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從中、日、荷三國“植物工廠”看未來農業

來源/作者: 東方城鄉報 據《植物照明前沿》

目前,全球“植物工廠”有幾種類型具有代表性,包括以日本為代表的精細化種植工廠,以及以荷蘭為代表的大規模種植的工廠等。在中國,不少企業開始引進“植物工廠”相關技術試驗種植。

荷蘭:“植物工廠”可以“私人訂制”

德國《經濟周刊》稱,去年荷蘭水果、蔬菜等農產品出口再創紀錄。在全球糧食危機突出之際,荷蘭“植物工廠”已逐漸進入量產及經常性供應階段。

位于阿姆斯特丹城市東南商業園區的“植物工廠”就是其中一家。從外部看這家“植物工廠”與普通公司并沒太大區別。但走進內部,發現它與玻璃溫室有很大不同,空間較為封閉,且多了一個主角——生長燈。

進入種植區,訪問者必須穿上藍色工作服,戴上防護帽等。這家“植物工廠”主要種植菠菜、生菜、羽衣甘藍等,雖然工廠占地2000平方米面積,但蔬菜培育層都有幾層,實際使用面積是占地面積的三四倍。

除了氣候室的溫度、濕度、通風等控制技術外,最重要的是發出紫色光的LED植物生長燈。據了解,生長燈由荷蘭專業的LED植物生長燈制造商提供,可以根據不同的植物和生長周期對生長燈進行調整,讓蔬菜長得更快更好,甚至還可以影響口味。

“植物工廠”能避免天氣變化造成的劣勢影響,可控的環境讓農作物具備高質量的優勢、高產量。這種穩定性,也讓工廠可以根據零售商甚至終端客戶的需求來“訂制產品”。不管什么時候都可以下單“季節蔬菜”,而且可以保證按時送達。

不過,“植物工廠”也有劣勢。主要的劣勢就是成本高昂,建造“植物工廠”所必需的氣候室花費約是同等面積的玻璃溫室的3倍左右,且24小時照射的LED生長燈同樣成本高昂,較之于傳統農業而言,前期投入與運營經費是后者幾倍。其次,“植物工廠”對農民要求也較高,不僅要懂得耕種,還要有豐富的植物學與環境科學知識。由于各種成本較高,所種植的蔬果價格也是市面上同類產品的幾倍。

目前,許多荷蘭食品公司、大型超市、初創企業等也參與到“植物工廠”建設中。

“植物工廠”的興起離不開荷蘭許多頭部公司的帶動,包括氣候室建設、種子育種到施肥、照明等眾多環節,荷蘭還有全球排名最高的農業科技大學瓦格寧根大學?!爸参锕S”項目也得到荷蘭政府支持,荷蘭的目標是在全國建立一張“植物工廠”網絡,未來其產品將逐漸走進尋常百姓家,并走向歐洲和其他地區。

日本:產品已進入尋常百姓家

“植物工廠”在日本已經不是一個領先的概念,而是生活實際的體驗。在日本超市,在日本能經常能看到“Vegetus”這個牌子的產品,四四方方的透明口袋,里面是無須清洗就可以用來拌沙拉、做三明治的新鮮蔬菜。它們都是無土栽種的,擁有同一個老家——“植物工廠”。

日本連鎖便利店全家與株式會社Vitec Vegetable Factory合作,在全國16000多家店里,出售由“植物工廠”蔬菜制成的三明治。東京電力集團、富士通、松下、夏普等科技巨頭都在積極參與“植物工廠”建設,就連個人也逐漸將“植物工廠”當成投資首選。

日本最早在二十世紀七八十年代開始興起“植物工廠”,當時日本國內產業升級,大批工廠設備被淘汰,而日本人口老齡化導致種地人越來越少,日本政府出臺政策,鼓勵工廠將淘汰設備應用到農業中。于是大批科學家開始研究人工光,至今,日本在人工光“植物工廠”方向的探索已全球領先。

《日本經濟新聞》報道稱,從全球范圍來看,日本屬于植物工廠數量較多的國家。從事相關行業社團理事藤本真狩表示,開設一家“植物工廠”所需設備成本大概在6000萬到7000萬日元,為了控制外部氣溫的影響,需要在建筑上加斷熱層、安裝空調,這項費用大概在2000萬到3000萬日元,所以合計需要8000萬到1億日元。他說,一般工廠房或倉庫房都可以,只要棚高在2.5米到3米,面積在600到700平方米。

報道稱,近些年,隨著可壓縮水電暖費和人工費等技術以及栽培知識不斷積累,“植物工廠”規模越來越大,較為省電的發光二極管(LED)照明燈價格也越來越便宜,收益方面開始看到曙光。日本是全球LED照明發展最快的國家,2014年兩名日本科學家和一名美籍日裔科學家還憑借藍光LED榮獲諾貝爾獎。日本從2017年開始新建的“植物工廠”,95%以上都采用LED照明燈。

除了需要較多啟動資金,日本“植物工廠”設備技術還不夠成熟,目前日本“植物工廠”九成以上生產葉菜萵苣,像西紅柿等果實類蔬菜或馬鈴薯等根菜,比較難通過“植物工廠”來實現大量生產,因為光照不僅需要上面的,還需要側面的。如今,日本千葉大學研究室等還在試驗“植物工廠”草莓的穩定性生產。草莓屬于果實類,但它的藤蔓橫著長而非豎著長,容易均衡地接受光照。眼下,日本用來制作蛋糕的草莓都從海外進口,“植物工廠”草莓培養技術一旦成熟,將有很大的市場空間。

中國:“植物工廠”里的“中國角色”

位于北京通州的京東“植物工廠”,據稱,這是目前國內最大的日本技術太陽光和人工光結合型“植物工廠”之一,在這個占地1萬多平方米的大棚內,可以看到離開土壤后的蔬菜是怎么生長的。

“植物工廠”內溫度適宜,蔬菜并沒有長在地里,而是一棵棵整齊生長在距離地面1米多高的栽培床上,隱隱還能聽到流水聲音。一眼望去,整個“植物工廠”更像一個大型實驗室。掀開一塊種著生菜的苗床底板,淺淺的液體從苗床頂端往下流淌,生菜發達的根系浸在液體中,原來水聲出自這里。

這些液體是植物的營養液,相當于植物的“配方奶粉”,根據不同的植物在水中添加各種營養成分,如菠菜的鉀含量更多一些,營養液中就會多加一些鉀。據介紹,“植物工廠”采用的是日本“淺液流栽培方式”,這種栽培方式能使得營養液溫度可控、蔬菜根系能很好吸收氧氣,并且節約用水,營養液重復利用率達到90%。經過測算,差不多一瓶礦泉水就能養活一棵菜,用水量是傳統土壤栽培的3%。

2018年,京東從日本三菱化學引進“植物工廠”相關技術和設備,包括種子、營養液等均來自日本。這些菜最大的好處是不使用任何農藥,之所以不用打農藥,秘密就在于“植物工廠”通過“離地栽培”的方式將病菌隔離。

京東引進日本三菱的核心技術還包括育苗箱,透過育苗箱上的小玻璃窗口看到,兩排多層立體的架子上長滿新出的小苗。育苗箱可以調整光照、二氧化碳濃度以及溫度濕度等,8到10天就可以出一批苗,比傳統的育苗周期縮短一半以上。離開育苗箱后,這些苗就種在栽培床上,經過20到30天生長,就能夠采收一茬。以生菜為例,一年采收12至14茬,露地種植大概一年收獲3至4茬。

目前京東“植物工廠”的蔬菜種子全部來自日本,當前京東也正在和國內一些科研院所做育種實驗,為使用國產種子做準備。就育種方向來說,日本比中國更超前,日本育種方向已經過了追求溫飽的階段,更愿意追求口感風味。中國育種大部分還在追求產量,但也有部分高消費群體更追求口感,“植物工廠”的蔬菜就針對這一群體。

疫情期間,“植物工廠”蔬菜供不應求。在價格方面,市面上普通有機生菜大約200g賣6元,“植物工廠”生菜在7.5元左右,消費者上午在京東App下單,最快下午就能拿到菜。

就“植物工廠”來說,國內軟硬件技術水平已可以達到自給自足,沒有“卡脖子”環節,但如果像荷蘭日本那樣系統控制精度更高、設備壽命更長,國內目前還做不到,“跟芯片一樣的,高精尖做不到,但可以滿足基本需求”。而在育種環節,中國和荷蘭、日本等發達國家還有一定差距。

發布時間:2022-03-22 提交人:上海市農業機械鑒定推廣站 王學云 責任編輯:總站信息處 劉玉
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