植物工厂颠覆传统农业的“生产革命”

发表于 : 2021-11-23 来源:崧盛电源

传统农业千百年来‘靠天吃饭’,如今人工光源便可代替。青菜、水果、草药在全部都能在室内种植,并且这样种植出来的质量更好,这在以前是不敢想的东西,如今确已经实现,并且开始逐渐取代部分的传统种植,“植物工厂”这种生产方式让土地里生长的蔬菜成了流水线上的产品,既以工业思维带动传统农业突围,也为中国乡村振兴助力。


“三年后,我国的植物工厂会雨后春笋般出现。商业化植物工厂会更多,可生产的植物种类会大幅增加,价格会更便宜。”


如今,植物工厂的发展印证了李绍华三年前的预测:多个万平厂房拔地而起,蔬菜瓜果琳琅满目,药用植物优质量产,植物工厂装备和技术走出国门,亮出“中国名片”,一段植物工厂的“光”辉岁月,正在迎来……


李绍华是中国科学院植物研究所(以下简称中科院植物所)研究员,同时也是福建省中科生物股份有限公司(以下简称中科生物)光生物产业研究院院长。在近日接受《中国科学报》采访时,他再次强调:“植物工厂颠覆传统农业生产,是现代农业发展的最高阶段,对解决人口与资源间矛盾、保障国家粮食安全及国防战略需求有重要意义。”


颠覆传统农业的“革命”


从靠天依地,到以塑料大棚为代表的传统设施农业,农业虽然有了巨大的进步,但是仍面临病虫害严重、农药使用过量、土地单产不高、机械化自动化水平受限等问题。


此外,劳动力成本上涨,自然灾害频发,人口与资源矛盾日益尖锐……一场颠覆传统农业的“革命”,势在必行。


基于高效的LED光谱技术和营养液调控技术,可控的洁净环境,植物工厂的生产效率是传统农业的几十倍甚至上百倍:可年产20余茬,蔬菜的产量和品质完全可控,而且营养更均衡。


“植物工厂绿色无污染,蔬菜生产过程不使用任何农药,解决了传统蔬菜生产过程重金属污染和农药残留等食品安全问题。” 


目前,植物工厂所生产的植物种类集中在叶菜类(生菜、白菜、冰菜、芽苗菜等)、果菜类(番茄、甜椒、黄瓜等)、食用花卉和药用植物,其中药用植物以金线莲、米斛等高附加值的药用植物为主,“相较于三年前,植物工厂的产品种类大幅增加,价格始终稳定。


拿什么代替太阳光?这不得不提植物工厂的关键技术之一——植物光配方调控技术。要将生物学和LED发光技术结合,制作出适合的植物照明灯具,可没那么简单。


不同的植物需要不同的光配方,植物的不同发育阶段对光的需求也不同。“以生菜为例,育苗阶段为使幼苗健壮,需要更多蓝光,后期为加速植物生长,则需要更多红光。必要时,采收前还需要添加特殊的光配方,以提高产品的品质。”李阳说。


一个成熟的光配方一般需要研究1~2年,个别药用植物则需要3~5年甚至更长时间。


首先,要深入调研植物的本性以及在外界环境下对光照的需求,进而研究几十种单色光在植物生长发育过程中的作用,这一般需要半年到一年的时间。与此同时,还要开展单色光组合对植物生长发育过程影响的研究,这也需要半年之久。


基础研究完成,接下来是光质配方(光谱)研究。要想成功替换太阳光,就要保证不同植物在不同发育周期获得合适的光质配方,包括单色光选择、能量分配,以及应用效果。此外,在光质配方的基础上考虑用电成本和产出效益,需要研究光照时间、光照强度及方式对植物的影响,进而获得合适的光配方。


接下来,要在光质配方的技术上,利用不同类型的LED灯株,模拟所获得的光谱,结合LED发光效率和灯具开发成本,开发出高效节能的植物照明灯具。


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