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四川成都:種菜也有流水線

發(fā)布日期:2024-04-18??來源:人民日報(bào)??作者:游儀??瀏覽次數(shù):954
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核心提示:植物工廠示意圖。制圖:熊倩羽制圖:汪哲平核心閱讀習(xí)近平總書記指出:“向設(shè)施農(nóng)業(yè)要食物?!弊鳛樵诜忾]環(huán)境下通過高精度控制實(shí)現(xiàn)作物周年連續(xù)生產(chǎn)的高效農(nóng)業(yè)系統(tǒng),植物工廠能夠根據(jù)不同作物對光照、溫度、濕度、營養(yǎng)等要素的需求,實(shí)時調(diào)控環(huán)境,精準(zhǔn)供給,實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)。植物工廠如何通過精準(zhǔn)調(diào)控實(shí)現(xiàn)植物生產(chǎn)?產(chǎn)量和安全性如何保證?建設(shè)和運(yùn)維成本如何控制


植物工廠示意圖。制圖:熊倩羽

制圖:汪哲平

核心閱讀

習(xí)近平總書記指出:“向設(shè)施農(nóng)業(yè)要食物?!?/p>

作為在封閉環(huán)境下通過高精度控制實(shí)現(xiàn)作物周年連續(xù)生產(chǎn)的高效農(nóng)業(yè)系統(tǒng),植物工廠能夠根據(jù)不同作物對光照、溫度、濕度、營養(yǎng)等要素的需求,實(shí)時調(diào)控環(huán)境,精準(zhǔn)供給,實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)。

植物工廠如何通過精準(zhǔn)調(diào)控實(shí)現(xiàn)植物生產(chǎn)?產(chǎn)量和安全性如何保證?建設(shè)和運(yùn)維成本如何控制?記者在四川成都進(jìn)行了探訪。

無需土壤,不靠太陽,廠房之中,也能生長植物?在四川成都國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新中心的無人化垂直植物工廠里,或許可以找到答案。

面前是多層鋼架,抬頭望,架子頂部裝著燈珠,紅藍(lán)光線照在水靈靈的生菜葉上。隔著玻璃,整個工廠泛著粉光,仿佛置身科幻片片場?!胺N菜也有流水線。播種、育苗,佐以養(yǎng)分、光照、適宜溫度,一棵生菜僅用35天就能長成。這要在外邊大田,時間至少翻倍?!笔忠粨P(yáng),指著高達(dá)20層的垂直植物工廠,楊其長介紹。作為中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院都市農(nóng)業(yè)研究所首席科學(xué)家,他帶著團(tuán)隊(duì)一道,投身植物工廠研究近20年。

從蔬果栽培到水稻育種,全流程智能調(diào)控,在這座無人化工廠里,植物正循光向上、拔節(jié)生長。

“加速”是植物工廠的標(biāo)簽

隨著電腦發(fā)出指令,機(jī)械臂靈活地把一盤盤生菜苗定植到栽培板上,再由機(jī)器人將其送到指定“樓層”。隨后,調(diào)試LED光源,輸送營養(yǎng)液。待到生菜成熟,再從“樓層”取出,進(jìn)行切根、包裝。依靠智慧管控和輔助機(jī)器人技術(shù),從栽種到培育,從收獲到包裝,植物工廠中,已然能夠?qū)崿F(xiàn)無人化作業(yè)。

自然農(nóng)耕,看天吃飯,須得遵循自然規(guī)律?!帮L(fēng)調(diào)雨順還好,若是遇上氣象災(zāi)害、病蟲害等,常會減產(chǎn)?!睏钇溟L介紹,種植條件難以保障是一個長期存在的問題,從自然到可控,溫室大棚是一種探索,能夠種植反季節(jié)蔬菜,但也會受到高溫、冰雪等不良天氣影響。

植物工廠的出現(xiàn),則打破了自然條件制約。作為在封閉環(huán)境下通過高精度控制實(shí)現(xiàn)作物周年連續(xù)生產(chǎn)的高效農(nóng)業(yè)系統(tǒng),植物工廠能夠根據(jù)不同作物對光照、溫度、濕度、營養(yǎng)等要素的需求,實(shí)時調(diào)控環(huán)境,精準(zhǔn)供給,實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)。在植物工廠中,還可誘導(dǎo)作物開花、促進(jìn)快速生長,大幅縮短作物生育周期。

“‘加速’是植物工廠的標(biāo)簽?!倍际修r(nóng)業(yè)研究所研究員王森說。一棵生菜,生長周期可以從70天縮短到35天;一株水稻,生育期可由120天縮短至63天。這套不受土地、空間和氣候條件約束的技術(shù),依據(jù)植物工廠光—營養(yǎng)耦合技術(shù)調(diào)控作物快速生長,可以實(shí)現(xiàn)水稻、小麥、玉米、大豆、棉花、油菜等作物生育期縮短一半以上,為作物育種加速提供有效支撐。

1238種“光配方”構(gòu)建數(shù)據(jù)庫

一次訪學(xué),讓楊其長推開了植物工廠研究的“大門”。

2005年,在荷蘭瓦赫寧根大學(xué)的一間實(shí)驗(yàn)室中,揭開黑布,紅藍(lán)光照耀之下,生菜長勢喜人。自那時起,好奇的種子便在楊其長心中扎了根:LED光源如何影響植物生長?如何利用LED照明解決植物工廠光源的能耗難題?

一回國,就行動。一邊緊鑼密鼓搭建實(shí)驗(yàn)室,一邊東奔西走尋找光源?!澳菚篖ED照明剛起步,國內(nèi)少有廠家生產(chǎn)。我們甚至嘗試用紅色激光代替,結(jié)果由于能量太強(qiáng),植物難以承受?!睏钇溟L回憶。

幾經(jīng)周折,團(tuán)隊(duì)終于找到了4塊LED光源板。不斷調(diào)試、反復(fù)實(shí)驗(yàn),優(yōu)化配比、降低能耗,歷時多年,楊其長帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在成都打造出了一個無人化垂直植物工廠,一年能產(chǎn)10茬以上蔬菜。

走進(jìn)植物工廠,架子頂部的LED燈珠顏色各異,在種植過程中,會將紅光、藍(lán)光、綠光、近紫外光和紅外光等依照作物品種和生長環(huán)節(jié)按需進(jìn)行調(diào)配?!敖ㄔO(shè)植物工廠,首先要攻克‘光效低、能耗高’難關(guān)?!蓖跎寡裕皥F(tuán)隊(duì)已經(jīng)構(gòu)建了五大類植物‘光配方’數(shù)據(jù)庫,涵蓋72種作物、1238種‘光配方’,大幅提升系統(tǒng)光效。同時輔助光—溫耦合節(jié)能調(diào)控技術(shù),實(shí)現(xiàn)植物工廠綜合能耗降低56%以上?!?/p>

為了解決平面栽培土地與空間利用率低的問題,團(tuán)隊(duì)采用了垂直立體栽培技術(shù),實(shí)現(xiàn)向立體空間拓展的技術(shù)突破。“這座栽培層達(dá)20層的垂直植物工廠,能將土地利用率提升120倍以上?!睏钇溟L算了筆賬。

眼下,200平方米左右的植物工廠里,蔬菜年產(chǎn)量能超過60噸。通過采用自主培育的作物新品種、垂直立體栽培系統(tǒng)、營養(yǎng)液自動供給系統(tǒng)、人工模擬節(jié)能光源以及基于AI的智慧管控系統(tǒng),在垂直空間內(nèi),能實(shí)現(xiàn)食物的周年穩(wěn)定生產(chǎn)。

大規(guī)模推廣仍需降本增效

單位面積產(chǎn)量高、作物生產(chǎn)穩(wěn)定性強(qiáng)、節(jié)省土地資源……在楊其長看來,植物工廠優(yōu)點(diǎn)很多,“對我們這樣的農(nóng)業(yè)大國來說,發(fā)展植物工廠非常重要,有助于提高農(nóng)作物生產(chǎn)效率,彰顯農(nóng)業(yè)技術(shù)水平的進(jìn)步”。

雖然采取技術(shù)手段,能耗已經(jīng)有所下降,但要推廣普及,高耗能仍是橫在團(tuán)隊(duì)面前的一道坎。此外,與露地栽培、溫室大棚相比,存在初期建設(shè)成本高、后期運(yùn)維投入大等問題。“總體來說,植物工廠單位生產(chǎn)成本相對偏高。”談及植物工廠面臨的瓶頸,楊其長坦言,未來若要大規(guī)模推廣,還得想辦法降本增效,讓科技成果為更多人所及所享。

目前,團(tuán)隊(duì)正在摸索植物工廠的盈利模式。據(jù)介紹,植物工廠高端葉菜生產(chǎn)聚焦京津冀、長三角、珠三角、成渝等人口密集的都市圈及本地蔬菜自給率低于10%的地區(qū),消費(fèi)市場廣闊。此外,植物工廠還可用于集約化育苗,不僅能夠降低生產(chǎn)成本,種苗品質(zhì)也有保障。

從跟跑到領(lǐng)跑,令人振奮的是,我國的植物工廠開始走向國際。植物工廠技術(shù)國際培訓(xùn)班上,來自20多個國家的學(xué)員接受系統(tǒng)的植物工廠培訓(xùn);基于“光配方”的植物L(fēng)ED光源產(chǎn)品,已推廣到100多個國家和地區(qū);有關(guān)無人化垂直植物工廠的落地項(xiàng)目,已與英國、沙特阿拉伯、智利、卡塔爾等國達(dá)成合作……

從沙漠到荒地,從島礁到高原,楊其長盼望植物工廠能在更多非耕地上大顯身手。他相信,這一天,并不遙遠(yuǎn)。(記者游儀)

責(zé)任編輯:何燁

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