我人肉到那个喷子了:在工厂里发展农业

在工厂里发展农业

　　传统农业是以水、土为基础的绿色植物种植业。而白色农业是应用高科技开发丰富的微生物资源宝库的工业型农业。它依靠人工能源，不受气候和季节的限制，可常年在工厂内大规模生产。　 

　　目前，白色农业主要包括以下6个产业：

　　微生物饲料：这是中国当前白色农业的主体产业。目前，利用各种农业废料制成的蛋白饲料、秸秆饲料、EP多效生物添加剂已被使用。　

　　微生物肥料：中国微生物肥料的研究和应用正在热潮之中。其主要品种有：根瘤菌肥料类、固氮菌肥料类、硅酸盐细菌肥料、光合细菌肥料、微生物生长调节剂、复合微生物肥料类等。　

　　微生物农药：现在应用的较多，有细菌、真菌、昆虫病毒等构成的杀虫剂、杀菌剂、除草剂等。　

　　微生物食品：在中国微生物食品中，食用菌分布最广、食用最普遍、历史最悠久，香菇、木耳等就属于此类。　

　　微生物能源：中国微生物能源的应用主要是沼气。　

　　微生物生态环境保护剂：中国微生物除臭剂的开发和应用具有广阔的发展空间。植物工厂是农业现代化的标志 植物工厂是农业现代化的标志 张卫民 种菜种花无有土， 智能控制少辛苦; 无虫无害不靠天， 多层栽培多造福。 诗文解注: 一、植物工厂是农业现代化的标志 万物生长靠太阳这句俗语人人皆知，但工厂内的植物却不见天日，它们生 长不靠阳光，而是靠LED 灯照明。 植物工厂(plantfactory)集生物技术、工程技术和系统管理于一体，使农 业生产从自然生态束缚中脱离出来，是通过设施内高精度环境控制实现农作物 周年连续生产的高效农业系统，是利用计算机对植物生育的温度、湿度、光照、 CO2 浓度以及营养液等环境条件进行自动控制，使设施内植物生育不受或很少 受自然条件制约的省力型生产。植物工厂是现代生物技术、建筑工程、环境控 制、机械传动、材料科学、设施园艺和计算机科学等多学科集成创新、知识与 技术高度密集的农业生产方式。植物工厂是农业产业化进程中吸收应用高新技 术成果最具活力和潜力的领域之一，代表着未来农业的发展方向。 植物工厂从建设规模上来分可分为大型(1000m 以上)、中型(300~1000m)和 小型(300m 以下)三种;从生产功能上来分可分为植物种苗工厂和商品菜(果、花) 植物工厂;从其研究对象的层次上又可分为以研究植物体为主的植物工厂、以研 究植物组织为主的组培植物工厂、以研究植物细胞为主的细胞培养植物工厂。 但目前，比较习惯的分类方法是按照植物生长中最重要的条件之一--光能的利 用方式不同来划分，共有三种类型，即太阳光利用型、人工光利用型、太阳光 和人工光并用型。其中，人工光利用型被视为狭义的植物工厂，称为密闭式植 物工厂，它是植物工厂发展的高级阶段。 植物工厂的共同特征是:有固定的设施;利用计算机和多种传感装置实行自 动化、半自动化空盒子;采用营养液栽培技术;产品的数量和质量大幅度提高。 1957 年世界上第一家植物工厂诞生在丹麦，1974 年日本等国也逐步发展起 来。美国犹他州立大学试验用植物工厂种植小麦，全生育期不到2 月，一年可 收获4-5 次。20 世纪60 年代初次进行植物工厂的试，并开始推。1964 年奥地 利开始试验一种塔式植物工厂(高30 米、面积5000 平方米)。该国鲁斯纳公司 的塔式植物工厂已在北欧、俄罗斯、中东国家采用。奥地利的一家番茄工厂， 工作人员仅30 人，平均日产番茄13.7 吨，生产1 公斤番茄耗电9-10kw.h，成 本只有露地的60%。1971 年丹麦也建成了绿叶菜工厂，快速生产独行菜、鸭儿 芹、莴苣等。1974 年日本建成一座电子计算机调控的花卉蔬菜工厂，该厂由1 栋2 层的楼房(830 平方米)和两栋栽培温室(每栋800 平方米)构成，在一年内 生产两茬金香、两茬垄民花、一茬番茄，做到周年生产。至1998 年，日本已有 用于研究展示、生产的植物工厂近四十个，其中生产用植物工厂17 个。 2004 年，中国农业大学开发了利用嵌入式网络式环境控制的人工光型密闭 式植物工厂。2009 年9 月7 日，中国国内第一例以智能控制为核心的植物工厂 研发成功，并在长春农博园投入运行，该植物工厂的研制成功，标志着中国在 设施农业高技术领域已取得重大突破，成为世界上少数几个掌握植物工厂核心 技术的国家之一。 建一个摩天大楼式的无土栽培的植物垂直工厂，土地利用率提高数十甚至 数千倍。据估算，美国纽约1800 万人口，建造5 座摩天大楼式垂直植物工厂就 可以提供全纽约市人口或者全北京市人口的食物供给。 植物工厂的初始成本高与能源负荷大，是目前发展植物工厂的两大瓶颈， 硬体建设的成本虽较高，但使用寿命长，风险低的优势，如果能采用立体化栽 培，当栽培层数达到某一规模，单位面积的产量大增之后，硬体建设的年折旧 成本与单位产品的能源负荷就不再是高不可攀了。 监控管理技术层次高，强调系统整合等是优点也是缺点，此些因素使得现 阶段植物工厂的发展需要技术性人员的参与，而非传统农民所能单独从事。植 物工厂的成功可吸引具技术背景的年轻人回归农业生产。 植物工厂的问题只有一个，就是成本。初始成本与操作成本均高，但也可 以是高获利。大略地说，在完全控制型植物工厂生产蔬菜，一般以叶菜类较合 算。因为叶菜类的生产周转率较快，且价钱较高，除了根以外都可吃。果菜类 的光饱和点较高，又须丢弃茎叶，所以较浪费，依现状来说，果菜类应以太阳 光利用型植物工厂来生产。完全控制型植物工厂生产花卉则应以小、中苗阶段 或特殊目的为宜，譬如嫁接苗的愈合促生与花期调节等。 在生产成本中，电费通常占操作成本的50%~60%，用电量中照明与空调的 比例约为2:1。若能有廉价电源与效率高、光质佳的人工灯光，且配合选择成 长较快、具高经济价值的植物，植物工厂将更为吸引人。 选择适合在完全控制型植物工厂栽培的作物，应具有体积小、单价高、栽 培期短、省工、可采用水耕栽培等特质。由于完全控制型植物工厂内的天候可 与外界不同，可栽培非当令蔬菜，采用逆势操作方式，可全年生产，可定时定 量供货等操作模式，提供管理者在计划生产与销售上很大的弹性，譬如掌握物 以稀为贵的基本原则，当可掌握获利的契机。 植物工厂的最终目标是想要生产某种蔬果，只要按下某指定按纽，该工厂 便能完全自动地实施适当的环境控制，并定时定量的生产高品质的该指定蔬果。 植物工厂作为21 世纪的农业新模式，是农业现代化的标志。 二、植物工厂是日本经济产业省正在大力推广的项目 植物工厂1 年内可以收获20 次左右，无虫害无农药，被誉为"农业生产的 未来形态"。 日本的加太农园于2005 年建立，占地15 公顷(15 万平方米)，全部种植西 红柿。完全室内型，不受天气影响，用肥料培育，通过热水管控制室内温度， 电脑控制给水，西红柿质量得到保证。现在每年可以做到收获30 次。不过，这 样规模的室内植物工厂的投入也相当巨大，"加太农园"的投入就在20 亿日元。 室内植物工厂不单单只有"加太农园"这样的大型工厂，在蔬菜贩卖的实体 店铺的室内也可种植。松户市的一家蔬菜专卖店就是这么做的。看视频，他们 在室内种植的是生菜，直接可以拿到店铺中贩卖，十分方便。 面对环境污染和食品安全问题，有科学家在本届世博会上推出了被称作"未 来家庭光波菜园"的光波植物工厂。在未来的某一天，也许每家每户都会有一个 可以用来自动种菜的光波箱，实现城市家庭自给自足的吃菜需要。 三、2010 上海世博会中的植物工厂 走进被称为魔方的上海企业联合馆，在三层有一个玻璃房，这就是展示着 未来家庭吃什么的"光波植物工厂"。 进这座玻璃房前，工作人员提醒记者必须换鞋，并穿上白大褂，以避免把 细菌带到里面。这座"光波植物工厂"里，记者看到有两个大铁架子，上面每层 都有光源照射着下面的植物。"这就是被我们称作'未来家庭光波菜园'的光波植 物工厂，这是一种以蔬菜、幼苗等为主要作物，在室内通过人工控制光、温度、 湿度、二氧化碳浓度、养分等环境条件，无季节性、可全年持续供应的崭新种 植系统。"讲解员介绍说。 这项技术的核心在于灯管里发射出的光源。由于在这里种菜不需要阳光和 泥土，仅靠营养液在HEFL(高混合波光电极荧光管光源)灯的光波照射下即可， 因此人工灯管里所发射的光波十分重要。 在展示介绍中，"未来光波菜"不需阳光和泥土，仅靠纯营养液在光波照射 下，就可以满足人类对蔬菜的一切需求。而且从种到收，周期只需要30 天，比 在自然条件下成熟周期至少快一倍。 另外，由于这种利用光波技术种植蔬菜的方式完全颠覆了传统蔬菜种植方 式，而且因为没有土壤、空气和虫害的污染，其品质更稳定、口感更纯正，更 加养生、健康。目前这项技术已经在日本大量使用，中国也有企业引进了此项 技术，并在推广研发中。 "光波植物工厂"的工作人员告诉记者:"现在这项技术仍在不断改进中，将 来有一天也许每家都会有一个类似'光波植物工厂'的'冰箱'，只要把种子放进 里面，到时间植物就可以长好，等待主人收获。" 走进植物工厂，室内布满栽培架，上面种满生菜、小白菜等蔬菜植物。墙 上的显示屏正报告着温度、湿度等数据。植物工厂是给植物提供合适生长环境 的系统设备，分为植物苗工厂和蔬菜工厂两部分。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、美国等少数发达国家掌握这项技术。植物工 厂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。现在工厂内种植的生菜、小白菜等，20 天左右就能收获， 而在普通的大田里，则需要一个月到40 天的时间。除了收获快，空间利用率高 也是植物工厂的重要特点。在工厂内看到的都是三层的栽培架，从面积上就相 当于同样大小露天耕地的三倍，加上其种植密度大，因此，植物工厂的产量可 以达到常规栽培的几十甚至上百倍。菜种植之外，植物工厂在育苗上也有应用。 在黄瓜和番茄的育苗方面都做了实验。相比蔬菜生产，育苗的周期更短，一般 为一周左右。虽然常规栽培的周期也不是很长，但在育苗的整齐和健壮度上不 如工厂的产品。毕竟大田的不可控因素太多，今天光照也许很好，但明天可能 阴天，后天有可能降温，而这些在工厂里都可以得到控制。 不靠太阳不用土，这是营养液在循环，用来固定植株的塑料泡沫板掀起， 原来植物的根系根本不是生长在土壤里，而是完全浸泡在营养液中，土壤的作 用是提供营养元素和水分，而营养液除了提供水分，也提供了植物生长所需的 各种元素，包括氮磷钾等大量元素及锌铁锰等微量元素，因此没有必要使用土 壤栽培。无土栽培的技术现在已经非常成熟，而且水栽比土栽的生长周期要快 很多，也是使用水栽的重要原因。 墙上显示器上有营养液监控的数据，那是对营养液温度控制的参数。在寒 冷的天气中，系统会对营养液进行加热，如果温度很低，会对植物的根系造成 伤害。植物工厂的小屋没有窗户，外界的光线几乎无法进入，"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(发光二极管)灯，右 侧是荧光灯。两种灯光都能满足植物生长的需要，只是 LED 比荧光灯更加节能。 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，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。红外和远 红外等成分主要以热量的形式出现，而且耗能严重。去掉那些部分，不会影响 植物品质。他们做过实验，这种环境下成长起来的植物，维生素和糖的含量几 乎没有变化。由于植物工厂内环境可控性强，栽培环境的二氧化碳浓度可以得 到大幅增加，使植物的光合效率提高，植物生物量的形成和营养物质的积累， 都是常规栽培的几倍。 四、台湾企业对发展植物工厂的兴趣较高 据台湾媒体报道，2010 年10 月，台湾积极发展"完全人工光利用型"LED 植 物工厂。生产线立体化，辅以养液、LED 或太阳能人工光源，生产体积小、高 单价的经济作物，以花、果、菌菇、中草药、叶菜和微藻6 大区块市场为主。 台湾首座量产型植物工厂2010 年11 月会在台湾大学完工，鸿海将赞助台 湾大学1.5 亿元新台币，展开为期3 年合作案，由台湾大学协助鸿海设厂。初 期厂址可望选在4 个厂区随厂生产或与3 个县市合作地产地销，设厂经费约 1.5 亿元，下阶段扩大产能供应全球130 万鸿海大军，未来目标是满足全球华 人食用叶菜类49%需求。 此前，亿光电子已先在土城厂改装一个小型植物工厂练兵，产出叶菜供厂 区食用，将再接再厉于苗栗厂盖植物工厂。另一个 LED 灯具供应商新世纪光电， 则租下宜兰一处废弃工厂改装为植物工厂，预估 2010 年底首批叶菜类即可上市。 英叶达集团成立皇基公司，种植蝴蝶兰切花，2010 年10 月将研发中心移 往彰化溪洲;还有食品集团顶新旗下的顶品公司，2010 年起在类植物工厂里量 产洋桔梗切花，外销日本。 台湾首座微藻植物工厂已在台电大林厂、林口厂试营运，利用微藻吸附二 氧化碳、减少碳税，进一步利用副产品做成面膜、DHA 等健康食用品，现在厂 区试卖。上周世华生技、枃保科技也决定盖植物工厂栽种中草药。 台湾云林县正积极争取台塑、友达、台达电、鸿海等指标企业进驻，有意 在2011 年打造2 座植物工厂。友达集团旗下的威力盟公司透过输出植物工厂所 需高效能T5 萤光灯具，已着手研究植物工厂。 现在，台湾的LED、冷冻空调、无线感测、半导体厂/无尘室/洁净室规划 建设、货柜租赁乃至营建等产业，对发展植物工厂的兴趣浓厚。 无土栽培的植物工厂可应用于家庭客厅、阳台、庭院、屋顶 无土栽培的植物工厂可应用于远洋轮船和潜水艇 我认为，在核潜艇中建造植物工厂有以下好处:①、为潜艇官兵提供新鲜蔬 菜;②、在潜艇中提供一个新的娱乐方式，减轻长时间下沉的无聊与无趣;③、 吸收官兵排泄的二氧化碳，为潜艇官兵制造生命必须的氧气，延长潜艇的下沉 时间。