深度解剖LED照明植物工厂的生长秘诀

　　即将于今年4月在北京举办的第三届全国都市现代农业现场交流会上，植物工厂也将作为重点观摩对象被推介给广大市民。值得一提的是，本届现场会的参观点选择上，农业部提出要“体现科技创新、体现农业信息化、体现农业品牌发展战略”。显然，植物工厂可以集中地体现这些。

　　从大棚到植物工厂

　　太阳提供光和热，土壤提供水和养分，空气中有氧气和二氧化碳，这就是植物生长所需要的全部自然环境条件。随着科学技术的进步，人为也可以设计出这样的环境条件。从而实现不靠太阳、不靠土，同样可以种蔬菜。从温室大棚实现控温，到植物工厂可以实现控温、光、水、养、气需要过程。

　　大棚在我国也仅有几十年的历史。起初，冬天的蔬菜就是白菜、萝卜，为了满足人们冬日菜品的多样性，农民们开始建设大棚，一开始就是用塑料薄膜罩在土坑上，这样就可以起到保温的效果，实现冬天也能长蔬菜。

　　随着人们对食物种类多样性要求的增加，科学技术也在突飞猛进地进步，种植设施也在升级换代。从最简易的薄膜覆盖，发展到小拱棚和大拱棚，之后大棚也有了厚厚的墙，被称为暖棚，再发展就出现了形形色色的玻璃温室、球形温室等等。这就像我们人类的居住环境，从洞穴居住、到土房、到砖瓦房再到楼房一直在进步。

　　外部设备进步的同时，内部的环境控制条件也在不断地发生变化。薄膜透光还保温，用各式各样的栽培基质就可以实现不用土壤，可以通过特定的发生装置增加二氧化碳浓度给植物补充碳营养，可以用智能化控制设备按植物所需提供营养，采用LED灯等补光设备应对雾霾等低光照天气，物联网设备和大数据的应用可以实现智能化的控制。

　　植物工厂就是把这些内外部的先进技术集合起来，为植物提供最适宜的生长环境。然而，现在还不能实现完全脱离自然环境，植物工厂与自然环境最大的不同是，需要通过把电能转化为光能、热能等，而电能是需要由燃煤、水流等提供的热能或动能转化而来的，这些都是大自然的能量。如何在实现人工智能控制环境的基础上，降低能耗，真正实现植物工厂的绿色节能，仍是重要的研究方向。

　　专家声音

　　植物工厂是农业科技发展的集中体现之一，相较于传统农业生产方式有很多优点，一是少受外界气候影响，生产能力比较稳定;二是土地和空间资源的利用效率较高;三是生产自动化程度高，产量也比较高;四是可以有效避免重金属等污染。

　　——中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所研究员杨其长

　　植物工厂采用了温湿光的自动化补偿，互联网的智能化控制，有效降低成本，提高了效率，特别是中国本土化的山野菜和食用菌实现了生产，效益也是比较好的，在设施农业方面找出了一条新路。

　　——中国农业科学院蔬菜花卉研究所研究员贺超兴

　　植物工厂是完全可控的生产方式，自动化程度高，意味着生产效率也高。因为狭义的植物工厂主要靠人工光，我们最大的能耗来自光源，如何有效利用光源，是我们面临的最大挑战。

　　——华南农业大学园艺学院教授刘厚诚

　　我国植物工厂的发展起步相对较晚，与国际上相比还有差距。我国植物工厂规模小，单品规模小，处于示范型、展示型阶段的比较多。

　　——农业照明技术创新与应用战略联盟秘书长刘文科

　　案例分析

　　案例一 LED蔬菜工厂：恶劣气候也能产出优质菜

　　天气寒冷会影响蔬菜生产，让市民可挑选的蔬菜越来越少，怎样解决气候原因导致蔬菜减少的问题呢?近日笔者走访了江西省科学院生物资源研究所，该所工作人员告诉笔者，LED光源蔬菜可以解决这一难题。

　　LED光源蔬菜是以新型节能环保的LED灯为人工光源，探索LED蔬菜的人工环境控制和配套栽培技术，实现LED蔬菜的自动化生产，最终建立智能数字的LED蔬菜工厂。

　　江西省科学院生物资源研究所采用水培和基质培两种方式，开展LED光源对蔬菜工厂生产栽培影响的研究，结果表明：红光促进植物高生长，蓝光促进植物茎的增粗生长，红：蓝为8：1条件下，生菜和白菜生长快速，少量紫外光(UV-B)的加入可促进蔬菜维生素C的积累。

　　江西省科学院院长王晓鸿告诉记者：“研究表明，水培条件下蔬菜生长快速，而水培的一大问题是亚硝酸盐含量容易超标。我们将LED光源水培蔬菜经江西省分析测试中心测定，表明蔬菜的亚硝酸盐含量在正常偏低水平，纤维含量低，维生素含量高，保证了蔬菜的品质和口感。”

　　目前，LED光源蔬菜工厂已经基本建立，可以对光照、温度、湿度、二氧化碳浓度进行控制，同时生产出的蔬菜经品质和口感检测安全、洁净、口感好，不受恶劣气候影响。

　　案例二 无尘室农场：无菌蔬菜做成1周沙拉

　　日本神奈川县的许多便利店最近多了一些新产品，那就是冷藏柜里的1周沙拉。与往常的方形盒装沙拉不一样，1周沙拉被装在圆形塑料杯包装中，杯子的顶部是一个圆形穹顶，下方是一个支撑着这片“天空”的大大的立体数字，醒目标注了不同生产日期沙拉的食用期限。在包装之下是没打过农药也不用洗、采下来就能吃的无菌蔬菜，名符其实，它可以冷藏保鲜一周。

　　这些蔬菜可不是在菜农的田地里采摘的，而是来自电子巨头东芝在一家经改造的工厂——横须贺东芝无尘室农场里生产的最新产品。近年来，日本电子界吹起了一股新风，不仅东芝，富士通、松下、夏普等巨头也纷纷将闲置的工厂改装为高科技温室大棚，种植无菌蔬菜，电子工程师也随之摇身一变，成为新时代“农夫”。

　　横须贺东芝无尘室农场位于神奈川县横须贺市，由原来的软盘工厂内的四层建筑改建而成，占地面积近1969平方米。培育的绿叶蔬菜有散叶生菜、玻璃生菜、直立生菜、瑞士甜菜、雪菜、菠菜、芝麻菜等。

　　从播种到栽培，植物工厂的工人会根据菜苗的成长阶段，细心地为每株菜苗更换栽培棚。在播种阶段，工人会将种子种在小盒子的海绵上，然后放在托盘的孔中。而在栽培阶段，随着植物的生长，小盒子会被换到孔间隔更大的托盘上。与其他植物工厂采用的连托盘一起更换栽培棚的方法相比，这种方式更麻烦，但根据植物大小而改变栽培密度并更换到高度不同的栽培棚的方式可以更有效地利用空间。

编辑：bober