在安溪湖頭光電產(chǎn)業(yè)園內(nèi)，剛接受省委省政府工作檢查組“檢閱”沒多久的省級在建重點(diǎn)項(xiàng)目——中科三安“植物工廠”，25日又迎來一批客人的到訪，包括人民日報(bào)、新華社、中央電視臺(tái)、中央人民廣播電臺(tái)等在內(nèi)的近20家央媒30余名記者組團(tuán)來到這一“耕種陽光”的神奇工廠，探索新興光生物產(chǎn)業(yè)的“密碼”。
作為中國科學(xué)院植物研究所在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究和科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化的典型案例，“植物工廠”同樣是產(chǎn)業(yè)跨界融合和升級的優(yōu)秀范例。2015年12月，中科院植物研究所與福建三安集團(tuán)共同發(fā)起成立了高科技創(chuàng)新型企業(yè)——中科三安，利用植物所于植物科學(xué)領(lǐng)域的研發(fā)優(yōu)勢，結(jié)合三安集團(tuán)旗下核心企業(yè)三安光電領(lǐng)先的LED光源技術(shù)，進(jìn)行光生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化。去年6月，中科三安運(yùn)用自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)，在湖頭光電產(chǎn)業(yè)園建成了目前世界上單體最大的10萬級潔凈度的全人工光型植物工廠。
通過利用計(jì)算機(jī)對植物生育的溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度以及營養(yǎng)液等環(huán)境條件進(jìn)行自動(dòng)控制，工廠內(nèi)的蔬菜生育不再受或很少受到自然條件制約，生長周期大幅縮短。短短一年時(shí)間里，植物工廠蔬菜產(chǎn)量不斷攀升，如今每個(gè)月有1.2噸至1.5噸的生菜、小白菜、冰草等蔬菜從“植物工廠”走向千家萬戶的餐桌，以其清新潔凈的品質(zhì)和更為爽脆的口感贏得不少消費(fèi)者的熱捧。
“‘植物工廠’的未來不單純是種菜，還將不斷延伸到生物醫(yī)藥領(lǐng)域。”三安集團(tuán)董事長林秀成在答媒體記者問時(shí)透露，在一批研發(fā)團(tuán)隊(duì)的努力下，“植物工廠”已經(jīng)由種蔬菜擴(kuò)大到種藥草。
中科院植物研究所博士研究員鄭延海告訴記者，通過不斷研究試驗(yàn)，已經(jīng)掌握了福建尖葉金線蓮、安徽霍山石斛、蛇足石杉、馬尾杉等一系列高附加值和瀕危的藥用植物的生長習(xí)性，可利用“植物工廠”模擬野生中草藥的生長環(huán)境，并通過有效調(diào)控手段提高藥用有效成分在植物體內(nèi)的含量，增加經(jīng)濟(jì)效益，“今年下半年將投用藥用植物生長車間，進(jìn)入批量生產(chǎn)環(huán)節(jié)。”此外，商務(wù)部已決定向中科三安購置自主研發(fā)的模組化設(shè)備在肯尼亞捐建一座小型“植物工廠”，以支援非洲建設(shè)，同時(shí)收集保護(hù)當(dāng)?shù)貫l危藥用植物。
工業(yè)or農(nóng)業(yè)？
植物工廠建設(shè)在鋼筋混凝土的廠房里，它究竟是工業(yè)還是農(nóng)業(yè)？植物工廠研究院院長、中國科學(xué)院植物研究所研究員李紹華肯定地說，“植物工廠一定是農(nóng)業(yè)。植物工廠是包括溫度、濕度、光照、CO2和營養(yǎng)條件等在內(nèi)的生長環(huán)境，全智能控制的植物高效生產(chǎn)系統(tǒng)，是現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)、農(nóng)業(yè)栽培技術(shù)、環(huán)境控制、材料科學(xué)、建筑工程和計(jì)算機(jī)等多學(xué)科集成創(chuàng)新、知識(shí)技術(shù)高度密集的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，被認(rèn)為是設(shè)施農(nóng)業(yè)的最高級發(fā)展階段。” 李紹華解釋說，植物工廠不受自然環(huán)境制約，它能夠全天候高效生產(chǎn)，這不僅能大幅提高土地利用率，還能解決日益突出的食品安全問題；不僅在都市農(nóng)業(yè)，還在國防裝備、遠(yuǎn)洋艦船、沙漠荒島、航空航天等特殊環(huán)境領(lǐng)域，對于解決我國人多地少的國情具有重要的戰(zhàn)略意義和廣闊的應(yīng)用空間。
“植物工廠是未來農(nóng)業(yè)的重要發(fā)展方向，也被世界各國列為高技術(shù)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)。” 李紹華表示。
數(shù)百億美元商機(jī)
“植物工廠的概念最早由日本提出，目前僅有美、日、歐等少數(shù)發(fā)達(dá)國家掌握這項(xiàng)技術(shù)并形成成熟產(chǎn)業(yè)。”中科院植物所副研究員裴克全列舉數(shù)據(jù)說，根據(jù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)預(yù)測，到2020年全球用于植物生長的LED光源產(chǎn)值將達(dá)到數(shù)十億美元，植物育成產(chǎn)值可達(dá)到數(shù)百億美元。我國植物工廠起步雖然較晚，但發(fā)展速度非常快。“目前，各類資本正加速進(jìn)入這一新興領(lǐng)域，不僅中糧、寶鋼在布局植物工廠園區(qū)，菲利普、三菱等企業(yè)也紛紛介入植物工廠的技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)推廣。” 裴克全說，據(jù)日本株式會(huì)社專家預(yù)計(jì)，中國植物工廠未來有望達(dá)到日本植物工廠10倍以上的規(guī)模。
“據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至目前，我國已建植物工廠達(dá)80多家，目前規(guī)模最大的就是中國科學(xué)院植物研究所與福建三安集團(tuán)共同發(fā)起成立的福建省中科生物股份有限公司運(yùn)營的中科三安植物工廠。” 李紹華研究員補(bǔ)充說。
核心技術(shù)“光配方”
在植物工廠里，從催芽室播種開始，煉苗室的LED光照下長出小苗，再到栽培室繼續(xù)光照，成長完成后送到蔬菜預(yù)冷室冷卻，在十萬級凈化廠房進(jìn)行種植，生育期約在35天。李紹華說，“這樣生產(chǎn)出來的果蔬，百分之百無農(nóng)藥、無重金屬污染，沒有轉(zhuǎn)基因等人們憂慮的問題，完全可直接食用。”
談及植物工廠的核心技術(shù)，他認(rèn)為，植物“光配方”及植物照明產(chǎn)品、植物營養(yǎng)液配方及循環(huán)利用技術(shù)、植物品種篩選和栽培方式等都是核心技術(shù)，而LED人工光源技術(shù)更是核心技術(shù)的核心，在這方面中國已處于全球領(lǐng)先地位。目前國內(nèi)LED照明燈具中，三安光電的市場占有率超過68%，而80%以上的LED燈使用了三安光電的芯片。三安光電利用自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)已經(jīng)掌握植物生長照明技術(shù)，研發(fā)的LED芯片可用于蔬菜、水果、花卉、藥材等作物生長的專用光源開發(fā)。科研人員已經(jīng)研制成功蔬菜育苗燈、栽培燈等多種類型的LED燈具，不同植物的通用及專用營養(yǎng)液，篩選出可應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)化的10余種水培葉菜品種。
植物“光配方”是一項(xiàng)根據(jù)不同的植物品種在不同發(fā)育階段所需要的光照進(jìn)行的長期復(fù)雜性研究，李紹華解釋說，“不同蔬菜品種對光的需求是有差別的，如LED藍(lán)光能顯著提高豌豆幼苗的植株鮮重和葉綠素含量，但在其他植物中的結(jié)果卻完全相反。這在植物工廠生菜生產(chǎn)過程中很重要，藍(lán)紫光有利于紫葉或者紅葉生菜的著色。因此，植物工廠種植品種的‘光配方’將是未來的開發(fā)重點(diǎn)，定制的‘光配方’意味著更快的生長速度、更高的產(chǎn)量和更優(yōu)秀的品質(zhì)。”
