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)