不用土也能,发扬于东瀛

2019-09-21 00:27栏目:威尼斯国际平台app
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  无需阳光和土壤,所有种植条件全靠人工营造,植物工厂,不仅被认为将颠覆传统农业,更有人将其视为农业发展的终极阶段。为了对植物工厂有一个全盘了解,更清晰得把握它的行业脉络,我们就得了解一番植物工厂的历史:这个概念是怎么提出的?最早产生的背景是什么?又在哪些国家生根发芽并得到了快速发展?

一般认为,农业生产离不开土壤。然而,这一状况未来或许会改变。在前不久举办的国家“十二五”科技创新成就展上,一项名为“智能LED植物工厂”的成果受到广泛关注。这项被业界誉为颠覆“土地利用和农作方式”的技术,到底新在哪里?这种培植技术在我国进展又如何?

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借助植物工厂,人类甚至可以在太空、荒漠、戈壁等地域进行作物生产

  起源于丹麦:示范应用阶段

中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所(以下简称中国农科院环发所)是我国植物工厂的重要阵地,在国家“十二五”科技创新成就展亮相的正是该团队自主研发的成果。中国农科院环发所研究员杨其长表示,目前我国掌握了智能LED植物工厂关键技术,整体水平处于国际前沿。

  植物工厂的前身是上世纪40到60年代末期间,在美国加州帕萨迪纳建立的人工气候室。由于人工气候室的研究把营养液栽培和环境控制结合起来,由此引发一场“虚拟生态环境”技术革命。虽然当时还没有“植物工厂”的名称出现,但这场技术革命开始传播到世界各地,直接促成后来植物工厂的诞生。

所谓植物工厂,就是通过设施内的高精度控制实现农作物周年连续生产的高效农业系统,是由计算机对植物生育过程的温度、湿度、光照、二氧化碳浓度以及营养液等环境要素进行全天候控制,不受或很少受自然条件制约的省力型生产方式。

  目前公认的全球第一座植物工厂,于1957年诞生在丹麦的约克里斯顿农场。当时的植物工厂还属于人工光源和自然光源并用型,面积1000平米,并且只栽培水芹。紧接着与丹麦临近的奥地利也开始建造植物工厂,并且进行了技术上的优化。不过,不管是丹麦还是奥地利,早期的植物工厂规模大多较小,试验品种单一,而且局限在实验室内。

杨其长解释,农业生产就是植物通过光合作用生产碳水化合物的过程。遵循该科学原理,智能LED植物工厂根据不同作物对营养和阳光的需求,对“工厂”内环境要素和营养要素进行实时自动调配,精准供给植物,以确保植物健康生长,这样就实现了不用土、不用阳光,可实现全天候的植物智能化生产,人类甚至可以在太空、荒漠、戈壁等非可耕地里进行作物生产。

  到了70年代初到80年代中期,营养液技术愈发成熟,自动化控制系统也日臻完善。在当时的欧美许多国家,如英国、挪威、希腊等,也包括亚洲的伊朗和非洲的利比亚,都在积极开展植物工厂项目。

与传统农业生产方式不同,植物工厂有七大技术优势:一是作物生产计划性强,可在不受外界环境影响的条件下,实现周年均衡生产;二是单位面积产量高,可大幅提高资源利用效率;三是机械化、自动化程度高,劳动强度低,工作环境舒适;四是不施用农药,产品安全无污染;五是多层式、立体栽培,节省土地和能源;六是不受或很少受地理、气候等自然条件影响;七是与现代生物技术紧密结合,可以生产出稀有、价高、富含营养的植物产品。

  1973年,英国温室作物所的库伯教授提出了一种全新的营养液技术,叫做营养液膜法(英文缩写为NFT),这种技术的出现极大降低了植物工厂的成本。而当时很多国际大公司,如美国通用、荷兰飞利浦、日本日立等,都参与到植物工厂的技术研发当中,为日后植物工厂的快速发展打下基础。

“我国人口多,耕地少,人均资源相对不足。同时,人们对洁净安全农产品的需求越来越迫切。这种形势下,当下发展植物工厂非常有必要。”杨其长说。

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植物工厂是目前全球农业高技术研究的热点,因其融合了现代生物技术、智能装备与信息技术等新科技,也是彰显一个国家农业高技术水平的重要标志。

  发扬于日本:飞速发展阶段

杨其长认为,未来植物工厂有望颠覆传统的农作方式,代表了农业发展的方向,掌握植物工厂核心关键技术具有战略意义。

  而当在大多数国家都停留在示范阶段和小规模应用时,植物工厂却在日本生根并飞速发展起来。从20世纪80年代中期开始,日本政府开始大力支持植物工厂的发展,对建立植物工厂的企业和个人,直接补贴达50%以上。短时间内,日本全国就建立起上百家植物工厂,一跃成为全球植物工厂最多的国家。

我国从上世纪90年代开始植物工厂研发,目前拥有约100座人工光植物工厂

  由于日本特殊的地理位置,使得日本一向有较强烈的危机意识。植物工厂在日本得到格外的重视,正是因为它在解决土地问题、粮食问题、能源问题、环境问题等各方面都有无可比拟的优势。

近年来,植物工厂在东亚、欧美,尤其在日本、韩国、美国、新加坡等国家和地区发展迅速,飞利浦、松下、通用等国际知名企业也纷纷介入植物工厂的技术研发与产业推广,全球植物工厂发展极为活跃。

  近几年,日本的植物工厂已经达到300多家,依旧占据着植物工厂数量的世界之最。而在中国,虽然植物工厂发展历史较短,在2009年才出现第一例植物工厂,现在却已经以100座左右的植物工厂数量跃居次席,成为仅次于日本的植物工厂发展大国。

回顾植物工厂发展历程,从上世纪40年代至今,主要历经早期的试验探索、示范应用和当前的快速发展三个阶段。

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