2018-12-03 11:20:09
在完全密閉的空間里，沒有陽光、雨露和土壤，蔬菜能否健康成長？
來自植物工廠的答案，是肯定的。
那么，植物工廠是什么？它長啥模樣？蔬菜在這里怎么生長？它們和傳統(tǒng)種植的蔬菜有啥不一樣？帶著這些疑問，記者日前走進全球面積最大的全人工光型植物工廠，一探究竟。
進入植物工廠，要穿好兩層防護服，戴上口罩和消毒手套，然后經(jīng)過多重消毒程序
這座植物工廠坐落于福建省泉州市安溪縣湖頭光電產(chǎn)業(yè)園內(nèi)，是中國科學院植物研究所與福建三安集團聯(lián)手打造的，于2016年6月建成。該項目占地面積300畝，總建筑面積達到70萬平方米。
想要進入植物工廠的生產(chǎn)車間可并不容易。因為這里的蔬菜全程生長在無菌、無塵環(huán)境中，人們要想接近它們，必須先要經(jīng)過嚴格消毒與隔離。
記者被要求穿戴好兩層防護服，接著又佩戴上口罩和消毒手套，幾乎全身上下都被罩了起來，然后還要再經(jīng)過風淋、酒精消毒等多重消毒程序后才能進入。
“這也是這里的工作人員每天必經(jīng)的程序，主要是為了防止將導致蔬菜病蟲害的病原帶入。在這樣密閉無菌的環(huán)境里，在作物的全生長周期內(nèi)完全不需要噴灑任何農(nóng)藥。”中科院植物所研究員、中科生物研究院院長李紹華說。
走進植物工廠的生產(chǎn)車間，一排排高高立起的6層植物栽培架躍然眼前，仿佛超市貨架一般。每一層架子上都“種”滿了生菜、小白菜、冰菜等十余種水培葉菜，同時還有金線蓮、石斛等多種中草藥材。蔬菜的根部，浸在研究人員專門配比的營養(yǎng)液里。
中國科學院植物研究所植物工廠研發(fā)中心主任、中科生物研究院研發(fā)主任裴克全告訴記者：“植物工廠是通過設(shè)施內(nèi)高精度環(huán)境控制，實現(xiàn)農(nóng)作物周年連續(xù)生產(chǎn)的高效農(nóng)業(yè)系統(tǒng)。它的生產(chǎn)車間是十萬級無塵無菌凈化空間，在這里科學家們利用LED光譜技術(shù)及自動化設(shè)備，通過計算機對溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度及營養(yǎng)液等因素進行智能控制，從而克服作物對生產(chǎn)季節(jié)、氣候等自然條件依賴，實現(xiàn)正常生長。”
裴克全介紹說，車間里的溫度、濕度都根據(jù)蔬菜最適宜的條件來調(diào)節(jié)，并通入更多的二氧化碳，促進光合作用。
通常，大氣中的二氧化碳濃度不會超過400ppm（克/立方米），但車間里則高達1000ppm，所以，必須有風扇不停吹著，保持空氣流通。高濃度的二氧化碳，可使植物的光合效率提高，植物生物量的形成和營養(yǎng)物質(zhì)的積累，都是常規(guī)栽培的數(shù)倍。
植物工廠種植的蔬菜檢測不到農(nóng)藥、重金屬等有害物質(zhì)，而營養(yǎng)成分卻比傳統(tǒng)種植蔬菜高出幾倍
植物的生物量90%源于光合作用的產(chǎn)物，因此光合作用也被視為影響植物生長和產(chǎn)量的最基礎(chǔ)要素。植物工廠是一個密閉空間，完全沒有陽光，那植物們生長依靠的光源從哪里獲得呢？
李紹華說：“我們植物所的科研人員通過科技手段，用定制人工光源取代了太陽光。”
科研人員們對植物光合作用的原理進行了長期細致的研究，發(fā)現(xiàn)植物更青睞可見光的藍色和紅色部分，比例超過60%。因此，將紅光和藍光按照一定比例配比制成光源，就能滿足植物生長的需要。
“植物幾乎不吸收綠光，也不需要紅外、遠紅外等部分，把它們?nèi)コ?，根本不影響植物生長，還可以避免大量能耗。”李紹華說。
LED紅藍光譜的波長調(diào)節(jié)范圍很大，且可人工控制，可以針對不同種類植物調(diào)節(jié)成合適的光譜波長，這樣，植物就能根據(jù)LED設(shè)定的光源進行生長。
裴克全說：“定制的‘光配方’，意味著植物的生長速度可以更快，并可獲得更高的產(chǎn)量和更優(yōu)秀的品質(zhì)。”
除此之外，通過對溫度、濕度、二氧化碳濃度以及營養(yǎng)液等影響植物生長環(huán)境的高精度控制，科研人員在植物工廠中為植物生長提供了最適宜的環(huán)境，令植物的生長效率得到了很大的提升。
播種—揀苗—育苗—移栽—生長管理—收獲，這是植物工廠的蔬菜的完整生長流程。
李紹華告訴記者，植物工廠內(nèi)種植的生菜類蔬菜，育苗移栽后20天左右就可以收獲，而在普通大田里，則需要一個月到40天的時間。同時，植物工廠多層栽培架立體栽培的模式，種植面積相當于同樣大小耕地的幾倍，加上種植密度大等特點，其產(chǎn)量更是可以達到常規(guī)栽培的幾十倍甚至上百倍。
“此外，我們生產(chǎn)出的蔬菜不僅口感好、味道鮮美，而且更重要的是安全。”
據(jù)了解，同等種植面積下，植物工廠使用的肥料是傳統(tǒng)種植方式的1/25，農(nóng)藥則一點不用，最大程度地保障了作物的食用安全性。
經(jīng)過第三方機構(gòu)檢測發(fā)現(xiàn)，植物工廠種植的蔬菜產(chǎn)品檢測不到農(nóng)藥、重金屬等有害物質(zhì)，而維生素、膳食纖維、礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分相較于傳統(tǒng)種植的蔬菜卻高出了幾倍之多。
在植物工廠中，水和營養(yǎng)的利用效率可以高達90%以上。而在大田里，90%以上的水分都蒸騰到了空氣中，超過60%的化肥沒有被植物吸收，久而久之，可能導致土壤板結(jié)、微生物滅絕，以及地下水污染。
未來3年內(nèi)將推出小家電式的小型植物工廠，讓人們可以在家種植蔬菜、瓜果
在植物工廠廠區(qū)，記者看到一個由廢舊集裝箱改造而成的太陽能植物工廠。據(jù)科研人員介紹，這個集裝箱造價20萬元左右，提供了包含光系統(tǒng)、營養(yǎng)液系統(tǒng)在內(nèi)的完備的植物工廠生產(chǎn)系統(tǒng)，可供應(yīng)20余人的日常蔬菜消耗。
李紹華說：“植物工廠模塊化的栽培系統(tǒng)，可以為沙漠、海島、太空等特殊環(huán)境提供蔬菜、水果和糧食種植的解決方式。”
建成一年多來，目前植物工廠生產(chǎn)的蔬菜已達到日產(chǎn)1.5噸，并被送往福建廈門、福州、泉州等130多個銷售終端，走上普通百姓的餐桌。
中科生物總經(jīng)理占卓說：“接下來我們還將陸續(xù)在北京、上海等地建立植物工廠，使更多地方的老百姓享用到健康、新鮮、高品質(zhì)的農(nóng)產(chǎn)品。此外，通過模塊化的系統(tǒng)設(shè)計模式，我們還將在未來3年內(nèi)推出小家電式的小型植物工廠，讓大家可以在家種植蔬菜、瓜果。”
然而，植物工廠也一直面臨著高成本、耗能大的發(fā)展桎梏。這一需要高投入、高技術(shù)、精裝備的科技成果如何真正飛入尋常百姓家呢？
對此，李紹華并不擔心，而且堅信：這種生產(chǎn)效率“百倍于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)”的現(xiàn)代種植技術(shù)是農(nóng)業(yè)發(fā)展方向之一。
“隨著對光譜研究的深入以及對光和營養(yǎng)液等系統(tǒng)運用的嫻熟，植物工廠的耗能也在不斷降低?，F(xiàn)在的產(chǎn)品已經(jīng)比第一代產(chǎn)品用電耗能降低了25%，并且生長周期也從最開始的50天大幅縮短。”李紹華說。
裴克全說：“將來，針對不同需求的顧客，植物工廠也可以為他們定制蔬菜。比如腎臟病人要求嚴格控制鉀的攝入量，我們可以為他們提供低鉀配方的蔬菜。”
植物工廠還在探索更多的蔬菜、瓜果、經(jīng)濟作物以及中藥品種的種植方式，滿足人們的多樣化需求。“研究人員正在研究桃樹的小型化，在不遠的未來有望實現(xiàn)桃子、草莓等水果在植物工廠的生產(chǎn)。”李紹華說。
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