倘若沒有了陽光，沒有了土壤，蔬菜是否還能茁壯成長(zhǎng)?中科生物的“植物工廠”給出了肯定的回答。
“植物工廠”，1957年在丹麥誕生，廣義上涵蓋了設(shè)施園藝，狹義上則是專指人工光型的植物生產(chǎn)系統(tǒng)。它是一種科技高度密集、不受或者很少受外界自然條件制約的全新作物栽培模式，是以設(shè)施園藝栽培、建筑工程、生物技術(shù)信息學(xué)、植物生理生化、環(huán)境控制、材料科學(xué)、模擬與控制和計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通訊以及人工智能等學(xué)科為基礎(chǔ)的，知識(shí)與技術(shù)交叉的集約型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式。它是通過設(shè)施內(nèi)高精度環(huán)境控制系統(tǒng)對(duì)植物生理環(huán)境條件進(jìn)行自動(dòng)化控制，使植物生長(zhǎng)不受或很少受外界自然條件制約的省力型生產(chǎn)模式，能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)作物周年連續(xù)生產(chǎn)。
“植物工廠”栽培的對(duì)象主要包括花卉、蔬菜、藥材和食用菌以及水果等，可以大幅提高單位土地利用率、產(chǎn)出率和經(jīng)濟(jì)效益，自動(dòng)化程度高，具有生產(chǎn)計(jì)劃性，使農(nóng)產(chǎn)品安全無污染，生產(chǎn)操作省力。同時(shí)，可以在極端惡劣的環(huán)境條件進(jìn)行生產(chǎn)，有利于農(nóng)業(yè)擺脫資源與環(huán)境的限制，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
20世紀(jì)六七十年代，美國、奧地利、日本等一些國家開始“植物工廠”的相關(guān)研究和實(shí)驗(yàn)，并取得了很大的研究成果。其中，日本在“植物工廠”的市場(chǎng)化方面走得最遠(yuǎn)，而這種大規(guī)模市場(chǎng)化也得到了日本政府的積極支持。在日本，許多“植物工廠” 能夠每周7天、每天24小時(shí)生產(chǎn)外觀完美的萵苣以及其他綠葉蔬菜，一些面積較大的“植物工廠”每年可提供300萬株蔬菜，滿足部分消費(fèi)者的需求。
我國“植物工廠”相比于歐美日等發(fā)達(dá)國家起步較晚，但是發(fā)展速度前所未有。全球面積最大的全人工光型“植物工廠”就在中國。它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(xué)院植物研究所與福建三安集團(tuán)聯(lián)手打造的，于2016年6月建成。項(xiàng)目占地面積300畝，總建筑面積達(dá)到70萬平方米，日產(chǎn)綠色無污染、高品質(zhì)蔬菜1.5噸。
中國科學(xué)院植物研究所研究員、中科生物研究院院長(zhǎng)李紹華說：“‘植物工廠’不受自然環(huán)境制約，它能夠全天候高效生產(chǎn)，這不僅能大幅提高土地利用率，還能解決日益突出的食品安全問題;不僅在都市農(nóng)業(yè)，還在國防裝備、遠(yuǎn)洋艦船、沙漠荒島、航空航天等特殊環(huán)境領(lǐng)域，對(duì)于解決我國人多地少的國情具有重要的戰(zhàn)略意義和廣闊的應(yīng)用空間。它是未來農(nóng)業(yè)的重要發(fā)展方向，也被世界各國列為高技術(shù)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)。”
在中科生物的“植物工廠”生產(chǎn)車間，一排排高高立起的6層植物栽培架躍然眼前，每一層架子的上方，都布滿了包含藍(lán)光、紅光等不同光譜LED光源，燈光下種滿了生菜、小白菜、冰菜等10余種水培葉菜，同時(shí)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。
“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(zhǎng)和產(chǎn)量的最基礎(chǔ)要素。我們植物所的科研人員是通過科技手段，用定制人工光源取代了太陽光。”李紹華說，“植物并不吸收所有的光，它們更喜歡可見光的藍(lán)光和紅光，因此將紅光和藍(lán)光按照一定配比制成光源，就能滿足植物生長(zhǎng)需求。”
除此之外，通過對(duì)溫度、濕度、二氧化碳濃度以及營養(yǎng)液等影響植物生長(zhǎng)環(huán)境的高精度控制，科研人員在植物工廠中為植物生長(zhǎng)提供了最適宜環(huán)境，令植物的生長(zhǎng)效率得到了很大的提升。
“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(gè)月到40天的時(shí)間。同時(shí)，植物工廠多層栽培架立體栽培的模式，種植面積相當(dāng)于同樣大小耕地的幾倍，加上種植密度大等特點(diǎn)，其產(chǎn)量更是可以達(dá)到常規(guī)栽培的幾十倍甚至上百倍。
“此外，我們生產(chǎn)出的產(chǎn)品不僅口感好、味道鮮美，而且更重要的是安全。” 中國科學(xué)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)主任裴克全說。“此外，我們將廢舊集裝箱改造而成的太陽能‘植物工廠’，采取模塊化的栽培系統(tǒng)，這樣就可以為沙漠、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。”
據(jù)了解，我國蔬菜占地1600萬公頃，使用農(nóng)藥31.1萬噸，化肥5912萬噸，而同等種植面積下，植物工廠使用的肥料則是傳統(tǒng)種植方式的1/25、農(nóng)藥則一點(diǎn)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(jī)構(gòu)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，植物工廠種植的蔬菜產(chǎn)品檢測(cè)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。
現(xiàn)在，“植物工廠”生產(chǎn)的蔬菜已達(dá)到日產(chǎn)1.5噸，被銷往福建廈門、福州、泉州等130多個(gè)銷售終端，走進(jìn)了超市，走上了餐桌。
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(jì)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，讓大家可以在家就完成蔬菜、瓜果種植。”
