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植物工厂是设施园艺发展的必然趋势和高级阶段，是颠覆性的土地利用方式和农作方式，可以通过替代或补充传统设施园艺模式实现我国设施园艺科技和产业的跨越式发展，解决当前我国设施园艺以简易设施(日光温室和塑料大棚)、土壤栽培和设施内被动式环控为特征的生产方式中的诸多的资源、环境和生产效率问题，也是实现21世纪农业可持续发展和食物安全保障的有效途径。

植物工厂作为技术高度密集、资源高效利用型的立体化集约化的现代农业生产方式，被认为是突破资源环境约束，保障食物安全，提升生产效率，发展现代农业，实现乡村振兴和生态文明的重要途径，东亚、欧美等一些国家和地区高度重视植物工厂的发展。我国是植物工厂技术装备研发与产业化发展最快的国家，在引进消化吸收再创新的基础上，在国家研发项目和产业政策引导下，在农业企业和照明企业的转型探索下，仅用十几年的时间使该领域的研发由跟跑发展到世界先进水平。我国植物工厂产业发展受到多元背景因素的直接或间接驱动，包括气候变化资源、环境、食物安全、国内外设施园艺发展、社会发展水平和科技发展水平等从概念上讲，植物工厂是有档次级别之分的，其本质优势在于植物生产要素的智能化管控水平，按此标准可分为4类。
20世纪60-90年代，LED光源的陆续发明与半导体照明技术的成熟是推动植物工厂21世纪快速发展的最直接、最有效、最持久和综合效益最高的技术装备因素，兼具多重效益目标、多元调控内涵、多样应用场景，成为替代传统光源，实现植物工厂生产全要素智能化管控的关键且不可或缺的一环。植物工厂是LED光源应用的最佳场所，LED光源植物工厂应用的优选光源，LED植物工厂是人工光植物工厂的发展基本方向。
LED光源植物工厂研发与应用激发了植物工厂产业和农业照明产业活力，成为农业和照明行业跨界交叉发展的原动力和产业增长点:同时，也催生了植物光生物学的分支即植物光质生理学学科。植物工厂是植物光质生理学研究与应用的理想场所和设施类型，光环境调控对植物优质高产稳产的农学意义重大。植物工厂高效运营有待于植物光质生理学的深入揭示，植物光质生理学规律的揭示将为植物工厂光环境调控乃至环控策略建立提供科学依据。本章总结了植物工厂的定义与内涵、发展背景、生产优势、环境调控因素及调控方法、光环境内涵、植物光质生理学的定义与内涵、植物工厂光源特征及应用方法。