智慧农业研学产品:揭开我国植物工厂的科技奥秘

植物工厂，可以让你在家种上喜欢的蔬菜，这些想法不再是幻想，已成现实。下面，我们走进智慧农业研学产品——为你揭开我国植物工厂的科技奥秘。

目前，各类资本正加速进入植物工厂这一新兴领域，不仅中粮、宝钢在布局植物工厂园区，菲利普、三菱等企业也纷纷介入植物工厂的技术研发与产业推广。福建光电企业三安集团甚至投入70亿元“跨界”打造大型植物工厂。日前，记者走访了植物工厂企业和相关专家，探究植物工厂里的蔬菜是如何生长的，这一技术在我国的研究和应用情况，以及如何推动我国植物工厂的产业化进程。

不靠太阳，植物工厂长啥样

在植物工厂里，蔬菜的头顶没有太阳、脚下没有土壤，却依然充满绿意——这得益于头顶的彩色LED灯和脚下的营养液。在北京市平谷区马坊镇，农众物联占地不足10亩的植物工厂里，新鲜蔬菜层层叠叠，旺盛地长着。该植物工厂共分三层，一层栽培高端食用菌，二层种植山野菜，三层则主要种植茄果类蔬菜。满负荷运转下，能年产蔬菌茄果1400万斤。

“植物工厂环境全部是智能调控、立体种植，因此生产不受自然环境的束缚，能周年生产，叶菜类18至20天能生产一茬，总产量是自然环境下的几十倍。我们目前的主要产品是药食同源的高端食材，去年的订单额有1.1亿元。”农众物联负责人姚旭说。

中国农科院农业环境与可持续发展研究所研究员杨其长是我国植物工厂最早的研究人之一。谈到植物工厂的优势，他掩饰不住兴奋：叶菜一年可收获15至18茬，产量是露地栽培的40倍以上；不施用农药，产品安全无污染；多层立体栽培，LED植物工厂栽培层数可达15层以上，显著提升土地利用效率；可在非可耕地上生产，例如沙漠、戈壁、岛礁，乃至建筑物屋顶或地下室。

提到地下室，陕西的植物工厂企业旭田光电就利用西安一处地下人防工程，建起了一座640平方米的植物工厂，将原本暗无生机的地下室变成了绿意盎然的植物世界。企业负责人王琦说，不占用耕地，又不使用农药，无论是经济前景还是社会效益，植物工厂都值得投资。“不仅在休闲农业与都市农业，在国防装备、远洋舰船、沙漠荒岛、航空航天等领域，都有重要的战略意义。”王琦说。

此前，很多人担心植物工厂生产出的蔬菜在口感方面与传统的土壤栽培有差距。杨其长说，目前，植物工厂的蔬菜在口感方面与普通栽培的几乎没有差别。由于不施用农药，更符合绿色的农业发展理念。此前，相关专家已通过控制硝态氮的使用、采前短期连续光照以及增加一些微量元素等方法，成功解决了提高植物工厂蔬菜口感风味与营养品质的方法。

近年来，在相关项目的支持下，我国在植物工厂LED节能光源创制、光温耦合节能环境控制、营养液栽培、蔬菜品质调控以及智能化管控等关键领域不断取得重要进展。有关课题组开发出普及型植物工厂、大厦型植物工厂、岛礁植物工厂、家庭植物工厂等多系列产品。

目前，我国已掌握了植物工厂的五大核心技术，成为少数几个完全掌握植物工厂核心技术的国家之一。其中，LED人工光源技术更是核心技术的核心，在这方面中国已处于全球领先地位。杨其长认为，随着“一带一路”战略的推进，未来植物工厂有望像中国高铁等高技术一样，实现技术装备的出口。

成本较高，产业瓶颈咋破解

事实上，我国是植物工厂产业化发展最快的国家，几年时间即走过了发达国家几十年的发展道路。目前，我国人工光植物工厂总数已达100座左右，成为数量仅次于日本的植物工厂发展大国。单体规模一般为几百平方米，上千平方米的有10多家，其中最大的有6万平方米。很多地方建起了展示型、示范型植物工厂。

记者了解到，植物工厂虽然拥有众多优势以及广泛的社会需求，但实际发展也面临诸多瓶颈，尤其是初期建设成本过高、能耗较大以及如何实现优质优价等，突破成本和效益的瓶颈是实现植物工厂持续健康发展的重点。

比如，植物工厂需要在封闭环境下进行生产，因此要投入包括维护结构、空调系统、人工光源、多层栽培架、营养液循环、计算机系统等在内的工程与装备，成本比露地、温室大棚等高，在我国一般建设费用为每平方米4000元至1万元。美国和日本的建设费用是我国的2至3倍。杨其长说，降低初期建设成本，尽可能选用标准化民用材料和装备，已经成为植物工厂发展的重要方向。

“国外植物工厂发展存在一个问题，就是投入成本太高，不利于推广。”姚旭对此也深有体会，植物具有极强的适应性，光温湿等变量只要控制在合适的区间，就可以保证正常生长。如进口温控制导系统，虽然能调节温度变量在0.01摄氏度，相当于太空舱种植的控制程度，但其对产量的贡献却微乎其微，而投入成本比起国内本土设备却增加了几十倍。

此外，能耗是影响植物工厂运行的瓶颈，尤其是照明。近年来，LED节能光源及其节能措施在植物工厂推广应用，可减少人工光能耗50%以上；采用空调与光温耦合控制模式可减少降温能耗；同时，积极探索清洁能源的利用，如太阳能光伏发电系统、风能或生物质能源等，已经成为植物工厂研究的热点。据介绍，LED人工光源成本在过去的几年里持续下降。10年前，每平方米的LED成本是几万元，如今只需要几百元。

杨其长认为，植物工厂的普及推广与经济效益密不可分，一方面要尽可能降低设备投入及折旧的成本，另一方面要实现高附加值作物能以高价格卖出，让消费者认可并愿意以较高价格购买无农药污染、新鲜洁净的植物工厂产品。同时，植物工厂产品还需要有关部门的认证、评价和检测，让更多的消费者了解其长处，从而达到优质优价。

产能落地，政府怎么来扶持

“植物工厂作为技术高度集成的农业系统，就像航天工程、大飞机等技术一样，发达国家不会轻易让其他国家掌握核心技术。”杨其长说，植物工厂能提升资源利用效率，对于我国这样一个人多地少的大国来说，意义重大。因此，必须采取积极措施，加大植物工厂研究和开发力度，并从政策、资金等方面扶持植物工厂，使其形成产业和产能。

应从战略高度加大植物工厂的研究与开发力度。植物工厂是现代农业的重要窗口，是未来国际农业高技术竞争的重要方向。植物工厂涉及多个学科的整合，应借鉴发达国家的先进经验，从战略的高度，尽早启动相关科研项目，进行多学科协同攻关。

植物工厂是一项高投入、高产出的生产方式，在发展初期离不开国家的政策扶持。以日本为例，多年来，日本政府采取补贴50%的手段，推进植物工厂发展。如日本东京电力初期建设的植物工厂，其建设费用比例为国库补助50%、地方政府补助7%、企业自身出资43%。因此，我国应将植物工厂列入国家重点扶持的产业项目中。同时，引导机械、电子、精密仪器等大型企业与科研教育部门联手，加快实现植物工厂的产业化。

专家表示，可以按循序渐进的原则，通过试验示范，稳步推进植物工厂的发展。在建设区域上，应先从经济发达地区和城市开始，在消费水平高的大都市建设若干个植物工厂示范基地，进而向全国推广；在优先发展领域上，农业科技园区、高品质蔬菜生产企业、城市社区等对植物工厂需求最迫切，应列入优先考虑范围。

推动植物工厂的民用化也是一个重要途径。近两年，越来越多的人走进植物工厂，或参观或购买。农众物联在北京的个别公园进行了科普巡展，在个别小学承建了植物工厂实验室，把技术带到了百姓身边。旭田光电则研发了集装箱型植物生长箱，成为适合餐饮商超、居民社区的家用植物工厂。如今，在武汉的一些餐饮场所，消费者已能在大堂的微型植物工厂里点菜了。