植物工廠顛覆傳統農作方式

　　植物工廠可實現光、溫人工控制，並顯著提高土地利用率。

　　本報記者何燁文/圖

　　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多個國家和地區的500多位專家學者、企業來賓與會，也讓植物工廠、溫室智能管控等設施園藝的最新研究成果在此次大會亮相。作為大會的重要內容之一，會議還同期進行了植物工廠與溫室技術成果展覽，不同參展商都把體現自家最高科技含量的產品進行展出，尤其是智能管控、立體種植、LED光源以及新型營養液栽培系統等植物工廠最新成果，將在精准化、智能化上帶領設施農業向更高級邁進。

　　植物工廠是設施農業的高級階段

　　植物工廠是典型的現代農業高科技成果，是一種通過設施內高精度的環境控制實現農作物周年連續生產的高效農業系統，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液等環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），由營養液代替，實現了可控環境下的高效生產。

　　由於植物工廠實現了全程人工控制，作物生產計劃性強，能夠實現周年均衡生產，生產者完全可以按照市場需求，制定出周年的生產計劃，可以有效地避免了市場風險。由於光照、溫濕度精准可控，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，節省人工成本。在封閉或半封閉的環境中，配有防虫網和衛生管理體系，可以有效防止昆虫和病原菌的侵入，不施農藥，實現清潔生產。植物工廠作為一種全新的生產方式，人工控制植物生產所需要的環境和營養，實現了作物生長不受外界自然氣候影響的技術突破，單位面積產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作物生產，也是未來航天工程、月球和其它星球探索過程中實現食物自給的重要手段。

　　植物工廠生產效益高

　　植物工廠的出現與兩項技術的突破有密切關系，一是營養液栽培技術，另一是環境控制技術。發達國家從20世紀50年代開始持續進行植物工廠的探索，並取得了重要進展。

　　植物工廠作為技術高度集成的農業系統，就像航天工程、磁懸浮、大飛機等技術一樣，是體現一個國家高技術水平的的重要標志，也是農業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業大國，在植物工廠高技術領域必須實現自主突破。

　　中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所（環發所）研究員楊其長告訴記者，十五年前，環發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，並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，發現歐洲人已經在進行有關LED光源在植物栽培系統的試驗研究，通過查閱資料，我了解到LED是一種非常好的節能光源，紅藍光LED組合可為植物光合作用提供理想的光譜，是未來農業與生物領域重要的人工光源。我馬上與植物工廠聯系起來，如果將LED用於植物工廠代替目前的熒光燈，將是一個重要的發展方向。”楊其長說。

　　2009年9月，中國農科院環發所植物工廠研發團隊與北京中環易達設施園藝科技有限公司建設的國內第一例智能型植物工廠終於宣告研制成功。標志著我國在植物工廠領域已經取得重大技術突破，成為世界上少數掌握植物工廠高技術的國家。

　　2010年，國內首例家庭版植物工廠在京誕生，這意味著植物工廠技術正式步入家庭生活。如果你嫌天氣冷不願出門買菜，或者擔憂蔬菜安全和品質，不妨在自家陽台或者客廳裡放置一台冰箱大小的“家庭植物工廠”，種植自己喜歡的葉類蔬菜，現吃現摘，完全不用擔心有農殘問題。

　　在去年的國家“十二五”科技創新成就展上，中國農科院“設施植物環境工程團隊”自主研發的“智能LED植物工廠”成果亮相，受到了黨和國家領導人以及社會各界的高度贊譽和關注。

　　楊其長還告訴記者，發達國家在植物工廠技術應用上走的是高投入、高產出的路子，而我國的發展方向是低能耗、低運行成本基礎上的高效生產，“產量上我們不追求冠軍，但生產效益上不比人家差。”楊其長說。

　　未來要實現農業生產的工業化

　　在這次國際設施園藝大會上，有很多開發和應用植物工廠技術的企業，上海芯智儂實業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產系統已經在上海落地，整套設備運用天然氣，對植物生產進行環境控制，在光照少的時候對植物進行補光，也可調節溫濕度環境。不同的植物所需的生長環境不同，而一台設備通過在軟件中設置不同參數就能實現。“歐洲在設施園藝上的技術運用領先，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上實現全自動化操作，我看好中國市場的發展前景。在將來，中國的高端農業將是純工業化式的生產。”張誼文說。

　　楊其長認為，我國的植物工廠發展很快，技術水平處於世界前列，但與發達國家相比，仍有一定差距。因此，他建議未來我國植物工廠研發與產業：一是加強新材料、新裝備、新能源與節能技術的應用研究，進一步降低裝備建設成本與運行成本﹔二是基於大數據與物聯網的植物工廠智能化管理技術亟待提高，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，盡快培育出適宜於植物工廠的高產、優質蔬菜以及功能性植物新品種﹔四是加強專業人才培育。植物工廠對運營管理要求高，未來我們需要大量的專業化、技術層次高的管理工人。對於植物工廠整個產業的發展，他建議植物工廠的發展應該上升到國家戰略，出台相應的產業扶持政策，並給予資金上的補貼，這樣也有利於技術的推廣。

　　最近30年，我國的設施園藝面積已經達到370萬公頃，成為世界上設施園藝面積最大的國家，設施園藝有效保証了我國四季果蔬供應和菜籃子安全，也為農業增效、農民增收做出了積極貢獻。