——探訪全球最大植物工廠
2017-05-04 16:25:48 記者 李大慶
置身于6層的栽培架上，根部扎在營養(yǎng)液里，上方亮著許多盞LED燈。
沒有土壤，沒有陽光，沒有污染及病蟲害。
在這里，通過對環(huán)境的高精度控制，蔬菜的生長幾乎不受自然條件的制約。
4月26日。廈門湖里區(qū)五綠灣永輝超市里,一對年輕夫妻來到蔬菜貨架前。妻子取下一袋生菜，放進購物車。這袋生菜150克，價格為11.8元，約合40元一斤。
這不是普通蔬菜，而是由福建中科生物股份有限公司“植物工廠”生產(chǎn)的無土栽培蔬菜。當天，科技日報記者走進了這家設在福建省泉州市安溪縣湖頭光電產(chǎn)業(yè)園內(nèi)的植物工廠。
住著“無菌房”
這里是全球最大的植物工廠，占地300畝，總建筑面積達到70萬平方米。
進入廠房，記者開始了復雜的穿防護服的程序。先穿上防護上衣，再穿上防護褲，換上拖鞋，進入里間。然后又穿上一件帽、衣、褲、鞋連體的經(jīng)過消毒的防護服，之后再套上經(jīng)過酒精消毒的手套，蹬上長筒靴。在通過消毒間、踏過消毒水池后，記者終于走進了這個10萬級潔凈度的生產(chǎn)車間。
蔬菜在靜靜地生長。它們分別置身于6層的栽培架上，根部扎在營養(yǎng)液里。每一層蔬菜的上方亮著許多盞LED燈，這些燈像太陽一樣照射著蔬菜，讓它們通過光合作用奮力生長。
在生產(chǎn)車間里，記者看到，栽培架上種滿了生菜、小白菜、冰菜等10余種水培葉菜，另外還有石斛、金線蓮等中草藥材。
植物工廠的生產(chǎn)，擊破了記者對蔬菜生產(chǎn)的固有觀念。沒有土壤，沒有陽光，沒有污染及病蟲害，也不使用任何農(nóng)藥，并且20天就可以采摘食用了。
這仿佛是一個科幻的世界。
照著紅藍“配方光”
萬物生長靠太陽。古人早已知曉太陽在植物生長中的作用。而現(xiàn)代科學技術進一步破解：植物通過光合作用，將二氧化碳和水轉化為碳水化合物和氧，將太陽能轉化為化學能。植物的生物量中90%來源于植物的光合作用，所以光合作用是影響植物生長和產(chǎn)量的最基本要素。
“光是由不同波長的電磁波組成的，我們?nèi)庋勰軌蚋兄氖强梢姽?mdash;—紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫，其波長范圍都在380—780納米之間。此外，還有不可見光，如紫外線、紅外線和遠紅外光等。”中科院植物研究所植物工廠研發(fā)中心主任、中科生物研究院研發(fā)主任裴克全說，植物并不是吸收所有的光，它們更青睞藍光和紅光，吸收比例超過60%。因此將紅光和藍光按照一定配比制成光源，就能滿足植物生長需求。植物將幾乎不吸收的綠色部分反射回去，所以我們看到的植物是綠色的。
在植物工廠里，蔬菜所需要的光是通過LED燈照射的。
當然，蔬菜的生長不是由LED燈簡單照射就可以完成的。中科生物植物工廠的生產(chǎn)車間里，有高精度環(huán)境控制、從而實現(xiàn)蔬菜周年連續(xù)生產(chǎn)的高效農(nóng)業(yè)系統(tǒng)。它利用計算機對植物發(fā)育生長的溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度以及營養(yǎng)液等環(huán)境條件進行自動控制。裴克全告訴記者，通常情況下，生產(chǎn)生菜的車間里，晝夜溫度在18℃—23℃，濕度在65%—75%，而二氧化碳濃度則根據(jù)不同植物的不同需求，一般在400—1200ppm之間。“這樣的環(huán)境條件最適合蔬菜的生長。”
植物工廠為何選LED燈做光源？裴克全解釋說，LED燈的發(fā)光效率高，發(fā)熱少，而且光強、光譜都是根據(jù)不同的植物需求特制的。這種“光配方”既能滿足植物生長的需要，又比熒光燈更加節(jié)能。
吃著營養(yǎng)液
植物工廠是無土栽培，植物生長的全部養(yǎng)分均從營養(yǎng)液中獲取。
記者看到，在每一層栽培板的下面，都儲存著營養(yǎng)液。工作人員將蔬菜輕輕地提起來，蔬菜的根系就從營養(yǎng)液里露了出來。中科院植物研究所研究員、中科生物研究院院長李紹華告訴記者，營養(yǎng)液除了提供水分，也提供植物生長所需的各種元素，包括氮、磷、鉀等元素及鋅、鐵、錳等微量元素。“我們根據(jù)植物不同的生育階段，如苗期、分栽期等，會有不同的專用營養(yǎng)液，來滿足不同階段植物對養(yǎng)分的需求，促使植物快速生長。”
營養(yǎng)液的溫度控制是自動的。在寒冷的天氣中，系統(tǒng)會對營養(yǎng)液自行加熱，否則低溫會對植物的根系造成傷害。
在植物工廠，通過對環(huán)境的高精度控制，植物的生長幾乎不受自然條件的制約，生長周期會加快。記者在生產(chǎn)車間看到，工人的播種速度極快，就是往栽培板的凹陷小坑里放置一粒蔬菜種子。借助播種機一個人一小時能播種2萬粒。李紹華說，從播種到收獲，生菜、小白菜等的生長周期大概需要35天。除去育苗期，真正占用栽培架的時間只有20天。而在普通大田里，則需要一個月到40天的時間。
“我們的目標是星辰大海”
看過電影《火星救援》的人一定對在火星上種土豆的場景記憶深刻，宇航員因此存活了500多天。雖然是科幻情節(jié)，但也描繪了植物工廠技術在未來航空航天的應用前景。
其實，在現(xiàn)實生活中，植物工廠生產(chǎn)的蔬菜已經(jīng)走入尋常百姓家。以中科生物的植物工廠為例，日產(chǎn)1.5噸蔬菜，投放到廈門、福州和泉州等地的130多個中高端超市。
不僅如此。植物工廠技術也已為特殊環(huán)境的人們提供著食物需求。記者在中科生物植物工廠廠區(qū)見到一個大型集裝箱。箱頂上是一排太陽能電池板，箱體內(nèi)一層層的栽培架上種植著生菜。
中科生物總經(jīng)理占卓指著集裝箱告訴記者，這是專為某邊防部隊制造的“太陽能植物工廠”，每天可以為20名戰(zhàn)士不間斷地提供新鮮蔬菜。
為航天服務更是植物工廠技術的追求。
2016年10月19日凌晨，神舟十一號載人飛船發(fā)射升空，并與天宮二號對接成功。我們中國的航天員也已經(jīng)開始了在太空中種植生菜的嘗試。植物工廠技術在中國的航天領域有了應用。
延伸閱讀
在未來蔬菜可以“私人定制”
利用營養(yǎng)液生產(chǎn)蔬菜，其營養(yǎng)性和安全性如何？中科生物研究院院長李紹華說，我國蔬菜種植面積1600萬公頃，每年使用農(nóng)藥31萬噸，化肥5912萬噸。在相同種植面積下，植物工廠使用的肥料是傳統(tǒng)種植方式的1/25，農(nóng)藥則一點不用，最大程度保障了所種植物的食用安全性。“我們的研究結果表明，植物工廠生產(chǎn)的植物，維生素和糖等的含量幾乎沒有變化。經(jīng)過第三方機構檢測發(fā)現(xiàn)，植物工廠種植的蔬菜產(chǎn)品檢測不到農(nóng)藥、重金屬等有害物質(zhì)。”
中科生物總經(jīng)理占卓還透露，未來針對不同需求的顧客，植物工廠也會為他們定制蔬菜。比如，腎臟病人要嚴格控制鉀的攝入量，我們可以為他們提供低鉀配方的蔬菜。
我國植物工廠已達80多家
植物工廠的發(fā)展始于20世紀50年代歐美發(fā)達國家。它在丹麥、美國、荷蘭以及奧地利等國率先應用。1974年日本開始了人工光植物工廠研究，第一個用于生產(chǎn)實踐的人工光植物工廠是1983年靜岡三浦農(nóng)場三角板型植物工廠，采用高壓鈉燈。上世紀90年代以來，隨著新型光源、環(huán)境控制等關鍵技術的突破，植物工廠迎來了快速發(fā)展時期。2009年，日本拿出了500億日元的預算補助用于支援植物工廠的建設研發(fā)，受此影響，截至2016年日本已經(jīng)有254家植物工廠。
目前，各類資本正加速進入這一新興領域，不僅國內(nèi)中糧、寶鋼在布局植物工廠園區(qū)，菲利普、三菱等企業(yè)也紛紛介入植物工廠的技術研發(fā)與產(chǎn)業(yè)推廣。據(jù)不完全統(tǒng)計，截至目前，我國已建植物工廠達80多家。
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