試想，如果農(nóng)業(yè)不再“靠天吃飯”，而是通過植物工廠，實現(xiàn)生產(chǎn)效率和效益雙提升，這無疑將為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展帶來前所未有的新機遇。

作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的高階形態(tài)，植物工廠正成為產(chǎn)學(xué)研各界合作探索的重要領(lǐng)域。植物工廠發(fā)展現(xiàn)狀如何？產(chǎn)學(xué)研各界該怎樣協(xié)同，助力攻克植物工廠現(xiàn)有難題？從前端研究到后端應(yīng)用，如何激發(fā)植物工廠的巨大潛力？

帶著這些問題，記者來到“海上花島”上海崇明島，6個改造后的集裝箱內(nèi)，沒有土壤和陽光，靠著人造光、溫、水、氣、肥環(huán)境與智能化控制系統(tǒng)，生菜也能正常生長。究竟哪個集裝箱能種出高產(chǎn)、低耗、質(zhì)優(yōu)的生菜？

“聚焦AI種植，探索自主設(shè)計和建設(shè)集裝箱植物工廠，既促進(jìn)了國內(nèi)外人工智能領(lǐng)域與農(nóng)業(yè)領(lǐng)域跨界合作的生動實踐，又實現(xiàn)了學(xué)術(shù)界、科技界和產(chǎn)業(yè)界緊密協(xié)同機制創(chuàng)新，必將進(jìn)一步推動植物工廠快速發(fā)展?！闭憬髮W(xué)黨委常委、統(tǒng)戰(zhàn)部部長葉恭銀說。

種普通人買得起的“智慧菜”

現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)是利用現(xiàn)代信息技術(shù)、生物技術(shù)、工程裝備技術(shù)與現(xiàn)代經(jīng)營管理方式，為農(nóng)作物提供相對可控制的環(huán)境條件，盡可能擺脫自然依賴，實現(xiàn)高效生產(chǎn)。相對傳統(tǒng)大棚、溫室而言，植物工廠是高度垂直化、集成化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)，代表著智慧農(nóng)業(yè)的新進(jìn)展，也是現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的新版本。

在未來，植物工廠應(yīng)用場景十分豐富，不僅能維持城市日常蔬菜供應(yīng)，甚至在南北極、高原、沙漠等極端環(huán)境下也能有所保障。

目前，健康、安全、有品質(zhì)的“智慧菜”已經(jīng)進(jìn)入消費市場，展現(xiàn)出巨大消費潛力。根據(jù)Stratistics MRC的報告，2022年全球植物工廠市場規(guī)模達(dá)到1330億美元，預(yù)計到2028年將達(dá)到2250億美元，預(yù)測期內(nèi)復(fù)合年增長率為9.2%。

植物工廠能打破時間和空間限制，可以讓蔬果作物生長周期有效縮短，產(chǎn)量可達(dá)傳統(tǒng)模式的10-20倍。據(jù)測算，在大小約30立方米的集裝箱，一茬生菜產(chǎn)量能達(dá)到150公斤左右。

不過，由于存在前期投入高、研究難度大、商業(yè)落地難等問題，疊加各種成本，植物工廠種植的蔬果，價格往往是市面上同類產(chǎn)品的十多倍乃至幾十倍。因此，讓“智慧菜”不再昂貴，走向普通消費者餐桌，還需很長一段時間。

中國農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院教授賀冬仙認(rèn)為，隨著技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，植物工廠等高端設(shè)施農(nóng)業(yè)的比重將逐步增加，成為未來農(nóng)業(yè)重要發(fā)展方向。高品質(zhì)、高附加值的蔬菜產(chǎn)品將逐步普及，滿足更多消費者對健康、新鮮、便捷生活的需求。

挖掘創(chuàng)新思路

降低能耗是關(guān)鍵點之一。植物工廠可以給予作物最適宜的生產(chǎn)環(huán)境。僅從環(huán)境控制來看，光照是重要的能量來源，也是運營成本占比最大部分。傳統(tǒng)植物工廠多使用LED光為植物供能，光源轉(zhuǎn)化效率只有30%-40%，這不僅需要耗費更多電力為環(huán)境通風(fēng)和制冷，還易灼傷植物。

環(huán)境控制系統(tǒng)很重要，多通道混合式液冷照明系統(tǒng)，一方面在植物燈中集成液冷管道，通過高速流動的液體將植物燈廢熱導(dǎo)入收集系統(tǒng)的管道中，實現(xiàn)冬夏反向調(diào)溫，降低室內(nèi)能耗；另一方面開發(fā)多通道植物燈，打破傳統(tǒng)LED植物種植燈固定光譜配比、只可調(diào)節(jié)亮度的限制，讓每個通道可根據(jù)需要實現(xiàn)多檔獨立微調(diào)，更精準(zhǔn)地控制植物所需最優(yōu)生長環(huán)境。

“種植架從層架式改為可移動式，可將過道處80厘米的空間充分利用起來，實現(xiàn)極致空間使用率?！薄靶D(zhuǎn)種植架讓所有種植槽在傳輸鏈條的帶動下，緩慢移動形成大回環(huán)，打造動態(tài)環(huán)境，降低整體散熱能耗和成本。”“通過將植物蒸騰的水分進(jìn)行回收，冷凝存儲至營養(yǎng)液中，降低植物生長過程中的水分消耗?！薄皣L試給植物聽音樂，以探究聲波赫茲對于植物生長的影響?！薄?/span>

利用最前沿的技術(shù)，深入產(chǎn)業(yè)一線，集結(jié)一線青年科學(xué)家，合力攻克農(nóng)業(yè)發(fā)展中遇到的實際痛點、難點，可以探索更多突破性創(chuàng)新成果，為植物工廠發(fā)展蓄力。

產(chǎn)業(yè)化落地需堅持長期主義

植物工廠在國內(nèi)起步晚，處于初級階段，但發(fā)展迅猛，在光源控制、智能化管控等環(huán)節(jié)打下堅實技術(shù)基礎(chǔ)，為規(guī)模化產(chǎn)業(yè)落地按下“加速鍵”。有數(shù)據(jù)顯示，截至2020年底，中國已有各類規(guī)模的植物工廠超過220座。

上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院黨委副書記徐偉林對記者表示，“植物工廠追求高效、高產(chǎn)、高質(zhì)的生產(chǎn)種植。這不僅需要農(nóng)業(yè)技術(shù)的支持，還需要與電器工程、工業(yè)制造等多領(lǐng)域進(jìn)行跨界融合，共同推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能化和高效化。這種跨界聯(lián)合的模式不僅提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效益，也為農(nóng)業(yè)科研注入了新活力?！?/span>

截至目前，已有多項成果被寫成論文或進(jìn)入專利實審受理階段，涉及植物工廠環(huán)控、營養(yǎng)液配方動態(tài)調(diào)整技術(shù)等。包括基于日累積光照量的植物補光方法、增加空氣流動降低生菜燒邊癥狀發(fā)生率的方法、番茄產(chǎn)量預(yù)測模型等一系列創(chuàng)新種植技術(shù)也開始逐步推廣應(yīng)用。除此之外，一些科研成果也實現(xiàn)了“技術(shù)產(chǎn)品化”。

比如草莓營養(yǎng)液配方動態(tài)調(diào)整技術(shù)，目前已在北京小湯山草莓種植基地應(yīng)用。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)博士生楊浩表示，“國家正在倡導(dǎo)大力發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，核心技術(shù)是推動新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展的新引擎。我們希望能做出一套區(qū)別于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的種植方案，讓普通農(nóng)民也能快速學(xué)習(xí)上手，為農(nóng)事生產(chǎn)減負(fù)增效?！?/span>

科技創(chuàng)新添動力，農(nóng)業(yè)騰飛正當(dāng)時，植物工廠話未來。在數(shù)字技術(shù)加持下，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)正邁向智能化、規(guī)?；?、綠色化新階段。當(dāng)更多力量加入打造農(nóng)科高地，邁向農(nóng)業(yè)技術(shù)變革的大道，植物工廠的市場化、產(chǎn)業(yè)化將持續(xù)擘畫農(nóng)業(yè)發(fā)展新篇章。

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