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    這是國內(nèi)第一座大型植物工廠。這里顛覆了千百年來中國傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，植物耕作將不受土地、氣候等自然條件的限制和影響，改變“靠天吃飯”的現(xiàn)狀，成為國內(nèi)大型植物工廠的風(fēng)向標(biāo)。

　　總工程師名叫周增產(chǎn)，聽起來與這里很“匹配”，他帶領(lǐng)記者走進(jìn)這座神秘的植物工廠。

       

　　—— 近距離接觸 ——

　　高新技術(shù)的綜合集成

　　“植物工廠就是通過設(shè)施內(nèi)高精度環(huán)境控制實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物周年連續(xù)生產(chǎn)的系統(tǒng)，利用計(jì)算機(jī)對(duì)植物生長的溫度、濕度、光照、CO2濃度以及營養(yǎng)液等進(jìn)行自動(dòng)控制，使設(shè)施內(nèi)植物生長不受或很少受自然條件制約的省力型生產(chǎn)，是現(xiàn)代生物技術(shù)、環(huán)境工程、機(jī)械傳動(dòng)、自動(dòng)化控制等高新技術(shù)綜合集成的產(chǎn)物�！敝茉霎a(chǎn)說，“它的概念最早由日本提出，在荷蘭、日本等設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國家進(jìn)行了廣泛研究與試驗(yàn)，總體技術(shù)已經(jīng)達(dá)到成熟與實(shí)用階段�！�

　　根據(jù)國際分類，1000㎡以上為大型植物工廠。2010年3月底，占地1289㎡的北京農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所通州植物工廠建成。

　　四大區(qū)域 三種模式

　　這是一座利用精確環(huán)境控制技術(shù)和自動(dòng)化高新技術(shù)進(jìn)行植物周年工廠化生產(chǎn)的封閉式建筑。

　　置身植物工廠，控制室的電腦里記載著工廠各生長單元的環(huán)境數(shù)據(jù)，給予植物“所需”營養(yǎng)�！拔覀兊闹参锕�廠內(nèi)部分為四大區(qū)域：組培播種區(qū)、育（煉）苗區(qū)、生產(chǎn)收獲區(qū)和包裝儲(chǔ)藏區(qū)。”周增產(chǎn)介紹道。

　　“在這里，育苗、蔬菜生長每一個(gè)環(huán)節(jié)所需環(huán)境條件都是可控的——從光照、溫度、濕度到水分、二氧化碳濃度采用實(shí)時(shí)監(jiān)控�！敝茉霎a(chǎn)說。

　　“我們的植物工廠由種苗繁育中心和三種不同模式的植物工廠化生產(chǎn)車間：人工光利用型、太陽光利用型、太陽光和人工光并用型組成。配備了精密播種育苗、生產(chǎn)、收獲、包裝過程的全套自動(dòng)化裝備，研制出播種育苗生產(chǎn)線、移栽機(jī)器人、收獲機(jī)器人，從而生產(chǎn)高品質(zhì)的種苗、葉菜和果菜，發(fā)揮出科研、生產(chǎn)、示范、孵化四項(xiàng)功能�！敝茉霎a(chǎn)介紹說。

　　—— 用了哪些技術(shù) ——

　　營養(yǎng)液膜水培 植物早熟20天

　　無土栽培是植物工廠的特色，這就讓營養(yǎng)液成為了“明星”。

　　“通過采用無土栽培，不僅可以防止病蟲害的傳播，也可以節(jié)約耕地。植物的根系不是生長在土壤里，而是完全浸泡在營養(yǎng)液中。” 周增產(chǎn)說。

　　“營養(yǎng)液消毒效率、營養(yǎng)成分檢測(cè)、營養(yǎng)液自動(dòng)調(diào)控一直是封閉式營養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)�！敝茉霎a(chǎn)說，“目前國際上營養(yǎng)液滅菌的主要方法包括熱處理、紫外線、沙濾、臭氧等方式，其中熱處理滅菌法、紫外線滅菌法和沙濾滅菌法最為有效�！�

　　“我們的營養(yǎng)液消毒裝備采用多段處理工藝，前級(jí)采用沙濾法去除營養(yǎng)液中的殘留物、浮游物，提高營養(yǎng)液的透明度，后級(jí)采用UV-OH技術(shù)進(jìn)行終端處理，利用真空紫外線和短波紫外線兩類波長高能級(jí)UV的相互協(xié)同作用，產(chǎn)生高級(jí)氧化物羥基自由基，結(jié)合臭氧消毒技術(shù)，實(shí)現(xiàn)快速、高效、廣譜滅菌，凈化營養(yǎng)液中的有機(jī)、無機(jī)污染物。”

　　這種營養(yǎng)液成分檢測(cè)循環(huán)補(bǔ)充系統(tǒng)主要研究營養(yǎng)液的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)調(diào)控軟件和硬件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)檢測(cè)營養(yǎng)液環(huán)境因子、自動(dòng)補(bǔ)充營養(yǎng)要素。

　　“而營養(yǎng)液膜水培技術(shù)，可使?fàn)I養(yǎng)液以切層流動(dòng)形式在種植槽從較高的一端流向較低的一

　　端。水培的植物要比土壤栽培的生長周期要快很多，植物一年內(nèi)可循環(huán)生長和多茬收獲�！敝茉霎a(chǎn)說。算一筆賬，普通溫室葉菜 50—60天為一茬，通州植物工廠可以實(shí)現(xiàn)30—40天一茬。

　　組培技術(shù)：一小塊組織生產(chǎn)出大量苗木

　　組培技術(shù)被稱為是農(nóng)業(yè)應(yīng)用上的一次“革命”。

　　該植物工廠內(nèi)建有小型研究試驗(yàn)用組培室，進(jìn)行光獨(dú)立植物組織培養(yǎng)技術(shù)與設(shè)備的研究。

　　“組培育苗系統(tǒng)由藥品室、接種室和培養(yǎng)室組成�？稍谌斯た刂频臈l件下進(jìn)行集約化生產(chǎn)，不受自然環(huán)境中季節(jié)和惡劣天氣的影響。它只需要取出原材料上的一小塊組織或器官就能在短期內(nèi)生產(chǎn)出大量苗木，繁殖的后代整齊一致能保持原有品種的優(yōu)良性狀。組培操作從取材到接種到培養(yǎng)到生根到移栽，都能工廠化一樣生產(chǎn)，空氣潔凈度可達(dá)10萬級(jí)�！敝茉霎a(chǎn)說。

　　“密閉式工廠化育苗系統(tǒng)則采用絕熱壁板圍成的空間，將系統(tǒng)內(nèi)外的物質(zhì)和熱能的交換控制在最小限度范圍內(nèi)。室內(nèi)溫度采用空調(diào)機(jī)維持設(shè)定，燈具提供植物成長所需光照�！敝茉霎a(chǎn)說，“這樣做的優(yōu)點(diǎn)是，系統(tǒng)封閉性極好使換氣次數(shù)少，可將系統(tǒng)內(nèi)外的物質(zhì)和熱能的交換降低到最小限度；沒有多余的營養(yǎng)液向外排出，有利于環(huán)境保護(hù)；人工光源提供植物生長所需的光照，我們利用多層立體培養(yǎng)架，提高了空間利用率和單位面積產(chǎn)量，縮短了生產(chǎn)周期�！�

　　■延伸閱讀

　　創(chuàng)新點(diǎn)一：新能源顯神通

　　周增產(chǎn)坦言，在這座植物工廠建設(shè)過程中，成本控制、維護(hù)結(jié)構(gòu)的密封、環(huán)境調(diào)控、營養(yǎng)液調(diào)控、自動(dòng)收獲是最大的技術(shù)難點(diǎn)，也是需要?jiǎng)?chuàng)新的點(diǎn)。

　　“采用地源熱泵系統(tǒng)和太陽能發(fā)電系統(tǒng)是通州植物工廠的重大技術(shù)創(chuàng)新�！敝茉霎a(chǎn)說。

　　無論是早期的探索還是最終的發(fā)展壯大，植物生產(chǎn)運(yùn)行成本居高不下，一直是無法普及的根本問題。

　　通州植物工廠引入新能源新技術(shù)，不僅僅為了搭上低碳經(jīng)濟(jì)順風(fēng)車，在成本控制上也不可小視�！拔覀儚�設(shè)計(jì)伊始即引入淺層地源熱泵、光伏發(fā)電等新能源新技術(shù)，減少對(duì)于煤炭石油等高碳能源消耗，減少溫室氣體排放。而15kW的太陽能獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)，可將清潔無污染的太陽能轉(zhuǎn)為電能供植物工廠使用，即使連續(xù)3天雨雪或電力供應(yīng)不正常時(shí)，仍能維持植物工廠核心部分閉鎖型育苗室和人工光植物生產(chǎn)車間的正常運(yùn)作。補(bǔ)光燈消耗能源比較大，我們就把太陽能發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)來，運(yùn)行以后就基本沒什么消耗。”周增產(chǎn)說。

　　創(chuàng)新點(diǎn)二：傳感器溫室環(huán)境智能調(diào)控

　　另據(jù)了解，國外各種傳感器和溫室環(huán)境控制系統(tǒng)價(jià)格昂貴，也是導(dǎo)致其不能普及推廣的主要原因。

　　“我們自主開發(fā)了植物生長的葉片溫度、莖流速率、莖桿微變化、果實(shí)生長等傳感器，利用內(nèi)嵌以太網(wǎng)芯片開發(fā)基于有線/無線局域網(wǎng)的溫室環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)，對(duì)植物工廠內(nèi)部多個(gè)環(huán)境因子進(jìn)行檢測(cè)與控制，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)植物信息，運(yùn)用圖像處理技術(shù)和通信技術(shù)遠(yuǎn)距離栽培管理�！敝茉霎a(chǎn)說，“通過這些傳感器我們獲取了溫室內(nèi)外環(huán)境條件的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，建立起反映能耗指標(biāo)和環(huán)境調(diào)控結(jié)果的能耗與環(huán)境評(píng)價(jià)模型，從而確立了以最低能耗和適度環(huán)境控制為控制目標(biāo)的溫室預(yù)測(cè)型環(huán)境調(diào)控戰(zhàn)略，最終實(shí)現(xiàn)溫室環(huán)境智能調(diào)控�！�

　　農(nóng)產(chǎn)品從播種到收獲的生長周期縮短，實(shí)現(xiàn)周年生產(chǎn)；精確調(diào)控的環(huán)境適合各種特色蔬菜、花卉以及經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的作物生產(chǎn)；完全采用機(jī)械自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，人力物力的節(jié)�。挥枚鄬釉耘�，單位面積的植物生產(chǎn)面積達(dá)到溫室的3—5倍以上……智能調(diào)控牢牢控制了成本。

　　■ 核心提示

　　近十年來，我國部分大學(xué)和科研院所在無土栽培和植物工廠方面進(jìn)行了研究與開發(fā)，在組培苗技術(shù)、營養(yǎng)液調(diào)控技術(shù)、人工光源領(lǐng)域取得了成果，建立了小規(guī)模的植物工廠，但是國內(nèi)實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用幾乎一片空白。

　　2010年3月底，國內(nèi)第一座大型植物工廠——北京農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所通州植物工廠建成。這座投資1000萬，由北京市農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所和北京京鵬環(huán)球科技股份有限公司共同設(shè)計(jì)建成的植物工廠，動(dòng)工于2009年。在有限的面積之內(nèi)，盡可能全面和深入地對(duì)國際前沿的植物工廠新技術(shù)新裝備進(jìn)行研究和展示，是這座植物工廠的總體技術(shù)思路。