植物工廠：走進家庭步入深空

隨著人口的膨脹，食物需求也不斷上升，資源耕地等卻在逐漸減少，再加上從業(yè)人員老齡化現(xiàn)象加劇，人類的生產(chǎn)和生活面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。幸運的是，可以突破土地資源的約束、大幅提高土地資源利用效率的植物工廠正逐漸興起，這項被認為顛覆傳統(tǒng)農(nóng)作方式的技術(shù)，有望成為解決人類挑戰(zhàn)的眾多可選途徑之一。

9月22日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院2016年第5期“農(nóng)科講壇”在北京舉行。本次講壇邀請了我國植物工廠研究的創(chuàng)始人、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所研究員楊其長，他介紹了什么是植物工廠、為什么要發(fā)展植物工廠以及我國植物工廠研究所取得的成果等內(nèi)容。

講壇現(xiàn)場還邀請了兩位點評專家，一位是著名設(shè)施園藝專家、西北農(nóng)林科技大學(xué)國家級教學(xué)名師鄒志榮教授，另一位是北京航空航天大學(xué)環(huán)境生物學(xué)與生命保障技術(shù)研究所所長、月宮一號總設(shè)計師劉紅教授。兩位專家都認為植物工廠將來會大有作為，在很多地方都可以實現(xiàn)植物的智能化生產(chǎn)，如沙漠、戈壁、鹽堿地、海島、水面、城市建筑和地下空間等?！坝绕涫窃谔剿魈盏暮教祛I(lǐng)域會有非常大的應(yīng)用前景。”

與城市融合得越來越緊密

國際上，植物工廠發(fā)展的歷程要從1957年算起，到現(xiàn)在將近60年了。中國植物工廠的歷史不到20年，但發(fā)展迅速。鄒志榮表示，對設(shè)施農(nóng)業(yè)來說，植物工廠應(yīng)該是這個領(lǐng)域最高的發(fā)展階段，已經(jīng)完全可以擺脫自然約束，實現(xiàn)人為控制環(huán)境，按照人的意愿進行植物生產(chǎn)，代表了未來農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向?！艾F(xiàn)在LED植物工廠發(fā)展非常‘熱鬧，2016年以后可能會進入快速發(fā)展時期?！睏钇溟L對植物工廠的未來充滿了希望。

多年來，楊其長帶領(lǐng)團隊開展了植物工廠光配方、光一溫耦合節(jié)能環(huán)境控制、營養(yǎng)品質(zhì)調(diào)控及智能化管控等相關(guān)試驗研究，并取得了多項技術(shù)突破。楊其長把這些技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用看得非常重，他認為進一步加大智能LED植物工廠的研發(fā)力度，擴大應(yīng)用范圍和規(guī)模具有重要的現(xiàn)實意義。

“未來的植物TV肯定會與城市融合得非常緊密?！睏钇溟L表示，這樣就為植物工廠跟城市的結(jié)合提供了很好的發(fā)展空間，比如植物工廠可以跟社區(qū)、超市、家庭、賓館、飯店、醫(yī)院、養(yǎng)老、學(xué)?？破盏群芏喾矫娼Y(jié)合。從上海世博會展出了家庭植物工廠以后，目前各種家庭植物工廠模式發(fā)展非?？?，比如迷你型家庭小型植物工廠裝置就有很多產(chǎn)品已投入市場。

“北京當(dāng)代商城六層有一個餐廳，把植物工廠技術(shù)與餐飲進行了結(jié)合，可以在里面取菜，然后現(xiàn)場進行烹制，這種形式可以成為城市的一種新時尚?！睏钇溟L說。

目前，發(fā)展都市垂直農(nóng)業(yè)逐漸成為潮流，“發(fā)展都市垂直農(nóng)業(yè)中很大的成分是跟植物工廠密切關(guān)聯(lián)的?！眲⒓t表示，今后都市垂直農(nóng)業(yè)還應(yīng)該發(fā)展成都市型生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)。

應(yīng)用于載人深空探測

9月15日，天宮二號的發(fā)射成功，為我國后續(xù)空間站建設(shè)和運營奠定了堅實基礎(chǔ)?？臻g站建設(shè)之中一個很重要的課題就是實現(xiàn)新鮮食物的自給，“植物工廠的一些技術(shù)可以為空間站提供保障。”楊其長說。

今后人類要進行長時間、遠距離的載人深空探測，比如建月球基地，飛火星建火星基地等，其中生命保障系統(tǒng)非常關(guān)鍵。

“現(xiàn)在飛船、近地軌道空間站等生命保障系統(tǒng)是基于攜帶式、物理化學(xué)式系統(tǒng)，無法支撐今后長時間遠距離載人深空探測的生命保障需求，要支持這樣的任務(wù)必須有一個新的生命保障系統(tǒng)，我們叫做生物再生生命保障系統(tǒng)?！眲⒓t介紹。

據(jù)了解，生物再生生命保障系統(tǒng)是由植物、動物、微生物組成一個人工生態(tài)系統(tǒng)，人所需要的氧氣、水和食物可在這里循環(huán)再生。

“這樣一個生態(tài)系統(tǒng)里最核心的單元就是植物栽培單元——也就是太空植物工廠?！眲⒓t說，因此植物工廠在今后載人深空探測中會有非常大的應(yīng)用前景。

除此之外，長期的載人飛船以及近距離軌道空間站，使得航天員長時間遠離地球的綠色生存環(huán)境，會對航天員的心理造成很大的壓力，情緒也會受到影響，從而影響工作效率。

“如果在空間站能有一個植物的栽培空間，不僅讓航天員能夠看到綠色，而且還可提供一些綠葉蔬菜，對舒緩航天員心理也是有非常大價值的?！眲⒓t表示，綠葉蔬菜的長期保存對其品質(zhì)是會有影響的，尤其是對口感的影響明顯，所以植物工廠對于航天事業(yè)來說意義重大。

來源：科學(xué)網(wǎng)endprint