植物工廠，可以讓你在家種上喜歡的蔬菜，這些想法不再是幻想，已成現(xiàn)實。下面，我們走進(jìn)智慧農(nóng)業(yè)研學(xué)產(chǎn)品——為你揭開我國植物工廠的科技奧秘。

目前，各類資本正加速進(jìn)入植物工廠這一新興領(lǐng)域，不僅中糧、寶鋼在布局植物工廠園區(qū)，菲利普、三菱等企業(yè)也紛紛介入植物工廠的技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)推廣。福建光電企業(yè)三安集團(tuán)甚至投入70億元“跨界”打造大型植物工廠。日前，記者走訪了植物工廠企業(yè)和相關(guān)專家，探究植物工廠里的蔬菜是如何生長的，這一技術(shù)在我國的研究和應(yīng)用情況，以及如何推動我國植物工廠的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

不靠太陽，植物工廠長啥樣

在植物工廠里，蔬菜的頭頂沒有太陽、腳下沒有土壤，卻依然充滿綠意——這得益于頭頂?shù)牟噬獿ED燈和腳下的營養(yǎng)液。在北京市平谷區(qū)馬坊鎮(zhèn)，農(nóng)眾物聯(lián)占地不足10畝的植物工廠里，新鮮蔬菜層層疊疊，旺盛地長著。該植物工廠共分三層，一層栽培高端食用菌，二層種植山野菜，三層則主要種植茄果類蔬菜。滿負(fù)荷運轉(zhuǎn)下，能年產(chǎn)蔬菌茄果1400萬斤。

“植物工廠環(huán)境全部是智能調(diào)控、立體種植，因此生產(chǎn)不受自然環(huán)境的束縛，能周年生產(chǎn)，葉菜類18至20天能生產(chǎn)一茬，總產(chǎn)量是自然環(huán)境下的幾十倍。我們目前的主要產(chǎn)品是藥食同源的高端食材，去年的訂單額有1.1億元?！鞭r(nóng)眾物聯(lián)負(fù)責(zé)人姚旭說。

中國農(nóng)科院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所研究員楊其長是我國植物工廠最早的研究人之一。談到植物工廠的優(yōu)勢，他掩飾不住興奮：葉菜一年可收獲15至18茬，產(chǎn)量是露地栽培的40倍以上；不施用農(nóng)藥，產(chǎn)品安全無污染；多層立體栽培，LED植物工廠栽培層數(shù)可達(dá)15層以上，顯著提升土地利用效率；可在非可耕地上生產(chǎn)，例如沙漠、戈壁、島礁，乃至建筑物屋頂或地下室。

提到地下室，陜西的植物工廠企業(yè)旭田光電就利用西安一處地下人防工程，建起了一座640平方米的植物工廠，將原本暗無生機(jī)的地下室變成了綠意盎然的植物世界。企業(yè)負(fù)責(zé)人王琦說，不占用耕地，又不使用農(nóng)藥，無論是經(jīng)濟(jì)前景還是社會效益，植物工廠都值得投資。“不僅在休閑農(nóng)業(yè)與都市農(nóng)業(yè)，在國防裝備、遠(yuǎn)洋艦船、沙漠荒島、航空航天等領(lǐng)域，都有重要的戰(zhàn)略意義。”王琦說。

此前，很多人擔(dān)心植物工廠生產(chǎn)出的蔬菜在口感方面與傳統(tǒng)的土壤栽培有差距。楊其長說，目前，植物工廠的蔬菜在口感方面與普通栽培的幾乎沒有差別。由于不施用農(nóng)藥，更符合綠色的農(nóng)業(yè)發(fā)展理念。此前，相關(guān)專家已通過控制硝態(tài)氮的使用、采前短期連續(xù)光照以及增加一些微量元素等方法，成功解決了提高植物工廠蔬菜口感風(fēng)味與營養(yǎng)品質(zhì)的方法。

近年來，在相關(guān)項目的支持下，我國在植物工廠LED節(jié)能光源創(chuàng)制、光溫耦合節(jié)能環(huán)境控制、營養(yǎng)液栽培、蔬菜品質(zhì)調(diào)控以及智能化管控等關(guān)鍵領(lǐng)域不斷取得重要進(jìn)展。有關(guān)課題組開發(fā)出普及型植物工廠、大廈型植物工廠、島礁植物工廠、家庭植物工廠等多系列產(chǎn)品。

目前，我國已掌握了植物工廠的五大核心技術(shù)，成為少數(shù)幾個完全掌握植物工廠核心技術(shù)的國家之一。其中，LED人工光源技術(shù)更是核心技術(shù)的核心，在這方面中國已處于全球領(lǐng)先地位。楊其長認(rèn)為，隨著“一帶一路”戰(zhàn)略的推進(jìn)，未來植物工廠有望像中國高鐵等高技術(shù)一樣，實現(xiàn)技術(shù)裝備的出口。

成本較高，產(chǎn)業(yè)瓶頸咋破解

事實上，我國是植物工廠產(chǎn)業(yè)化發(fā)展最快的國家，幾年時間即走過了發(fā)達(dá)國家?guī)资甑陌l(fā)展道路。目前，我國人工光植物工廠總數(shù)已達(dá)100座左右，成為數(shù)量僅次于日本的植物工廠發(fā)展大國。單體規(guī)模一般為幾百平方米，上千平方米的有10多家，其中最大的有6萬平方米。很多地方建起了展示型、示范型植物工廠。

記者了解到，植物工廠雖然擁有眾多優(yōu)勢以及廣泛的社會需求，但實際發(fā)展也面臨諸多瓶頸，尤其是初期建設(shè)成本過高、能耗較大以及如何實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)優(yōu)價等，突破成本和效益的瓶頸是實現(xiàn)植物工廠持續(xù)健康發(fā)展的重點。

比如，植物工廠需要在封閉環(huán)境下進(jìn)行生產(chǎn)，因此要投入包括維護(hù)結(jié)構(gòu)、空調(diào)系統(tǒng)、人工光源、多層栽培架、營養(yǎng)液循環(huán)、計算機(jī)系統(tǒng)等在內(nèi)的工程與裝備，成本比露地、溫室大棚等高，在我國一般建設(shè)費用為每平方米4000元至1萬元。美國和日本的建設(shè)費用是我國的2至3倍。楊其長說，降低初期建設(shè)成本，盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)化民用材料和裝備，已經(jīng)成為植物工廠發(fā)展的重要方向。

“國外植物工廠發(fā)展存在一個問題，就是投入成本太高，不利于推廣?！币π駥Υ艘采钣畜w會，植物具有極強(qiáng)的適應(yīng)性，光溫濕等變量只要控制在合適的區(qū)間，就可以保證正常生長。如進(jìn)口溫控制導(dǎo)系統(tǒng)，雖然能調(diào)節(jié)溫度變量在0.01攝氏度，相當(dāng)于太空艙種植的控制程度，但其對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)卻微乎其微，而投入成本比起國內(nèi)本土設(shè)備卻增加了幾十倍。

此外，能耗是影響植物工廠運行的瓶頸，尤其是照明。近年來，LED節(jié)能光源及其節(jié)能措施在植物工廠推廣應(yīng)用，可減少人工光能耗50%以上；采用空調(diào)與光溫耦合控制模式可減少降溫能耗；同時，積極探索清潔能源的利用，如太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)能或生物質(zhì)能源等，已經(jīng)成為植物工廠研究的熱點。據(jù)介紹，LED人工光源成本在過去的幾年里持續(xù)下降。10年前，每平方米的LED成本是幾萬元，如今只需要幾百元。

楊其長認(rèn)為，植物工廠的普及推廣與經(jīng)濟(jì)效益密不可分，一方面要盡可能降低設(shè)備投入及折舊的成本，另一方面要實現(xiàn)高附加值作物能以高價格賣出，讓消費者認(rèn)可并愿意以較高價格購買無農(nóng)藥污染、新鮮潔凈的植物工廠產(chǎn)品。同時，植物工廠產(chǎn)品還需要有關(guān)部門的認(rèn)證、評價和檢測，讓更多的消費者了解其長處，從而達(dá)到優(yōu)質(zhì)優(yōu)價。

產(chǎn)能落地，政府怎么來扶持

“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、大飛機(jī)等技術(shù)一樣，發(fā)達(dá)國家不會輕易讓其他國家掌握核心技術(shù)。”楊其長說，植物工廠能提升資源利用效率，對于我國這樣一個人多地少的大國來說，意義重大。因此，必須采取積極措施，加大植物工廠研究和開發(fā)力度，并從政策、資金等方面扶持植物工廠，使其形成產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)能。

應(yīng)從戰(zhàn)略高度加大植物工廠的研究與開發(fā)力度。植物工廠是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要窗口，是未來國際農(nóng)業(yè)高技術(shù)競爭的重要方向。植物工廠涉及多個學(xué)科的整合，應(yīng)借鑒發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)經(jīng)驗，從戰(zhàn)略的高度，盡早啟動相關(guān)科研項目，進(jìn)行多學(xué)科協(xié)同攻關(guān)。

植物工廠是一項高投入、高產(chǎn)出的生產(chǎn)方式，在發(fā)展初期離不開國家的政策扶持。以日本為例，多年來，日本政府采取補(bǔ)貼50%的手段，推進(jìn)植物工廠發(fā)展。如日本東京電力初期建設(shè)的植物工廠，其建設(shè)費用比例為國庫補(bǔ)助50%、地方政府補(bǔ)助7%、企業(yè)自身出資43%。因此，我國應(yīng)將植物工廠列入國家重點扶持的產(chǎn)業(yè)項目中。同時，引導(dǎo)機(jī)械、電子、精密儀器等大型企業(yè)與科研教育部門聯(lián)手，加快實現(xiàn)植物工廠的產(chǎn)業(yè)化。

專家表示，可以按循序漸進(jìn)的原則，通過試驗示范，穩(wěn)步推進(jìn)植物工廠的發(fā)展。在建設(shè)區(qū)域上，應(yīng)先從經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)和城市開始，在消費水平高的大都市建設(shè)若干個植物工廠示范基地，進(jìn)而向全國推廣；在優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域上，農(nóng)業(yè)科技園區(qū)、高品質(zhì)蔬菜生產(chǎn)企業(yè)、城市社區(qū)等對植物工廠需求最迫切，應(yīng)列入優(yōu)先考慮范圍。

推動植物工廠的民用化也是一個重要途徑。近兩年，越來越多的人走進(jìn)植物工廠，或參觀或購買。農(nóng)眾物聯(lián)在北京的個別公園進(jìn)行了科普巡展，在個別小學(xué)承建了植物工廠實驗室，把技術(shù)帶到了百姓身邊。旭田光電則研發(fā)了集裝箱型植物生長箱，成為適合餐飲商超、居民社區(qū)的家用植物工廠。如今，在武漢的一些餐飲場所，消費者已能在大堂的微型植物工廠里點菜了。