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中國植物照明工廠發(fā)展概況及應(yīng)用案例分析

瀏覽數(shù)量: 38     作者: 本站編輯     發(fā)布時間: 2016-01-26      來源: 農(nóng)民日報(bào)

光源從太陽到自動調(diào)節(jié)光照的LED燈,高效利用“每一束光”;從依靠土壤吸取養(yǎng)料到種植在營養(yǎng)液或者基質(zhì)材料里,生產(chǎn)環(huán)境全密閉,“暗無天日”的地下空間也能種植。

  給作物定制舒服的“家”

  離開了陽光、雨露、土壤,在鋼筋混凝土搭建起的廠房里,植物可以生長嗎?產(chǎn)量有保證嗎?

  “植物工廠采用了溫濕光的自動補(bǔ)償系統(tǒng),以互聯(lián)網(wǎng)智能控制,經(jīng)過人工馴化的多種高附加值農(nóng)產(chǎn)品可以在植物工廠實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。”中國農(nóng)科院蔬菜花卉研究所研究員賀超興答道。

  循著這個回答,筆者來到北京、西安等地的植物工廠,看一看廠房里的植物,到底是如何生長,又如何走進(jìn)尋常百姓家的,這一新興的生產(chǎn)方式在我國應(yīng)用和推廣的情況如何。

  廠房里,植物是如何生長的

  植物的生長離不開光照、水分、養(yǎng)料、適宜的溫度等。作為植物生長的車間,植物工廠本質(zhì)上是對這些要素的集成控制。

  去年12月下旬,北京市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測中心發(fā)布的空氣質(zhì)量指數(shù)顯示,11天里有9天為污染天氣,其中中度以上的嚴(yán)重污染和重度污染就占到了8天。受霧霾天氣影響,昌平區(qū)溫室大棚光照普遍不足,草莓生長發(fā)育受寡照影響,上市時間比原計(jì)劃推遲了半個月左右。

  而在植物工廠里種植草莓的莓農(nóng),完全不用苦苦“等風(fēng)來”。通過光傳感器的光照監(jiān)測,植物工廠的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以自動調(diào)節(jié)光照,在霧霾天氣里依然“艷陽高照”。

  取代“太陽”的光照系統(tǒng),是不是需要大量耗電呢?

   “光照的確占了植物工廠能耗的相當(dāng)部分,為了節(jié)約這部分能源,我們一直在研究LED植物光效照明技術(shù)。”陜西西安旭田光電植物工廠負(fù)責(zé)人王琦介紹說,通 過對光的波長、光質(zhì)比、光合光子通量等的研究,找到適合不同植物品種、不同生長期的最佳照明光譜,可以實(shí)現(xiàn)高效利用“每一束光”。

  北京是世界上最缺水的大城市之一,全市人均水資源量為100立方米左右,僅為全國的1/21,世界的1/77,缺水程度甚至低于“沙漠國家”以色列的365立方米。水資源天花板制約下,北京都市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)一直在尋找一條節(jié)水高效之路。

  過了臘八,時至大寒。北京市平谷區(qū)馬坊鎮(zhèn)農(nóng)眾物聯(lián)植物工廠里,魚腥草、香椿芽、薄荷葉等新鮮蔬菜層層疊高,旺盛地生長著,透著一股子水潤勁兒。

  “這些菜生長在營養(yǎng)液中,除了植物生長正常吸收的損耗外,環(huán)境蒸發(fā)損耗幾乎為零。”該植物工廠負(fù)責(zé)人姚旭介紹說,在密閉環(huán)境下進(jìn)行水肥一體化循環(huán),相對于大田種植,水資源節(jié)約率可以達(dá)到93%以上。

  農(nóng)民常說,植物生長離不開土地。事實(shí)上,植物生長真正離不開的并非土地,而是土壤中的養(yǎng)料。在植物工廠里,農(nóng)作物種植在營養(yǎng)液或者礫石、蛭石、椰糠、秸稈等做成的基質(zhì)材料里。植物生長所需養(yǎng)分由調(diào)配好的營養(yǎng)液補(bǔ)給,食品安全變得更可控,同時還避免了重茬,節(jié)約了土地。

  據(jù)國家發(fā)改委農(nóng)村經(jīng)濟(jì)司巡視員胡恒陽介紹,按目前情況,我國完全實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)自給需要30億畝土地,全國播種面積常年在23億畝左右,也就是說,大概有7億畝的土地要靠國外資源支撐。“而植物工廠可以在同樣的土地上產(chǎn)出數(shù)倍農(nóng)業(yè)產(chǎn)品,值得探索。”胡恒陽說。

   農(nóng)眾物聯(lián)占地不足10畝的植物工廠,共有上下三層,一層栽培高端食用菌,二層種植山野菜,三層則主要種植茄果類蔬菜。滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)下,能年產(chǎn)蔬菌茄果 700萬公斤。去年11月,北京市委書記郭金龍、市長王安順到農(nóng)眾物聯(lián)植物工廠調(diào)研時,對植物工廠在節(jié)水節(jié)能、高效利用土地方面給予充分肯定。

  擺脫了對土地的依賴,植物工廠變得“上天入地、無孔不入”。去年12月,旭田光電利用西安市一處地下人防工程,建起了一座640平米的植物工廠,將原本暗無生機(jī)的地下空間變成了充滿綠色的植物世界。

  降成本,先進(jìn)設(shè)備也需本土化

   作為一種新興的生產(chǎn)方式,植物工廠在荷蘭、日本、美國等發(fā)達(dá)國家被普遍使用。“國外植物工廠發(fā)展相對成熟一些,但是也存在一個問題,就是投入成本太高, 不利于推廣。”姚旭介紹說,植物具有極強(qiáng)的適應(yīng)性,光溫濕等變量只要控制在合適的區(qū)間,就可以保證正常生長。如進(jìn)口溫控制導(dǎo)系統(tǒng),雖然能調(diào)節(jié)溫度變量在 0.01℃,相當(dāng)于太空艙種植的控制程度,但其對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)卻微乎其微,而投入成本比起國內(nèi)本土設(shè)備卻增加了幾十倍。

  在農(nóng)眾物聯(lián)植物工廠,記者看到,各色各樣的綠色蔬菜一層一層地摞了六七層。“每層的層高不同,植物生長的不同階段需要調(diào)整層高,國外進(jìn)口設(shè)備可以自動調(diào)整層高,我們自主研發(fā)的設(shè)備則是半自動調(diào)整。”從自動到半自動,并非本土設(shè)備技術(shù)水平的不足,而是更了解市場的選擇。

  多數(shù)食用菌的生產(chǎn)在秋冬季節(jié),因?yàn)槭秤镁IL環(huán)境通常溫度較低、濕度較大,因此在周年化生產(chǎn)過程中,大部分食用菌生產(chǎn)須降溫通風(fēng),所需能耗成為運(yùn)營過程中主體成本之一。

   農(nóng)眾物聯(lián)植物工廠在設(shè)計(jì)上采用依托食用菌、綠葉菜、茄果類蔬菜等所需條件的有效循環(huán):使用食用菌吸收氧氣釋放二氧化碳并使室內(nèi)溫濕度增加的條件,協(xié)調(diào)互 補(bǔ)綠葉菜、茄果類蔬菜的自然生長;再由綠葉菜、茄果類蔬菜吸收二氧化碳并降低室內(nèi)溫濕度,協(xié)調(diào)食用菌的正常生長。另外,利用食用菌在不同過程中所代謝的無 機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)對蔬菜生長進(jìn)行補(bǔ)充,用蔬菜生長過程中淘汰的部分有機(jī)物質(zhì)對食用菌生產(chǎn)進(jìn)行補(bǔ)充,大幅度降低運(yùn)營過程中的能耗、物料消耗,使植物工廠進(jìn)入一種綜 合態(tài)、互補(bǔ)式生產(chǎn)模式中。

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