植物工廠打開(kāi)“任意門(mén)”

大棚外是茫茫戈壁，大棚內(nèi)卻綠意盎然。

近日，在新疆和田經(jīng)濟(jì)新區(qū)萬(wàn)畝設(shè)施農(nóng)業(yè)基地的大棚里，幾名工作人員正在忙著收割水稻。在戈壁沙漠上種植水稻，這似乎是難以想象的事情。

據(jù)悉，這背后所支撐的植物種植環(huán)境正是植物工廠，它不僅能讓作物在沙漠、戈壁等極端環(huán)境生長(zhǎng)，還能通過(guò)人工控光讓作物實(shí)現(xiàn)二倍速生長(zhǎng)。

繼4月26日第一次收割成熟的水稻后，目前，大棚迎來(lái)了第二次水稻收割，這也是國(guó)際首次在沙漠溫室條件下通過(guò)多層立體栽培實(shí)現(xiàn)水稻快速繁育試種成功。而目前伴隨著AI技術(shù)的融合，我國(guó)植物工廠技術(shù)正在不斷走向成熟。

水稻在戈壁“超級(jí)生長(zhǎng)”

植物工廠，聽(tīng)起來(lái)帶些科幻色彩的名字。它是通過(guò)溫度控制、人工LED光源智能補(bǔ)光及營(yíng)養(yǎng)調(diào)控等技術(shù)手段進(jìn)行垂直立體無(wú)土栽培的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

可以說(shuō)，植物工廠提供了一種路徑，就是種地不再用“靠天吃飯”。作物生長(zhǎng)需要光，植物工廠內(nèi)的LED光源可以控制光譜、亮度和時(shí)長(zhǎng)，作物需要照多久的光，就可以照多久，相當(dāng)于人工為其定制了“營(yíng)養(yǎng)大餐”。 除此之外，在施肥方面，通過(guò)植物工廠培養(yǎng)的作物可以在不同的生長(zhǎng)階段精確地獲得所需的營(yíng)養(yǎng)。比如在草莓開(kāi)花結(jié)果的時(shí)候需要磷，科研人員就可以多給它添加磷。

其實(shí)，早在2021年，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院都市農(nóng)業(yè)研究所就通過(guò)上述技術(shù)成功在植物工廠環(huán)境下實(shí)現(xiàn)水稻生育期減半，周年化連續(xù)繁育的突破。

而此次水稻快速繁育的地點(diǎn)選在新疆和田，是因?yàn)楹吞镂挥诒本?7度左右，擁有十分優(yōu)越的光熱資源，光照時(shí)間一年大約可達(dá)到3500小時(shí)，可以有效緩解植物工廠的高運(yùn)行成本。目前，在傳統(tǒng)大田環(huán)境下平均生長(zhǎng)周期在120天以上的水稻，在植物工廠的技術(shù)加持下，縮短了近一半生長(zhǎng)周期。隨后，科研團(tuán)隊(duì)又在沙漠溫室里相繼探索了大豆、玉米、小麥等主糧作物，以及油菜、苜蓿等作物的快速繁育關(guān)鍵技術(shù)。

20層“高樓”里種蔬菜

“此次在和田地區(qū)探索的高效節(jié)能沙漠連棟溫室，其成本僅為荷蘭玻璃溫室的三分之一，能耗成本僅為荷蘭玻璃溫室25%左右，未來(lái)，這種溫室可以結(jié)合新能源、智能化、機(jī)械化等技術(shù)，進(jìn)一步大幅度降低成本，增強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力?！倍际修r(nóng)業(yè)研究所智能園藝裝備創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)首席科學(xué)家楊其長(zhǎng)介紹說(shuō)。目前，該技術(shù)已在我國(guó)黑龍江、石家莊、珠海等地區(qū)推廣應(yīng)用。

說(shuō)起我國(guó)的植物工廠技術(shù)，上一個(gè)值得一提的里程碑，是2023年12月在四川成都投入使用的全球首座無(wú)人化垂直植物工廠。該植物工廠由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院都市農(nóng)業(yè)研究所自主研發(fā)，高接近10米、栽培層數(shù)達(dá)20層，為全球最高。

“加速”是植物工廠的標(biāo)簽。在植物工廠的環(huán)境下，三大主糧作物（玉米、小麥、水稻）的生長(zhǎng)周期都能夠縮短50%以上，而且不受季節(jié)影響，可以全年種植，一年可以收5-6茬。除了三大主糧之外的十幾種作物，從種到收，也都可以實(shí)現(xiàn)二倍速。

植物工廠未來(lái)應(yīng)用場(chǎng)景十分豐富。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院都市農(nóng)業(yè)研究所研究員王森認(rèn)為，“在人口密集的城市，通過(guò)植物工廠就能保障城市的日常蔬菜供應(yīng)，如遇城市交通封閉等特殊情況也能保證蔬菜供應(yīng)自給自足?！贝送庠谶叿郎谒?、遠(yuǎn)航科考、島礁生存等場(chǎng)景中，植物工廠也有望發(fā)揮重要作用。

保障口感成下一步目標(biāo)

“植物工廠要擺脫農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)自然環(huán)境的依賴，但倘若建設(shè)、運(yùn)營(yíng)成本昂貴，所產(chǎn)蔬果依然無(wú)法走入尋常百姓家?！逼炊喽喔呒?jí)副總裁、首席發(fā)展官朱政表示。對(duì)比植物工廠技術(shù)發(fā)達(dá)的日本、荷蘭等國(guó)家，我國(guó)植物工廠技術(shù)起步較晚，大多數(shù)仍處于試驗(yàn)階段，但依然代表著農(nóng)業(yè)領(lǐng)域前沿的科技水平。

例如，在上海的植物工廠內(nèi)，科研人員正在通過(guò)AI技術(shù)將作物生長(zhǎng)的過(guò)程“數(shù)字化”。上海市農(nóng)科院信息所副研究員錢(qián)婷婷表示，植物工廠實(shí)驗(yàn)室實(shí)時(shí)采集農(nóng)作物產(chǎn)量、品質(zhì)與能耗關(guān)系的大數(shù)據(jù)，讓AI技術(shù)成為作物生長(zhǎng)的“成長(zhǎng)參謀”。

未來(lái)，保障口感和無(wú)人化操作是植物工廠發(fā)展的趨勢(shì)。相關(guān)科研人員表示，目前正著手提高作物中酶類物質(zhì)含量，以保障口感更好，色澤更鮮亮。此外，工廠中的很多步驟都是可以程序化操作的，植物工廠出品的農(nóng)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)將更上一個(gè)臺(tái)階。