中国首例植物工厂研发成功，以红蓝光LED替代阳光

植物工厂是国际上公认的设施农业最高级发展阶段，是一种技术高度密集、不受或很少受自然条件制约的全新生产方式。目前，仅有日本、美国、荷兰等少数发达国家掌握这项技术。日前，中国大陆第一例以智能控制为核心的LED植物工厂由中国农科院环发所也研发成功，并在吉林省长春农博园投入运行。

谈到植物工厂的概念，项目负责人、中国农科院环发所的杨其长研究员介绍说，植物工厂是给植物提供合适生长环境的系统设备，以节能植物生长灯和LED为人工光源，采用制冷—加热双向调温控湿、光照—二氧化碳耦联光合与气肥调控、营养液在线检测与控制等13个相互关联的控制子系统，可实时对植物工厂的温度、湿度、光照、气流、二氧化碳浓度以及营养液等环境要素进行自动监控，实现智能化管理。通过对工厂内环境的高精度控制，植物的生长在这里几乎不受自然条件的制约，生长周期加快。

中国农科院农业环境与可持续发展研究所程瑞锋表示，工厂中植物的根系不是生长在土壤里，而是完全浸泡在营养液中。同时植物的成长“完全不用阳光”。在每个栽培架上，都装有一块灯板。不同的是左侧是LED灯，右侧是萤光灯。程瑞锋说，两种灯光都能满足植物生长的需要，只是LED比萤光灯更加节能。LED灯板以红灯为主，中间按一定距离均匀分布着蓝灯，比例大概为8∶1到9∶1。杨其长说，太阳光对于植物而言是全波段的，红光、蓝光、紫外线、红外线等都包括，但实验显示，植物吸收的光线波段主要是红光和蓝光，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，不会影响植物品质。

尽管植物工厂在产量和效率方面具有优点突出，但存在的问题也同样明显，那就是高昂的成本，在一定程度上影响了它的推广。一个小屋的建成就需要十几万元RMB的投入，另外后期的运行和维护也是一笔花销，因此，如何降低成本是下一步研究人员所要面对的问题。杨其长说，在降低建设成本方面，他们将主要致力于新材料的研发，制作出成本低、隔热保温性能好、便于安装的新材料。而在运营方面，除了尽可能减少动力方面的消耗外，新能源的利用也是重要的手段。如果能使用太阳能、风能等清洁能源，虽然会增加前期投入，但运营费用也会大大降低。

那么，植物工厂这种生产方式，将来是否有可能成为人类粮食和蔬菜供应的主要手段？
杨其长表示，植物工厂将来肯定会走向普及，但由于其需要一定的投入，因此全部使用它来供应粮食蔬菜并不现实，但在一些特殊环境下，比如极地或太空中，它作为主要供应方式还是有可能的。另外，由于植物工厂的成本原因，它的主要培育对象是以经济和园艺作物等附加值高的植物为主体。水稻、小麦等粮食作物由于产值低、周期长等原因，一般不会成为植物工厂的主要生产对象，但可以利用其生产周期短的优势，推动育种方面的研究。毕竟植物工厂内50天收一茬水稻的速度比大田的120天要快一倍还多。