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    這是國內第一座大型植物工廠。這里顛覆了千百年來中國傳統的農業生產方式，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”的現狀，成為國內大型植物工廠的風向標。

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

       

　　—— 近距離接觸 ——

　　高新技術的綜合集成

　　“植物工廠就是通過設施內高精度環境控制實現農作物周年連續生產的系統，利用計算機對植物生長的溫度、濕度、光照、CO2濃度以及營養液等進行自動控制，使設施內植物生長不受或很少受自然條件制約的省力型生產，是現代生物技術、環境工程、機械傳動、自動化控制等高新技術綜合集成的產物。”周增產說，“它的概念最早由日本提出，在荷蘭、日本等設施農業發達國家進行了廣泛研究與試驗，總體技術已經達到成熟與實用階段。”

　　根據國際分類，1000㎡以上為大型植物工廠。2010年3月底，占地1289㎡的北京農業機械研究所通州植物工廠建成。

　　四大區域 三種模式

　　這是一座利用精確環境控制技術和自動化高新技術進行植物周年工廠化生產的封閉式建筑。

　　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境數據，給予植物“所需”營養。“我們的植物工廠內部分為四大區域：組培播種區、育（煉）苗區、生產收獲區和包裝儲藏區。”周增產介紹道。

　　“在這里，育苗、蔬菜生長每一個環節所需環境條件都是可控的——從光照、溫度、濕度到水分、二氧化碳濃度采用實時監控。”周增產說。

　　“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、收獲、包裝過程的全套自動化裝備，研制出播種育苗生產線、移栽機器人、收獲機器人，從而生產高品質的種苗、葉菜和果菜，發揮出科研、生產、示范、孵化四項功能。”周增產介紹說。

　　—— 用了哪些技術 ——

　　營養液膜水培 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液中。” 周增產說。

　　“營養液消毒效率、營養成分檢測、營養液自動調控一直是封閉式營養液循環系統研究的熱點和難點。”周增產說，“目前國際上營養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。”

　　“我們的營養液消毒裝備采用多段處理工藝，前級采用沙濾法去除營養液中的殘留物、浮游物，提高營養液的透明度，后級采用UV-OH技術進行終端處理，利用真空紫外線和短波紫外線兩類波長高能級UV的相互協同作用，產生高級氧化物羥基自由基，結合臭氧消毒技術，實現快速、高效、廣譜滅菌，凈化營養液中的有機、無機污染物。”

　　這種營養液成分檢測循環補充系統主要研究營養液的動態監測調控軟件和硬件系統，實現了自動檢測營養液環境因子、自動補充營養要素。

　　“而營養液膜水培技術，可使營養液以切層流動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，植物一年內可循環生長和多茬收獲。”周增產說。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現30—40天一茬。

　　組培技術：一小塊組織生產出大量苗木

　　組培技術被稱為是農業應用上的一次“革命”。

　　該植物工廠內建有小型研究試驗用組培室，進行光獨立植物組織培養技術與設備的研究。

　　“組培育苗系統由藥品室、接種室和培養室組成。可在人工控制的條件下進行集約化生產，不受自然環境中季節和惡劣天氣的影響。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生產出大量苗木，繁殖的后代整齊一致能保持原有品種的優良性狀。組培操作從取材到接種到培養到生根到移栽，都能工廠化一樣生產，空氣潔凈度可達10萬級。”周增產說。

　　“密閉式工廠化育苗系統則采用絕熱壁板圍成的空間，將系統內外的物質和熱能的交換控制在最小限度范圍內。室內溫度采用空調機維持設定，燈具提供植物成長所需光照。”周增產說，“這樣做的優點是，系統封閉性極好使換氣次數少，可將系統內外的物質和熱能的交換降低到最小限度；沒有多余的營養液向外排出，有利于環境保護；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架，提高了空間利用率和單位面積產量，縮短了生產周期。”

　　■延伸閱讀

　　創新點一：新能源顯神通

　　周增產坦言，在這座植物工廠建設過程中，成本控制、維護結構的密封、環境調控、營養液調控、自動收獲是最大的技術難點，也是需要創新的點。

　　“采用地源熱泵系統和太陽能發電系統是通州植物工廠的重大技術創新。”周增產說。

　　無論是早期的探索還是最終的發展壯大，植物生產運行成本居高不下，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，不僅僅為了搭上低碳經濟順風車，在成本控制上也不可小視。“我們從設計伊始即引入淺層地源熱泵、光伏發電等新能源新技術，減少對于煤炭石油等高碳能源消耗，減少溫室氣體排放。而15kW的太陽能獨立光伏發電系統，可將清潔無污染的太陽能轉為電能供植物工廠使用，即使連續3天雨雪或電力供應不正常時，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車間的正常運作。補光燈消耗能源比較大，我們就把太陽能發電系統應用進來，運行以后就基本沒什么消耗。”周增產說。

　　創新點二：傳感器溫室環境智能調控

　　另據了解，國外各種傳感器和溫室環境控制系統價格昂貴，也是導致其不能普及推廣的主要原因。

　　“我們自主開發了植物生長的葉片溫度、莖流速率、莖桿微變化、果實生長等傳感器，利用內嵌以太網芯片開發基于有線/無線局域網的溫室環境調控系統，對植物工廠內部多個環境因子進行檢測與控制，實時動態監測植物信息，運用圖像處理技術和通信技術遠距離栽培管理。”周增產說，“通過這些傳感器我們獲取了溫室內外環境條件的實時數據和歷史數據，建立起反映能耗指標和環境調控結果的能耗與環境評價模型，從而確立了以最低能耗和適度環境控制為控制目標的溫室預測型環境調控戰略，最終實現溫室環境智能調控。”

　　農產品從播種到收獲的生長周期縮短，實現周年生產；精確調控的環境適合各種特色蔬菜、花卉以及經濟價值較高的作物生產；完全采用機械自動化和計算機信息技術，人力物力的節省；用多層栽培，單位面積的植物生產面積達到溫室的3—5倍以上……智能調控牢牢控制了成本。

　　■ 核心提示

　　近十年來，我國部分大學和科研院所在無土栽培和植物工廠方面進行了研究與開發，在組培苗技術、營養液調控技術、人工光源領域取得了成果，建立了小規模的植物工廠，但是國內實際生產應用幾乎一片空白。

　　2010年3月底，國內第一座大型植物工廠——北京農業機械研究所通州植物工廠建成。這座投資1000萬，由北京市農業機械化研究所和北京京鵬環球科技股份有限公司共同設計建成的植物工廠，動工于2009年。在有限的面積之內，盡可能全面和深入地對國際前沿的植物工廠新技術新裝備進行研究和展示，是這座植物工廠的總體技術思路。