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農(nóng)業(yè)科技新動力從大棚到植物工廠

離開了陽光、雨露、土壤，在鋼筋混凝土搭建起的廠房里，植物可以生長嗎，產(chǎn)量有保證嗎？借助植物工廠，這些都不是問題。

去年12月下旬，北京市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測中心發(fā)布的空氣質(zhì)量指數(shù)顯示，11天里有9天為污染天氣，其中中度以上的嚴(yán)重污染和重度污染就占到了8天。受霧霾天氣影響，北京昌平區(qū)溫室大棚光照普遍不足，草莓生長發(fā)育受寡照影響，上市時間比原計劃推遲了半個月左右。而在植物工廠里種植草莓的莓農(nóng)，完全不用苦苦“等風(fēng)來”。通過光傳感器的光照監(jiān)測，植物工廠的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以自動調(diào)節(jié)光照，在霧霾天氣里依然“艷陽高照”。

同樣，位于廣東佛山南海羅村的廣東現(xiàn)代農(nóng)業(yè)（植物工廠）應(yīng)用示范基地內(nèi)，一個150平方米的房間里，4層立體栽培架上一片綠油油的青菜苗正茁壯生長，每一層架子頂層都安裝了一排紅色的LED燈，下方則是無土栽培的營養(yǎng)液。示范基地負(fù)責(zé)人介紹說，植物工廠的特點(diǎn)，是由半導(dǎo)體照明（LED）為植物生長提供光照，與無土栽培技術(shù)和水肥一體化的智能管控相結(jié)合。該基地目前一次最多可培育葉菜2萬棵。

大棚在我國也僅有幾十年的歷史。起初，冬天的蔬菜就是白菜、蘿卜。為了滿足人們冬日菜品的多樣性，農(nóng)民們開始建設(shè)大棚，一開始就是用塑料薄膜罩在土坑上，這樣就可以起到保溫的效果，實(shí)現(xiàn)冬天也能長蔬菜。隨著人們對食物種類多樣性要求的增加，科學(xué)技術(shù)也在突飛猛進(jìn)地進(jìn)步，種植設(shè)施也在升級換代。從最簡易的薄膜覆蓋，發(fā)展到小拱棚和大拱棚，之后大棚也有了厚厚的墻，被稱為暖棚，再發(fā)展就出現(xiàn)了形形色色的玻璃溫室、球形溫室等等。這就像我們?nèi)祟惖木幼…h(huán)境，從洞穴居住、到土房、到磚瓦房再到樓房一直在進(jìn)步。

農(nóng)民常說，植物生長離不開土地。事實(shí)上，植物生長真正離不開的并非土地，而是土壤中的養(yǎng)料。在植物工廠里，農(nóng)作物種植在營養(yǎng)液或者礫石、蛭石、椰糠、秸稈等做成的基質(zhì)材料里。植物生長所需養(yǎng)分由調(diào)配好的營養(yǎng)液補(bǔ)給，食品安全變得更可控，同時還避免了重茬，節(jié)約了土地。作為一種新興的生產(chǎn)方式，植物工廠在荷蘭、日本、美國等發(fā)達(dá)國家被普遍使用。

外部設(shè)備進(jìn)步的同時，內(nèi)部的環(huán)境控制條件也在不斷地發(fā)生變化。薄膜透光還保溫，用各式各樣的栽培基質(zhì)就可以實(shí)現(xiàn)不用土壤，采用通過特定的發(fā)生裝置增加二氧化碳濃度給植物補(bǔ)充碳營養(yǎng)，可以用智能化控制設(shè)備按植物所需提供營養(yǎng)，采用LED燈等補(bǔ)光設(shè)備應(yīng)對霧霾等低光照天氣，采用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和大數(shù)據(jù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)智能化的控制。

植物工廠就是把這些內(nèi)外部的先進(jìn)技術(shù)集合起來，為植物提供最適宜的生長環(huán)境。植物工廠是農(nóng)業(yè)科技發(fā)展的集中體現(xiàn)之一，相較于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式有很多優(yōu)點(diǎn)，一是少受外界氣候影響，生產(chǎn)能力比較穩(wěn)定。二是土地和空間資源的利用效率較高。三是生產(chǎn)自動化程度高，產(chǎn)量也比較高。四是可以有效避免重金屬等污染。

植物工廠與自然環(huán)境最大的不同是，需要通過把電能轉(zhuǎn)化為光能、熱能等，而電能是需要由燃煤、水流等提供的熱能或動能轉(zhuǎn)化而來的，這些都是大自然的能量。如何在實(shí)現(xiàn)人工智能控制環(huán)境的基礎(chǔ)上，降低能耗，真正實(shí)現(xiàn)植物工廠的綠色節(jié)能，仍是重要的研究方向。

我國植物工廠的發(fā)展起步相對較晚，與國際上相比還有差距。我國植物工廠規(guī)模小，單品規(guī)模小，處于示范型、展示型階段的比較多。盡管如此，植物工廠仍代表著今后農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展方向，將來植物工廠技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化后，就能實(shí)現(xiàn)規(guī)?；l(fā)展，向普通家庭提供產(chǎn)品。這將進(jìn)一步推動農(nóng)業(yè)科技的進(jìn)步，為我國科技興農(nóng)作出貢獻(xiàn)。

（本刊綜合）