植物工廠打開“任意門”

大棚外是茫茫戈壁，大棚內卻綠意盎然。

近日，在新疆和田經濟新區萬畝設施農業基地的大棚里，幾名工作人員正在忙著收割水稻。在戈壁沙漠上種植水稻，這似乎是難以想象的事情。

據悉，這背后所支撐的植物種植環境正是植物工廠，它不僅能讓作物在沙漠、戈壁等極端環境生長，還能通過人工控光讓作物實現二倍速生長。

繼4月26日第一次收割成熟的水稻后，目前，大棚迎來了第二次水稻收割，這也是國際首次在沙漠溫室條件下通過多層立體栽培實現水稻快速繁育試種成功。而目前伴隨著AI技術的融合，我國植物工廠技術正在不斷走向成熟。

水稻在戈壁“超級生長”

植物工廠，聽起來帶些科幻色彩的名字。它是通過溫度控制、人工LED光源智能補光及營養調控等技術手段進行垂直立體無土栽培的實驗環境。

可以說，植物工廠提供了一種路徑，就是種地不再用“靠天吃飯”。作物生長需要光，植物工廠內的LED光源可以控制光譜、亮度和時長，作物需要照多久的光，就可以照多久，相當于人工為其定制了“營養大餐”。 除此之外，在施肥方面，通過植物工廠培養的作物可以在不同的生長階段精確地獲得所需的營養。比如在草莓開花結果的時候需要磷，科研人員就可以多給它添加磷。

其實，早在2021年，中國農業科學院都市農業研究所就通過上述技術成功在植物工廠環境下實現水稻生育期減半，周年化連續繁育的突破。

而此次水稻快速繁育的地點選在新疆和田，是因為和田位于北緯37度左右，擁有十分優越的光熱資源，光照時間一年大約可達到3500小時，可以有效緩解植物工廠的高運行成本。目前，在傳統大田環境下平均生長周期在120天以上的水稻，在植物工廠的技術加持下，縮短了近一半生長周期。隨后，科研團隊又在沙漠溫室里相繼探索了大豆、玉米、小麥等主糧作物，以及油菜、苜蓿等作物的快速繁育關鍵技術。

20層“高樓”里種蔬菜

“此次在和田地區探索的高效節能沙漠連棟溫室，其成本僅為荷蘭玻璃溫室的三分之一，能耗成本僅為荷蘭玻璃溫室25%左右，未來，這種溫室可以結合新能源、智能化、機械化等技術，進一步大幅度降低成本，增強國際競爭力。”都市農業研究所智能園藝裝備創新團隊首席科學家楊其長介紹說。目前，該技術已在我國黑龍江、石家莊、珠海等地區推廣應用。

說起我國的植物工廠技術，上一個值得一提的里程碑，是2023年12月在四川成都投入使用的全球首座無人化垂直植物工廠。該植物工廠由中國農業科學院都市農業研究所自主研發，高接近10米、栽培層數達20層，為全球最高。

“加速”是植物工廠的標簽。在植物工廠的環境下，三大主糧作物（玉米、小麥、水稻）的生長周期都能夠縮短50%以上，而且不受季節影響，可以全年種植，一年可以收5-6茬。除了三大主糧之外的十幾種作物，從種到收，也都可以實現二倍速。

植物工廠未來應用場景十分豐富。中國農業科學院都市農業研究所研究員王森認為，“在人口密集的城市，通過植物工廠就能保障城市的日常蔬菜供應，如遇城市交通封閉等特殊情況也能保證蔬菜供應自給自足。”此外在邊防哨所、遠航科考、島礁生存等場景中，植物工廠也有望發揮重要作用。

保障口感成下一步目標

“植物工廠要擺脫農業生產對自然環境的依賴，但倘若建設、運營成本昂貴，所產蔬果依然無法走入尋常百姓家。”拼多多高級副總裁、首席發展官朱政表示。對比植物工廠技術發達的日本、荷蘭等國家，我國植物工廠技術起步較晚，大多數仍處于試驗階段，但依然代表著農業領域前沿的科技水平。

例如，在上海的植物工廠內，科研人員正在通過AI技術將作物生長的過程“數字化”。上海市農科院信息所副研究員錢婷婷表示，植物工廠實驗室實時采集農作物產量、品質與能耗關系的大數據，讓AI技術成為作物生長的“成長參謀”。

未來，保障口感和無人化操作是植物工廠發展的趨勢。相關科研人員表示，目前正著手提高作物中酶類物質含量，以保障口感更好，色澤更鮮亮。此外，工廠中的很多步驟都是可以程序化操作的，植物工廠出品的農產品的競爭優勢將更上一個臺階。