楊其長：深耕顛覆性農(nóng)業(yè)科技

全威帆

在非可耕地，在荒漠、戈壁甚至太空等特殊的空間，人工打造一個適宜農(nóng)作物生長的環(huán)境，這不只是科幻電影里的想象——在設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)家們看來，依靠植物工廠就能實現(xiàn)。

通過模擬植物所需的光照、溫度、營養(yǎng)等要素，擺脫自然的束縛，在完全工廠化的條件下進行植物生產(chǎn)……植物工廠這項顛覆性技術(shù)，一直是中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院都市農(nóng)業(yè)研究所副所長楊其長的夢想。

這位設(shè)施農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)W術(shù)帶頭人，不僅在國際上首次提出植物“光配方”思想，突破植物工廠核心技術(shù)，還革新溫室技術(shù)造福農(nóng)民。如今，他扎根成都開拓都市農(nóng)業(yè)新領(lǐng)域，在科技創(chuàng)新路上穩(wěn)步前行。

目光鎖定智能植物工廠

楊其長出生在安徽農(nóng)村，那時，農(nóng)業(yè)機械化水平低，水稻收割的季節(jié)一來，要把大片大片的水稻割完，還要靠純手工打稻谷……改變傳統(tǒng)生產(chǎn)和收獲農(nóng)作物方式的想法，在他年少的心里埋下了根。

上大學(xué)時，楊其長選擇了農(nóng)業(yè)機械化專業(yè);工作以后，他一直從事設(shè)施農(nóng)業(yè)方面的研究，并將目光鎖定智能植物工廠。

智能植物工廠作為國際高技術(shù)競爭的重要領(lǐng)域，中國科協(xié)曾將其列為亟待突破的19項重大難題之一。楊其長介紹，智能植物工廠，是在一個完全工廠化的條件及可控的環(huán)境下，通過智能控制溫度、濕度、光照、二氧化碳、營養(yǎng)等環(huán)境要素，進行植物精細化生產(chǎn)的一種高效農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，“環(huán)境完全可控，就能實現(xiàn)工廠化流水線生產(chǎn)。”

植物工廠的概念在世界上提出的時間較早，“最早通過人造光代替太陽光，做一些種植植物的試驗。”楊其長說，由于當(dāng)時的燈光耗能太大，推廣成了問題。上世紀90年代開始使用熒光燈作替代，漸漸有了推廣，但是耗能的問題始終沒有得到很好的解決。

2005年，楊其長到荷蘭瓦赫寧根大學(xué)留學(xué)，期間發(fā)現(xiàn)歐洲在用紅藍光LED光源做相關(guān)試驗，“我覺得這可能是未來重要的方向?！睆哪莻€時候開始，他就著手研究把LED光用于植物工廠。

日常照明用光和植物生長用光差別很大，最難的是找出適宜植物生長的光配方。“我們的很多試驗都失敗了，要么把菜種死了，燒掉了，或者就是長勢不行?！睏钇溟L帶領(lǐng)團隊花了數(shù)年不斷摸索，首次在國際上提出植物“光配方”思想，成功突破多項核心技術(shù)，率先把光配方基礎(chǔ)找出來了。

致力回答國際前沿難題

在楊其長看來，智能植物工廠最大的優(yōu)勢就是能夠解決耕地資源不足的問題，甚至可以實現(xiàn)在荒漠、戈壁、海島、水面等非可耕地，以及在城市的高樓里進行正常生產(chǎn)。

“它的土地利用效率很高，原來在陸地上只能種植一層農(nóng)作物，在工廠化條件下可以種很多層，一畝地能頂幾十畝、幾百畝、幾千畝地。”楊其長說，由于在城市內(nèi)部或者邊緣生產(chǎn)，智能植物工廠還減少了包括運輸在內(nèi)的很多中間環(huán)節(jié)的碳排放。他還設(shè)想，有朝一日通過技術(shù)突破把城市里的二氧化碳收集起來，釋放到植物工廠用于光合作用。

楊其長發(fā)明的智能LED植物工廠光效、能效等技術(shù)指標優(yōu)于國際同類水平，這個成果獲得了2017年度國家科技進步二等獎等榮譽。2017年，國家科技部支持組建了“國家智慧植物工廠創(chuàng)新聯(lián)盟”，楊其長擔(dān)任主席推動著國內(nèi)植物工廠產(chǎn)業(yè)發(fā)展。如今，我國規(guī)模以上植物工廠已達200多座，單體超過10000m2的有兩家，植物工廠產(chǎn)品遠銷美國、英國、新加坡、中東歐等國際市場，相關(guān)技術(shù)成果也在十多個國家推廣應(yīng)用。楊其長表示，未來，植物工廠還有望像高鐵等高科技一樣，成為中國的一張名片。

如今，楊其長帶領(lǐng)團隊正向更高目標邁進，希望在國際上率先突破“垂直智慧植物工廠”重大關(guān)鍵技術(shù)，攻克豎向栽培層超過20層、無人化操作、低能耗運行、智慧化管控等國際前沿難題，為新一代植物工廠發(fā)展做出積極貢獻。

真真切切為農(nóng)民干實事

“現(xiàn)在中國最辛苦的還是農(nóng)民，我們農(nóng)業(yè)科研人員要真真切切地為農(nóng)民干點實事。”身為共產(chǎn)黨員，這是楊其長從事農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新時心底深藏的初心與情懷。

日光溫室作為我國北方地區(qū)冬季蔬菜供給的主要設(shè)施，面積已超過1000萬畝，但傳統(tǒng)以墻體被動式蓄放熱的結(jié)構(gòu)，蓄熱能力有限，低溫冷害頻發(fā)，農(nóng)民收入很難保證。

“原來的土墻很厚，不光建起來麻煩，也嚴重浪費了土地?！币鉀Q這些問題，必須先解決蓄熱和保溫兩個功能。為此，楊其長進行了多年試驗研究和動態(tài)模擬，提出溫室主動蓄能調(diào)溫方法，創(chuàng)制太陽能主動截獲技術(shù)裝備及其輕簡裝配式溫室。這樣一來，原來幾米厚的墻體變成了25厘米左右，土地利用效率也提高到35%以上，夜晚溫室的溫度提高到5℃左右，極大推動了溫室產(chǎn)業(yè)增效發(fā)展。該技術(shù)得到國際同行廣泛認可，被譽為“溫室技術(shù)的重大革新”，相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品已經(jīng)在我國多個省市應(yīng)用，同時向中東歐和“一帶一路”沿線國家推廣。

扎根成都開拓都市農(nóng)業(yè)

2017年11月，楊其長受中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院黨組委派，到成都負責(zé)籌建都市農(nóng)業(yè)研究所和國家成都農(nóng)業(yè)科技中心。其后，他帶領(lǐng)籌備組11名同志來到成都，一切從零開始，“邊建設(shè)，邊科研，邊出成果”。如今，多支創(chuàng)新團隊先后入駐，并在都市農(nóng)業(yè)、智慧農(nóng)業(yè)與功能農(nóng)業(yè)等方面取得了重要成果。

提到都市農(nóng)業(yè)這個核心項目，楊其長講起自家陽臺上的無土栽培韭菜，“10天左右換一次水，十多天就可收割一次，培養(yǎng)桶里的營養(yǎng)就是關(guān)鍵技術(shù)?！辈贿^，這只是都市農(nóng)業(yè)一個小小的體現(xiàn)。作為全新的學(xué)科領(lǐng)域，“都市農(nóng)業(yè)是以最少的土地、水肥、人力等資源，生產(chǎn)出更多食物產(chǎn)品，拓展農(nóng)業(yè)多方面功能，滿足人們?nèi)找嬖鲩L的美好生活需求。”比如利用城市里的屋頂、陽臺、社區(qū)空地等空間發(fā)展都市農(nóng)業(yè)，就不單純是種東西賣東西的過程，也連帶著滿足城市居民的參與、體驗與休閑。說到農(nóng)業(yè)形態(tài)的未來，楊其長充滿了信心。