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[农民日报]不需阳光没有土壤 植物工厂颠覆传统农作方式

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      植物工厂可实现光、温人工控制,并显著提高土地利用率。

  

  近日,2017国际设施园艺大会在北京召开,这是被称为设施园艺界的奥林匹克盛会首次来到中国。大会吸引了30多个国家和地区的500多位专家学者、企业来宾与会,也让植物工厂、温室智能管控等设施园艺的最新研究成果在此次大会亮相。作为大会的重要内容之一,会议还同期进行了植物工厂与温室技术成果展览,不同参展商都把体现自家最高科技含量的产品进行展出,尤其是智能管控、立体种植、LED光源以及新型营养液栽培系统等植物工厂最新成果,将在精准化、智能化上带领设施农业向更高级迈进。

  

  植物工厂是设施农业的高级阶段

  植物工厂是典型的现代农业高科技成果,是一种通过设施内高精度的环境控制实现农作物周年连续生产的高效农业系统,是由计算机对植物生育过程的温度、湿度、光照、二氧化碳浓度以及营养液等环境条件进行自动控制,不受或很少受自然条件制约的全新生产方式。植物工厂脱离的天(太阳),由人工光源代替;也脱离了地(土壤),由营养液代替,实现了可控环境下的高效生产。

  由于植物工厂实现了全程人工控制,作物生产计划性强,能够实现周年均衡生产,生产者完全可以按照市场需求,制定出周年的生产计划,可以有效地避免了市场风险。由于光照、温湿度精准可控,植物的生长速度加快,叶菜类作物的生长速度快、周期短,单位面积产量高,效益好。作物生长的机械化、自动化程度高。运营人工少,节省人工成本。在封闭或半封闭的环境中,配有防虫网和卫生管理体系,可以有效防止昆虫和病原菌的侵入,不施农药,实现清洁生产。植物工厂作为一种全新的生产方式,人工控制植物生产所需要的环境和营养,实现了作物生长不受外界自然气候影响的技术突破,单位面积产量可达露地的几十倍甚至上百倍,因此又被认为是21世纪解决人口、资源、环境问题的重要途径,甚至可以在荒漠、戈壁、海岛、水面、楼房等非可耕地实现作物生产,也是未来航天工程、月球和其它星球探索过程中实现食物自给的重要手段。

  

  植物工厂生产效益高

  植物工厂的出现与两项技术的突破有密切关系,一是营养液栽培技术,另一是环境控制技术。发达国家从20世纪50年代开始持续进行植物工厂的探索,并取得了重要进展。

  植物工厂作为技术高度集成的农业系统,就像航天工程、磁悬浮、大飞机等技术一样,是体现一个国家高技术水平的的重要标志,也是农业智能装备国际竞争的重要领域,中国作为具有重要影响的农业大国,在植物工厂高技术领域必须实现自主突破。

  中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所(环发所)研究员杨其长告诉记者,十五年前,环发所就将植物工厂作为科研选题的重要方向之一,收集了大量的有关植物工厂的研究资料,并成立了专门的科研团队。“2005年我在留学荷兰瓦赫宁根大学期间,发现欧洲人已经在进行有关LED光源在植物栽培系统的试验研究,通过查阅资料,我了解到LED是一种非常好的节能光源,红蓝光LED组合可为植物光合作用提供理想的光谱,是未来农业与生物领域重要的人工光源。我马上与植物工厂联系起来,如果将LED用于植物工厂代替目前的荧光灯,将是一个重要的发展方向。”杨其长说。

  2009年9月,中国农科院环发所植物工厂研发团队与北京中环易达设施园艺科技有限公司建设的国内第一例智能型植物工厂终于宣告研制成功。标志着我国在植物工厂领域已经取得重大技术突破,成为世界上少数掌握植物工厂高技术的国家。

  2010年,国内首例家庭版植物工厂在京诞生,这意味着植物工厂技术正式步入家庭生活。如果你嫌天气冷不愿出门买菜,或者担忧蔬菜安全和品质,不妨在自家阳台或者客厅里放置一台冰箱大小的“家庭植物工厂”,种植自己喜欢的叶类蔬菜,现吃现摘,完全不用担心有农残问题。

  在去年的国家“十二五”科技创新成就展上,中国农科院“设施植物环境工程团队”自主研发的“智能LED植物工厂”成果亮相,受到了党和国家领导人以及社会各界的高度赞誉和关注。

  杨其长还告诉记者,发达国家在植物工厂技术应用上走的是高投入、高产出的路子,而我国的发展方向是低能耗、低运行成本基础上的高效生产,“产量上我们不追求冠军,但生产效益上不比人家差。”杨其长说。

  

  未来要实现农业生产的工业化

  在这次国际设施园艺大会上,有很多开发和应用植物工厂技术的企业,上海芯智侬实业有限公司的负责人张谊文告诉记者,他们公司通过引进的热电联产系统已经在上海落地,整套设备运用天然气,对植物生产进行环境控制,在光照少的时候对植物进行补光,也可调节温湿度环境。不同的植物所需的生长环境不同,而一台设备通过在软件中设置不同参数就能实现。“欧洲在设施园艺上的技术运用领先,但中国的移动终端有很好的社会基础,将来通过在手机的APP上实现全自动化操作,我看好中国市场的发展前景。在将来,中国的高端农业将是纯工业化式的生产。”张谊文说。

  杨其长认为,我国的植物工厂发展很快,技术水平处于世界前列,但与发达国家相比,仍有一定差距。因此,他建议未来我国植物工厂研发与产业:一是加强新材料、新装备、新能源与节能技术的应用研究,进一步降低装备建设成本与运行成本;二是基于大数据与物联网的植物工厂智能化管理技术亟待提高,显著提升精细化与流程工厂化管理水平;三是专用品种选育亟待开展,尽快培育出适宜于植物工厂的高产、优质蔬菜以及功能性植物新品种;四是加强专业人才培育。植物工厂对运营管理要求高,未来我们需要大量的专业化、技术层次高的管理工人。对于植物工厂整个产业的发展,他建议植物工厂的发展应该上升到国家战略,出台相应的产业扶持政策,并给予资金上的补贴,这样也有利于技术的推广。

  最近30年,我国的设施园艺面积已经达到370万公顷,成为世界上设施园艺面积最大的国家,设施园艺有效保证了我国四季果蔬供应和菜篮子安全,也为农业增效、农民增收做出了积极贡献。

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