垂直農(nóng)業(yè)技術(shù)是目前設(shè)施農(nóng)業(yè)的高級發(fā)展階段，是世界農(nóng)業(yè)前沿科技探索的重要領(lǐng)域。近日，在四川成都，由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院都市農(nóng)業(yè)研究所自主研發(fā)的首座無人化垂直植物工廠投入使用。

無人化垂直植物工廠是一種在多層建筑內(nèi)進(jìn)行食物周年連續(xù)生產(chǎn)的高效農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，這套系統(tǒng)可以在城市進(jìn)行食物生產(chǎn)，也可在戈壁沙漠、荒地使用，在解決未來都市等地食物就近穩(wěn)定供應(yīng)、拓展耕地空間等方面優(yōu)勢明顯。

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究團(tuán)隊率先創(chuàng)立植物光配方與光效提升理論方法，攻克了植物工廠“光效低、能耗高”的世界性難題，目前所構(gòu)建的20層垂直無人植物工廠為世界首例。

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院都市農(nóng)業(yè)研究所副所長甘炳成：目前整個自動化的生產(chǎn)體系，應(yīng)該是全世界領(lǐng)先的水平，設(shè)施單體生產(chǎn)的層數(shù)也是世界上最高的。

據(jù)了解，這座栽培層數(shù)高達(dá)20層的垂直植物工廠，通過采用自主培育的作物新品種、垂直立體栽培系統(tǒng)、營養(yǎng)液自動供給系統(tǒng)、人工模擬節(jié)能光源以及基于AI的智慧管控系統(tǒng)，實現(xiàn)了在垂直空間內(nèi)的食物周年穩(wěn)定生產(chǎn)。不受氣候和地域影響，在環(huán)境可控條件下能夠?qū)崿F(xiàn)35天就收獲一茬生菜。除了生菜以外，其它的葉類菜、果菜、食用菌都可以在垂直植物工廠里規(guī)?；a(chǎn)。

圖片圖片來源：視頻截圖

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院都市農(nóng)業(yè)研究所助理研究員 李宗耕：這樣一年能夠生產(chǎn)10茬以上的蔬菜，年產(chǎn)量大概在50噸以上，相當(dāng)于60畝大田的產(chǎn)量，大大提升了土地的利用效率，也節(jié)約了耕地資源。

據(jù)央視新聞12月2日報道，在剛剛投用的無人化垂直植物工廠里，通過育種加速器，在成都市區(qū)內(nèi)就能實現(xiàn)作物快速生長發(fā)育。創(chuàng)新團(tuán)隊通過多年攻關(guān)，在國際上率先解析了 " 光 - 溫 - 營養(yǎng) " 耦合調(diào)控作物快速繁育關(guān)鍵技術(shù)。這套技術(shù)不受土地、空間和氣候條件的約束，根據(jù)植物生長特性來配置它所需要的光譜；采取水培或霧培手段，使植物吸收營養(yǎng)；通過光與營養(yǎng)精準(zhǔn)調(diào)控，誘導(dǎo)早期開花和促進(jìn)作物快速生長，大幅縮短作物生育周期。這為無人垂直植物工廠加速作物育種提供了理論驗證與技術(shù)儲備。

記者在現(xiàn)場看到，育種加速器里小麥、玉米、大豆、玉米、油菜、棉花、苜蓿等多種旱地作物正在進(jìn)行育種。科研團(tuán)隊試驗發(fā)現(xiàn)，這些作物通過育種加速器生育期均縮短50%以上。

目前，科研團(tuán)隊已經(jīng)匯總了72類作物、1300多種光配方的數(shù)據(jù)庫，對作物基礎(chǔ)研究、生理研究等發(fā)揮著重要作用。試驗結(jié)果顯示，垂直植物工廠里生產(chǎn)的作物，營養(yǎng)成分與大田作物基本沒有差別。

據(jù)央視新聞報道，今年初，位于福建省永春縣的一個植物工廠里培育的蔬菜開始穩(wěn)定生產(chǎn)，當(dāng)?shù)夭捎矛F(xiàn)代化智能化設(shè)施，讓蔬菜種植走進(jìn)車間，不受自然環(huán)境影響，實現(xiàn)高效化蔬菜生產(chǎn)。

這個植物工廠據(jù)作物生長規(guī)律，結(jié)合環(huán)境溫濕度及二氧化碳特性，利用 LED 植物誘導(dǎo)光源替代日光照明，結(jié)合智能自動化、生物、電子信息等集成技術(shù)，控制作物生長環(huán)境，并采用多種復(fù)合物理農(nóng)業(yè)技術(shù)防蟲，做到無土壤無農(nóng)藥生產(chǎn)綠色健康的有機蔬菜。

該植物工廠共有5個生產(chǎn)車間，1個育苗車間，目前一個生產(chǎn)車間和育苗車間已經(jīng)投產(chǎn)運營，開始培育冰菜、生菜、上海青、甘藍(lán)等葉菜，每月可采收兩次葉菜，產(chǎn)品主要銷往廈門、福州、泉州等城市。冬春季節(jié)蔬菜產(chǎn)業(yè)是福建的特色產(chǎn)業(yè)和優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)。據(jù)了解，早在2020年，福建各類設(shè)施蔬菜產(chǎn)量就達(dá)630萬噸。根據(jù)福建 " 十四五 " 農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，到2025年，全省蔬菜播種面積將達(dá)到930萬畝，蔬菜產(chǎn)量達(dá)到1550萬噸，設(shè)施蔬菜種植面積達(dá)到150萬畝。

據(jù)了解，中國已經(jīng)成為全球植物工廠發(fā)展最快的國家之一。國家智慧植物工廠聯(lián)盟主席、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院智能植物工廠首席科學(xué)家楊其長曾向媒體透露：截至2020年底中國各類規(guī)模的植物工廠超過220座。

但不可忽視的是，人工光植物工廠還很小眾，普及率并不高。原因在于，推廣植物工廠，難的不是技術(shù)，而是如何降低建設(shè)成本和運營成本。

植物工廠需要在封閉環(huán)境下進(jìn)行作物生產(chǎn)，因此需要構(gòu)建包括外維護(hù)結(jié)構(gòu)、空調(diào)系統(tǒng)、人工光源裝置、多層栽培架、營養(yǎng)液循環(huán)與控制系統(tǒng)以及計算機調(diào)節(jié)與控制系統(tǒng)在內(nèi)的相關(guān)工程與配套裝備。

目前，植物工廠的相關(guān)研究正從減少能耗、降低成本入手，讓其更能為市場所接受，這也是植物工廠發(fā)展過程中的關(guān)鍵一步。而解決高能耗問題，有以下幾個方向：一是，提高光電轉(zhuǎn)換效率；二是，利用低谷電；三是積極探索清潔能源的利用。