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沒有陽光和土壤也能種出菜?植物工廠是怎么做到的?

發布時間:2019-01-02 點擊數:3464 次

    在沒有陽光、雨露和土壤的全封閉空間下,蔬菜是否能正常生長呢?對于植物工廠來說,答案是肯定的。肯定很多人不解,蔬菜在這種條件下要怎么生長?植物工廠又是什么?如果這樣能種出來菜,那么和傳統方式種植出來的蔬菜又有什么不同?帶著這些疑問,我們接下來就來走進全球面積最大的全人工光型植物工廠,一探究竟。
  進入植物工廠,要穿好兩層防護服,戴上口罩和消毒手套,然后經過多重消毒程序
  這座植物工廠坐落于福建省泉州市安溪縣湖頭光電產業園內,是中國科學院植物研究所與福建三安集團聯手打造的,于2016年6月建成。該項目占地面積300畝,總建筑面積達到70萬平方米。
  想要進入植物工廠的生產車間可并不容易。因為這里的蔬菜全程生長在無菌、無塵環境中,人們要想接近它們,必須先要經過嚴格消毒與隔離。
  記者被要求穿戴好兩層防護服,接著又佩戴上口罩和消毒手套,幾乎全身上下都被罩了起來,然后還要再經過風淋、酒精消毒等多重消毒程序后才能進入。
  “這也是這里的工作人員每天必經的程序,主要是為了防止將導致蔬菜病蟲害的病原帶入。在這樣密閉無菌的環境里,在作物的全生長周期內完全不需要噴灑任何農藥。”中科院植物所研究員、中科生物研究院院長李紹華說。
沒有陽光和土壤也能種出菜?植物工廠是怎么做到的?
植物工廠
  走進植物工廠的生產車間,一排排高高立起的6層植物栽培架躍然眼前,仿佛超市貨架一般。每一層架子上都“種”滿了生菜、小白菜、冰菜等十余種水培葉菜,同時還有金線蓮、石斛等多種中草藥材。蔬菜的根部,浸在研究人員專門配比的營養液里。
  中國科學院植物研究所植物工廠研發中心主任、中科生物研究院研發主任裴克全告訴記者:“植物工廠是通過設施內高精度環境控制,實現農作物周年連續生產的高效農業系統。它的生產車間是十萬級無塵無菌凈化空間,在這里科學家們利用LED光譜技術及自動化設備,通過計算機對溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度及營養液等因素進行智能控制,從而克服作物對生產季節、氣候等自然條件依賴,實現正常生長。”
  裴克全介紹說,車間里的溫度、濕度都根據蔬菜最適宜的條件來調節,并通入更多的二氧化碳,促進光合作用。
  通常,大氣中的二氧化碳濃度不會超過400ppm(克/立方米),但車間里則高達1000ppm,所以,必須有風扇不停吹著,保持空氣流通。高濃度的二氧化碳,可使植物的光合效率提高,植物生物量的形成和營養物質的積累,都是常規栽培的數倍。
  植物工廠種植的蔬菜檢測不到農藥、重金屬等有害物質,而營養成分卻比傳統種植蔬菜高出幾倍
  植物的生物量90%源于光合作用的產物,因此光合作用也被視為影響植物生長和產量的最基礎要素。植物工廠是一個密閉空間,完全沒有陽光,那植物們生長依靠的光源從哪里獲得呢?
  李紹華說:“我們植物所的科研人員通過科技手段,用定制人工光源取代了太陽光。”
  科研人員們對植物光合作用的原理進行了長期細致的研究,發現植物更青睞可見光的藍色和紅色部分,比例超過60%。因此,將紅光和藍光按照一定比例配比制成光源,就能滿足植物生長的需要。
  “植物幾乎不吸收綠光,也不需要紅外、遠紅外等部分,把它們去除掉,根本不影響植物生長,還可以避免大量能耗。”李紹華說。
  LED紅藍光譜的波長調節范圍很大,且可人工控制,可以針對不同種類植物調節成合適的光譜波長,這樣,植物就能根據LED設定的光源進行生長。
  裴克全說:“定制的‘光配方’,意味著植物的生長速度可以更快,并可獲得更高的產量和更優秀的品質。”
  除此之外,通過對溫度、濕度、二氧化碳濃度以及營養液等影響植物生長環境的高精度控制,科研人員在植物工廠中為植物生長提供了最適宜的環境,令植物的生長效率得到了很大的提升。
沒有陽光和土壤也能種出菜?植物工廠是怎么做到的?
植物工廠
  播種—揀苗—育苗—移栽—生長管理—收獲,這是植物工廠的蔬菜的完整生長流程。
  李紹華告訴記者,植物工廠內種植的生菜類蔬菜,育苗移栽后20天左右就可以收獲,而在普通大田里,則需要一個月到40天的時間。同時,植物工廠多層栽培架立體栽培的模式,種植面積相當于同樣大小耕地的幾倍,加上種植密度大等特點,其產量更是可以達到常規栽培的幾十倍甚至上百倍。
  “此外,我們生產出的蔬菜不僅口感好、味道鮮美,而且更重要的是安全。”
  據了解,同等種植面積下,植物工廠使用的肥料是傳統種植方式的1/25,農藥則一點不用,最大程度地保障了作物的食用安全性。
  經過第三方機構檢測發現,植物工廠種植的蔬菜產品檢測不到農藥、重金屬等有害物質,而維生素、膳食纖維、礦物質等營養成分相較于傳統種植的蔬菜卻高出了幾倍之多。
  在植物工廠中,水和營養的利用效率可以高達90%以上。而在大田里,90%以上的水分都蒸騰到了空氣中,超過60%的化肥沒有被植物吸收,久而久之,可能導致土壤板結、微生物滅絕,以及地下水污染。
  未來3年內將推出小家電式的小型植物工廠,讓人們可以在家種植蔬菜、瓜果
  在植物工廠廠區,記者看到一個由廢舊集裝箱改造而成的太陽能植物工廠。據科研人員介紹,這個集裝箱造價20萬元左右,提供了包含光系統、營養液系統在內的完備的植物工廠生產系統,可供應20余人的日常蔬菜消耗。
  李紹華說:“植物工廠模塊化的栽培系統,可以為沙漠、海島、太空等特殊環境提供蔬菜、水果和糧食種植的解決方式。”
  建成一年多來,目前植物工廠生產的蔬菜已達到日產1.5噸,并被送往福建廈門、福州、泉州等130多個銷售終端,走上普通百姓的餐桌。
  中科生物總經理占卓說:“接下來我們還將陸續在北京、上海等地建立植物工廠,使更多地方的老百姓享用到健康、新鮮、高品質的農產品。此外,通過模塊化的系統設計模式,我們還將在未來3年內推出小家電式的小型植物工廠,讓大家可以在家種植蔬菜、瓜果。”
  然而,植物工廠也一直面臨著高成本、耗能大的發展桎梏。這一需要高投入、高技術、精裝備的科技成果如何真正飛入尋常百姓家呢?
  對此,李紹華并不擔心,而且堅信:這種生產效率“百倍于傳統農業”的現代種植技術是農業發展方向之一。
沒有陽光和土壤也能種出菜?植物工廠是怎么做到的?
植物工廠
  “隨著對光譜研究的深入以及對光和營養液等系統運用的嫻熟,植物工廠的耗能也在不斷降低。現在的產品已經比第一代產品用電耗能降低了25%,并且生長周期也從最開始的50天大幅縮短。”李紹華說。
  裴克全說:“將來,針對不同需求的顧客,植物工廠也可以為他們定制蔬菜。比如腎臟病人要求嚴格控制鉀的攝入量,我們可以為他們提供低鉀配方的蔬菜。”
  植物工廠還在探索更多的蔬菜、瓜果、經濟作物以及中藥品種的種植方式,滿足人們的多樣化需求。“研究人員正在研究桃樹的小型化,在不遠的未來有望實現桃子、草莓等水果在植物工廠的生產。”李紹華說。
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