植物工厂 农业全新生产方式，本文主要内容关键词为：生产方式论文,工厂论文,植物论文,农业论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
植物工厂
在中国农业科学院的巨大温室内，透亮的阳光洒下，各种绿植遍布四周，仿佛置身林中。植物工厂，便在这“密林”深处。
不久前，一则消息引起了人们的兴趣——国内首例以智能控制为核心的植物工厂研发成功，使我国成为世界上少数几个掌握植物工厂核心技术的国家之一。一直作为自然界象征的植物和人类工业文明的标志——工厂之间有何联系？植物工厂会给人们带来些什么？带着问题，记者决定一探究竟。
在中国农科院农业环境与可持续发展研究所程瑞锋博士的引导下，记者一直走到温室最里面。
产量惊人
除了中间留有一条能容两人并行的通道，两侧都是三层的栽培架，上面种满生菜、小白菜等蔬菜植物。
谈到植物工厂的概念，项目负责人、中国农科院环发所的杨其长研究员介绍说，植物工厂是给植物提供合适生长环境的系统设备，分为植物苗工厂和蔬菜工厂两部分，记者来到的这间是蔬菜工厂。
植物工厂以节能植物生长灯和LED为人工光源，采用制冷一加热双向调温控湿、光照一二氧化碳耦联光合与气肥调控、营养液在线检测与控制等13个相互关联的控制子系统，可实时对植物工厂的温度、湿度、光照、气流、二氧化碳浓度以及营养液等环境要素进行自动监控，实现智能化管理。
通过对工厂内环境的高精度控制，植物的生长在这里几乎不受自然条件的制约，生长周期加快。现在工厂内种植的生菜、小白菜等，20天左右就能收获，而在普通的大田里，则需要一个月到40天的时间。
除了收获快，空间利用率高也是植物工厂的重要特点。记者在工厂内看到的都是三层的栽培架，从面积上就相当于同样大小露天耕地的三倍，加上其种植密度大，因此，植物工厂的产量可以达到常规栽培的几十甚至上百倍。
蔬菜种植之外，植物工厂在育苗上也有应用。程瑞锋介绍说，他们在黄瓜和番茄的育苗方面都做了实验。相比蔬菜生产，育苗的周期更短，一般为一周左右。虽然常规栽培的周期也不是很长，但在育苗的整齐和健壮度上不如工厂的产品。“毕竟大田的不可控因素太多，今天光照也许很好，但明天可能阴天，后天有可能降温，而这些在工厂里都可以得到控制。”
不靠太阳不用土
“这是营养液在循环”，程瑞锋解释道。说着，他把用来固定植株的塑料泡沫板掀起，原来，植物的根系根本不是生长在土壤里，而是完全浸泡在营养液中。
程瑞锋介绍说，土壤的作用是提供营养元素和水分，而营养液除了提供水分，也提供了植物生长的各种元素，包括氮磷钾等大量元素及锌铁锰等微量元素，因此没有必要使用土壤栽培。无土栽培的技术现在已经非常成熟，而且水栽比土栽的生长周期要快很多，也是使用水栽的重要原因。
这时，记者想起刚进门时看到显示器上有营养液监控的数据，程瑞锋说那是对营养液温度控制的参数。在寒冷的天气中，系统会对营养液进行加热，如果温度很低，会对植物的根系造成伤害。
从刚进门开始，记者心里便一直有个疑问——植物工厂的小屋没有窗户，外界的光线几乎无法进入，“万物生长靠太阳”这句俗语人人皆知，但工厂内的植物却不见天日，难道它们生长不靠阳光？
“完全不用阳光”。尽管心理上都有所准备，但程瑞锋的回答还是多少有些令人吃惊。在每个栽培架上，都装有一块灯板。不同的是左侧是LED（发光二极管）灯，右侧是荧光灯。程瑞锋说，两种灯光都能满足植物生长的需要，只是LED比荧光灯更加节能。
记者注意到，LED灯板以红灯为主，中间接一定距离均匀分布着蓝灯，比例大概为8∶1到9∶1。杨其长说，太阳光对于植物而言是全波段的，红光、蓝光、紫外线、红外线等都包括，但实验显示，植物吸收的光线波段主要是红光和蓝光，比例超过60%。因此将红光和蓝光按照一定配比制成光源，就能满足植物生长需求。红外和远红外等成分主要以热量的形式出现，而且耗能严重。去掉那些部分，不会影响植物品质。他们做过实验，这种环境下成长起来的植物，维生素和糖的含量几乎没有变化。
另外，由于植物工厂内环境可控性强，栽培环境的二氧化碳浓度可以得到大幅增加，使植物的光合效率提高，植物生物量的形成和营养物质的积累，都是常规栽培的几倍。
造价几何
尽管植物工厂在产量和效率方面具有优点突出，但存在的问题也同样明显，那就是高昂的成本，在一定程度上影响了它的推广。据了解，记者参观的这个小屋，建成就需要十几万元的投入，另外后期的运行和维护也是一笔花销，因此，如何降低成本是下一步研究人员所要面对的问题。
杨其长说，在降低建设成本方面，他们将主要致力于新材料的研发，制作出成本低、隔热保温性能好、便于安装的新材料。而在运营方面，除了尽可能减少动力方面的消耗外，新能源的利用也是重要的手段。如果能使用太阳能、风能等清洁能源，虽然会增加前期投入，但运营费用也会大大降低。
那么，植物工厂这种生产方式，将来是否有可能成为人类粮食和蔬菜供应的主要手段？杨其长表示，植物工厂将来肯定会走向普及，但由于其需要一定的投入，因此全部使用它来供应粮食蔬菜并不现实，但在一些特殊环境下，比如极地或太空中，它作为主要供应方式还是有可能的。
另外，由于植物工厂的成本原因，它的主要培育对象是以经济和园艺作物等附加值高的植物为主体。水稻、小麦等粮食作物由于产值低、周期长等原因，一般不会成为植物工厂的主要生产对象，但可以利用其生产周期短的优势，推动育种方面的研究。毕竟植物工厂内50天收一茬水稻的速度比大田的120天要快一倍还多。
离开小屋，采访也接近尾声。当走到环发所的办公楼下时，程瑞锋指着楼顶的一栋板房说，看，那是我们刚刚新建的植物工厂。新建工厂的位置和他们的设想很一致：高楼大厦的顶端或地下室。随着城市的发展，土地紧张的问题已经开始显现，而植物工厂的做法，大大提高了土地和空间的利用效率。随着技术的发展普及，也许不远的将来，钢筋水泥的都市丛林就会成为各种植物生长的温床。
日本植物工厂全天候生产
据英国《每日邮报》报道，日本科学家正在研究一种种植蔬菜的全新方式，在一个可控制的百分之百无菌环境下生产蔬菜。这些被称之为“植物工厂”的蔬菜种植园正像雨后春笋在日本出现，它们能够每周7天，每天24小时生产外观完美的莴苣以及绿叶蔬菜。
在植物工厂，与蔬菜生长所需环境的每一个环节都是可控的——从日照、温度、湿度到水，甚至连二氧化碳水平也可每分钟加以调节。传统的蔬菜种植者往往给人留下这种一种印象，衣服肮脏破旧，指甲里面满是泥土，与传统蔬菜种植者有所不同的是，植物工厂的种植者均戴手套和口罩并身着防尘服。在此之前，我们经常在化工厂看到这些“装备”。
植物工厂种植的蔬菜——包括绿叶蔬菜、莴苣以及茼蒿——以高价出售给日本消费者。据悉，这些蔬菜在种植过程中并没有使用杀虫剂，因此不存在被能够引起食物中毒的细菌污染的风险。由于在无菌条件下生长，植物工厂的蔬菜可以在不清冼情况下安全食用。值得一提的是，这里的莴苣每年可采摘20次。一些面积较大的植物工厂每年可提供300万株蔬菜。推广植物工厂所能收到的一个重要效果就是“卫生”，即最后可能获得的真正食物的安全性。
据悉，推广植物工厂受到日本政府的大力支持。对于蔬菜种植过程中化学药物的使用，日本政府越发关注和重视。东京植物工厂发言人表示：“植物工厂在不让蔬菜与外部空气接触情况下进行种植。通过控制日照、温度、湿度、二氧化碳和水，我们能够保证全年的稳定蔬菜供应。除此之外，植物工厂的蔬菜也能够满足消费者希望食用安全食品的这种需求。”
目前，植物工厂尚没有在英国出现。英国与之最为接近的当属南部地区面积广大的温室，在这些温室，通过水栽方式而不是借助土壤种植的西红柿多达数百万株。
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