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植物照明工厂的兴起及其发展趋势分析

   从1993年中村修二开发出蓝色LED,LED已经有22、23年历史;而植物工厂已经有48、49年的历史。蓝光是植物工厂常用光之一,自从遇上LED,植物工厂有了长足的发展。

  植物工厂的定义

  植物工厂即通过对植物实施资金密集型投入、综合技术集成和种植方式的改变来达到提高植物产量、效益和品质的目的,并实现可持续发展的新型植物生产系统。

  植物工厂的兴起

  土地是人类赖以生存的第1大资源,它具有不可再生的特性。由于多种原因土地正在大量减少。

  气候影响和人类活动导致大量土地出现了沙化和荒漠化。1985~1995年,我国沙化面积扩大到2460km2。自20世纪50年代起,沙化面积超过10万km2,相当于一个江苏省。有5万多村庄因受土地沙化影响,使成千上万的牧民成为生态难民。据统计,全世界有超过110个国家已经或可能出现沙化现象。非洲沙化面积可达7亿km2,亚洲沙化面积达14亿km2,北美沙化面积达74%。《联合国防治荒漠化公约》秘书处执行秘书吕克·尼亚卡贾于2011年12月称,全球每年有1200万km2耕地因沙漠化而无法耕种。

  由于大量使用农药、化肥和除草剂,大量良田出现矿化,有的土地甚至无法耕种。农药、化肥和除草剂,其中含有的有机砷、有机汞、有机磷、有机氯、氨基甲酸酯、甲胺磷及对硫磷等有毒成分,因降解过程缓慢甚至无法降解,一部分存在于植物之中,影响人类健康,另一部分则残留并积累在土地之中,使土壤贫瘠、板硬,从而导致大量良田出现矿化,大大提高了耕作成本。

  早在18世纪,德国著名有机化学家李比希就发出了“人类将向何处去”的呼声。近年来,由于化学农业使用化学品进行农业生产,虽降低了农业成本,也提高了产量,但大量农产品药残超标,严重影响了人类的身体健康和人身安全。食品安全事件不断发生,而且愈演愈烈,引起了人们对食品安全的极大关注,“下个世纪人们吃什么”成为质疑的焦点。

  由于我国生产力水平相对落后于西方发达国家,农业成本不断上升,农民收入不断下降,导致大量从事农业的劳动力到城市打工。农村出现“老人不能种田、80后不愿种田、90后不会种田”的现象。现在谁来种田?农业发展方向在哪里?未来农业是什么样?这一系列问题值得人们的深思。在这样的大背景下,数字植物工厂正向我们走来。

  1957年丹麦农业科学家成功地建起了世界上第1家植物工厂,接着奥地利农业科学家在丹麦植物工厂的基础更进一步完善了技术系统,建起了216m2的植物工厂,使人类对农业的梦想通过植物工厂变成了现实。植物工厂创造了植物生长的最佳环境,使植物生长时间大大缩短,产量大幅提高,品质得到较大提升。

  植物工厂的发展阶段

  植物工厂产生后,一共经历了3个不同的发展阶段。

  (1)试验研究阶段

  20世纪40~60年代为第1阶段。特点有:

  ①建设规模小。一般规模在几十平米到几百平米之间;②范围窄,仅限实验室;③品种单一,以芹菜和沙拉莴苣为主;④大多采用人工光,即人工气候室;⑤技术使用不全面。这一阶段主要是以美国的人工气候室和丹麦、奥地利植物工厂为主。

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