新華網(wǎng)北京6月12日電 題: 上海農(nóng)科院：植物工廠里大有乾坤

  新華網(wǎng) 谷雨

  初夏的上海崇明島，陽(yáng)光正穿透玻璃房，灑向由一排排“貨架”組成的“植物工廠”。在這充滿“賽博感”的空間里，沒有土壤，黃瓜、番茄、生菜等蔬菜植物也能實(shí)現(xiàn)正常生長(zhǎng)。來(lái)自上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院（簡(jiǎn)稱“上海農(nóng)科院”）的何立中團(tuán)隊(duì)正觀測(cè)并記錄植物生長(zhǎng)情況，為接下來(lái)栽培技術(shù)研究工作做準(zhǔn)備。

  這座植物工廠，坐落于上海農(nóng)科院下屬的國(guó)家設(shè)施農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心，依托一套復(fù)雜的智能控制系統(tǒng)，高精度自主調(diào)控滿足植物對(duì)光、溫、水、肥、氣等營(yíng)養(yǎng)要素的需求，讓植物處于最佳生長(zhǎng)狀態(tài)，從而種植出產(chǎn)量更高、品質(zhì)更優(yōu)的蔬菜產(chǎn)品，打破時(shí)間和空間限制,使農(nóng)業(yè)種植不再依賴“靠天吃飯”。

  植物工廠代表著未來(lái)農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向,是現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的高級(jí)階段，也是農(nóng)業(yè)高新技術(shù)成果落地應(yīng)用最具活力和潛力的領(lǐng)域之一，吸引著無(wú)數(shù)科學(xué)家關(guān)注。如何實(shí)現(xiàn)植物工廠的高效生產(chǎn)，以及資源充分利用，一直是該領(lǐng)域研究熱點(diǎn)。“我們希望通過(guò)研究植物工廠，能早日實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化，更好滿足大眾對(duì)于安全、新鮮、品質(zhì)蔬菜的消費(fèi)需求，助力農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化邁向更高臺(tái)階。”何立中說(shuō)。

  為蔬菜農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供全新模式

  據(jù)何立中介紹，植物工廠是一種先進(jìn)的蔬菜栽培模式，不受自然環(huán)境條件約束，讓植物作物產(chǎn)速更快、產(chǎn)量更高、品質(zhì)更好。首先，植物工廠的種植速度更快，比如從育苗到摘下新鮮生菜，一般只需要28天-35天，大大縮短了生長(zhǎng)周期。其次，植物作物可以像商品一樣在“貨架”上堆疊，沒有空間限制，作物產(chǎn)量比傳統(tǒng)種植普遍提高了10-20倍。

  除此之外，傳統(tǒng)種植模式下，由于環(huán)境條件無(wú)法精準(zhǔn)管控，植物病蟲害等問題凸顯，只能通過(guò)打農(nóng)藥解決，何立中說(shuō)，“在這里，蔬菜都不需要打藥，可以直接摘下來(lái)吃。”高品質(zhì)意味著更高的安全性和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，甚至還能實(shí)現(xiàn)蔬菜鉀等微量元素定制。

  據(jù)了解，何立中團(tuán)隊(duì)由上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝所及信息所的科技人員組成，長(zhǎng)期從事植物工廠無(wú)土栽培、智慧農(nóng)業(yè)等相關(guān)研究，具有深厚的農(nóng)學(xué)背景。崔佳維是該團(tuán)隊(duì)的“主力隊(duì)員”，負(fù)責(zé)環(huán)境控制管理等方面的工作。她表示，植物也是生命體，需要“好好吃飯”才能健康成長(zhǎng)。植物工廠的關(guān)鍵技術(shù)之一，就是對(duì)各營(yíng)養(yǎng)要素精準(zhǔn)調(diào)控，耦合出最適合其生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)環(huán)境。

  光源不僅有陽(yáng)光，用LED 燈也可進(jìn)行人工補(bǔ)光；溫度和濕度由空調(diào)和風(fēng)扇控制；配置好的營(yíng)養(yǎng)液經(jīng)由營(yíng)養(yǎng)液控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灌溉；二氧化碳濃度也由專業(yè)設(shè)備進(jìn)行控制......借助大量傳感器的支持，這些操作環(huán)節(jié)的背后，是植物即使在極端環(huán)境之下，也能健康成長(zhǎng)。

  何立中團(tuán)隊(duì)曾為我國(guó)南極科考隊(duì)員提供極端環(huán)境的蔬菜種植培訓(xùn)。此前，由于極地氣候惡劣，科考隊(duì)員往往無(wú)法吃到新鮮蔬菜。2014年和2015年，南極長(zhǎng)城站、中山站相繼建成溫室，但科考隊(duì)員沒有蔬菜種植經(jīng)驗(yàn)。何立中團(tuán)隊(duì)接到任務(wù)，在崇明基地1∶1建造了模擬溫室，為科考隊(duì)員在仿真南極條件下提供培訓(xùn)，教科考隊(duì)員“種蔬菜”。

  不止于此，在南極溫室中遇到種植難題，何立中團(tuán)隊(duì)還會(huì)為科考隊(duì)員們進(jìn)行遠(yuǎn)程指導(dǎo)，確保蔬菜健康成長(zhǎng)。截至目前，已經(jīng)有7批科考隊(duì)員先后在崇明接受培訓(xùn)，可以說(shuō)，這支團(tuán)隊(duì)為植物工廠的發(fā)展，提供了可參考、復(fù)制的“樣本”，還為“植物工廠”科研領(lǐng)域帶來(lái)了更多寶貴經(jīng)驗(yàn)。

  仍需探索能耗與成本的平衡點(diǎn)

  目前，許多國(guó)家都將植物工廠作為提升農(nóng)業(yè)綜合效益和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的重要途徑之一。我國(guó)農(nóng)業(yè)也正處于轉(zhuǎn)型升級(jí)關(guān)鍵期。

  為了促進(jìn)植物工廠持續(xù)健康發(fā)展，2023年，上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院還成立了“垂直農(nóng)場(chǎng)創(chuàng)新研究平臺(tái)”，開展綠葉菜、草莓、大麥草和西紅花等相關(guān)研究。從科研角度來(lái)說(shuō)，何立中認(rèn)為，兼顧產(chǎn)量、品質(zhì)和能耗成本，找到植物作物生產(chǎn)的最佳平衡點(diǎn)，絕非易事。而植物工廠的研究，涉及到新材料、新技術(shù)和新裝備等眾多學(xué)科，需要更多擁有跨學(xué)科背景的人才。

  與何立中一樣，丁小濤也是團(tuán)隊(duì)的“元老”，負(fù)責(zé)植物工廠蔬菜高效生產(chǎn)及節(jié)能增效方面的研究，還致力于加強(qiáng)數(shù)字技術(shù)與高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)深度融合。丁小濤表示，要客觀認(rèn)識(shí)到當(dāng)下植物工廠的發(fā)展階段，產(chǎn)學(xué)研各界需要集中各方面資源力量，加快科技攻關(guān)。丁小濤說(shuō)，“我們期待與業(yè)界進(jìn)行更多交流。”

  去年，在何立中和丁小濤的帶領(lǐng)下，團(tuán)隊(duì)參加了“光明多多垂直農(nóng)業(yè)挑戰(zhàn)賽”暨第三屆“多多農(nóng)研科技大賽”，挑戰(zhàn)在迷你的集裝箱里種植“翠恬”生菜，最終收獲冠軍。談及比賽結(jié)果，丁小濤認(rèn)為，贏得比賽的關(guān)鍵是優(yōu)化了植株生長(zhǎng)和能耗之間的平衡關(guān)系，最終以產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)，幫助他們?nèi)〉昧说谝幻暮贸煽?jī)。

  比賽的結(jié)束也是新一輪研究的起點(diǎn)。通過(guò)比賽，何立中團(tuán)隊(duì)還開發(fā)了一個(gè)決策管理系統(tǒng)，以及能夠推廣應(yīng)用的光配方、作物模型系統(tǒng)，目前正在申請(qǐng)專利和軟件著作權(quán)中。“比賽讓我們重新認(rèn)識(shí)了植物工廠軟硬件技術(shù)、環(huán)境調(diào)控技術(shù)、智能化技術(shù)等方面的復(fù)雜性，發(fā)現(xiàn)了更多值得研究的問題。”何立中說(shuō)。

  這也正是拼多多作為平臺(tái)企業(yè)連續(xù)主辦四屆農(nóng)研比賽的題中之義，由比賽帶動(dòng)的小規(guī)模試點(diǎn)投產(chǎn)，將促進(jìn)農(nóng)業(yè)科研的研究成果，更快向社會(huì)價(jià)值做轉(zhuǎn)化。消費(fèi)者獲得更好的口感體驗(yàn)、平臺(tái)企業(yè)深入到市場(chǎng)上下游、科研方增加了產(chǎn)業(yè)視角、農(nóng)業(yè)持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展，這是一個(gè)多贏的成果。

  今年，新一屆比賽已經(jīng)開啟，何立中和丁小濤率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)第二次參加比賽。針對(duì)投入大、成本高這一阻礙植物工廠發(fā)展的行業(yè)難題，今年的比賽要求參賽隊(duì)伍自己動(dòng)手，在規(guī)定的預(yù)算范圍內(nèi)，將標(biāo)準(zhǔn)集裝箱改造為“新農(nóng)田”，設(shè)計(jì)智慧種植方案進(jìn)行生菜生產(chǎn)。

  考核維度上，生菜品質(zhì)與產(chǎn)量依舊是兩大重點(diǎn)指標(biāo)，不同的是，去年考查的能源消耗變?yōu)榻衲甑募b箱建設(shè)成本控制及合理性考量。面對(duì)新課題，作為團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人的何立中壓力陡增，“對(duì)于今年的比賽，我們將繼續(xù)發(fā)揮在種植方面的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)將進(jìn)一步聯(lián)合更多懂知識(shí)、懂技術(shù)的‘小伙伴’，探索產(chǎn)業(yè)界關(guān)注的植物工廠降本增效問題，以創(chuàng)新思維和跨學(xué)科視角助力鄉(xiāng)村振興。”

  面向未來(lái)的科研，何立中團(tuán)隊(duì)表示，將不斷提升自身專業(yè)能力，立足“田間地頭”揮灑汗水，讓中華大地結(jié)出更多更好的豐碩科研果實(shí)。

  “實(shí)際上，大家聚在一起是為了找一條發(fā)展的道路，一條從汗水農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)向智慧農(nóng)業(yè)的科學(xué)路徑。”拼多多高級(jí)副總裁、首席發(fā)展官朱政說(shuō)。