“农业系统工厂化”有一个大家听起来都不陌生的名字,“植物工厂”。一个可以在没有土壤和阳光雨露却能保持植物本身的翠绿欲滴并且还能获得高倍产量的全新生产方式。植物工厂使农业生产从自然生态束缚中脱离出来,按计划周年性进行植物产品生产的工厂化农业系统,是农业产业化进程中吸收应用高新技术成果最具活力和潜力的领域之一,代表着未来农业的发展方向。


走进植物工厂,室内布满栽培架,上面种满生菜、小白菜等蔬菜植物。墙上的显示屏正报告着温度、湿度等数据,有时候看到的还是红蓝相间的LED灯光。在这里几乎没有土污染和病害虫,远远超越了传统农业的种植方式。


发展植物工厂是趋势


植物工厂是国际上公认的设施农业最高级发展阶段,是一种技术高度密集、不受或很少受自然条件制约的生产方式,也是世界各国保障食物安全的重要发展方向。由于植物工厂的这些卓越特性,因此它又被认为是衡量一个国家农业高技术水平的重要标志,就像航天工程、磁悬浮、大飞机等技术一样,发达国家不会轻易让其他对手掌握,必须依靠自主研发


之前仅有日本、美国等少数发达国家掌握这项技术。植物工厂以节能植物生长灯和LED为人工光源,采用制冷—加热双向调温控湿、光照—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。



我国是一个人均资源极为紧缺的国家,人均耕地仅为世界平均水平的40%,人均水资源仅为世界平均水平的25%,保障食物安全的任务艰巨,大力推动植物工厂高技术产业的发展符合我国长期的战略部署。


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。




细究植物工厂分类


关于植物工厂的分类,因所持的角度不同,其划分方式也各异。目前比较习惯的分类方法是按照植物生长中最重要的条件之一——光能的利用方式不同来划分,共有三种类型,即太阳光利用型、人工光利用型、太阳光和人工光并用型。其中人工光利用型被视为狭义的植物工厂,称为密闭式植物工厂,它是植物工厂发展的高级阶段。

  1. 从建设规模上来分可分为大型(1000m以上)、中型(300~1000m)和小型(300m以下)三种;

  2. 从生产功能上来分可分为植物种苗工厂和商品菜(果、花)植物工厂;

  3. 从其研究对象的层次上又可分为以研究植物体为主的植物工厂、以研究植物组织为主的组培植物工厂、以研究植物细胞为主的细胞培养植物工厂。



不同的蔬菜种植也是很有讲究,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会选择另一种种植方式。



植物工厂的核心痛点


根据了解,日本、荷兰等发达从20世纪70年代开始研究,并已在植物工厂系统结构、营养液栽培与环境控制等一些关键技术方面取得了重要进展,但由于存在系统能耗大、运行成本高等突出瓶颈,大规模应用仍受到一定限制。

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。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。


在现代农业发展过程中,绿港团队也认识到了这些难题的。经过长期钻研和探索,研发出植物工厂光效的植物补光灯,采用高散热压铸铝,具有极高散热性,降低了光照的强度衰弱,提供使用寿命,光源采用模块化的LED灯珠集成,提高了光谱波段的精确性、稳定性和可靠性。并且在物联网的智能化管控技术基础上研究出现代农业信息化园区管理系统,实现标准化种植、精准生产、一站式服务。


未来构想,已然走近


目前为止可以说,我国已经是植物工厂产业化发展最快的国家,几年时间即走过了发达国家几十年的发展道路。就江苏绿港独个企业截止到目前为止已经成功服务150多个农庄,在全国布局50多个现代农业产业园,绿港设计、建设安装的农业设施总面积每年达200余万平方米,所建设的温室正在使用绿港自主研发的水肥一体化栽培系统。


据可靠资料显示,我国人工光植物工厂总数已达100多座,成为数量仅次于日本的植物工厂发展大国。越来越多的植物工厂建设和生产运营的企业加入到现代化农业领域,植物工厂技术和装备也越来越成熟,已具备大规模推广的条件。


未来所构想的植物工厂现如今已经完全颠覆了传统农业种植方式,正在或即将改变我们的餐桌,呈现出更加美好的生活。0:34


(以上部分内容引鉴自农业行业观察,如有侵权告知即删)