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没有土壤阳光也能“种”菜

来源:人民日报 作者:吴月辉 2017-06-09 10:46:23
内容摘要: 那么,植物工厂是什么?它长啥模样?蔬菜在这里怎么生长?它们和传统种植的蔬菜有啥不一样?带着这些疑问,记者日前走进全球面积最大的全人工光型植物工厂,一探究竟。


植物工厂的工作人员在生产车间内调试温度。 张 素摄

  在完全密闭的空间里,没有阳光、雨露和土壤,蔬菜能否健康成长?

  来自植物工厂的答案,是肯定的。

  那么,植物工厂是什么?它长啥模样?蔬菜在这里怎么生长?它们和传统种植的蔬菜有啥不一样?带着这些疑问,记者日前走进全球面积最大的全人工光型植物工厂,一探究竟。

  进入植物工厂,要穿好两层防护服,戴上口罩和消毒手套,然后经过多重消毒程序

  这座植物工厂坐落于福建省泉州市安溪县湖头光电产业园内,是中国科学院植物研究所与福建三安集团联手打造的,于2016年6月建成。该项目占地面积300亩,总建筑面积达到70万平方米。

  想要进入植物工厂的生产车间可并不容易。因为这里的蔬菜全程生长在无菌、无尘环境中,人们要想接近它们,必须先要经过严格消毒与隔离。

  记者被要求穿戴好两层防护服,接着又佩戴上口罩和消毒手套,几乎全身上下都被罩了起来,然后还要再经过风淋、酒精消毒等多重消毒程序后才能进入。

  “这也是这里的工作人员每天必经的程序,主要是为了防止将导致蔬菜病虫害的病原带入。在这样密闭无菌的环境里,在作物的全生长周期内完全不需要喷洒任何农药。”中科院植物所研究员、中科生物研究院院长李绍华说。

  走进植物工厂的生产车间,一排排高高立起的6层植物栽培架跃然眼前,仿佛超市货架一般。每一层架子上都“种”满了生菜、小白菜、冰菜等十余种水培叶菜,同时还有金线莲、石斛等多种中草药材。蔬菜的根部,浸在研究人员专门配比的营养液里。

  中国科学院植物研究所植物工厂研发中心主任、中科生物研究院研发主任裴克全告诉记者:“植物工厂是通过设施内高精度环境控制,实现农作物周年连续生产的高效农业系统。它的生产车间是十万级无尘无菌净化空间,在这里科学家们利用LED光谱技术及自动化设备,通过计算机对温度、湿度、光照、二氧化碳浓度及营养液等因素进行智能控制,从而克服作物对生产季节、气候等自然条件依赖,实现正常生长。”

  裴克全介绍说,车间里的温度、湿度都根据蔬菜最适宜的条件来调节,并通入更多的二氧化碳,促进光合作用。

  通常,大气中的二氧化碳浓度不会超过400ppm(克/立方米),但车间里则高达1000ppm,所以,必须有风扇不停吹着,保持空气流通。高浓度的二氧化碳,可使植物的光合效率提高,植物生物量的形成和营养物质的积累,都是常规栽培的数倍。

  植物工厂种植的蔬菜检测不到农药、重金属等有害物质,而营养成分却比传统种植蔬菜高出几倍

  植物的生物量90%源于光合作用的产物,因此光合作用也被视为影响植物生长和产量的最基础要素。植物工厂是一个密闭空间,完全没有阳光,那植物们生长依靠的光源从哪里获得呢?

  李绍华说:“我们植物所的科研人员通过科技手段,用定制人工光源取代了太阳光。”

  科研人员们对植物光合作用的原理进行了长期细致的研究,发现植物更青睐可见光的蓝色和红色部分,比例超过60%。因此,将红光和蓝光按照一定比例配比制成光源,就能满足植物生长的需要。

  “植物几乎不吸收绿光,也不需要红外、远红外等部分,把它们去除掉,根本不影响植物生长,还可以避免大量能耗。”李绍华说。

  LED红蓝光谱的波长调节范围很大,且可人工控制,可以针对不同种类植物调节成合适的光谱波长,这样,植物就能根据LED设定的光源进行生长。

  裴克全说:“定制的‘光配方’,意味着植物的生长速度可以更快,并可获得更高的产量和更优秀的品质。”

  除此之外,通过对温度、湿度、二氧化碳浓度以及营养液等影响植物生长环境的高精度控制,科研人员在植物工厂中为植物生长提供了最适宜的环境,令植物的生长效率得到了很大的提升。

  播种—拣苗—育苗—移栽—生长管理—收获,这是植物工厂的蔬菜的完整生长流程。

  李绍华告诉记者,植物工厂内种植的生菜类蔬菜,育苗移栽后20天左右就可以收获,而在普通大田里,则需要一个月到40天的时间。同时,植物工厂多层栽培架立体栽培的模式,种植面积相当于同样大小耕地的几倍,加上种植密度大等特点,其产量更是可以达到常规栽培的几十倍甚至上百倍。

  “此外,我们生产出的蔬菜不仅口感好、味道鲜美,而且更重要的是安全。”

  据了解,同等种植面积下,植物工厂使用的肥料是传统种植方式的1/25,农药则一点不用,最大程度地保障了作物的食用安全性。

  经过第三方机构检测发现,植物工厂种植的蔬菜产品检测不到农药、重金属等有害物质,而维生素、膳食纤维、矿物质等营养成分相较于传统种植的蔬菜却高出了几倍之多。

  在植物工厂中,水和营养的利用效率可以高达90%以上。而在大田里,90%以上的水分都蒸腾到了空气中,超过60%的化肥没有被植物吸收,久而久之,可能导致土壤板结、微生物灭绝,以及地下水污染。

  未来3年内将推出小家电式的小型植物工厂,让人们可以在家种植蔬菜、瓜果

  在植物工厂厂区,记者看到一个由废旧集装箱改造而成的太阳能植物工厂。据科研人员介绍,这个集装箱造价20万元左右,提供了包含光系统、营养液系统在内的完备的植物工厂生产系统,可供应20余人的日常蔬菜消耗。

  李绍华说:“植物工厂模块化的栽培系统,可以为沙漠、海岛、太空等特殊环境提供蔬菜、水果和粮食种植的解决方式。”

  建成一年多来,目前植物工厂生产的蔬菜已达到日产1.5吨,并被送往福建厦门、福州、泉州等130多个销售终端,走上普通百姓的餐桌。

  中科生物总经理占卓说:“接下来我们还将陆续在北京、上海等地建立植物工厂,使更多地方的老百姓享用到健康、新鲜、高品质的农产品。此外,通过模块化的系统设计模式,我们还将在未来3年内推出小家电式的小型植物工厂,让大家可以在家种植蔬菜、瓜果。”

  然而,植物工厂也一直面临着高成本、耗能大的发展桎梏。这一需要高投入、高技术、精装备的科技成果如何真正飞入寻常百姓家呢?

  对此,李绍华并不担心,而且坚信:这种生产效率“百倍于传统农业”的现代种植技术是农业发展方向之一。

  “随着对光谱研究的深入以及对光和营养液等系统运用的娴熟,植物工厂的耗能也在不断降低。现在的产品已经比第一代产品用电耗能降低了25%,并且生长周期也从最开始的50天大幅缩短。”李绍华说。

  裴克全说:“将来,针对不同需求的顾客,植物工厂也可以为他们定制蔬菜。比如肾脏病人要求严格控制钾的摄入量,我们可以为他们提供低钾配方的蔬菜。”

  植物工厂还在探索更多的蔬菜、瓜果、经济作物以及中药品种的种植方式,满足人们的多样化需求。“研究人员正在研究桃树的小型化,在不远的未来有望实现桃子、草莓等水果在植物工厂的生产。”李绍华说。

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