日(ri)前，國(guo)家(jia)“十二(er)五”科技創新(xin)成就展(zhan)在北京(jing)展(zhan)覽館舉(ju)辦，由中(zhong)(zhong)國(guo)農業科學院農業環境(jing)與可持續發展(zhan)研(yan)究所“設施植物環境(jing)工程團(tuan)隊(dui)”自主研(yan)發的(de)“智能LED植物工廠(chang)”成果亮相(xiang)其中(zhong)(zhong)，并受到(dao)黨和國(guo)家(jia)領導人以及社會各界高度關注、廣泛(fan)贊譽(yu)。

　　這項被(bei)稱為“土(tu)地利用和農作方(fang)式的顛覆性技術”只被(bei)少數國家(jia)掌握，而我國就是其中之一。

　　“目前我國(guo)已經全(quan)面(mian)掌握(wo)了(le)LED植(zhi)物(wu)工(gong)廠關鍵(jian)技術，整體水(shui)平(ping)處于國(guo)際前沿(yan)。”我國(guo)植(zhi)物(wu)工(gong)廠研究(jiu)的(de)創始(shi)人、中國(guo)農(nong)業(ye)科學院農(nong)業(ye)環境與(yu)可(ke)持續發展研究(jiu)所研究(jiu)員(yuan)楊其(qi)長表示(shi)。

　　生產植(zhi)物的“工廠”

　　植物(wu)工廠是一種通過(guo)設施內的(de)高精(jing)度控(kong)制(zhi)(zhi)實現農作物(wu)周年連(lian)續生產的(de)高效農業(ye)系(xi)統，是由計(ji)算機對植物(wu)生育過(guo)程(cheng)的(de)溫度、濕度、光(guang)照、CO2濃度以及營養液等環(huan)境要素進行全天候(hou)控(kong)制(zhi)(zhi)，不受或很少受自然條(tiao)件制(zhi)(zhi)約的(de)省力(li)型生產方式(shi)。

　　換言之，智能LED植物(wu)(wu)工廠可對“工廠”內環境要(yao)(yao)素和營(ying)養要(yao)(yao)素進行(xing)實時(shi)自動監控，不(bu)用土、不(bu)用陽光，可實現任(ren)(ren)何時(shi)間(jian)、任(ren)(ren)何地點的植物(wu)(wu)智(zhi)能化生產，甚至可以在太空、荒漠、戈壁、海島、水(shui)面、摩天大樓等非可耕地里進行(xing)作物(wu)(wu)生產。

　　作為(wei)一種全新的(de)生(sheng)(sheng)產方(fang)式(shi)，植(zhi)物工廠的(de)技(ji)術(shu)優勢主要(yao)表現(xian)(xian)(xian)為(wei)：一是(shi)作物生(sheng)(sheng)產計劃(hua)性強(qiang)，可在不(bu)受外界環境影響(xiang)的(de)條件下(xia)，實現(xian)(xian)(xian)周年均(jun)衡生(sheng)(sheng)產;二是(shi)單位面積產量高(gao)，可大幅提(ti)高(gao)資源利用率;三是(shi)機械化、自動化程(cheng)度高(gao)，勞動強(qiang)度低(di)，工作環境舒適;四是(shi)不(bu)施用農藥，產品(pin)安全無污染;五是(shi)多層式(shi)、立體栽培，節省(sheng)土(tu)地(di)和能(neng)源;六(liu)是(shi)不(bu)受或很少受地(di)理(li)、氣候等自然(ran)條件影響(xiang);七(qi)是(shi)與(yu)現(xian)(xian)(xian)代生(sheng)(sheng)物技(ji)術(shu)緊密結合，可以生(sheng)(sheng)產出稀有、價(jia)高(gao)、富含營養的(de)植(zhi)物產品(pin)。

　　對于(yu)我(wo)國這樣一個人(ren)(ren)口(kou)多，耕地(di)(di)少(shao)，人(ren)(ren)均資源(yuan)相對不(bu)(bu)足的(de)(de)(de)(de)(de)農(nong)(nong)業(ye)大(da)國來說(shuo)，發展植物工(gong)廠尤有重大(da)意義。“全球人(ren)(ren)口(kou)的(de)(de)(de)(de)(de)快速(su)增長(chang)，可(ke)用耕地(di)(di)的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)斷減少(shao)，如(ru)何利用有限的(de)(de)(de)(de)(de)耕地(di)(di)滿足人(ren)(ren)們日益增長(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)對食物的(de)(de)(de)(de)(de)需(xu)求(qiu)已(yi)(yi)經(jing)(jing)成(cheng)為(wei)全球性難(nan)題;隨著城市化的(de)(de)(de)(de)(de)快速(su)發展和人(ren)(ren)們生活(huo)水平的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)斷提高，人(ren)(ren)們對潔凈(jing)安全農(nong)(nong)產品的(de)(de)(de)(de)(de)需(xu)求(qiu)越來越迫切;同(tong)時，農(nong)(nong)業(ye)從業(ye)人(ren)(ren)口(kou)老齡化，年輕(qing)(qing)人(ren)(ren)不(bu)(bu)愿務(wu)農(nong)(nong)的(de)(de)(de)(de)(de)現象日趨嚴重，吸引年輕(qing)(qing)人(ren)(ren)務(wu)農(nong)(nong)已(yi)(yi)經(jing)(jing)成(cheng)為(wei)全球面臨(lin)的(de)(de)(de)(de)(de)重大(da)課題。”楊其長(chang)說(shuo)，“植物工(gong)廠恰恰提供了解決上述問題的(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)能(neng)途徑。”

　　同時，作為一項(xiang)技(ji)(ji)術(shu)(shu)高(gao)度(du)密(mi)集(ji)的產業，植物工廠(chang)(chang)集(ji)中體(ti)現了現代技(ji)(ji)術(shu)(shu)、現代裝(zhuang)備工程(cheng)與信息(xi)技(ji)(ji)術(shu)(shu)的最新(xin)科技(ji)(ji)成(cheng)果，是目前(qian)許(xu)多發達國家農(nong)業高(gao)技(ji)(ji)術(shu)(shu)研究的熱點和(he)焦(jiao)點，也是顯(xian)示一個國家農(nong)業高(gao)技(ji)(ji)術(shu)(shu)水平的重要標志。在楊其長看來，植物工廠(chang)(chang)顛覆(fu)了傳統的農(nong)作方(fang)式，代表了未來農(nong)業發展的方(fang)向(xiang)，從這一層面說(shuo)，掌(zhang)握植物工廠(chang)(chang)核心關(guan)鍵技(ji)(ji)術(shu)(shu)具有戰(zhan)略(lve)意義。“在農(nong)業的高(gao)技(ji)(ji)術(shu)(shu)競爭中，我們國家應該掌(zhang)握關(guan)鍵技(ji)(ji)術(shu)(shu)，才能參與激烈(lie)的國際競爭。”

　　突破難點掌握關鍵技術

　　植(zhi)物(wu)工(gong)廠(chang)的“智能(neng)(neng)”主要(yao)體現在兩個方(fang)面(mian)：第一(yi)，對(dui)(dui)(dui)植(zhi)物(wu)的環境要(yao)素(su)和(he)營養(yang)要(yao)素(su)實(shi)現智能(neng)(neng)化檢測;第二，實(shi)現智能(neng)(neng)化控(kong)(kong)制，即根據不同植(zhi)物(wu)在其不同生長階段對(dui)(dui)(dui)環境和(he)營養(yang)要(yao)素(su)的特定需求進行智能(neng)(neng)化調控(kong)(kong)，并通過物(wu)聯網(wang)技(ji)術實(shi)現在任何地點(dian)對(dui)(dui)(dui)植(zhi)物(wu)工(gong)廠(chang)系統的管控(kong)(kong)。

　　然(ran)而，植物工廠智(zhi)能的(de)實(shi)現(xian)并非易事。

　　植物(wu)在植物(wu)工廠的(de)人工環(huan)境下進行生(sheng)長，核心(xin)要素是(shi)光環(huan)境，首先要解決的(de)難點就(jiu)是(shi)對植物(wu)光配(pei)方的(de)研究，這是(shi)植物(wu)LED光源創制(zhi)的(de)核心(xin)。同時，由于植物(wu)工廠的(de)能(neng)源消(xiao)耗比(bi)較大(da)，因而節能(neng)環(huan)境控(kong)(kong)制(zhi)技(ji)術可謂(wei)是(shi)植物(wu)工廠的(de)“生(sheng)命”，如果能(neng)源消(xiao)耗很大(da)，發展就(jiu)受(shou)限。此(ci)外，智(zhi)能(neng)化管控(kong)(kong)的(de)實現(xian)也(ye)是(shi)難點之一。“既然(ran)叫‘工廠’，環(huan)境和(he)(he)營(ying)養要素的(de)檢測和(he)(he)控(kong)(kong)制(zhi)，與傳(chuan)統(tong)農業就(jiu)有(you)區別。”楊其長說，“需要高技(ji)術的(de)手段，包括信息(xi)技(ji)術、智(zhi)能(neng)裝備技(ji)術、物(wu)聯網技(ji)術等技(ji)術的(de)集(ji)成和(he)(he)應用。”

　　如何突(tu)破植(zhi)物(wu)(wu)(wu)工(gong)廠(chang)系統(tong)(tong)能(neng)耗大、運(yun)行(xing)成本高等關鍵技術瓶頸，大幅度(du)降低人工(gong)光源與空調系統(tong)(tong)能(neng)耗、提升蔬(shu)菜(cai)品質(zhi)并實(shi)現植(zhi)物(wu)(wu)(wu)工(gong)廠(chang)的智(zhi)能(neng)化管控，構建(jian)“低碳、智(zhi)能(neng)、高效”的植(zhi)物(wu)(wu)(wu)工(gong)廠(chang)生(sheng)產技術體系，是實(shi)現植(zhi)物(wu)(wu)(wu)工(gong)廠(chang)快速普(pu)及與推廣(guang)的關鍵。

　　“發展中國植物工廠高(gao)技(ji)術(shu)(shu)產業(ye)，必須依靠自主(zhu)研發實現在植物光(guang)配方(fang)及(ji)人工光(guang)源創制、節能(neng)環境控(kong)制以及(ji)智能(neng)化管控(kong)等核(he)心(xin)關鍵技(ji)術(shu)(shu)上取得突破，否(fou)則必將(jiang)受制于人。”楊其長說。

 　　十幾(ji)年(nian)前(qian)開始，楊其長(chang)(chang)就把植(zhi)物工(gong)廠(chang)作為科(ke)研(yan)(yan)選題重(zhong)要方(fang)向之一，開始了(le)相關的研(yan)(yan)究(jiu)。經(jing)過(guo)長(chang)(chang)期鉆研(yan)(yan)和探索，楊其長(chang)(chang)帶領研(yan)(yan)究(jiu)團隊在植(zhi)物工(gong)廠(chang)LED節能光環境調控(kong)技術、光—溫耦合節能環境控(kong)制技術、UV—納米TiO2營養液自毒物質(zhi)協同(tong)消除及蔬菜品質(zhi)提升(sheng)技術、基于物聯網(wang)的植(zhi)物工(gong)廠(chang)智能化管控(kong)技術等關鍵技術上取得了(le)重(zhong)大(da)突破。

　　讓植物工廠(chang)成為“中國符號”

　　自2003年以來，課題(ti)組歷經十(shi)多年的創新(xin)研發(fa)，先后開發(fa)出普及型植(zhi)物(wu)工(gong)(gong)廠(chang)、大廈型植(zhi)物(wu)工(gong)(gong)廠(chang)、島礁植(zhi)物(wu)工(gong)(gong)廠(chang)、低碳智能家(jia)庭植(zhi)物(wu)工(gong)(gong)廠(chang)等多個系列產品(pin)。

　　“目(mu)前我(wo)國有100座(zuo)左(zuo)右的植物工廠，發展速(su)度很快。”楊其長說，“未(wei)來我(wo)們國家一定會(hui)成為植物工廠的大國。”

　　植物工(gong)廠雖然擁有(you)眾(zhong)多(duo)優勢以及廣泛的社(she)會(hui)需求，但在實際發展過程中也面臨著一些“瓶(ping)頸”。

　　植物工(gong)(gong)廠普(pu)及和推廣的(de)核(he)心是(shi)工(gong)(gong)業(ye)產品化(hua)，從目(mu)前(qian)看，植物工(gong)(gong)廠的(de)標(biao)準化(hua)、模(mo)塊化(hua)裝(zhuang)備(bei)的(de)研(yan)發方面仍待(dai)提高(gao)。從研(yan)發力(li)量(liang)上來(lai)(lai)(lai)看，目(mu)前(qian)參與研(yan)究的(de)主要是(shi)科研(yan)單(dan)位(wei)、高(gao)校(xiao)和中小企(qi)業(ye)，“希望未來(lai)(lai)(lai)有中國的(de)大企(qi)業(ye)積極參與其中，只有實現植物工(gong)(gong)廠標(biao)準化(hua)、規模(mo)化(hua)生產，才(cai)能在(zai)國際競(jing)爭中有地(di)位(wei)。”楊其長說。從經濟效益上來(lai)(lai)(lai)看，與露地(di)、大棚相比，植物工(gong)(gong)廠由于初期(qi)建設成本較(jiao)高(gao)、耗(hao)能較(jiao)大等原因，總體上來(lai)(lai)(lai)看單(dan)位(wei)生產成本還(huan)是(shi)相對(dui)偏高(gao)，仍需要進一步降(jiang)低(di)成本。

　　對(dui)此，他(ta)建議(yi)，植(zhi)物工(gong)廠的(de)發展應該上升(sheng)到國(guo)家戰略(lve)，出臺相應的(de)產業扶(fu)持政策，并予以資金上的(de)支持;同(tong)時(shi)，植(zhi)物工(gong)廠產品(pin)還需(xu)要食(shi)品(pin)等有關部(bu)門的(de)認(ren)證、評價和(he)檢測，讓(rang)更多的(de)消(xiao)費者了解(jie)和(he)認(ren)識植(zhi)物工(gong)廠生產的(de)農產品(pin)的(de)益(yi)處(chu)。

　　他(ta)還指出，隨(sui)著(zhu)“一帶(dai)一路”戰略的推進，未(wei)來(lai)(lai)植(zhi)物(wu)工廠(chang)有望(wang)像中國(guo)高鐵(tie)等高技術(shu)一樣，實現技術(shu)裝備的出口。“國(guo)家應該及(ji)時(shi)出臺(tai)政策(ce)，使植(zhi)物(wu)工廠(chang)形(xing)成產(chan)業和產(chan)能(neng)。”楊其長對植(zhi)物(wu)工廠(chang)未(wei)來(lai)(lai)的應用(yong)前景充滿信(xin)心，他(ta)表(biao)示(shi)，“未(wei)來(lai)(lai)植(zhi)物(wu)工廠(chang)有可能(neng)也是代表(biao)中國(guo)的符號。”

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