植物工廠：走進家庭步入深空

隨著人口的膨脹，食物需求也不斷上升，資源耕地等卻在逐漸減少，再加上從業人員老齡化現象加劇，人類的生產和生活面臨著嚴峻的挑戰。幸運的是，可以突破土地資源的約束、大幅提高土地資源利用效率的植物工廠正逐漸興起，這項被認為顛覆傳統農作方式的技術，有望成為解決人類挑戰的眾多可選途徑之一。

9月22日，中國農業科學院2016年第5期“農科講壇”在北京舉行。本次講壇邀請了我國植物工廠研究的創始人、中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所研究員楊其長，他介紹了什么是植物工廠、為什么要發展植物工廠以及我國植物工廠研究所取得的成果等內容。

講壇現場還邀請了兩位點評專家，一位是著名設施園藝專家、西北農林科技大學國家級教學名師鄒志榮教授，另一位是北京航空航天大學環境生物學與生命保障技術研究所所長、月宮一號總設計師劉紅教授。兩位專家都認為植物工廠將來會大有作為，在很多地方都可以實現植物的智能化生產，如沙漠、戈壁、鹽堿地、海島、水面、城市建筑和地下空間等。“尤其是在探索太空的航天領域會有非常大的應用前景。”

與城市融合得越來越緊密

國際上，植物工廠發展的歷程要從1957年算起，到現在將近60年了。中國植物工廠的歷史不到20年，但發展迅速。鄒志榮表示，對設施農業來說，植物工廠應該是這個領域最高的發展階段，已經完全可以擺脫自然約束，實現人為控制環境，按照人的意愿進行植物生產，代表了未來農業的發展方向。“現在LED植物工廠發展非常‘熱鬧，2016年以后可能會進入快速發展時期。”楊其長對植物工廠的未來充滿了希望。

多年來，楊其長帶領團隊開展了植物工廠光配方、光一溫耦合節能環境控制、營養品質調控及智能化管控等相關試驗研究，并取得了多項技術突破。楊其長把這些技術的產業化應用看得非常重，他認為進一步加大智能LED植物工廠的研發力度，擴大應用范圍和規模具有重要的現實意義。

“未來的植物TV肯定會與城市融合得非常緊密。”楊其長表示，這樣就為植物工廠跟城市的結合提供了很好的發展空間，比如植物工廠可以跟社區、超市、家庭、賓館、飯店、醫院、養老、學校科普等很多方面結合。從上海世博會展出了家庭植物工廠以后，目前各種家庭植物工廠模式發展非常快，比如迷你型家庭小型植物工廠裝置就有很多產品已投入市場。

“北京當代商城六層有一個餐廳，把植物工廠技術與餐飲進行了結合，可以在里面取菜，然后現場進行烹制，這種形式可以成為城市的一種新時尚。”楊其長說。

目前，發展都市垂直農業逐漸成為潮流，“發展都市垂直農業中很大的成分是跟植物工廠密切關聯的。”劉紅表示，今后都市垂直農業還應該發展成都市型生態循環農業。

應用于載人深空探測

9月15日，天宮二號的發射成功，為我國后續空間站建設和運營奠定了堅實基礎。空間站建設之中一個很重要的課題就是實現新鮮食物的自給，“植物工廠的一些技術可以為空間站提供保障。”楊其長說。

今后人類要進行長時間、遠距離的載人深空探測，比如建月球基地，飛火星建火星基地等，其中生命保障系統非常關鍵。

“現在飛船、近地軌道空間站等生命保障系統是基于攜帶式、物理化學式系統，無法支撐今后長時間遠距離載人深空探測的生命保障需求，要支持這樣的任務必須有一個新的生命保障系統，我們叫做生物再生生命保障系統。”劉紅介紹。

據了解，生物再生生命保障系統是由植物、動物、微生物組成一個人工生態系統，人所需要的氧氣、水和食物可在這里循環再生。

“這樣一個生態系統里最核心的單元就是植物栽培單元——也就是太空植物工廠。”劉紅說，因此植物工廠在今后載人深空探測中會有非常大的應用前景。

除此之外，長期的載人飛船以及近距離軌道空間站，使得航天員長時間遠離地球的綠色生存環境，會對航天員的心理造成很大的壓力，情緒也會受到影響，從而影響工作效率。

“如果在空間站能有一個植物的栽培空間，不僅讓航天員能夠看到綠色，而且還可提供一些綠葉蔬菜，對舒緩航天員心理也是有非常大價值的。”劉紅表示，綠葉蔬菜的長期保存對其品質是會有影響的，尤其是對口感的影響明顯，所以植物工廠對于航天事業來說意義重大。

來源：科學網endprint