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无土无光,一棵蔬菜的非常生活

来源:科技日报 作者:李大庆 2017年05月04日 13:45
[导读]  置身于6层的栽培架上,根部扎在营养液里,上方亮着许多盏LED灯。 没有土壤,没有阳光,没有污染及病虫害。 在这里,通过对环境的高精度控制,蔬菜的生长几乎不受自然条件的制约。

——探访全球最大植物工厂

本报记者 李大庆



4月26日。厦门湖里区五绿湾永辉超市里,一对年轻夫妻来到蔬菜货架前。妻子取下一袋生菜,放进购物车。这袋生菜150克,价格为11.8元,约合40元一斤。

这不是普通蔬菜,而是由福建中科生物股份有限公司“植物工厂”生产的无土栽培蔬菜。当天,科技日报记者走进了这家设在福建省泉州市安溪县湖头光电产业园内的植物工厂。

住着“无菌房”

这里是全球最大的植物工厂,占地300亩,总建筑面积达到70万平方米。

进入厂房,记者开始了复杂的穿防护服的程序。先穿上防护上衣,再穿上防护裤,换上拖鞋,进入里间。然后又穿上一件帽、衣、裤、鞋连体的经过消毒的防护服,之后再套上经过酒精消毒的手套,蹬上长筒靴。在通过消毒间、踏过消毒水池后,记者终于走进了这个10万级洁净度的生产车间。

蔬菜在静静地生长。它们分别置身于6层的栽培架上,根部扎在营养液里。每一层蔬菜的上方亮着许多盏LED灯,这些灯像太阳一样照射着蔬菜,让它们通过光合作用奋力生长。

在生产车间里,记者看到,栽培架上种满了生菜、小白菜、冰菜等10余种水培叶菜,另外还有石斛、金线莲等中草药材。

植物工厂的生产,击破了记者对蔬菜生产的固有观念。没有土壤,没有阳光,没有污染及病虫害,也不使用任何农药,并且20天就可以采摘食用了。

这仿佛是一个科幻的世界。

照着红蓝“配方光”

万物生长靠太阳。古人早已知晓太阳在植物生长中的作用。而现代科学技术进一步破解:植物通过光合作用,将二氧化碳和水转化为碳水化合物和氧,将太阳能转化为化学能。植物的生物量中90%来源于植物的光合作用,所以光合作用是影响植物生长和产量的最基本要素。

“光是由不同波长的电磁波组成的,我们肉眼能够感知的是可见光——红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫,其波长范围都在380—780纳米之间。此外,还有不可见光,如紫外线、红外线和远红外光等。”中科院植物研究所植物工厂研发中心主任、中科生物研究院研发主任裴克全说,植物并不是吸收所有的光,它们更青睐蓝光和红光,吸收比例超过60%。因此将红光和蓝光按照一定配比制成光源,就能满足植物生长需求。植物将几乎不吸收的绿色部分反射回去,所以我们看到的植物是绿色的。

在植物工厂里,蔬菜所需要的光是通过LED灯照射的。

当然,蔬菜的生长不是由LED灯简单照射就可以完成的。中科生物植物工厂的生产车间里,有高精度环境控制、从而实现蔬菜周年连续生产的高效农业系统。它利用计算机对植物发育生长的温度、湿度、光照、二氧化碳浓度以及营养液等环境条件进行自动控制。裴克全告诉记者,通常情况下,生产生菜的车间里,昼夜温度在18℃—23℃,湿度在65%—75%,而二氧化碳浓度则根据不同植物的不同需求,一般在400—1200ppm之间。“这样的环境条件最适合蔬菜的生长。”

植物工厂为何选LED灯做光源?裴克全解释说,LED灯的发光效率高,发热少,而且光强、光谱都是根据不同的植物需求特制的。这种“光配方”既能满足植物生长的需要,又比荧光灯更加节能。

吃着营养液

植物工厂是无土栽培,植物生长的全部养分均从营养液中获取。

记者看到,在每一层栽培板的下面,都储存着营养液。工作人员将蔬菜轻轻地提起来,蔬菜的根系就从营养液里露了出来。中科院植物研究所研究员、中科生物研究院院长李绍华告诉记者,营养液除了提供水分,也提供植物生长所需的各种元素,包括氮、磷、钾等元素及锌、铁、锰等微量元素。“我们根据植物不同的生育阶段,如苗期、分栽期等,会有不同的专用营养液,来满足不同阶段植物对养分的需求,促使植物快速生长。”

营养液的温度控制是自动的。在寒冷的天气中,系统会对营养液自行加热,否则低温会对植物的根系造成伤害。

在植物工厂,通过对环境的高精度控制,植物的生长几乎不受自然条件的制约,生长周期会加快。记者在生产车间看到,工人的播种速度极快,就是往栽培板的凹陷小坑里放置一粒蔬菜种子。借助播种机一个人一小时能播种2万粒。李绍华说,从播种到收获,生菜、小白菜等的生长周期大概需要35天。除去育苗期,真正占用栽培架的时间只有20天。而在普通大田里,则需要一个月到40天的时间。

“我们的目标是星辰大海”

看过电影《火星救援》的人一定对在火星上种土豆的场景记忆深刻,宇航员因此存活了500多天。虽然是科幻情节,但也描绘了植物工厂技术在未来航空航天的应用前景。

其实,在现实生活中,植物工厂生产的蔬菜已经走入寻常百姓家。以中科生物的植物工厂为例,日产1.5吨蔬菜,投放到厦门、福州和泉州等地的130多个中高端超市。

不仅如此。植物工厂技术也已为特殊环境的人们提供着食物需求。记者在中科生物植物工厂厂区见到一个大型集装箱。箱顶上是一排太阳能电池板,箱体内一层层的栽培架上种植着生菜。

中科生物总经理占卓指着集装箱告诉记者,这是专为某边防部队制造的“太阳能植物工厂”,每天可以为20名战士不间断地提供新鲜蔬菜。

为航天服务更是植物工厂技术的追求。

2016年10月19日凌晨,神舟十一号载人飞船发射升空,并与天宫二号对接成功。我们中国的航天员也已经开始了在太空中种植生菜的尝试。植物工厂技术在中国的航天领域有了应用。

延伸阅读

在未来蔬菜可以“私人定制”

利用营养液生产蔬菜,其营养性和安全性如何?中科生物研究院院长李绍华说,我国蔬菜种植面积1600万公顷,每年使用农药31万吨,化肥5912万吨。在相同种植面积下,植物工厂使用的肥料是传统种植方式的1/25,农药则一点不用,最大程度保障了所种植物的食用安全性。“我们的研究结果表明,植物工厂生产的植物,维生素和糖等的含量几乎没有变化。经过第三方机构检测发现,植物工厂种植的蔬菜产品检测不到农药、重金属等有害物质。”

中科生物总经理占卓还透露,未来针对不同需求的顾客,植物工厂也会为他们定制蔬菜。比如,肾脏病人要严格控制钾的摄入量,我们可以为他们提供低钾配方的蔬菜。

我国植物工厂已达80多家

植物工厂的发展始于20世纪50年代欧美发达国家。它在丹麦、美国、荷兰以及奥地利等国率先应用。1974年日本开始了人工光植物工厂研究,第一个用于生产实践的人工光植物工厂是1983年静冈三浦农场三角板型植物工厂,采用高压钠灯。上世纪90年代以来,随着新型光源、环境控制等关键技术的突破,植物工厂迎来了快速发展时期。2009年,日本拿出了500亿日元的预算补助用于支援植物工厂的建设研发,受此影响,截至2016年日本已经有254家植物工厂。

目前,各类资本正加速进入这一新兴领域,不仅国内中粮、宝钢在布局植物工厂园区,菲利普、三菱等企业也纷纷介入植物工厂的技术研发与产业推广。据不完全统计,截至目前,我国已建植物工厂达80多家。

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[责任编辑:chenjie]
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