2023-07-31 10:13:48
第三屆“多多農(nóng)研科技大賽”農(nóng)研基地。
集裝箱里成長中的翠恬生菜。
離開了日照、土壤等，如何以更低能耗種植出產(chǎn)量更高、品質(zhì)更好的生菜？日前，一場特殊的生菜種植比賽在上海崇明島落下帷幕?！ ∵@場歷時數(shù)月在“植物工廠”舉行的比賽，吸引了多方目光。何為“植物工廠”？即在封閉空間內(nèi)，無需土壤，以人造光代替陽光，以營養(yǎng)液替代化肥，完全計算機(jī)控制，工廠化、少人化乃至無人化生產(chǎn)的高效農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，代表著智慧農(nóng)業(yè)的新進(jìn)展。
擺脫時間和空間限制 在上海崇明島，有四個20平方米大小集裝箱改造而成的“植物工廠”。每個集裝箱內(nèi)種植著同品種生菜，生菜生長所需的溫、光、水、肥、氣等要素，被LED照明、室內(nèi)環(huán)境可控技術(shù)、營養(yǎng)模型、算法等遠(yuǎn)程控制?！ 〕酵恋?、光熱、晝夜、水肥等自然約束，擺脫氣候與地域的限制，“植物工廠”充滿了賽博朋克風(fēng)格?！ 〗衲?2 月，來自中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、上海農(nóng)業(yè)科學(xué)院、上海交通大學(xué)、北京極星農(nóng)業(yè)公司的四支青年隊伍集聚崇明島，在“植物工廠”內(nèi)開展生菜種植比賽，所種品種是因嚼起來聲音清脆而得名的“翠恬”。 90天，這是“翠恬”的生長周期，也是四支青年隊伍提交比賽答卷的時限。6月27日，這場由拼多多與光明母港攜手舉辦的光明多多垂直農(nóng)業(yè)挑戰(zhàn)賽暨第三屆“多多農(nóng)研科技大賽”落下帷幕，上海農(nóng)業(yè)科學(xué)院團(tuán)隊獲得冠軍。 “任何地點、時間都能種植蔬菜，或可成為解決糧食安全問題的探索?！鄙虾＾r(nóng)業(yè)科學(xué)院何立中說?！ ?014 年、2015 年，南極長城站、中山站相繼建成溫室，但科考隊員沒有蔬菜種植經(jīng)驗。何立中團(tuán)隊接到任務(wù)，在國家設(shè)施農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心上海崇明基地1∶1建造了模擬溫室，教科考隊員“種蔬菜”?！ 霸诒荣愔?，工農(nóng)企，學(xué)院派、科研派、實踐派等交叉碰撞，有助于我們模擬出作物最理想的生長環(huán)境，更好理解以‘植物工廠’為代表的智慧農(nóng)業(yè)?！敝袊こ淘涸菏?、國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心主任趙春江認(rèn)為，實現(xiàn)工學(xué)與農(nóng)學(xué)的結(jié)合，將有利于更好理解和解決農(nóng)業(yè)問題。
從實驗室走向餐桌 上海農(nóng)業(yè)科學(xué)院團(tuán)隊拿下了本次比賽最高產(chǎn)量：單層生產(chǎn)效率是每天每平方米0.18千克，約為傳統(tǒng)生產(chǎn)的5.4倍。若進(jìn)行三層種植推廣，則為傳統(tǒng)種植的16.2倍，且單株的商品性和品質(zhì)都優(yōu)于傳統(tǒng)種植。 但高成本是“植物工廠”亟需解決的問題。“植物工廠”內(nèi)外溫差較大，空調(diào)需要日夜不間斷工作，加上提供植物所需光照，能耗需求較大。以生菜為例，每生產(chǎn)1千克生菜需要消耗10度電，成本約為6元，約占其生產(chǎn)成本的三分之一。高能耗帶來了高成本，“植物工廠”的生菜成本約為普通生菜的10倍?！ ∫愿湍芎模N植出產(chǎn)量更高、品質(zhì)更好的生菜，考驗著四支參賽隊伍。植物生長有明期和暗期，光線、溫度都需要隨之調(diào)控，因此如何基于作物的生理反饋實現(xiàn)“植物工廠”智能環(huán)控，成為降低能耗的關(guān)鍵?！ ≈袊r(nóng)業(yè)大學(xué)代表隊給出了電耗節(jié)能方案：空調(diào)確保室溫在19～22攝氏度，在暗期向明期轉(zhuǎn)換時控制空調(diào)不啟動加溫，在明期向暗期轉(zhuǎn)換時根據(jù)室內(nèi)外溫差判斷是否啟動降溫，減少不必要的能耗，等等。“大規(guī)模生產(chǎn)時，每千克生菜耗電量可降至9.5度，優(yōu)于1千克生菜 10 度電的行業(yè)較高水平。”中國農(nóng)業(yè)大學(xué)代表隊隊長鄭建鋒說。 除了能耗，設(shè)備、人工是“植物工廠”成本高企的重要因素?！ ”荣愔?，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)代表隊所生產(chǎn)的生菜成本約為每株7.73元，價格較高，主要是由于集裝箱利用率不高。如果“植物工廠”栽培架布置方式為兩側(cè)布置，栽培架層數(shù)更多，可有效提高種植的空間利用率，這樣成本可以降為每株4.59元。若大型集裝箱“植物工廠”空間利用率高，生產(chǎn)自動化設(shè)備先進(jìn)，生產(chǎn)成本可降為每株2.84元。但這個價格仍遠(yuǎn)高于市場接受度，產(chǎn)品難以從實驗室走向餐桌。 “下一步，需大幅度降低人工光源和空調(diào)系統(tǒng)的能耗，實現(xiàn)‘植物工廠’的智能化管控，構(gòu)建智能、低碳、高效的‘植物工廠’生產(chǎn)技術(shù)體系?！眹H歐亞科學(xué)院院士、農(nóng)業(yè)信息化工程專家楊其長說，可嘗試采用激光種植，激光的耗能只有LED的1/ 5～1/3，若達(dá)到每千克生菜消耗4～5度電，成本將進(jìn)一步降低。 當(dāng)前，國內(nèi)“植物工廠”數(shù)量已超過220座，商業(yè)市場較大。數(shù)據(jù)顯示，目前我國的植物光源產(chǎn)業(yè)占世界總份額的八成以上，2021年植物光源燈出口額達(dá)4.5億美元?！ ≡跅钇溟L的設(shè)想中，未來的“植物工廠”可在北京、上海等超大城市的屋頂、綠地、陽臺、超市、學(xué)校、醫(yī)院等開花結(jié)果。以北京為例，建一棟30層樓的“植物工廠”，年產(chǎn)蔬菜約1.08萬噸，可供周圍4萬名居民食用一年。
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