不需陽光沒有土壤 植物工廠顛覆傳統(tǒng)農(nóng)作方式

 　　近日，2017國際設施園藝大會在北京召開，這是被稱為設施園藝界的奧林匹克盛會首次來到中國。大會吸引了30多個和地區(qū)的500多位專家學者、企業(yè)來賓與會，也讓植物工廠、溫室智能管控等設施園藝的研究成果在此次大會亮相。作為大會的重要內(nèi)容之一，會議還同期進行了植物工廠與溫室技術(shù)成果展覽，不同參展商都把體現(xiàn)自家科技含量的產(chǎn)品進行展出，尤其是智能管控、立體種植、LED光源以及新型營養(yǎng)液栽培系統(tǒng)等植物工廠成果，將在精準化、智能化上帶領設施農(nóng)業(yè)向更高級邁進。

 

　　植物工廠是設施農(nóng)業(yè)的高級階段

 

　　植物工廠是典型的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高科技成果，是一種通過設施內(nèi)高精度的環(huán)境控制實現(xiàn)農(nóng)作物周年連續(xù)生產(chǎn)的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，是由計算機對植物生育過程的溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度以及營養(yǎng)液等環(huán)境條件進行自動控制，不受或很少受自然條件制約的全新生產(chǎn)方式。植物工廠脫離的天（太陽），由人工光源代替；也脫離了地（土壤），由營養(yǎng)液代替，實現(xiàn)了可控環(huán)境下的生產(chǎn)。

 

　　由于植物工廠實現(xiàn)了全程人工控制，作物生產(chǎn)計劃性強，能夠?qū)崿F(xiàn)周年均衡生產(chǎn)，生產(chǎn)者完全可以按照市場需求，制定出周年的生產(chǎn)計劃，可以有效地避免了市場風險。由于光照、溫濕度精準可控，植物的生長速度加快，葉菜類作物的生長速度快、周期短，單位面積產(chǎn)量高，效益好。作物生長的機械化、自動化程度高。運營人工少，節(jié)省人工成本。在封閉或半封閉的環(huán)境中，配有防蟲網(wǎng)和衛(wèi)生管理體系，可以有效防止昆蟲和病原菌的侵入，不施農(nóng)藥，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)。植物工廠作為一種全新的生產(chǎn)方式，人工控制植物生產(chǎn)所需要的環(huán)境和營養(yǎng)，實現(xiàn)了作物生長不受外界自然氣候影響的技術(shù)突破，單位面積產(chǎn)量可達露地的幾十倍甚至上百倍，因此又被認為是21世紀解決人口、資源、環(huán)境問題的重要途徑，甚至可以在荒漠、戈壁、海島、水面、樓房等非可耕地實現(xiàn)作物生產(chǎn)，也是未來航天工程、月球和其它星球探索過程中實現(xiàn)食物自給的重要手段。

 

　　植物工廠生產(chǎn)效益高

 

　　植物工廠的出現(xiàn)與兩項技術(shù)的突破有密切關系，一是營養(yǎng)液栽培技術(shù)，另一是環(huán)境控制技術(shù)。發(fā)達從20世紀50年代開始持續(xù)進行植物工廠的探索，并取得了重要進展。

 

　　植物工廠作為技術(shù)高度集成的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，就像航天工程、磁懸浮、大飛機等技術(shù)一樣，是體現(xiàn)一個高技術(shù)水平的的重要標志，也是農(nóng)業(yè)智能裝備國際競爭的重要領域，中國作為具有重要影響的農(nóng)業(yè)大國，在植物工廠高技術(shù)領域必須實現(xiàn)自主突破。

 

　　中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所（環(huán)發(fā)所）研究員楊其長告訴記者，十五年前，環(huán)發(fā)所就將植物工廠作為科研選題的重要方向之一，收集了大量的有關植物工廠的研究資料，并成立了專門的科研團隊。“2005年我在留學荷蘭瓦赫寧根大學期間，發(fā)現(xiàn)歐洲人已經(jīng)在進行有關LED光源在植物栽培系統(tǒng)的試驗研究，通過查閱資料，我了解到LED是一種非常好的節(jié)能光源，紅藍光LED組合可為植物光合作用提供理想的光譜，是未來農(nóng)業(yè)與生物領域重要的人工光源。我馬上與植物工廠聯(lián)系起來，如果將LED用于植物工廠代替目前的熒光燈，將是一個重要的發(fā)展方向。”楊其長說。

 

　　2009年9月，中國農(nóng)科院環(huán)發(fā)所植物工廠研發(fā)團隊與北京中環(huán)易達設施園藝科技有限公司建設的國內(nèi)例智能型植物工廠終于宣告研制成功。標志著我國在植物工廠領域已經(jīng)取得重大技術(shù)突破，成為上少數(shù)掌握植物工廠高技術(shù)的。

 

　　2010年，國內(nèi)首例家庭版植物工廠在京誕生，這意味著植物工廠技術(shù)正式步入家庭生活。如果你嫌天氣冷不愿出門買菜，或者擔憂蔬菜和品質(zhì)，不妨在自家陽臺或者客廳里放置一臺冰箱大小的“家庭植物工廠”，種植自己喜歡的葉類蔬菜，現(xiàn)吃現(xiàn)摘，完全不用擔心有農(nóng)殘問題。

 

　　在去年的“十二五”科技創(chuàng)新成就展上，中國農(nóng)科院“設施植物環(huán)境工程團隊”自主研發(fā)的“智能LED植物工廠”成果亮相，受到了黨和領以及社會各界的高度贊譽和關注。

 

　　楊其長還告訴記者，發(fā)達在植物工廠技術(shù)應用上走的是高投入、高產(chǎn)出的路子，而我國的發(fā)展方向是低能耗、低運行成本基礎上的生產(chǎn)，“產(chǎn)量上我們不追求，但生產(chǎn)效益上不比人家差。”楊其長說。

 

　　未來要實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的工業(yè)化

 

　　在這次國際設施園藝大會上，有很多開發(fā)和應用植物工廠技術(shù)的企業(yè)，上海芯智儂實業(yè)有限公司的負責人張誼文告訴記者，他們公司通過引進的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)已經(jīng)在上海落地，整套設備運用天然氣，對植物生產(chǎn)進行環(huán)境控制，在光照少的時候?qū)χ参镞M行補光，也可調(diào)節(jié)溫濕度環(huán)境。不同的植物所需的生長環(huán)境不同，而一臺設備通過在軟件中設置不同參數(shù)就能實現(xiàn)。“歐洲在設施園藝上的技術(shù)運用領先，但中國的移動終端有很好的社會基礎，將來通過在手機的APP上實現(xiàn)全自動化操作，我看好中國市場的發(fā)展前景。在將來，中國的高端農(nóng)業(yè)將是純工業(yè)化式的生產(chǎn)。”張誼文說。

 

　　楊其長認為，我國的植物工廠發(fā)展很快，技術(shù)水平處于前列，但與發(fā)達相比，仍有一定差距。因此，他建議未來我國植物工廠研發(fā)與產(chǎn)業(yè)：一是加強新材料、新裝備、新能源與節(jié)能技術(shù)的應用研究，進一步降低裝備建設成本與運行成本；二是基于大數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)的植物工廠智能化管理技術(shù)亟待提高，顯著提升精細化與流程工廠化管理水平；三是專用品種選育亟待開展，盡快培育出適宜于植物工廠的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)蔬菜以及功能性植物新品種；四是加強專業(yè)人才培育。植物工廠對運營管理要求高，未來我們需要大量的專業(yè)化、技術(shù)層次高的管理工人。對于植物工廠整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，他建議植物工廠的發(fā)展應該上升到戰(zhàn)略，出臺相應的產(chǎn)業(yè)扶持政策，并給予資金上的補貼，這樣也有利于技術(shù)的推廣。

 

　　最近30年，我國的設施園藝面積已經(jīng)達到370萬公頃，成為上設施園藝面積的，設施園藝有效保證了我國四季果蔬供應和菜籃子，也為農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收做出了積極貢獻。