植物工廠實施科技強農(nóng)行動 技術革新轉(zhuǎn)虧為盈

成排的番茄樹被安置在各自的“工位”，室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)由信息平臺操控，農(nóng)戶只需做些修剪工作……位于湖州德清縣的水木莫干山都市農(nóng)業(yè)綜合體內(nèi)，一座占地近40畝的蔬菜工廠全年運作，年產(chǎn)西紅柿約120萬公斤，可滿足近5萬人全年需求。

類似這樣的高效、優(yōu)質(zhì)植物工廠，正逐漸為公眾所熟知。

8月下旬，浙江省農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展大會召開，提出要大力實施科技強農(nóng)行動，在種源關鍵核心技術攻關、綠色生態(tài)種養(yǎng)、農(nóng)業(yè)生物技術和工廠化農(nóng)業(yè)等方面尋求突破，變革農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。

“植物工廠通過設施內(nèi)高精度環(huán)境控制，實現(xiàn)作物周年連續(xù)生產(chǎn)，代表著未來農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向，也是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)減排、助力碳中和的重要技術之一。”浙江省農(nóng)科院數(shù)字農(nóng)業(yè)工廠研究室主任孔德棟表示，作為多項技術的集成系統(tǒng)，植物工廠的應用并不局限于種植瓜果蔬菜，就實施科技強農(nóng)行動，或大有用武之地。

脫離成本尷尬 技術革新才能轉(zhuǎn)虧為盈

早在上世紀，“植物工廠”概念便被提出。數(shù)十年來，得益于水培、LED人工光源及自動控制等技術迭代突破，植物工廠快速發(fā)展，目前在世界多國研發(fā)應用。

同時，運行能耗與裝備成本，則是影響植物工廠良性發(fā)展的關鍵因素。

不難理解，植物工廠通常在封閉環(huán)境下進行作物生產(chǎn)，雖無需占用大面積土地，且不受環(huán)境條件限制，相應地，需要構(gòu)建包括建設結(jié)構(gòu)、空調(diào)系統(tǒng)、人工光源、多層栽培系統(tǒng)、營養(yǎng)液循環(huán)以及計算機控制系統(tǒng)在內(nèi)的配套工程與裝備。

“植物工廠初始化投資，每平米建設費用為數(shù)千到一萬元不等。能耗成本約占全部生產(chǎn)成本的30%左右，主要包括人工光源及高密度植物、封閉的環(huán)境所帶來的降溫降濕能耗。”杭州漢徽光電科技有限公司CEO李許可介紹，原來的LED燈光設備產(chǎn)熱嚴重，驅(qū)動能耗高，生物能效低下，光照設備功率大，額外增加空調(diào)工作量。作為植物工廠的核心裝備，光照技術的重要性不言而喻。

近幾年，圍繞植物工廠成本壓縮，國內(nèi)外通過產(chǎn)學研合作，取得了相應的技術突破。

孔德棟介紹， 2018年可謂是植物工廠發(fā)展的分水嶺。通過技術革新，國際范圍內(nèi)，植物工廠逐漸擺脫成本尷尬，積極探索商業(yè)模式。

“光合作用是植物生長最重要的生物化學反應，因此研發(fā)高生物能效和解碼植物數(shù)字環(huán)境始終是垂直農(nóng)業(yè)最關鍵的核心技術。”李許可介紹，公司研發(fā)的第四代植物光合LED芯片和光照系統(tǒng)，每平方米的能耗控制在50-150W之間，相對于目前主流的WRB(白紅藍混光)或RGB(紅藍綠混光)光照設備可節(jié)能30%~50%，用于葉菜、果菜、草莓和小型谷物作物以及部分作物育種上，在浙江省農(nóng)科院、安徽省農(nóng)科院、上海市農(nóng)科院等院所已推廣應用。

浙江大學生儀學院副院長、國際半導體照明聯(lián)盟專家周泓教授表示，國內(nèi)較為成熟的植物工廠，其單位面積產(chǎn)量，目前可達傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的數(shù)十倍，但要在全國進一步推廣，持續(xù)降低裝備成本和運行能耗仍是未來研究的重點。

嘗試育種產(chǎn)糧 工廠優(yōu)勢打破時空限制

不久前，中國農(nóng)業(yè)科學院與中國水稻研究所聯(lián)合團隊，在植物工廠環(huán)境下成功實現(xiàn)水稻種植60天左右收獲的重要突破，將傳統(tǒng)大田環(huán)境下120天以上的水稻生長周期縮短了一半。

中國農(nóng)科院作物科學研究所所長錢前接受媒體采訪時表示，對于大多數(shù)作物來說，要想培育出新的優(yōu)良種質(zhì)，需要經(jīng)過若干代繁殖，通常需要幾年甚至數(shù)十年時間。依靠植物工廠技術，打破了這個時空瓶頸。