植物工厂：更具风味的现代农业

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　　除了提高农业种植效率之外，现代农业也在努力往稳产量、保风味的方向发展进步。其中，已取得一定成效的当属与LED光照科技结合的「植物工厂」。
　　植物工厂指的是通过全智能控制作物生长环境的高效生产系统。植物工厂主要利用LED光谱技术及自动化设备，通过计算机对空间内温度、湿度、光照、二氧化碳浓度及营养液等因素进行智能控制，以实现全天候的、高效的植物生产。目前，大型的植物工厂内基本可以实现日产蔬菜1.5吨。

　　事实上，植物工厂并不是LED在现代农业的首次应用。最早，照明领军企业飞利浦将LED农业实践首次应用于温室园艺补光。
　　2008年，飞利浦推出的第一代园艺Green Power LED解决方案可以帮助选择适合植物生长的光谱，从而进一步稳定温室内植物所需的生长环境。
　　但以上的LED实践主要专注于光照与温度，在温室果蔬生产补光、叶菜及育苗补光、花卉补光等方面得到广泛应用，并没有像植物工厂那样实现对生长环境多因素的控制。

　　隶属于垂直农业，植物工厂这种农业形态从上世纪90年代末就常被提起。只是当时的「植物工厂」常被认为过分奢华，成本太高。但事实上，在过去的十年内，率先开展「植物工厂」应用的日本已经尝到了不少甜头。
　　据植物工厂倡导者纽约哥伦比亚大学生物系退休教授Dickson Despommier博士介绍，日本有半数以上的食物来自于「植物工厂」。
　　日本最大的蔬菜公司Spread Co.每年在无窗厂房中种植730万根莴苣。这些厂房内的作物见不到阳光，也不需要土壤，被直接种植在浮床上，由营养液提供养分，蓝色LED灯提供光线。但1公顷「植物工厂」可以完成室外10公顷种植地的产量，同时不会受到四季变化、病虫害或干旱的影响，用水量和施肥量分别只需要室外的三分之一和四分之一。
　　从数据上看，「植物工厂」所实现的农业种植对于解决食物危机而言有着巨大的作用。

　　在我国，像中科三安这样的「植物工厂」也已经成为了市面上蔬菜供应商的主要角色。中科三安植物工厂创立于2015年，是中科院植物所与福建三安集团共同发起的专注于现代农业发展的企业。
　　2016年6月，首栋中科三安植物工厂在福建省安溪县湖头镇落成，占地1万平方米。该工厂的车间可生产几十余种蔬菜，主栽品种8个。从播种到采收，以上品种的植物生产只需要35天，并完成1.8~2.0吨的日常量。
　　目前，其蔬菜产品已在福建厦门、福州和泉州等地200多家销售终端陆续上市，还完成了2017年金砖国家领导人厦门会晤餐宴保障。

　　据中科生物光生物产业研究院院长李绍华介绍，中科三安植物工厂内的生产车间均采取了十万级净化，其生产效率是传统农业的几十倍甚至上百倍：可年产20余茬。车间内通过对光照、温度、湿度、CO2及营养液等因素进行智能控制，可进行高效、优质和安全的蔬菜生产，实现全年稳定、连续的蔬菜供应。
　　除了产量可控之外，中科三安之类的植物共产还能从质量、风味、营养等方面进行更严格、可控的管理与培植。对于「植物工厂」在产物风味上的效用，麻省理工学院曾做过相关的科研，表示「植物工厂」使用计算机算法来确定最佳生长条件，可以更准确地创造使风味分子等化合物浓度最大化的生长环境。
　　在对罗勒植物的研究中，麻省理工学院的研究人员就发现，将植物全天暴露于24小时光照下可产生最佳风味。而这是传统农业技术永远无法实现的。

　　目前，在在中国科学院「弘光专项」的支持下，中科生物已经投资建立了多家直营植物工厂。其标准化厂房总面积已经达到了8万平方米。
　　随着中科生物的发展，其「植物工厂」已经与新加坡企业达成合作，将在新加坡共建目前世界最大的、占地2万平方米的垂直植物工厂，为新加坡提供先进的室内植物工厂设备和种植技术。
　　对于新加坡一类的土地资源稀缺国家，「植物工厂」的时间将能帮助他们解决农业发展难题，降低新加坡对进口食品的依赖性。德国农业经济学家Harald von Witzke曾明确表示，要为快速增长的人口提供充足的食物，高效的「植物工厂」是一个不容错过的选择。按照他的计算，欧洲「植物工厂」生产的食物每增加1%，就能帮助其他国家节约120万公顷耕地，转而被用于满足其自身的食物需求。

　　从无到有，人类在这片土地上耕种收割。社会的进步过程中，有声音在说「再也没有人种田了」，但或许，田只是换了另一种方式存在于我们的社会中。
　　今天，我们将耕种的任务交给了植物工厂的科学、交给了无人机的劳动，但收割的依旧是人类，收割的是更美好的未来。



参考资料：
1.高科技解决方案对抗饥饿，巴斯夫
2.植物工厂的“光”辉岁月，中国科学报