随着世界人口的不断增多、全球气候变化、环境污染等因素，传统农业已不能完全满足人类日益增长的需求。作为设施农业发展最高阶段的植物工厂具有环境污染小、资源利用率高、环境可控性好、产量稳定且品质高等优点。同美国、荷兰和日本等农业发达国家相比，我国在植物工厂领域的研究还存在起步晚和技术差距大等问题。研究植物工厂及其生产技术，不仅可以缩短我国和农业发达国家的技术差距，还可提高我国农业的可持续发展水平。　　本文研究并设计了一座完全人工光型植物工厂，通过试验研究不同光环境对生菜生长的影响，最后根据试验结果建立光环境决策系统以指导生产实践。主要的研究内容和结论如下:　　(1)研究分析植物工厂的功能需求，将植物工厂划分成栽培系统、人工光源系统、温湿度控制系统和二氧化碳控制系统4个子系统;栽培系统采用立体式DFT水培形式，并设计了尺寸为5×0.73×3.5m的栽培架及配套的水培设备;根据植物工厂不同的光照需求，研究并设计出两种不同控制方法的人工光源:可以自由调节人工光源和植物之间的距离的高度可调式人工光源，调节范围为0～500mm，水平移动式人工光源，水平移动速度可在0至0.1m/s可调，调节精度0.005m/s;温湿度控制系统选用MWW120AR5地源热泵和DOS-18A超声波加湿机组合的方式进行控制;二氧化碳控制系统采用钢瓶直施法。植物工厂采用保温设计和地源热泵技术，每年在制冷和采暖方面每年可分别节省47％和46％的能源。　　(2)通过生菜栽培试验，研究并分析了光环境对生菜生长的影响，并得出以下结论。光波动周期对生菜生长的影响:生菜的光合速率、株高、干鲜质量都随低光周期的延长而呈下降趋势;单位功耗产出随低光周期的延长而增大，处理120/40的单位功耗产出是处理40/40的1.25倍。光周期对生菜生长的影响:在光波动环境下，生菜的干鲜质量、株高和茎粗和叶绿素的含量随着光周期的延长而增加;延长光周期会降低生菜的根冠比和单位功耗产出。　　(3)对试验数据进行回归分析后，建立植物工厂光环境下生菜的生长模型。以经济最优为日标，构建了主要由输入输出模块、决策模块和维护模块三部分组成的植物工厂光环境决策系统。