十个问答让你快速了解植物工厂(上)
6. 问:植物工厂环境如何控制?
答:植物工厂具有基于物联网技术的智能环境控制系统,通过环境传感器获取空气、水肥、植物的状态数据,再根据技术人员设定的植物生长环境需求,主动启动各类环控装置进行调节。例如某植物工厂中设定二氧化碳的浓度为0.06~0.07%,当传感器监测到二氧化碳被消耗到0.06%以下,就会启动二氧化碳释放装置,提升浓度到设定值。
大数据与AI技术近年来发展迅猛,这些新技术与植物工厂相结合便成为了大趋势。让AI监测植物工厂内的各项数据来学习作物生长与环境之间的关系,建立生长模型,便可以让AI脱离人工设定直接对植物工厂环境进行控制。利用其自主学习的结果,调整环境到作物生长的最佳状态,来提升作物产量或者降低植物工厂能耗。

植物工厂监控室中可以看到环境数据与环控设备运行情况

植物工厂环控系统操作
7. 问:植物工厂为什么要选用无土栽培?
答:植物工厂需要向作物供给的水肥可测可控,洁净卫生。土壤栽培自身的问题无法适用于植物工厂:土壤彻底消灭病原体十分困难,土壤施肥利用率低,土壤作为栽培介质重量大难以在多层栽培中使用。
使用无土栽培则可以完美避免以上问题。农学家们已经掌握了植物生长的必须营养元素,以及不同植物在不同阶段所需营养的基本规律。通过在灭菌的纯水中加入营养肥料,可以配置出符合植物需求的无土栽培营养液。植物根系直接从营养液中吸收养分,效率更高。营养液经过回收灭菌还可以继续循环使用,减少水与肥料的消耗。此外,无土栽培的形式多种多样,既有直接使用水作为生长介质的,也有营养液配合岩棉、珍珠岩等人工基质的。各种尺寸、高度的栽培架、栽培槽均可以轻松实现作物的无土栽培。

无土栽培蔬菜的洁净根系

植物工厂灌溉与灌溉控制系统
8. 问:植物工厂中人工光如何代替自然光?
答:人工光植物工厂最直观的特点,就是使用了人工光源完全代替了自然光。植物对光的需求,最主要的用途是光合所用,将光能转化为化学能(葡萄糖),为植物自身的生命活动提供能量来源。此外某些颜色的光照还是植物生长的信号,能够“指示”植物进行某些特定的生理活动——例如开花、茎叶伸长、气孔开放。现在植物工厂普遍使用的是LED(发光二极管)光源,既可以提供不同颜色的单色红光单色蓝光,也可以组合成红蓝光、全光谱等混合光。既可以提供波长在400到700纳米之间的光合有效光照,也可以提供紫外光、远红光等特殊光照。
在植物工厂实际应用中,设计者会根据不同的作物不用的目的,选择不同的LED光源。比如说要求生产形态好高产的蔬菜,就会选择全光谱白光;要求打大批量生产种苗,就会选择带有远红光的LED灯具。

LED光源在植物工厂中普遍使用

研究不同光谱的人工光对作物生长的影响
9. 问:植物工厂成本是不是特别高,能不能赚钱?
答:植物工厂的成本,一般分为两个部分,初期建设成本与生产运营成本。初期建设成本包括建设或改造“房子”外壳,安装内部的架子、LED灯具、环控硬件与软件等等。运营成本主要包括水、肥料、用电以及人工成本。不论是初期建设还是生产运营,这两部分的成本都是远远大于普通农地、普通薄膜大棚的,甚至数倍于智能连栋玻璃温室。这就导致人工光植物工厂并不能轻轻松松盈利。
想要盈利一般有一下几个思路:
1) 提升优化植物工厂设计与运营方案,提高水费电能的利用效率,减少水、气、热、光的损耗。通过更小的消耗,换来更大的作物产量,以此带来盈利机会。
2) 加大市场营销端的宣传,让社会认识到植物工厂生产出的农产品的优势,提高销售价格。
3) 种植利润更高的作物,比如选择用于深加工的人参,而不是市场价格普遍较低的叶菜。

回收植物蒸腾水减少水消耗成本

获得多项认证可以进入高端超市的美国植物工厂蔬菜,售价昂贵

植物工厂高价值经济作物育苗,利润大于种植直接食用的叶菜
10. 问:植物工厂发展方向在哪里?
答:植物工厂由于技术相对复杂、投资大、能耗高,应用的规模仍然偏小。想要让植物工厂应用的规模更加扩大,笔者认为,发展方向应该是更加的智能化与专业化。
智能化是利用前文所提到的信息技术、计算机技术,优化植物生长与环境的交互过程,减少能量的消耗,提升作物的产量与品质。专业化则是扬长避短,不与传统农业优势作物竞争,不以替代传统农业为目的。发挥自身的专业优势,或利用各类非耕地或者人工设施进行生产,实现“无所不在”;或生产利润高但传统种植方式产量低品质难保障的作物,发挥专业特长。

自动化、智能化、连续生产高附加值作物

未来融入你我生活的家庭植物工厂