習(xí)近平總書記指出：“向設(shè)施農(nóng)業(yè)要食物”。

作為在封閉環(huán)境下通過高精度控制實現(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,，實時調(diào)控環(huán)境,，精準(zhǔn)供給，實現(xiàn)高效生產(chǎn),。

植物工廠如何通過精準(zhǔn)調(diào)控實現(xiàn)植物生產(chǎn),？產(chǎn)量和安全性如何保證？建設(shè)和運維成本如何控制,？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。“種菜也有流水線,。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,，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),。”楊其長介紹,，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,，實時調(diào)控環(huán)境，精準(zhǔn)供給,，實現(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)的一間實驗室中,，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驗室,，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)隊終于找到了4塊LED光源板,。不斷調(diào)試、反復(fù)實驗,，優(yōu)化配比,、降低能耗，歷時多年,，楊其長帶領(lǐng)團(tuán)隊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),，實現(xiàn)植物工廠綜合能耗降低56%以上?！?

為了解決平面栽培土地與空間利用率低的問題,，團(tuán)隊采用了垂直立體栽培技術(shù)，實現(xiàn)向立體空間拓展的技術(shù)突破,?！斑@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)量可達(dá)60噸以上。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),。

《 人民日報 》（ 2024年04月17日 07 版）

(編輯:月兒)