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植物工厂实施科技强农行动 技术革新转亏为盈

发布时间:2021-09-14 10:47:44 来源:科技日报 责任编辑:caobo

成排的番茄树被安置在各自的“工位”,室内环境数据由信息平台操控,农户只需做些修剪工作……位于湖州德清县的水木莫干山都市农业综合体内,一座占地近40亩的蔬菜工厂全年运作,年产西红柿约120万公斤,可满足近5万人全年需求。

类似这样的高效、优质植物工厂,正逐渐为公众所熟知。

8月下旬,浙江省农业高质量发展大会召开,提出要大力实施科技强农行动,在种源关键核心技术攻关、绿色生态种养、农业生物技术和工厂化农业等方面寻求突破,变革农业生产效率。

“植物工厂通过设施内高精度环境控制,实现作物周年连续生产,代表着未来农业的发展方向,也是实现农业减排、助力碳中和的重要技术之一。”浙江省农科院数字农业工厂研究室主任孔德栋表示,作为多项技术的集成系统,植物工厂的应用并不局限于种植瓜果蔬菜,就实施科技强农行动,或大有用武之地。

脱离成本尴尬 技术革新才能转亏为盈

早在上世纪,“植物工厂”概念便被提出。数十年来,得益于水培、LED人工光源及自动控制等技术迭代突破,植物工厂快速发展,目前在世界多国研发应用。

同时,运行能耗与装备成本,则是影响植物工厂良性发展的关键因素。

不难理解,植物工厂通常在封闭环境下进行作物生产,虽无需占用大面积土地,且不受环境条件限制,相应地,需要构建包括建设结构、空调系统、人工光源、多层栽培系统、营养液循环以及计算机控制系统在内的配套工程与装备。

“植物工厂初始化投资,每平米建设费用为数千到一万元不等。能耗成本约占全部生产成本的30%左右,主要包括人工光源及高密度植物、封闭的环境所带来的降温降湿能耗。”杭州汉徽光电科技有限公司CEO李许可介绍,原来的LED灯光设备产热严重,驱动能耗高,生物能效低下,光照设备功率大,额外增加空调工作量。作为植物工厂的核心装备,光照技术的重要性不言而喻。

近几年,围绕植物工厂成本压缩,国内外通过产学研合作,取得了相应的技术突破。

孔德栋介绍, 2018年可谓是植物工厂发展的分水岭。通过技术革新,国际范围内,植物工厂逐渐摆脱成本尴尬,积极探索商业模式。

“光合作用是植物生长最重要的生物化学反应,因此研发高生物能效和解码植物数字环境始终是垂直农业最关键的核心技术。”李许可介绍,公司研发的第四代植物光合LED芯片和光照系统,每平方米的能耗控制在50-150W之间,相对于目前主流的WRB(白红蓝混光)或RGB(红蓝绿混光)光照设备可节能30%~50%,用于叶菜、果菜、草莓和小型谷物作物以及部分作物育种上,在浙江省农科院、安徽省农科院、上海市农科院等院所已推广应用。

浙江大学生仪学院副院长、国际半导体照明联盟专家周泓教授表示,国内较为成熟的植物工厂,其单位面积产量,目前可达传统农业的数十倍,但要在全国进一步推广,持续降低装备成本和运行能耗仍是未来研究的重点。

尝试育种产粮 工厂优势打破时空限制

不久前,中国农业科学院与中国水稻研究所联合团队,在植物工厂环境下成功实现水稻种植60天左右收获的重要突破,将传统大田环境下120天以上的水稻生长周期缩短了一半。

中国农科院作物科学研究所所长钱前接受媒体采访时表示,对于大多数作物来说,要想培育出新的优良种质,需要经过若干代繁殖,通常需要几年甚至数十年时间。依靠植物工厂技术,打破了这个时空瓶颈。