20層“高樓”里種菜 我國(guó)自主研發(fā)首座無(wú)人化垂直植物工廠建成
垂直農(nóng)業(yè)技術(shù)是目前設(shè)施農(nóng)業(yè)的高級(jí)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(guó)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(wú)人化垂直植物工廠投入使用。
無(wú)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)，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(lái)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(shì)明顯。
中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)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(wú)人植物工廠為世界首例。
中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院都市農(nóng)業(yè)研究所副所長(zhǎng) 甘炳成：目前整個(gè)自動(dòng)化的生產(chǎn)體系，應(yīng)該是全世界領(lǐng)先的水平。我們目前設(shè)施單體生產(chǎn)的層數(shù)也是世界上最高的。
這座栽培層數(shù)高達(dá)20層的垂直植物工廠，通過(guò)采用自主培育的作物新品種、垂直立體栽培系統(tǒng)、營(yíng)養(yǎng)液自動(dòng)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(shí)現(xiàn)了在垂直空間內(nèi)的穩(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)模化生產(chǎn)。
育種加速器實(shí)現(xiàn)作物快速生長(zhǎng)發(fā)育
作物育種周期較長(zhǎng)，為了縮短研發(fā)時(shí)間，科研人員在冬季往往都要去地處熱帶的海南加快選育進(jìn)度。
而在剛剛投用的無(wú)人化垂直植物工廠里，通過(guò)育種加速器，在成都市區(qū)內(nèi)就能實(shí)現(xiàn)作物快速生長(zhǎng)發(fā)育。
創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)通過(guò)多年攻關(guān)，在國(guó)際上率先解析了“光-溫-營(yíng)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(zhǎng)特性來(lái)配置它所需要的光譜；采取水培或霧培手段，使植物吸收營(yíng)養(yǎng)；通過(guò)光與營(yíng)養(yǎng)精準(zhǔn)調(diào)控，誘導(dǎo)早期開(kāi)花和促進(jìn)作物快速生長(zhǎng)，大幅縮短作物生育周期。這為無(wú)人垂直植物工廠加速作物育種提供了理論驗(yàn)證與技術(shù)儲(chǔ)備。
中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院都市農(nóng)業(yè)研究所智能園藝裝備創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)首席科學(xué)家 楊其長(zhǎng)：作物的生育期由原來(lái)的120天可以縮短到50天到60天，育種效率可以大幅度提升。
記者在現(xiàn)場(chǎng)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(duì)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這些作物通過(guò)育種加速器生育期均縮短50%以上。
揭秘育種加速器里人工光控的奧秘
作物生長(zhǎng)離不開(kāi)光合作用。育種加速器里最核心的技術(shù)就是實(shí)現(xiàn)人工對(duì)光的控制，達(dá)到自然光的效果，讓作物快速生長(zhǎng)、發(fā)育、開(kāi)花結(jié)果。這是怎么做到的？來(lái)看記者的探訪。
記者在垂直植物工廠里看到，作物上面密密麻麻布滿了LED光源。專家告訴記者，這些人工光源，模擬和替代了自然光。而加快作物發(fā)育和育種過(guò)程，就是通過(guò)精準(zhǔn)控制光的亮度和顏色來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院都市農(nóng)業(yè)研究所研究員 王森：包括紅光、藍(lán)光、黃光、近紫外光或者是近紅外光，這些光對(duì)作物是有用的。我們現(xiàn)在用的LED燈，它稱為固態(tài)的冷光源。它的光的顏色是可以精準(zhǔn)配比的。
記者在現(xiàn)場(chǎng)看到，為了保證作物生長(zhǎng)發(fā)育，燈光的光譜裝置和光照強(qiáng)度也有講究。
中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院都市農(nóng)業(yè)研究所研究員 王森：作物在生長(zhǎng)過(guò)程中，在不同時(shí)期所需的光的亮度是不一樣的。一般來(lái)說(shuō)苗期早的時(shí)候，它需要的光就比較弱，長(zhǎng)大以后開(kāi)花結(jié)果的時(shí)候需要光就強(qiáng)。
目前，科研團(tuán)隊(duì)已經(jīng)匯總了72類作物、1300多種光配方的數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)作物基礎(chǔ)研究、生理研究等發(fā)揮著重要作用。試驗(yàn)結(jié)果顯示，垂直植物工廠里生產(chǎn)的作物，營(yíng)養(yǎng)成分與大田作物基本沒(méi)有差別。
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