LED植物工廠——中國有了自己的最高級農業(yè).pdf

科學之友 2020 04 32 LED植物工廠 中國有了自己的最高級農業(yè) 這里所有的菜都可以摘了直接吃 這里所有的菜都可以摘了直接吃 北京中環(huán) 易達設施園藝科技有限公司 下簡稱北京中環(huán)易達 副總經理劉從文介紹說 這是國內首個智能型LED植物工廠 300多平方米 的大廳里 玻璃房內 是由雙列5層育苗架組成的植物 育苗工廠 藍色 紫色的人工光源下 排列整齊的種 苗正茁壯成長 劉從文表示 其單位面積育苗效率可 達常規(guī)育苗的40倍以上 育苗周期則縮短40 玻璃 房外 是采用5層栽培床立體種植的蔬菜工廠 細圓陶 粒 土壤 上種著葉用萵苣 幾乎每一棵都長得一模 一樣 讓參觀者領略到 工廠化生產 的奧妙 LED植物工廠選用深液流 DFT 水耕栽培模 式 所栽培的葉用萵苣從定植到采收僅用20天左右 比常規(guī)大田栽培周期縮短40 單位面積產量為露地 栽培的25倍以上 產品清潔無污染 商品價值高 劉從文解釋說 環(huán)境控制系統(tǒng)由傳感器 控制 器和執(zhí)行機構3部分組成 這里有幾十個傳感器 覆蓋 溫度 濕度 光照度 二氧化碳濃度 營養(yǎng)液酸堿度 pH值 營養(yǎng)液濃度 EC值 液溫和溶氧 DO 值 等作物根上部環(huán)境因子及其根際環(huán)境因子 通過 傳感器及搭載人工智能攝像頭的視覺分析系統(tǒng) 不斷 優(yōu)化調節(jié)溫 光 水 氣 肥等參數 采集植物生長 表型參數變化并進行學習計算 得出作物生長最優(yōu)化 的數據模型 實行 植物對話 最終的目的是用最 少的資源實現最大化的產量 最優(yōu)化的質量 讓農業(yè)擺脫 靠天吃飯 LED植物工廠是國際公認設施農業(yè)發(fā)展的最 高級階段 我國植物工廠技術奠基人 中國農科院 農業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所 設施植物環(huán)境工程團 隊 首席研究員楊其長如是說 說它最高級 是因為它使千百年來 靠天吃 20世紀90年代 當人們路過北京北三環(huán)路聯想橋一帶 總會奇怪 三環(huán)以內居然還有農田 后來才知道 那是中國農科院的試驗 田 不知從什么時候起 這片試驗田上蓋起了鋼結構的大房子 模樣既不像寫字樓 更不像居民樓 后來才知道 那是比普通試驗田級 別更高的LED植物工廠 文 瞿劍 Innovation 創(chuàng)新 企業(yè)風采 33 飯 依賴自然循環(huán)的農業(yè)既擺脫了太陽 由人工光 源代替 也擺脫了土壤 由營養(yǎng)液代替 實現了可控 環(huán)境下的 高效生產 是一項真正的顛覆性技術 高效生產 有多高效 楊其長解釋 其單位面 積產量可達自然栽培的幾十倍甚至上百倍 用水量卻 不到5 由于植物工廠是一種通過設施內高精度的環(huán) 境控制實現農作物周年連續(xù)生產的高效農業(yè)系統(tǒng) 由 計算機對植物生長過程的溫度 濕度 光照 二氧化 碳濃度以及營養(yǎng)液等進行自動控制 所以不受或很少 受自然條件制約 可以實現在荒漠 戈壁 海島 水 面等非可耕地 以及城市摩天大樓或普通家居 乃至 外太空環(huán)境下進行農作物生產 源源不斷地為人類提 供口舌之需 數九寒天 如果嫌天氣冷 嫌菜價貴 或擔心蔬 菜安全和品質問題 不妨自家備上一臺冰箱大小的 家庭植物工廠 喜歡什么菜就種什么菜 種得省 心 吃得放心 玩得開心 這 不是科學幻想 而是 已經實現的技術 可是僅僅十多年前 世界范圍內 僅有日本 美 國 荷蘭等少數發(fā)達國家掌握這項技術 對我們來 說 當時這就是科幻 楊其長說 未來植物工廠也能成為中國名片 楊其長介紹 國內有關植物工廠的系統(tǒng)研究 始 于十幾年前中國農科院環(huán)發(fā)所 密閉式人工光植物生 產系統(tǒng) 以及 水耕栽培營養(yǎng)液在線檢測和控制系 統(tǒng) 的研究 但更早可以追溯到20世紀50年代的設施 小氣候 課題組 這是一項歷經60余年攻關 幾 代科學家傳承接力的事業(yè) 2005年 楊其長查閱資料發(fā)現 LED的紅藍光組 合 可為植物光合作用提供理想的光譜 他馬上設 想 將LED用于植物工廠 代替當時的熒光燈 會不 會是一個新的發(fā)展方向 由于當時民用LED與植物所需光譜成分差距很 大 團隊先后與中國科學院半導體研究所等國內多個 科研機構聯系 花費了數倍于民用LED的價格 共同 開發(fā)出4套LED植物光源板系統(tǒng) 此后兩年多 他們先 后進行了植物育苗 葉用蔬菜栽培 藥用植物栽培以 及植物組培等試驗研究 取得了一大批植物光配方參 數 之后 在國家 863 計劃項目 智能化植物工廠 生產技術研究 和中國農科院創(chuàng)新工程支持下 15家 產學研用單位聯合攻關 終于獲得一系列創(chuàng)新突破 2009年8月31日 是載入中國植物工廠發(fā)展歷史的 一天 團隊與北京中環(huán)易達開發(fā)的國內首個智能型植 物工廠在長春農博會閃亮登場 收獲了170多萬觀眾的 驚喜目光 標志著我國已經成為世界上少數系統(tǒng)掌握 智能化植物工廠技術的國家 2012 2015年 我國連續(xù)舉辦4期植物工廠技術國 際培訓班 20多個國家的學員接受了系統(tǒng)的植物工廠 訓練 基于光配方的植物LED光源產品推廣到美國 日本 歐洲等國家和地區(qū) 植物工廠成套產品已推廣 到新加坡等 不僅是北京 近年來 深圳 蘇州 泉州 大 連 長春等地都紛紛建起了植物工廠 諸多高科技企 業(yè)以及中國科學院等科研機構參與其中 農業(yè)向高端 化發(fā)展的趨勢愈發(fā)明顯 未來植物工廠也能成為中 國名片 楊其長信心滿滿