。以100平方米规模为例，可分为3个功能室：

生长室（培养室）：核心区域，用于药用植物的培育与实验

缓冲间：用于人员进出及物品传递，防止外部环境干扰

设备间/控制室：安装控制系统及辅助设备

三、核心环境控制系统

1.温度控制系统

温度是影响药用植物生长发育和有效成分积累的关键因子。

技术参数要求：

温度控制范围：4～45℃（可根据研究需要扩展至-20～50℃）

控温精度：±0.5℃

温度均匀度：≤±1℃

设定精度：0.1℃

2.湿度控制系统

湿度直接影响药用植物的蒸腾作用、光合作用及次生代谢产物的积累。

技术参数要求：

湿度控制范围：50～90%RH

控湿精度：±5%RH

控湿均匀度：≤±5%RH

设定精度：1%RH

3.送回风系统

采用两侧孔板送风、顶部回风或后部回风的空气循环方式，孔板开孔布局均匀，出风平缓，便于维修清洁。

4.光照系统

光照是药用植物光合作用和次生代谢产物合成的能量来源，不同药用植物对光质、光强和光周期的需求差异显著。

5.CO₂浓度控制系统

CO₂是植物光合作用的原料，对药用植物的生物量积累和有效成分合成具有重要影响。

配备CO₂浓度监测与调控系统

可实现CO₂浓度的精确设定与自动调节

具备新风换气功能，确保室内空气新鲜

6.新风系统

使气候室内送风均匀，具备新风换气功能

可快速与外界气体进行新风对流，保证室内空气清新

加装防尘过滤装置

四、智能控制系统

1.中央控制系统

中央控制系统是人工气候室的“大脑”，负责对所有环境参数进行集中监控与调节。

硬件配置：

采用PLC工控系统，防水绝缘智能控制柜

10英寸以上彩色液晶触摸屏作为人机交互界面

屏幕分辨率≥1024×600，主机频率≥800MHz

系统数据保存时间≥2年

功能要求：

可设置20个以上时段，分别设定温度、湿度、光照等参数

具备设定参数及数据记录功能

支持手动控制与自动控制两种模式

采用PID及模糊控制算法，实现精确控制

24小时制参数设定，模拟大自然中每天的环境变化

2.远程监控与数据管理

自带管理云平台和手机APP，实现远程调控与监管

支持远程设备运行状态监管、视频监管、数据查看、远程控制

具备数据自动记录、存储与导出功能

五、配套设备与辅助系统

1.栽培架（培养架）

数量：根据房间配置，每间3～8套

规格尺寸：约1300×600×2200mm（长×宽×高）

材质：304不锈钢或铝型材，耐腐蚀，表面光洁度高

层高：可手动上下自由调节，层高间距不小于600mm

每层配置：LED植物生长灯

2.灭菌系统

每间气候室配备紫外灭菌灯

按需配置灭菌系统，对室内空间进行高效灭菌

3.自动化水肥系统

配备自动化水肥一体化设备

自动化水培系统，溶氧充足，根系发达，植株生长迅速

4.照明与电源

每间气候室配备LED照明灯2套

五孔防水插座2个

具备短路、漏电等过保安全设备

5.表型监测系统（选配）

配备全程化表型监测和分析功能

可对药用植物的生长状况进行实时监测与记录

药用植物人工气候室的建设，将为中药材种植标准化、精准化提供重要的科研平台支撑。通过模拟不同产区、不同生长阶段的气候条件，系统研究环境因子对药用植物生长发育及品质形成的影响机制，为提升中药材质量与产业效益提供科学依据。