四川成都無人化垂直植物工廠——種菜也有流水線

  來源:人民網(wǎng)-人民日報游 儀2024-04-17
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核心提示:植物工廠示意圖,。 熊倩羽制圖制圖:汪哲平 數(shù)據(jù)來源:農(nóng)業(yè)農(nóng)村部核心閱讀習(xí)近平總書記指出:“向設(shè)施農(nóng)業(yè)要食物”。作為在封閉環(huán)境下通過高精度控制實現(xiàn)作物周年連續(xù)生產(chǎn)的

習(xí)近平總書記指出:“向設(shè)施農(nóng)業(yè)要食物”,。

作為在封閉環(huán)境下通過高精度控制實現(xiàn)作物周年連續(xù)生產(chǎn)的高效農(nóng)業(yè)系統(tǒng),,植物工廠能夠根據(jù)不同作物對光照、溫度,、濕度,、營養(yǎng)等要素的需求,實時調(diào)控環(huán)境,,精準(zhǔn)供給,,實現(xiàn)高效生產(chǎn)。

植物工廠如何通過精準(zhǔn)調(diào)控實現(xiàn)植物生產(chǎn),?產(chǎn)量和安全性如何保證,?建設(shè)和運維成本如何控制?記者在四川成都進行了探訪,。

無需土壤,,不靠太陽,廠房之中,,也能生長植物,?在四川成都國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新中心的無人化垂直植物工廠里,或許可以找到答案,。

面前是多層鋼架,,抬頭望,架子頂部裝著燈珠,紅藍(lán)光線照在水靈靈的生菜葉上,。隔著玻璃,,整個工廠泛著粉光,仿佛置身科幻片片場,?!胺N菜也有流水線。播種,、育苗,,佐以養(yǎng)分、光照,、適宜溫度,,一棵生菜僅用35天就能長成。這要在外邊大田,,時間至少翻倍,。”手一揚,,指著高達20層的垂直植物工廠,,楊其長介紹。作為中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院都市農(nóng)業(yè)研究所首席科學(xué)家,,他帶著團隊一道,,投身植物工廠研究近20年,。

從蔬果栽培到水稻育種,,全流程智能調(diào)控,在這座無人化工廠里,,植物正循光向上,、拔節(jié)生長。

“加速”是植物工廠的標(biāo)簽

隨著電腦發(fā)出指令,,機械臂靈活地把一盤盤生菜苗定植到栽培板上,,再由機器人將其送到指定“樓層”。隨后,,調(diào)試LED光源,,輸送營養(yǎng)液。待到生菜成熟,,再從“樓層”取出,,進行切根、包裝,。依靠智慧管控和輔助機器人技術(shù),,從栽種到培育,從收獲到包裝,植物工廠中,,已然能夠?qū)崿F(xiàn)無人化作業(yè),。

自然農(nóng)耕,看天吃飯,,須得遵循自然規(guī)律,。“風(fēng)調(diào)雨順還好,,若是遇上氣象災(zāi)害,、病蟲害等,常會減產(chǎn),?!睏钇溟L介紹,種植條件難以保障是一個長期存在的問題,,從自然到可控,,溫室大棚是一種探索,能夠種植反季節(jié)蔬菜,,但也會受到高溫,、冰雪等不良天氣影響。

植物工廠的出現(xiàn),,則打破了自然條件制約,。作為在封閉環(huán)境下通過高精度控制實現(xiàn)作物周年連續(xù)生產(chǎn)的高效農(nóng)業(yè)系統(tǒng),植物工廠能夠根據(jù)不同作物對光照,、溫度,、濕度、營養(yǎng)等要素的需求,,實時調(diào)控環(huán)境,,精準(zhǔn)供給,實現(xiàn)高效生產(chǎn),。在植物工廠中,,還可誘導(dǎo)作物開花、促進快速生長,,大幅縮短作物生育周期,。

“‘加速’是植物工廠的標(biāo)簽?!倍际修r(nóng)業(yè)研究所研究員王森說,。一棵生菜,生長周期可以從70天縮短到35天,;一株水稻,,生育期可由120天縮短至63天。這套不受土地、空間和氣候條件約束的技術(shù),,依據(jù)植物工廠光—營養(yǎng)耦合技術(shù)調(diào)控作物快速生長,,可以實現(xiàn)水稻、小麥,、玉米,、大豆、棉花,、油菜等作物生育期縮短一半以上,,為作物育種加速提供有效支撐。

1238種“光配方”構(gòu)建數(shù)據(jù)庫

一次訪學(xué),,讓楊其長推開了植物工廠研究的“大門”,。

2005年,在荷蘭瓦赫寧根大學(xué)的一間實驗室中,,揭開黑布,,紅藍(lán)光照耀之下,生菜長勢喜人,。自那時起,,好奇的種子便在楊其長心中扎了根:LED光源如何影響植物生長?如何利用LED照明解決植物工廠光源的能耗難題,?

一回國,,就行動。一邊緊鑼密鼓搭建實驗室,,一邊東奔西走尋找光源,。“那會兒LED照明剛起步,,國內(nèi)少有廠家生產(chǎn),。我們甚至嘗試用紅色激光代替,,結(jié)果由于能量太強,,植物難以承受?!睏钇溟L回憶,。

幾經(jīng)周折,團隊終于找到了4塊LED光源板,。不斷調(diào)試,、反復(fù)實驗,優(yōu)化配比,、降低能耗,,歷時多年,楊其長帶領(lǐng)團隊在成都打造出了一個無人化垂直植物工廠,一年能產(chǎn)10茬以上蔬菜,。

走進植物工廠,,架子頂部的LED燈珠顏色各異,在種植過程中,,會將紅光,、藍(lán)光、綠光,、近紫外光和紅外光等依照作物品種和生長環(huán)節(jié)按需進行調(diào)配,。“建設(shè)植物工廠,,首先要攻克‘光效低,、能耗高’難關(guān)?!蓖跎寡?,“團隊已經(jīng)構(gòu)建了五大類植物‘光配方’數(shù)據(jù)庫,涵蓋72種作物,、1238種‘光配方’,,大幅提升系統(tǒng)光效。同時輔助光—溫耦合節(jié)能調(diào)控技術(shù),,實現(xiàn)植物工廠綜合能耗降低56%以上,。”

為了解決平面栽培土地與空間利用率低的問題,,團隊采用了垂直立體栽培技術(shù),,實現(xiàn)向立體空間拓展的技術(shù)突破?!斑@座栽培層達20層的垂直植物工廠,,能將土地利用率提升120倍以上?!睏钇溟L算了筆賬,。

眼下,200平方米左右的植物工廠里,,蔬菜年產(chǎn)量可達60噸以上,。通過采用自主培育的作物新品種、垂直立體栽培系統(tǒng),、營養(yǎng)液自動供給系統(tǒng),、人工模擬節(jié)能光源以及基于AI的智慧管控系統(tǒng),在垂直空間內(nèi),,能實現(xiàn)食物的周年穩(wěn)定生產(chǎn),。

大規(guī)模推廣仍需降本增效

單位面積產(chǎn)量高,、作物生產(chǎn)穩(wěn)定性強、節(jié)省土地資源……在楊其長看來,,植物工廠優(yōu)點很多,,“對我們這樣的農(nóng)業(yè)大國來說,發(fā)展植物工廠非常重要,,有助于提高農(nóng)作物生產(chǎn)效率,,彰顯農(nóng)業(yè)技術(shù)水平的進步?!?

雖然采取技術(shù)手段,,能耗已經(jīng)有所下降,但要推廣普及,,高耗能仍是橫在團隊面前的一道坎,。此外,與露地栽培,、溫室大棚相比,,存在初期建設(shè)成本高、后期運維投入大等問題,?!翱傮w來說,植物工廠單位生產(chǎn)成本相對偏高,?!闭劶爸参锕S面臨的瓶頸,楊其長坦言,,未來若要大規(guī)模推廣,,還得想辦法降本增效,讓科技成果為更多人所及所享,。

目前,,團隊正在摸索植物工廠的盈利模式。據(jù)介紹,,植物工廠高端葉菜生產(chǎn)聚焦京津冀,、長三角、珠三角,、成渝等人口密集的都市圈及本地蔬菜自給率低于10%的地區(qū),,消費市場廣闊。此外,,植物工廠還可用于集約化育苗,不僅能夠降低生產(chǎn)成本,,種苗品質(zhì)也有保障,。

從跟跑到領(lǐng)跑,,令人振奮的是,我國的植物工廠開始走向國際,。植物工廠技術(shù)國際培訓(xùn)班上,,來自20多個國家的學(xué)員接受系統(tǒng)的植物工廠培訓(xùn);基于“光配方”的植物L(fēng)ED光源產(chǎn)品,,已推廣到100多個國家和地區(qū),;有關(guān)無人化垂直植物工廠的落地項目,已與英國,、沙特阿拉伯,、智利、卡塔爾等國達成合作……

從沙漠到荒地,,從島礁到高原,,楊其長盼望植物工廠能在更多非耕地上大顯身手。他相信,,這一天,,并不遙遠(yuǎn)。

《 人民日報 》( 2024年04月17日 07 版)

(編輯:月兒)


四川成都無人化垂直植物工廠——種菜也有流水線

 

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