植物工厂颠覆了传统农业种植方式(2)

2017-10-27 13:30来源：科技日报浏览：次手机版

　　据介绍，植物的这一特别“饮食”方式，也就是人们常说的无土栽培技术，它是植物工厂的技术核心之一。这些营养液由专业人员精心调制而成，能及时有效的为植物提供各种养分，能最大限度满足植物不同生长时期的营养要求，也能协调植物生长所需的水、肥、气(氧气)、温等条件，使蔬菜生长快、产量高。
　　针对植物工厂营养液栽培系统自毒物质累积、常规方法不易去除的突出问题，项目组发明了将UV(紫外)-纳米TiO2结合处理营养液自毒物质的技术方法；提出并发明了采收前短期连续光照与营养液氮素水平调控相结合的蔬菜品质调控技术。
　　“这项技术可降低叶菜硝酸盐含量30%以上，显著提升Vc和可溶性糖含量。”杨其长说。
　　然而，并不是所有的蔬菜都可以在植物工厂种植。“就技术条件而言，所有蔬菜均可在植物工厂里种植。”杨其长说，“但由于植物工厂采用立体多层栽培模式，为了充分利用栽培空间，一般都会选择低矮的叶菜(生菜、小油菜、芹菜、菠菜等)、中草药、食用菌、草莓等种植。对于番茄、辣椒茄子、黄瓜等高大的茄果类和瓜果类蔬菜不适合种植，即便栽培也要选用其低矮的品种进行种植。”
　　掌握了植物工厂的核心技术
　　然而，植物工厂的实现并非易事。在课题研究过程中，杨其长他们遇到的最大挑战是专用LED光源的研发问题。在2005年以前，市场上常见的LED光源的光质与植物光合需求不够吻合，光照强度也弱。
　　项目团队通过多方面努力探索，与其他半导体光源科研单位合作，在2005年研发出了植物工厂专用LED光源板，并建设了一个小规模的LED人工光植物工厂实验室，这才加速了人工光植物工厂的研发进度。
　　杨其长告诉记者，植物在植物工厂的人工环境下进行生长，核心要素是光环境，首先要解决的难点就是对植物光配方的研究，这是植物LED光源创制的核心。同时，由于植物工厂的能源消耗比较大，因而节能环境控制技术可谓是植物工厂的“生命”，“如果能源消耗很大，发展就受限”。
　　此外，智能化管控的实现也是难点之一。“环境和营养要素的检测和控制，与传统农业有很大区别。”杨其长说，“需要高技术的手段，包括信息技术、智能装备技术、互联网技术等技术的集成和应用。”
　　如何突破植物工厂系统能耗大、运行成本高等关键技术瓶颈，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。
　　“发展中国植物工厂高技术产业，必须依靠自主研发实现在植物光配方及人工光源创制、节能环境控制以及智能化管控等核心关键技术上取得突破，否则必将受制于人。”杨其长说。
　　经过长期钻研和探索，杨其长带领研究团队率先进行了植物光配方的系统探索，探明了基于LED的植物光配方优化参数，发明了以AIGaInP红光660nm芯片与InGaN蓝光450nm芯片为核心的多光质组合植物LED节能光源；开发出基于植株发育特征的水平与垂直方向可移动式LED动态光环境调控技术，显著降低了光源能耗。
　　项目组还研发出植物工厂光效、能效与营养品质提升的环境—营养多因子协同技术，集成创制出3个系列的智能LED植物工厂成套产品。探明了基于光配方、光—温耦合与营养品质提升等多因子协同调控的逻辑控制策略及算法，研制出基于物联网的植物工厂智能化管控技术，实现对植物工厂温度、湿度、光照、CO2浓度以及营养液EC、pH、DO等要素的在线检测、远端访问、程序更新及网络化智能管控。集成创制出3个系列的智能LED植物工厂成套技术产品：规模量产型、可移动型、家庭微型植物工厂。
　　已具备大规模推广的条件

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