洗手、穿分體防護(hù)衣，再洗手、穿連體防護(hù)衣，穿上高筒膠鞋、戴上手套、再在手套外均勻噴酒精，踩過(guò)兩道消毒液，進(jìn)入風(fēng)淋室除塵……走過(guò)這些程序，滑動(dòng)門(mén)緩緩開(kāi)啟，另外一個(gè)世界展現(xiàn)在眼前——這就是中國(guó)科學(xué)院植物研究所與福建三安集團(tuán)共同建設(shè)的中科生物植物工廠(chǎng)。
植物工廠(chǎng)，是通過(guò)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)的一種高效農(nóng)業(yè)系統(tǒng)。在有限的空間里，科學(xué)家們利用計(jì)算機(jī)精確控制植物生長(zhǎng)發(fā)育所需的溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度、營(yíng)養(yǎng)液等環(huán)境條件，獲得高質(zhì)量、高產(chǎn)量的農(nóng)產(chǎn)品。
不受自然條件限制成亮點(diǎn)
和我們熟知的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不同，植物工廠(chǎng)中既沒(méi)有土壤、也不見(jiàn)陽(yáng)光——植物在配置的營(yíng)養(yǎng)液中生長(zhǎng)，整齊地排列在多層立體栽培架上，每一層都設(shè)置LED光源，空氣經(jīng)過(guò)凈化處理、連水都是經(jīng)過(guò)反滲透膜處理的純水。
中國(guó)科學(xué)院植物研究所研究員、中科生物植物工廠(chǎng)研究院院長(zhǎng)李紹華說(shuō)：“光合作用為植物生長(zhǎng)提供了90%以上的生物量，是植物生長(zhǎng)發(fā)育所需的最基礎(chǔ)要素。研究表明，植物并不吸收所有的光，可見(jiàn)光中的藍(lán)光、紅光和少量綠光對(duì)植物生長(zhǎng)最重要，因此我們?yōu)橹参锒ㄖ屏斯庠??！贬槍?duì)不同植物的偏好，科學(xué)家們?cè)O(shè)定了不同的“光配方”，以加速它們的生長(zhǎng)。以生菜為例，自然條件下需要40天左右成熟，但在植物工廠(chǎng)只需要約20天。同時(shí)，因?yàn)槎鄬釉耘?，在同樣面積的土地上，植物工廠(chǎng)的產(chǎn)量能夠達(dá)到常規(guī)栽培的幾十倍、甚至上百倍。
但李紹華介紹，植物工廠(chǎng)最大的優(yōu)勢(shì)并不是速度和產(chǎn)量，而是質(zhì)量。“這里沒(méi)有污染、也不會(huì)生蟲(chóng)，蔬菜絕不用任何農(nóng)藥?！崩罱B華說(shuō)，“通過(guò)精確的調(diào)控，植物工廠(chǎng)里的蔬菜質(zhì)量更有保障，也更穩(wěn)定?！?/p>
如今，中國(guó)科學(xué)院植物研究所和福建三安集團(tuán)合作、共同發(fā)起成立的福建省中科生物股份有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)“中科生物”），已經(jīng)開(kāi)發(fā)出應(yīng)用于植物工廠(chǎng)的、從營(yíng)養(yǎng)液到光源的整套技術(shù)和設(shè)備。中國(guó)科學(xué)院植物研究所植物工廠(chǎng)研發(fā)中心主任、中科生物研究院研發(fā)主任裴克全說(shuō)：“植物工廠(chǎng)不受自然條件限制，將為沙漠、海島等不適合植物生長(zhǎng)的地方提供解決方案，甚至太空也可以?！?/p>
植物工廠(chǎng)發(fā)展依然面臨瓶頸
李紹華坦承，成本是目前植物工廠(chǎng)發(fā)展的瓶頸問(wèn)題之一。除了設(shè)備投入外，植物工廠(chǎng)所需的用電量遠(yuǎn)超常規(guī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，“現(xiàn)在10度電能夠生產(chǎn)1公斤左右蔬菜，未來(lái)我們希望可以提升到每10度電生產(chǎn)3公斤蔬菜?！倍卟吮Ｙ|(zhì)期短、易腐壞，異地冷鏈運(yùn)輸?shù)某杀疽脖容^高。中科生物植物工廠(chǎng)設(shè)在福建省泉州市安溪縣，生菜運(yùn)送到90公里以外的廈門(mén)市，售價(jià)約為每150克10元。
藥用植物的生產(chǎn)成本可能會(huì)更高。藥用植物中的某些成分必須在特定的自然條件下才能生產(chǎn)，比如人參皂苷是人參中的核心成分，需要多年生長(zhǎng)才能積累，雪蓮中的營(yíng)養(yǎng)成分也需要在極寒和缺氧的環(huán)境中才能產(chǎn)生。要在植物工廠(chǎng)中模擬這些環(huán)境，成本將會(huì)成倍上升。
另一個(gè)面臨的主要問(wèn)題是，不是所有植物都能夠在植物工廠(chǎng)中生產(chǎn)?！澳壳拔覀冨噙x出十幾種草本葉菜植物，包括生菜、小白菜、冰菜等，還有金線(xiàn)蓮、石斛等多種中草藥材。”裴克全介紹，“如果生產(chǎn)水果就需要考慮授粉問(wèn)題，在成規(guī)模的生產(chǎn)中，人工授粉不太現(xiàn)實(shí)，還是需要蜜蜂?！钡谌斯す庠聪?，蜜蜂的“導(dǎo)航系統(tǒng)”就會(huì)失靈，以致無(wú)法給植物授粉。“那么我們就要研究，究竟是什么讓蜜蜂辨識(shí)方向的，如何在植物工廠(chǎng)的設(shè)計(jì)模塊中加入這些因素。”而目前世界上還沒(méi)有在植物工廠(chǎng)內(nèi)栽培木本植物成功的案例，“我們的研究會(huì)逐步推進(jìn)，希望能夠率先突破禁區(qū)”。
盡管還存在很多待解決的問(wèn)題，但植物工廠(chǎng)作為未來(lái)農(nóng)業(yè)的一個(gè)極具潛力的發(fā)展方向，是目前國(guó)際學(xué)術(shù)界和企業(yè)界關(guān)注的高技術(shù)新興領(lǐng)域之一。李紹華說(shuō)：“植物工廠(chǎng)不受自然環(huán)境制約，能實(shí)現(xiàn)全天候高效生產(chǎn)，不僅能提高土地利用率，還能解決日益突出的食品安全問(wèn)題。植物工廠(chǎng)發(fā)展還面臨很多困難，我們將繼續(xù)努力攻關(guān)。面向未來(lái)，掌握自己的核心技術(shù)，提出可行的解決方案，不就是我們科學(xué)家應(yīng)該做的事嗎？”
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