植物工厂颠覆了传统农业种植方式

2017-10-27 13:30来源：科技日报浏览：次手机版

　　没有土壤，没有阳光，这里的蔬菜却格外青翠，产量是露天种植的好几倍。
　　营养液是土壤，红蓝相间的LED灯是阳光，没有污染及病虫害。在这里，通过对环境的高精度控制，蔬菜的生长几乎不受自然条件的制约。近日，记者在位于北京市平谷区马坊镇的农众物联植物工厂里看到6层高的栽培架上，种满了生菜、小白菜、冰菜等10余种水培叶菜。
　　如今，这种完全颠覆了传统农业种植方式的植物工厂，正在或即将改变我们的餐桌。
　　“植物工厂是一种技术高度密集、资源高效利用的农业生产方式，是世界各国保障食物安全的重要发展方向。”作为我国最早研究植物工厂的专家之一、中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所研究员杨其长说。
　　然而，由于植物工厂在环境精准可控条件下进行生产，能耗大、运行成本高等问题突出，已经成为其发展的重要瓶颈。在杨其长的带领下，项目组历经12年的潜心研究，在植物工厂光源适配理论与方法、光效与能效提升、营养品质调控以及多因子协同管控技术等方面取得了多项原创性成果。形成了普及型植物工厂、岛礁植物工厂、低碳智能家庭植物工厂等多个系列产品，在北京等20多个省市自治区和部队系统的200多个园区和农业企事业单位推广应用，经济、社会效益显著。在2016年该项目获北京市科学技术奖二等奖。
　　衡量一个国家农业高技术水平的重要标志
　　“植物工厂是一种通过设施内高精度环境控制实现作物周年连续生产的高效农业生产方式，单位面积产量可达露地生产的40倍以上，因此被世界各国尤其是耕地资源紧缺的国家作为保障食物安全的重要发展方向。”杨其长说。
　　我国是一个人均资源极为紧缺的国家，人均耕地仅为世界平均水平的40%，人均水资源仅为世界平均水平的25%，保障食物安全的任务艰巨，大力推动植物工厂高技术产业的发展符合我国长期的战略部署。
　　植物工厂的显著特征是技术的高度集成与应用，因此又被认为是衡量一个国家农业高技术水平的重要标志，就像航天工程、磁悬浮、大飞机等技术一样，发达国家不会轻易让其他对手掌握，必须依靠自主研发。
　　据了解，日本、荷兰等国从20世纪70年代开始研究，并已在植物工厂系统结构、营养液栽培与环境控制等一些关键技术方面取得了重要进展，但由于存在系统能耗大、运行成本高等突出瓶颈，大规模应用仍受到一定限制。
　　“如何突破植物工厂系统能耗大、运行成本高等突出技术瓶颈，大幅度降低人工光源与空调系统能耗、提升蔬菜品质并实现植物工厂的智能化管控，构建‘低碳、智能、高效’的植物工厂生产技术体系，是实现植物工厂快速普及与推广的关键。”杨其长说。
　　不靠太阳种蔬菜
　　万物生长靠太阳。阳光不仅是植物进行光合作用等基本生理活动的能量源，而且也是花芽分化、开花结果等形态的动力源。但在植物工厂里，蔬菜所需要的光是通过LED灯照射的。
　　杨其长告诉记者，当前植物工厂所使用的人工光源主要是荧光灯和发光二极管。LED能够发出植物生长所需要的单色光(如波峰为450nm的蓝光、波峰为660nm的红光等)，而且红、蓝光LED组合后，还能形成与植物光合作用与形态建成基本吻合的光谱。
　　“与普通荧光灯等相比，LED主要具有节能、环保、寿命长、单色光并可组合、冷光源等优势，被认为是人工光植物工厂的理想光源。”杨其长说，“人工光源通过不同光质组合和光强、光周期调控，可以代替阳光，满足植物工厂里蔬菜等作物的全生育期光合作用需要。”
　　除去不依赖阳光外，植物工厂中的蔬菜还有另一个神奇之处，即不需要土壤。这些长势良好的蔬菜均生长在专业定制的栽培模组内，模组下方并无土壤，而是完全依靠营养液。

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