◎ 洪恒飞 科技日报记者 江耘
成排的番茄树被放置在各自的车站，室内环境数据由信息平台控制。农民只需要做一些修剪工作……水木莫干山城市农业综合体位于湖州德清县，一家占地近40亩的蔬菜厂全年运营，年产西红柿约120万公斤，全年可满足近5万人的需求。
如此高效、优质的植物工厂正逐渐为公众所熟知。
如此高效、优质的植物工厂正逐渐为公众所熟知。
8月下旬，浙江省农业优质发展会议召开，提出大力实施科技强农行动，寻求突破关键核心技术、绿色生态种植、农业生物技术和工厂农业，提高农业生产效率。
植物工厂通过设施内的高精度环境控制，实现作物周年的连续生产，代表着未来农业的发展方向，也是实现农业减排、帮助碳中和的重要技术之一。浙江省农业科学院数字农业工厂研究办公室主任孔德东表示，植物工厂的应用作为多种技术的集成系统，并不局限于种植水果和蔬菜，而是在实施科技强农行动或有用的地方。
早在上个世纪，就提出了植物工厂的概念。几十年来，由于水培，LED人工光源和自动控制技术迭代突破，植物工厂发展迅速，目前已在世界许多国家开发应用。
同时，能耗和设备成本是影响植物工厂良性发展的关键因素。
不难理解，植物工厂通常在封闭的环境中生产作物。虽然不需要占用大面积土地，也不受环境条件的限制，但需要建设结构、空调系统、人工光源、多层栽培系统、营养液循环、计算机控制系统等配套工程和设备。
植物厂初始化投资，每平方米建设成本从几千元到一万元不等。能耗成本约占全部生产成本的30%左右，主要包括人工光源及高密度植物、封闭的环境所带来的降温降湿能耗。杭州汉徽光电科技有限公司CEO李许可介绍，原来的LED照明设备产热严重，驱动能耗高，生物能效低，照明设备功率大，空调工作量增加。光照技术作为植物工厂的核心设备，其重要性不言而喻。
近年来，国内外通过产学研合作取得了相应的技术突破。
孔德栋介绍， 2018年是植物工厂发展的分水岭。植物工厂通过技术创新，逐步摆脱成本尴尬，积极探索国际范围内的商业模式。
光合作用是植物生长中最重要的生化反应，因此开发高生物能效和解码植物数字环境一直是垂直农业最关键的核心技术。据李许可介绍，公司开发的第四代植物光合物LED每平方米能耗控制在50-150的芯片和光照系统W与目前的主流相比，它们之间相对于主流WRB(白红蓝混光)或RGB光照设备节能30%~叶菜、果菜、草莓、小谷物作物及部分作物育种50%，已在浙江省农科院、安徽省农科院、上海市农科院等院所推广应用。
净水技术：这些技术可能是世界上最好的净水技术
浙江大学生仪器学院副院长、国际半导体照明联盟专家周宏教授表示，目前国内成熟植物工厂的单位面积产量是传统农业的数十倍，但未来研究的重点仍然是进一步推广设备成本和运行能耗。
不久前，中国农业科学院与中国水稻研究所的联合团队在植物工厂环境中成功取得了60天左右水稻种植收获的重要突破，缩短了120天以上中120天以上水稻生长周期的一半。
中国农业科学院作物科学研究所所长钱倩在接受媒体采访时表示，大多数作物通常需要几年甚至几十年才能培育出新的优良种质。
中国农业科学院作物科学研究所所长钱倩在接受媒体采访时表示，对于大多数作物来说，通常需要几年甚至几十年才能培育出新的优良种质。依靠植物工厂技术，打破了时空瓶颈。
入花期要选择父母本进行杂交授粉，无性需要全程跟踪，逐一记录不同生育期的生长或产量，观察植物田间表现等……育种周期长是杂交水稻育种过程中的一个突出问题，其原因是育种材料的纯度稳定性需要连续自交多代。
植物工厂除了满足大型工厂作物的生产和应用外，还可以充分发挥其灵活可控的工厂环境参数优势，尽可能降低时空和气候限制造成的育种成本。李许可表示，通过调整植物所需的光、温、水、气、肥等关键指标，加快作物光合作用，突破地理、季节、光热条件，缩短育种寿命，加快新材料、新品种的选择，解决育种研发投资大、周期长、效率低、工作量大的痛点。
去年，公司团队试图在智能光合中介绍李许可LED在系统下室内种植水稻，1m光照系统的功率仅为144W，两个收获周期分别为90天和80天。去年12月，小麦种植研究在室内实验室进行，小麦抽穗比北方大田种植环境提前两个月。
所谓淮南橘子是橘子，淮北橘子是橘子推广过程中面临着复杂多变的生态环境，光、温、水、气、病虫害等条件不同。例如，对光温敏感的大豆是典型的短日照和喜温植物，对光周期和温度反应相当敏感，品种推广范围有限，育种效率降低。
过去，在户外选择油菜通常是一年两季，使用智能LED光谱系统结束后，虽然设施成本略有增加，但由于光谱模拟作物原产地或种植地的光环境和气候，作物栽培周期显著缩短，每年可连续3-4代繁殖，使年度快速繁殖计划增加约两倍；同时节省异地繁殖成本，大幅提升科研工作者的研究水平和效率，有力缓解育种的“卡脖子”难题。安徽农科院作物研究所费维新研究员认为 。安徽农科院作物研究所费维新研究员认为 。
据《中国科学院杂志》报道，近年来，中国居民的饮食结构不断升级，对优质动物蛋白质的需求增加，对草的需求刚性增加，未来国内对草饲料的需求将达到1000?万吨/年。但国内牧草产品质量差，而且75%?冬季以上地区牲畜缺草，导致大量牧草干草依赖进口。目前，我国牧草种质资源保护基本采用异地保护，导致牧草遗传多样性损失。同时，由于干旱、少雨等自然灾害、过载等人为因素，牧区草原普遍存在退化、沙化、盐碱化等现象，急需休养。
幸运的是，集装箱移动牧草厂应运而生。孔德东说，以团队和企业联合开发的结果为例，一个40英尺的标准容器占地约30平方米，种植大麦草周期7天，9个月可生产270吨牧草。
周宏教授还表示，牧草厂的应用还需要考虑能源供应。2019年，南疆弃光率高达14%，光伏消耗弱，弃光率高，限电严重制约了西北光伏产业的发展。因此，牧草厂的供能问题可以通过依靠风电和光伏发电设备就近供电或直接为牧草厂配备光伏板来解决。该团队正在积极与内蒙古等地的牧区建立联系，共同促进能源发展和草牧业的改善。
巧合的是，国家电力投资集团在内蒙古、延安等地与植物工厂企业合作建设光伏 植物工厂在缺乏耕地资源的地方种植蔬菜、水果和牧区，提高清洁能源消耗，节约耕地资源。
周宏说，无论是工厂牧草还是室内栽培植物，植物工厂化的发展和解决方案都需要不断突破 从长远来看，这种新能源 植物工厂 畜牧业的生态循环模式可以大大降低土地和用水压力，缓解土地荒漠化现状，促进畜牧业碳中和碳排放，实现生态环境的良性循环，提高农业核心竞争力。 编辑：黄磊
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