【中國農機網 科技創新】到21世紀末,*或者我國人口的增加對農產品及糧食的需求,不僅是數量,還有質量上面的安全需求急劇增加。在這種背景下,植物工廠應運而生,發展速度非常快。
植物工廠為我國增添科技農業選擇
電影《火星救援》中有這樣一幕:孤身留在火星上的宇航員馬克利用技術自造水肥,在荒漠的火星上種出了土豆。類似的情節在廣東佛山成為現實。
【新科技】農業需求大環境下的植物工廠
位于廣東佛山南海羅村的廣東現代農業(植物工廠)應用示范基地內,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液。
示范基地負責人眭世榮說,植物工廠的特點,是由半導體照明(LED)為植物生長提供光照,與無土栽培技術和水肥一體化的智能管控相結合,聚集了眾多的技術因子。該基地目前一次多可培育葉菜2萬棵。
中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所主任楊其長介紹說,近年來LED照明技術的農業應用,尤其是植物工廠技術在國內外越來越熱。我國目前的植物工廠有110多座。
楊其長說,植物工廠是農業科技發展的集中體現之一,相較于傳統農業生產方式有很多優點,一是少受外界氣候影響,生產能力比較穩定;二是土地和空間資源的利用效率較高;三是生產自動化程度高,產量也比較高;四是可以有效避免重金屬等污染。
廣東省農業廳科技教育處處長陳暹秋認為,植物工廠將LED產業與農業有機融合,利用工廠模式發展現代農業,大幅度降低土地資源依賴。在我國人多地少、旱澇、病蟲災害頻發等背景下,將大有作為。
植物工廠采納LED照明技術裝備存難點
植物工廠采納LED照明技術裝備,這是它的優勢,因為LED照明可以極大提升植物工廠的空間效率,提升生產效率。同時也有一部分的技術發展的難點,如節能降耗的問題,包括LED光源如何運行更加節能有效,環控執行機構等...
技術難點分兩部分,一部分是植物工廠生產調控單向技術發展的難點。這其中主要有6個難點:一是節能降耗的問題,包括LED光源如何運行更加節能有效,環控執行機構等;二是智能環境控制問題,耦合控制、資源利用;三是農產品保健品質調控技術,功能營養物植物強化等;四是營養配方與光照配方問題,這一直是非常重要的問題;五是水肥一體技術裝備,我們要構建更合理的栽培平臺,研發更好的栽培裝備;六是生產管理自動化技術裝備,我們現在國內的植物工廠機器人、自動化裝備應用還是比較欠缺的。
第二部分的難點是生產調控系統技術發展難點。這里面有四個難點,一是植物工廠生產植物產品類型與效益關系,生產不同的植物種類和你的效益息息相關,他們之間的定量關系到底怎樣,需要我們做很多的研究工作;二是植物工廠建造規模與效益關系,建造的植物工廠規模不一樣,投入不一樣,產出也不一樣,這是不是一個直線關系或其他關系,也需要進一步研究;三是植物工廠智能化水平與效益關系,我們的植物工廠到底自動化水平達到多高有利于盈利,有利于推廣,這也需要研究;四是植物工廠建造區域與效益關系,例如建在城市周邊,還是鄉村,或者是華南華北,是不是都有不同的關系,我們需要更深入的研究。
植物工廠技術發展的對策
后簡單介紹下植物工廠技術發展的對策,個人觀點,僅供參考。首先是科技研發層面,一是針對性開展植物工廠植物生產要素需求規律研究,懂農業生物環境學、營養生理學、分子生物學,建立基于植物種類及品種的營養與環境配方大數據。
二是開展植物工廠工程裝備研發工作,圍護結構工程裝備、栽培與水肥一體化工程裝備、照明工程裝備、環境要素智能控制工程裝備等。
三是開展植物工廠高校調控的技術方法研發工作,以高產為目標,生產要素時空耦合調控技術方法研究,才能更有利于植物發展生育。
在成果轉化與示范驗證層面,一是建立典型氣候區植物工廠示范工程;二是建立規模尺度差異性植物工廠示范工程;三是建立多種植物種類的植物工廠示范工程;四是建立智能化物聯網植物工廠示范工程。通過示范工程的建立,通過一年或者是幾年的運行,得到一些運行參數,為植物工廠的標準化、推廣應用提供技術支撐。