探訪(fǎng)全球最大植物工廠

　　本報(bào)記者　鄭驚鴻

　　這是位于福建安溪縣湖頭鎮(zhèn)光電產(chǎn)業(yè)園的全球最大的植物工廠。 (資料片) 

　　科學(xué)家用LED冷光源組成的獨(dú)特光譜、光強(qiáng),為每一種蔬菜,組成不同的光配方,植物工廠蔬菜就是在這樣不同的光配方,俗稱(chēng)“陽(yáng)光”照耀下快速茁壯生長(zhǎng),20天就可以上市。

　　不用土壤、無(wú)需陽(yáng)光,僅僅依靠營(yíng)養(yǎng)液和人工光照通過(guò)計(jì)算機(jī)控制便可以使蔬菜在短時(shí)間內(nèi)快速生長(zhǎng),不用水洗,直接上桌。這個(gè)曾經(jīng)在科幻電影中展現(xiàn)的未來(lái)生活場(chǎng)景,如今經(jīng)過(guò)中科院20多位科學(xué)家集聚研發(fā)實(shí)踐,卻實(shí)實(shí)在在地在福建安溪縣湖頭鎮(zhèn)植物工廠真實(shí)實(shí)現(xiàn),日產(chǎn)1.5噸沒(méi)有任何污染、高品質(zhì)蔬菜,投放廈門(mén)、福州和泉州等地130多家中高端超市,走上百姓餐桌。4月26日記者跟隨中科院專(zhuān)家走進(jìn)福建廈門(mén)中科生物植物工廠研究院和安溪基地,近距離感受這個(gè)集生物技術(shù)、工程技術(shù)和系統(tǒng)管理于一體,以L(fǎng)ED光源配方和不間斷循環(huán)營(yíng)養(yǎng)配方打造出的全球最大植物工廠的未來(lái)農(nóng)業(yè)魅力。

　　跨界強(qiáng)強(qiáng)合作,兩年51項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù),共推未來(lái)農(nóng)業(yè)新興產(chǎn)業(yè) 

　　以鋼鐵、光電高科技起家的福建三安集團(tuán)何以轉(zhuǎn)投建設(shè)未來(lái)農(nóng)業(yè)?集團(tuán)董事長(zhǎng)林秀成告訴記者,緣于一次偶然的專(zhuān)供產(chǎn)品。2009年,美國(guó)客戶(hù)要求三安提供特定波長(zhǎng)的LED芯片,這么特殊芯片到底干什么用?追問(wèn)三年后林秀成終于得知原來(lái)自己的產(chǎn)品還可以作為植物光源,用于太空蔬菜種植。天生的商人敏感讓林秀成意識(shí)到這一定是未來(lái)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向,世界各地調(diào)研證實(shí)了想法,植物工廠其不受自然環(huán)境制約,全天候高效的生產(chǎn)方式,不僅能大幅提高土地利用率,還能解決日益突出的食品安全問(wèn)題,除了都市農(nóng)業(yè),還可以廣泛應(yīng)用于國(guó)防裝備、遠(yuǎn)洋艦船、沙漠荒島、航空航天等特殊環(huán)境領(lǐng)域,被世界發(fā)達(dá)國(guó)家列為高技術(shù)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè),對(duì)于人多地少的我國(guó)具有重要戰(zhàn)略意義。

　　從安溪農(nóng)村走出來(lái)的林秀成,希望家鄉(xiāng)可以因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)的開(kāi)發(fā)起飛。

　　科學(xué)家用LED冷光源組成的獨(dú)特光譜、光強(qiáng),為每一種蔬菜,組成不同的光配方,植物工廠蔬菜就是在這樣不同的光配方,俗稱(chēng)“陽(yáng)光”照耀下快速茁壯生長(zhǎng),20天就可以上市。

　　2014年7月三安集團(tuán)添了一間500平方米實(shí)驗(yàn)室,林秀成和他的三安團(tuán)隊(duì)開(kāi)始跋涉植物工廠這座高峰。物有專(zhuān)攻,植物世界是個(gè)海,林秀成和他的團(tuán)隊(duì)來(lái)到中國(guó)科學(xué)院求援,林秀成的想法與中科院“十三五”規(guī)劃不謀而合,2014年10月中科院植物所與福建三安集團(tuán)簽署了共建植物工廠協(xié)議,發(fā)揮各自多年累積的植物光合作用等農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)以及LED光譜技術(shù)領(lǐng)域特長(zhǎng),共同推動(dòng)中國(guó)植物工廠產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。2015年1月6日,植物所成立植物工廠研發(fā)中心和技術(shù)指導(dǎo)委員會(huì),由匡廷云院士、方精云院士擔(dān)任技術(shù)指導(dǎo)委員會(huì)主任,8名博士長(zhǎng)期派駐三安集團(tuán)開(kāi)展技術(shù)研發(fā)并提供技術(shù)支撐。2015年12月,植物所與福建三安集團(tuán)共同發(fā)起成立福建省中科生物股份有限公司,計(jì)劃總投資70億元人民幣,建設(shè)中科生物總部、植物工廠研究院和中科生物產(chǎn)業(yè)化基地三大核心項(xiàng)目,植物所以知識(shí)產(chǎn)權(quán)形式出資占比10%。雙方合作組建了“植物工廠研究院”,植物所李紹華研究員擔(dān)任院長(zhǎng),十多位國(guó)內(nèi)外知名科學(xué)家擔(dān)任科研顧問(wèn),設(shè)立植物工廠生產(chǎn)技術(shù)、植物工廠配套設(shè)備、植物化合物創(chuàng)新藥物三個(gè)研發(fā)中心,建成了1500m2的植物工廠研發(fā)實(shí)驗(yàn)室。經(jīng)過(guò)兩年多的創(chuàng)新研發(fā)和科技攻關(guān),科學(xué)家們集成光生物學(xué)、園藝學(xué)、營(yíng)養(yǎng)學(xué)、植物學(xué)、植物化學(xué)等學(xué)科技術(shù),在植物光配方及植物照明產(chǎn)品、植物營(yíng)養(yǎng)液配方及循環(huán)利用技術(shù)、植物品種篩選和栽培方式等領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展,研制成功專(zhuān)用蔬菜育苗燈、栽培燈等多種類(lèi)型的LED燈具,不同植物的通用及專(zhuān)用營(yíng)養(yǎng)液,并從200多種試驗(yàn)產(chǎn)品中篩選出可應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)化的21種水培葉菜品種,植物所21種專(zhuān)利技術(shù)和三安集團(tuán)30項(xiàng)已經(jīng)申報(bào)專(zhuān)利技術(shù),為植物工廠提供強(qiáng)力支撐。

　　這是用廢舊集裝箱改造的太陽(yáng)能植物工廠,標(biāo)準(zhǔn)40英尺,可以服務(wù)海島、邊防戰(zhàn)士,每天為20名戰(zhàn)士不間斷提供新鮮蔬菜。

　　這是培育的瀕危名貴中藥:石斛和金線(xiàn)蓮

　　專(zhuān)用配方激發(fā)植物潛能,實(shí)現(xiàn)全天候高效種植,標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn) 

　　2016年6月,國(guó)際上單體面積最大的首棟1萬(wàn)平方米、全人工光型、10萬(wàn)級(jí)潔凈生長(zhǎng)環(huán)境、全智能控制的植物工廠正式在安溪縣湖頭鎮(zhèn)投產(chǎn)?？茖W(xué)家們利用LED光譜技術(shù)及自動(dòng)化設(shè)備,通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度及營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行智能控制,克服作物對(duì)生產(chǎn)季節(jié)、氣候等自然條件依賴(lài),實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。在植物工廠,1人播種2萬(wàn)粒僅1小時(shí),催芽、育苗15天,20天栽培就可上市,顛覆傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式,不受自然環(huán)境制約,不分晝夜循環(huán)全天候生產(chǎn)。

　　安溪湖頭光電產(chǎn)業(yè)園,中國(guó)科學(xué)院植物研究所和福建三安集團(tuán)合力打造的全球最大的植物工廠,非常醒目。占地面積300畝,總建筑面積達(dá)到70萬(wàn)平方米。與任何其他設(shè)施農(nóng)業(yè)不同的是,不允許外人進(jìn)入,記者穿了兩層專(zhuān)配連褲防護(hù)服、帽子、手套、高靴,一道又一道的消毒后,仿佛進(jìn)入冷庫(kù),這密閉恒溫控制的座植物工廠安靜得讓人不敢令人不由自主地屏住呼吸,突然出現(xiàn)的機(jī)器人在軌道上無(wú)聲輕盈地將成熟的蔬菜從栽培車(chē)間運(yùn)往預(yù)冷車(chē)間,使得靜謐的車(chē)間頓時(shí)盎然了起來(lái)。推開(kāi)十萬(wàn)級(jí)無(wú)塵無(wú)菌凈化車(chē)間厚重的大門(mén),長(zhǎng)相大小一致、綠油油、透亮的生菜、小白菜就整齊地生長(zhǎng)在6層的白色層架上,要不是門(mén)口的 “栽培車(chē)間”掛排,一定以為是到了哪個(gè)高仿真玩具倉(cāng)庫(kù)。趴在架上近距離觀看,那凝結(jié)在冰菜根莖上的晶瑩小冰晶似乎就要掉落,忍不住伸手去接。方方正正的格子架上,沒(méi)有絲毫的土,也見(jiàn)不著根系,經(jīng)過(guò)技術(shù)員提示,小心翼翼提起整顆蔬菜,才露出藏在方格子下?tīng)I(yíng)養(yǎng)液中干凈的根須。

　　“為每一種蔬菜準(zhǔn)備的特別的營(yíng)養(yǎng)液是植物工廠的核心技術(shù),這些經(jīng)過(guò)精心調(diào)制的營(yíng)養(yǎng)液,通過(guò)專(zhuān)用管道循環(huán)輸送給每一顆蔬菜,使其比其他設(shè)施無(wú)土栽培技術(shù)更容易吸收養(yǎng)分,滿(mǎn)足了植物不同生長(zhǎng)時(shí)期的營(yíng)養(yǎng)要求,” 植物所李紹華研究員介紹,在這種栽培模式下,植物的根系環(huán)境由人工制造和調(diào)控,可有效解決傳統(tǒng)土壤栽培中難以解決的水分、空氣和養(yǎng)分的供應(yīng)矛盾,為根系營(yíng)造最適宜的環(huán)境條件,從而激發(fā)植物的生長(zhǎng)潛能。為保證植物的正常健康生長(zhǎng),植物工廠還可以通過(guò)計(jì)算機(jī)有針對(duì)性地對(duì)影響營(yíng)養(yǎng)液的諸多因素進(jìn)行監(jiān)測(cè)和有效控制,使其處于植物生長(zhǎng)所需的最適宜范圍,“而通過(guò)對(duì)其中一些因素、條件的控制,我們還可以對(duì)植物的生長(zhǎng)狀況進(jìn)行人為干預(yù),如改變蔬菜中礦物元素的含量,增加有益維生素、氨基酸的含量等等,使植物獲得特殊產(chǎn)品所需的特殊品質(zhì),從而生產(chǎn)出具有特殊保健功能的蔬菜,”比如我們針對(duì)兒童生長(zhǎng)過(guò)程中缺鋅的情況,生產(chǎn)的青梗小白菜,針對(duì)兒童不愛(ài)吃蔬菜出品的綠蝶生菜,就很受年輕媽媽的歡迎,針對(duì)腎病人群生產(chǎn)的低鉀蔬菜,針對(duì)孕婦需要生產(chǎn)的富含葉酸蔬菜,投放市場(chǎng),就很受歡迎。

　　科學(xué)家用LED冷光源組成的獨(dú)特光譜、光強(qiáng),為每一種蔬菜,組成不同的光配方,植物工廠蔬菜就是在這樣不同的光配方,俗稱(chēng)“陽(yáng)光”照耀下快速茁壯生長(zhǎng),20天就可以上市。

　　植物工廠是一種多層架栽培形式,記者注意到每一白色層架頂部,布的紅、藍(lán)、綠的LED燈管,其分布的色燈的個(gè)數(shù)并不相同。福建三安集團(tuán)總經(jīng)理助理鄭勇介紹,每層采用的人工光源都是LED冷光源,這種燈的發(fā)光效率高,發(fā)熱少,能近距離照射植物,既能滿(mǎn)足植物生長(zhǎng)的需要,又比熒光燈更加節(jié)能。通俗的說(shuō)法,這就是植物生長(zhǎng)的“陽(yáng)光”,在相對(duì)密閉的空間里,蔬菜之所以能長(zhǎng)勢(shì)旺盛,與適宜的光照條件有著密不可分的關(guān)系。不同的植物對(duì)光有不同的需求,為植物的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程提供的最適宜光照的光強(qiáng)、光譜,被科學(xué)家稱(chēng)為“光配方”。 L E D燈板以紅燈為主,中間按一定距離均勻分布著藍(lán)燈等其他一些顏色的燈。鄭勇告訴記者,太陽(yáng)光對(duì)于植物而言是全波段的,但實(shí)驗(yàn)顯示,植物吸收的光線(xiàn)波段主要是紅光和藍(lán)光,比例超過(guò)60%,因此將紅光和藍(lán)光按照一定配比制成光源,就能滿(mǎn)足植物生長(zhǎng)需求。而植物在不同的生長(zhǎng)階段對(duì)光強(qiáng)和光質(zhì)的需求是不同的,針對(duì)每一種蔬菜或者每一個(gè)發(fā)育階段,達(dá)到其每日的光需量,適宜的光照強(qiáng)度和光照時(shí)間在保證產(chǎn)量和節(jié)省成本方面能起到事半功倍的作用?？茖W(xué)的研究結(jié)果表明,在密閉環(huán)境下成長(zhǎng)起來(lái)的植物,由于植物工廠內(nèi)環(huán)境可控性強(qiáng), 栽培環(huán)境的二氧化碳濃度可以得到大幅增加,使植物的光合效率提高,植物生物量的形成和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累,都是常規(guī)栽培的幾倍。定制的 “光配方”意味著更快的生長(zhǎng)速度、更高的產(chǎn)量和更優(yōu)秀的品質(zhì)。

　　這是為蔬菜準(zhǔn)備的專(zhuān)用營(yíng)養(yǎng)液

　　根據(jù)百姓需求生產(chǎn)功能產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)珍稀瀕危藥用植物標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)模生產(chǎn) 

　　未來(lái)的植物工廠還能種什么?中科生物總經(jīng)理占卓說(shuō),“思想有多遠(yuǎn),植物工廠的發(fā)展空間就有多大。”蔬菜生產(chǎn)僅僅是起步,7月草莓、番茄都將投產(chǎn),金線(xiàn)蓮、石斛等名貴瀕危中草藥已開(kāi)始在植物工廠自動(dòng)化生產(chǎn),針對(duì)創(chuàng)新藥的原料生產(chǎn)加工研究,也已經(jīng)取得顯著成果。用舊集裝箱改造的40英尺標(biāo)準(zhǔn)植物工廠,可以每天為20位戰(zhàn)士不間斷提供新鮮蔬菜,也已經(jīng)在某邊防部隊(duì)服務(wù)。中科生物在植物工廠產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵設(shè)備開(kāi)發(fā)方面也已取得重要成果,自主研發(fā)出具有國(guó)際領(lǐng)先水平的植物工廠模組化成套設(shè)備,獲得國(guó)際PCT專(zhuān)利受理、美國(guó)UL認(rèn)證,開(kāi)始走出國(guó)門(mén)。在去年廈門(mén)舉行的9.8中國(guó)國(guó)際投資貿(mào)易洽談會(huì)上,中科生物首次展出自主研發(fā)的植物工廠及相關(guān)技術(shù),就得到國(guó)際客商高度關(guān)注,中東以及澳大利亞、新加坡等地公司相繼前來(lái)洽談合作,今年美國(guó)公司定購(gòu) 1000多套專(zhuān)屬裝備,創(chuàng)匯200多萬(wàn)美元。

　　占卓說(shuō),下一步利用企業(yè)自身在技術(shù)、資金、人才方面的優(yōu)勢(shì),率先在國(guó)內(nèi)主要特大型城市北上廣深,以100-150公里銷(xiāo)售半徑,建立植物工廠,為百姓提供100%安全、健康、優(yōu)質(zhì)、適口的高端蔬菜、水果、花卉、名貴瀕危保健品;在國(guó)外熱點(diǎn)地區(qū)建立示范基地,推廣具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的系統(tǒng)裝備和相關(guān)技術(shù);并重點(diǎn)在植物工廠內(nèi)實(shí)現(xiàn)藥用植物的高效、高品質(zhì)、一致性生產(chǎn),提高我國(guó)中藥現(xiàn)代化水平;另外已與冰箱商家聯(lián)手?jǐn)M3年內(nèi)推出家庭小型植物工廠,讓消費(fèi)者在家里種植自己特定產(chǎn)品。

　　在我國(guó)植物學(xué)專(zhuān)家和企業(yè)的共同努力之下,我國(guó)的植物工廠雖然起步較晚,但已經(jīng)真正實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。日本“植物工廠之父”、原千葉大學(xué)校長(zhǎng)古在豐樹(shù)教授到訪(fǎng)后評(píng)價(jià):“中科三安植物工廠在不久的將來(lái),將引領(lǐng)世界植物工廠發(fā)展。”

　　(圖片除署名外,均由農(nóng)民日?qǐng)?bào)記者鄭驚鴻攝影)