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中国智能LED植物工厂发展情况如何?

2016-08-30 10:07
雷本祖
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  一般认为,农业生产离不开土壤。然而,这一状况未来或许会改变。在前不久举办的国家“十二五”科技创新成就展上,一项名为“智能LED植物工厂”的成果受到广泛关注。这项被业界誉为颠覆“土地利用和农作方式”的技术,到底新在哪里?这种培植技术在我国进展又如何?

科技创新成就展上智能植物工厂的展台。中国农科院环发所供图

  借助植物工厂,人类甚至可以在太空、荒漠、戈壁等地域进行作物生产

  中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所(以下简称中国农科院环发所)是我国植物工厂的重要阵地,在国家“十二五”科技创新成就展亮相的正是该团队自主研发的成果。中国农科院环发所研究员杨其长表示,目前我国掌握了智能LED植物工厂关键技术,整体水平处于国际前沿。

  所谓植物工厂,就是通过设施内的高精度控制实现农作物周年连续生产的高效农业系统,是由计算机对植物生育过程的温度、湿度、光照、二氧化碳浓度以及营养液等环境要素进行全天候控制,不受或很少受自然条件制约的省力型生产方式。

  杨其长解释,农业生产就是植物通过光合作用生产碳水化合物的过程。遵循该科学原理,智能LED植物工厂根据不同作物对营养和阳光的需求,对“工厂”内环境要素和营养要素进行实时自动调配,精准供给植物,以确保植物健康生长,这样就实现了不用土、不用阳光,可实现全天候的植物智能化生产,人类甚至可以在太空、荒漠、戈壁等非可耕地里进行作物生产。

  与传统农业生产方式不同,植物工厂有七大技术优势:一是作物生产计划性强,可在不受外界环境影响的条件下,实现周年均衡生产;二是单位面积产量高,可大幅提高资源利用效率;三是机械化、自动化程度高,劳动强度低,工作环境舒适;四是不施用农药,产品安全无污染;五是多层式、立体栽培,节省土地和能源;六是不受或很少受地理、气候等自然条件影响;七是与现代生物技术紧密结合,可以生产出稀有、价高、富含营养的植物产品。

  “我国人口多,耕地少,人均资源相对不足。同时,人们对洁净安全农产品的需求越来越迫切。这种形势下,当下发展植物工厂非常有必要。”杨其长说。

  植物工厂是目前全球农业高技术研究的热点,因其融合了现代生物技术、智能装备与信息技术等新科技,也是彰显一个国家农业高技术水平的重要标志。

  杨其长认为,未来植物工厂有望颠覆传统的农作方式,代表了农业发展的方向,掌握植物工厂核心关键技术具有战略意义。

  我国从上世纪90年代开始植物工厂研发,目前拥有约100座人工光植物工厂

  近年来,植物工厂在东亚、欧美,尤其在日本、韩国、美国、新加坡等国家和地区发展迅速,飞利浦、松下、通用等国际知名企业也纷纷介入植物工厂的技术研发与产业推广,全球植物工厂发展极为活跃。

  回顾植物工厂发展历程,从上世纪40年代至今,主要历经早期的试验探索、示范应用和当前的快速发展三个阶段。

  20世纪40年代到70年代初为试验探索阶段。该阶段是植物工厂的概念成型与试验探索期,其中两项技术的突破对其发展起到了重要支撑作用,一项是“营养液栽培技术”,另一项为“人工模拟与控制环境技术”,以1949年美国科学家在加州帕萨迪纳建立的第一座人工气候室为标志。其后,日本和苏联相继建成大型人工气候室,进行植物栽培试验。这一时期植物工厂规模较小,仅为几十平方米到几百平方米。应用范围也比较窄,主要局限在实验室和示范农场。光源为高压钠灯,光源与空调能耗大,运行成本较高。

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