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中国植物照明工厂发展概况及应用案例分析

浏览数量:0     作者:本站编辑     发布时间: 2016-01-26      来源:农民日报

光源从太阳到自动调节光照的LED灯,高效利用“每一束光”;从依靠土壤吸取养料到种植在营养液或者基质材料里,生产环境全密闭,“暗无天日”的地下空间也能种植。

  给作物定制舒服的“家”

  离开了阳光、雨露、土壤,在钢筋混凝土搭建起的厂房里,植物可以生长吗?产量有保证吗?

  “植物工厂采用了温湿光的自动补偿系统,以互联网智能控制,经过人工驯化的多种高附加值农产品可以在植物工厂实现量产。”中国农科院蔬菜花卉研究所研究员贺超兴答道。

  循着这个回答,笔者来到北京、西安等地的植物工厂,看一看厂房里的植物,到底是如何生长,又如何走进寻常百姓家的,这一新兴的生产方式在我国应用和推广的情况如何。

  厂房里,植物是如何生长的

  植物的生长离不开光照、水分、养料、适宜的温度等。作为植物生长的车间,植物工厂本质上是对这些要素的集成控制。

  去年12月下旬,北京市环境保护监测中心发布的空气质量指数显示,11天里有9天为污染天气,其中中度以上的严重污染和重度污染就占到了8天。受雾霾天气影响,昌平区温室大棚光照普遍不足,草莓生长发育受寡照影响,上市时间比原计划推迟了半个月左右。

  而在植物工厂里种植草莓的莓农,完全不用苦苦“等风来”。通过光传感器的光照监测,植物工厂的物联网系统可以自动调节光照,在雾霾天气里依然“艳阳高照”。

  取代“太阳”的光照系统,是不是需要大量耗电呢?

   “光照的确占了植物工厂能耗的相当部分,为了节约这部分能源,我们一直在研究LED植物光效照明技术。”陕西西安旭田光电植物工厂负责人王琦介绍说,通 过对光的波长、光质比、光合光子通量等的研究,找到适合不同植物品种、不同生长期的最佳照明光谱,可以实现高效利用“每一束光”。

  北京是世界上最缺水的大城市之一,全市人均水资源量为100立方米左右,仅为全国的1/21,世界的1/77,缺水程度甚至低于“沙漠国家”以色列的365立方米。水资源天花板制约下,北京都市现代农业一直在寻找一条节水高效之路。

  过了腊八,时至大寒。北京市平谷区马坊镇农众物联植物工厂里,鱼腥草、香椿芽、薄荷叶等新鲜蔬菜层层叠高,旺盛地生长着,透着一股子水润劲儿。

  “这些菜生长在营养液中,除了植物生长正常吸收的损耗外,环境蒸发损耗几乎为零。”该植物工厂负责人姚旭介绍说,在密闭环境下进行水肥一体化循环,相对于大田种植,水资源节约率可以达到93%以上。

  农民常说,植物生长离不开土地。事实上,植物生长真正离不开的并非土地,而是土壤中的养料。在植物工厂里,农作物种植在营养液或者砾石、蛭石、椰糠、秸秆等做成的基质材料里。植物生长所需养分由调配好的营养液补给,食品安全变得更可控,同时还避免了重茬,节约了土地。

  据国家发改委农村经济司巡视员胡恒阳介绍,按目前情况,我国完全实现农产品消费自给需要30亿亩土地,全国播种面积常年在23亿亩左右,也就是说,大概有7亿亩的土地要靠国外资源支撑。“而植物工厂可以在同样的土地上产出数倍农业产品,值得探索。”胡恒阳说。

   农众物联占地不足10亩的植物工厂,共有上下三层,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 700万公斤。去年11月,北京市委书记郭金龙、市长王安顺到农众物联植物工厂调研时,对植物工厂在节水节能、高效利用土地方面给予充分肯定。

  摆脱了对土地的依赖,植物工厂变得“上天入地、无孔不入”。去年12月,旭田光电利用西安市一处地下人防工程,建起了一座640平米的植物工厂,将原本暗无生机的地下空间变成了充满绿色的植物世界。

  降成本,先进设备也需本土化

   作为一种新兴的生产方式,植物工厂在荷兰、日本、美国等发达国家被普遍使用。“国外植物工厂发展相对成熟一些,但是也存在一个问题,就是投入成本太高, 不利于推广。”姚旭介绍说,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℃,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。

  在农众物联植物工厂,记者看到,各色各样的绿色蔬菜一层一层地摞了六七层。“每层的层高不同,植物生长的不同阶段需要调整层高,国外进口设备可以自动调整层高,我们自主研发的设备则是半自动调整。”从自动到半自动,并非本土设备技术水平的不足,而是更了解市场的选择。

  多数食用菌的生产在秋冬季节,因为食用菌正常生长环境通常温度较低、湿度较大,因此在周年化生产过程中,大部分食用菌生产须降温通风,所需能耗成为运营过程中主体成本之一。

   农众物联植物工厂在设计上采用依托食用菌、绿叶菜、茄果类蔬菜等所需条件的有效循环:使用食用菌吸收氧气释放二氧化碳并使室内温湿度增加的条件,协调互 补绿叶菜、茄果类蔬菜的自然生长;再由绿叶菜、茄果类蔬菜吸收二氧化碳并降低室内温湿度,协调食用菌的正常生长。另外,利用食用菌在不同过程中所代谢的无 机营养物质对蔬菜生长进行补充,用蔬菜生长过程中淘汰的部分有机物质对食用菌生产进行补充,大幅度降低运营过程中的能耗、物料消耗,使植物工厂进入一种综 合态、互补式生产模式中。

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