洗手、穿分體防護(hù)衣，再洗手、穿連體防護(hù)衣，穿上高筒膠鞋、戴上手套、再在手套外均勻噴酒精，踩過兩道消毒液，進(jìn)入風(fēng)淋室除塵……走過這些程序，滑動(dòng)門緩緩開啟，另外一個(gè)世界展現(xiàn)在眼前——這就是中國科學(xué)院植物研究所與福建三安集團(tuán)共同建設(shè)的中科生物植物工廠。

 

植物工廠，是通過設(shè)施內(nèi)高精度環(huán)境控制實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物周年連續(xù)生產(chǎn)的一種高效農(nóng)業(yè)系統(tǒng)。在有限的空間里，科學(xué)家們利用計(jì)算機(jī)精確控制植物生長發(fā)育所需的溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度、營養(yǎng)液等環(huán)境條件，獲得高質(zhì)量、高產(chǎn)量的農(nóng)產(chǎn)品。

 

不受自然條件限制成亮點(diǎn)

 

和我們熟知的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不同，植物工廠中既沒有土壤、也不見陽光——植物在配置的營養(yǎng)液中生長，整齊地排列在多層立體栽培架上，每一層都設(shè)置LED光源，空氣經(jīng)過凈化處理、連水都是經(jīng)過反滲透膜處理的純水。

 

中國科學(xué)院植物研究所研究員、中科生物植物工廠研究院院長李紹華說：“光合作用為植物生長提供了90%以上的生物量，是植物生長發(fā)育所需的*基礎(chǔ)要素。研究表明，植物并不吸收所有的光，可見光中的藍(lán)光、紅光和少量綠光對(duì)植物生長*重要，因此我們?yōu)橹参锒ㄖ屏斯庠础！贬槍?duì)不同植物的偏好，科學(xué)家們?cè)O(shè)定了不同的“光配方”，以加速它們的生長。以生菜為例，自然條件下需要40天左右成熟，但在植物工廠只需要約20天。同時(shí)，因?yàn)槎鄬釉耘啵谕瑯用娣e的土地上，植物工廠的產(chǎn)量能夠達(dá)到常規(guī)栽培的幾十倍、甚至上百倍。

 

但李紹華介紹，植物工廠*大的優(yōu)勢(shì)并不是速度和產(chǎn)量，而是質(zhì)量。“這里沒有污染、也不會(huì)生蟲，蔬菜絕不用任何農(nóng)藥。”李紹華說，“通過精確的調(diào)控，植物工廠里的蔬菜質(zhì)量更有保障，也更穩(wěn)定。”

 

如今，中國科學(xué)院植物研究所和福建三安集團(tuán)合作、共同發(fā)起成立的福建省中科生物股份有限公司（簡稱“中科生物”），已經(jīng)開發(fā)出應(yīng)用于植物工廠的、從營養(yǎng)液到光源的整套技術(shù)和設(shè)備。中國科學(xué)院植物研究所植物工廠研發(fā)中心主任、中科生物研究院研發(fā)主任裴克全說：“植物工廠不受自然條件限制，將為沙漠、海島等不適合植物生長的地方提供解決方案，甚至太空也可以。”

 

植物工廠發(fā)展依然面臨瓶頸

 

李紹華坦承，成本是目前植物工廠發(fā)展的瓶頸問題之一。除了設(shè)備投入外，植物工廠所需的用電量遠(yuǎn)超常規(guī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，“現(xiàn)在10度電能夠生產(chǎn)1公斤左右蔬菜，未來我們希望可以提升到每10度電生產(chǎn)3公斤蔬菜。”而蔬菜保質(zhì)期短、易腐壞，異地冷鏈運(yùn)輸?shù)某杀疽脖容^高。中科生物植物工廠設(shè)在福建省泉州市安溪縣，生菜運(yùn)送到90公里以外的廈門市，售價(jià)約為每150克10元。

 

藥用植物的生產(chǎn)成本可能會(huì)更高。藥用植物中的某些成分必須在特定的自然條件下才能生產(chǎn)，比如人參皂苷是人參中的核心成分，需要多年生長才能積累，雪蓮中的營養(yǎng)成分也需要在*寒和缺氧的環(huán)境中才能產(chǎn)生。要在植物工廠中模擬這些環(huán)境，成本將會(huì)成倍上升。

 

另一個(gè)面臨的主要問題是，不是所有植物都能夠在植物工廠中生產(chǎn)。“目前我們遴選出十幾種草本葉菜植物，包括生菜、小白菜、冰菜等，還有金線蓮、石斛等多種中草藥材。”裴克全介紹，“如果生產(chǎn)水果就需要考慮授粉問題，在成規(guī)模的生產(chǎn)中，人工授粉不太現(xiàn)實(shí)，還是需要蜜蜂。”但在人工光源下，蜜蜂的“導(dǎo)航系統(tǒng)”就會(huì)失靈，以致無法給植物授粉。“那么我們就要研究，究竟是什么讓蜜蜂辨識(shí)方向的，如何在植物工廠的設(shè)計(jì)模塊中加入這些因素。”而目前世界上還沒有在植物工廠內(nèi)栽培木本植物成功的案例，“我們的研究會(huì)逐步推進(jìn)，希望能夠**突破禁區(qū)”。

 

盡管還存在很多待解決的問題，但植物工廠作為未來農(nóng)業(yè)的一個(gè)**潛力的發(fā)展方向，是目前國際學(xué)術(shù)界和企業(yè)界關(guān)注的高技術(shù)新興領(lǐng)域之一。李紹華說：“植物工廠不受自然環(huán)境制約，能實(shí)現(xiàn)全天候高效生產(chǎn)，不僅能提高土地利用率，還能解決日益突出的食品安全問題。植物工廠發(fā)展還面臨很多困難，我們將繼續(xù)努力攻關(guān)。面向未來，掌握自己的核心技術(shù)，提出可行的解決方案，不就是我們科學(xué)家應(yīng)該做的事嗎？”