當前，新型冠狀病毒仍在持續，對產業及企業造成了一定程度的影響，也牽動著各行各業人們的心。在此形勢下，中國半導體照明網、極智頭條，在國家半導體照明工程研發及產業聯盟、第三代半導體產業技術創新戰略聯盟指導下，開啟疫情期間知識分享，幫助企業解答疑惑。助力我們LED照明企業和產業共克時艱！
本期，我們邀請到中國科學院植物研究所植物工廠研發中心、福建省中科生物股份有限公司研究院博士李晶帶來了“LED植物工廠及育苗的產業化”的精彩主題分享，以下為主要內容：
一、植物工廠是顛覆傳統農業生產的高科技農業產業
植物工廠是光、溫、濕、CO2及營養等生長環境條件全智能控制的植物高效穩定生產系統。
不受土地、土壤、氣候等環境條件制約的周年連續生產形式。將現代生物技術、建筑工程、環境控制、材料科學、設施園藝和計算機、AI大數據等多學科集成創新、知識技術高度密集的農業生產方式。
植物工廠具有諸多特點，比如不依賴于土壤與氣候環境條件，周年穩定生產供應，高食品安全保障與高潔凈度，高產（空間利用率高），人工調控下的高產品品質，節省資源、環保，舒適的勞動環境。
植物工廠的發展也在滿足國家戰略需求，在減肥、減農藥和減少灌溉用水上具有重要戰略意義，用水肥減少90%，不使用農藥。同時可以克服環境污染對植物生長的影響，保障食品安全，應對全球氣候變化，比如氣候變暖、自然災害頻發等。
二、植物工廠發展歷程及發展現狀
植物工廠有半人工光形式和全人工光形式，LED植物工廠經歷了幾個發展階段。
跑道式早年在日本發展比較好，模組式摒棄了鋼結構，類似搭積木，搭建省人工，速度快，使用的材料是食品級的，保證蔬菜沒有污染。自動化階段，從播種到采收前都是無人化。
日本、中國臺灣是植物工廠比較早興起的國家和地區，發展比較好，數量比較多，其他地區比如美國、歐洲等也有LED植物工廠在不斷興起。
三、植物工廠關鍵要素
1.植物照明是植物工廠最關鍵的技術之一
植物在不同發育階段的光需存在差異，系統結合光強、光周期和光照方式等不同發育階段的光環境提供適宜光配方。從下圖中可以看出，合適的光配方可以顯著提高產量。同時可以降低能耗。研究光對植物的產量，降低成本有非常重要的作用。
2.營養液
礦質營養主要涉及大量元素、微量元素合理配比。要關注大循環、微循環，其中穩定性非常重要，因為穩定性直接影響植物的生長，在營養液的研發和使用過程中，要關注是否更加穩定，能否保證它的潔凈程度。
3. 栽培管理
由于植物工廠特別的環境，植物工廠需要配套的栽培管理技術，實現生長迅速、產量高、品質好、能耗低的目的。
4. 環境控制
因為涉及到方方面面，溫度、濕度、光照、CO2濃度。需要多裝備、多學科融合才能達到良好的環境控制。
四、中科三安植物工廠
福建省中科生物股份有限公司由中科院植物所和三安集團于2015年共同發起，致力于LED植物工廠產業。
建有國際上最大的(6000m2)光生物產業研究實驗室
中科三安設有光生物產業研究院，擁有博士（12名）、碩士為主的160多名專職研究團隊。研究院擁有18個大型植物生長箱，4個50m2植物生長室，10個20-30m2植物生長室，4個500m2特種藥用植物室，19個30m2特種藥用植物室，1500m2植物組培研究室。
光生物產業研究實驗室配備了良好的研究設備
設備93臺套，>5萬40臺套，總原值超過2000萬元，創新藥物研究設備仍在繼續購買中。
湖頭研發中心儀器平臺（384m2）
研究院也得到了眾多支持，其中政策支持方面，是2018年中科院“十三五”八十個重點培育方向之一，2018年中國科協12個領域60個重大科技難題之一，中科院“STS”重點項目以及“弘光專項”的支持。2016年福建省重點項目。
中科院植物所和三安集團也提供了技術支持，其中有院士工作站，植物所成立植物工廠技術委員會和研發中心，中科院光生物學重點實驗室的光生物學技術優勢，三安集團LED芯片發光的優勢，以及從芯片、封裝到成品的全產業鏈保障等。
植物專用光譜
開發出80余種專用光譜配方，涵蓋科學研究和農業生產領域，針對不同植物不同生長階段，開發不同光譜。
專用營養液系列
營養液方面開發了生菜、冰菜、金線蓮、十字花科、花卉專用、瓜果類專用的營養液。有助于產量高、花量大。
產量和品質與栽培模式密切相關
對栽培模式不斷的創新研究，能夠實現產量更高，更節能的效果。
1.產量
從種子萌芽到采收35天，其中優雅生菜為110g（40天150 g），白梗小白菜為120g （40天180 g）。
2. 生產能耗
優雅生菜: 9kw/kg，白梗小白菜: 8kw/kg。
CFD流體力學模擬的基礎上精準控制環境
將計算機數據分析建立模型，然后對環境控制做模擬，將環境參數和大數據分析結合在一起，做環境模擬，通過模擬來調整廠房里的實際情況，保證環境控制穩定。
植物工廠裝備研發
模塊式整合栽培系統ZKM1(PCT國際專利)，革新了傳統跑道式植物工廠。將水電集合在模組中，模組化設計能快速安裝和拆卸（2個人30分鐘），成本低（是傳統跑道式裝備的40%-50%）。已在很多國家進行銷售，反響不錯。
此外，中科三安開發了自動化栽培模組，目前已進入中試，預計今年底到明年初，正式產業化。
植物專用燈具
開發出6大類40余種植物照明燈具，具有以下特點：
（1）燈具壽命長，光衰小，使用36000小時。
（2）材質耐用，重量輕；
（3）光效達2.1umol/J；
（4）安全可靠，產品通過CCC、CE或者ETL安全認證；
（5）散熱好，燈具表面溫度低；
（6）防護等級達IP65；
中科生物植物專用燈具的特點與優勢
（1）壽命長，光衰小，使用36000小時。
（2）材質耐用，重量輕；
（3）光效達 2.1umol/J；
（4）安全可靠，產品通過CCC、CE或者ETL安全認證；
（5）散熱好，燈具表面溫度低；
（6）防護等級達IP65；
（7）光分布均勻
光譜可調：大嘴鳥系列，適宜科研。
可定制任何光質的單色光專用燈具。
植物工廠未來將向無人化、生產智能、管理智能、任務智能等方向發展。
中科三安的商業化LED植物工廠
從2016年起，每天生產1.5噸蔬菜，銷售到周邊超市、酒店、會員等。福建植物工廠供給廈門、泉州、福州。金寨植物工廠供給安徽及上海。美國拉斯維加斯的植物工廠供給附件賭場及酒店。其中，一萬平米的廠房，位于福建安溪，首期5千平米，位于美國拉斯維加斯。
藥用植物的有機種植, 1.5萬平米，位于福建安溪
美國舊金山 福建安溪（研究）
極端環境下的特殊運用
4大類100余款植物專用/通用LED燈具
五、LED植物工廠育苗
植物工廠育苗是在全封閉可控的環境，只使用人工光源，實現穩定、快速、高效的立體式育苗。是最先進的一種育苗方式。
全人工光型工廠化育苗
2019年5月，首棟產業化的育苗植物工廠在山西省長治市投產，包括2000m2的育苗植物工廠。
為什么開展植物工廠育苗
（1）最佳的生長環境，生長速度快，節省成本。壯苗，緩苗快、植株健壯、結果早；
（2）全年穩定、高效的育苗；
（3）立體栽培：容積率高，育苗量大；
（4）不受外界環境的影響，應對頻發的自然災害；
（5）減少肥料、灌溉用水；
（6）無病蟲害，不使用農藥、不傳染病害；
（7）不使用激素；
（8）就近育苗，減少運輸；
植物工廠育苗重要技術及裝備
全人工光植物工廠育苗的特點
環境優良可控，植株長勢好，生長迅速，長勢旺盛，無徒長，根系發達，緩苗時間短，
定植后生長快速，結果快。
育苗
植物工廠種苗質量評價
節本增效途徑
（1）優良的設計，減少建筑投資，比如廠房、暖通、動力、能源回收，高容積率，高效率，低能耗。
（2）降低照明能耗，LED代替高壓鈉燈、專用光譜+高效節能燈具、最佳的光照策略。
（3）環境控制，專業的環境調控策略，最優的環境控制參數，提高產能，降低能耗。
（4）快速生長，質量好提早出苗，提早結果；壯苗。
（5）減少勞動力，比如播種、移動、日常管理，提高機械化和自動化，優良的育苗模組設計。
（6）嫁接苗，高價值苗
六、未來趨勢
植物工廠裝備角度，走向低成本、高自動化，高集約化。多學科融合，將現代生物技術、設施園藝、建筑工程、環境控制、材料科學和大數據融合，低成本，高效率。
植物專用光譜開發與燈具
密閉環境下，光譜和燈具好，效益才能更好，長勢更好，成本更低。需要針對藥用植物和特種藥用植物、經濟作物、植物補光等開發光譜與專用燈具。
開發植物工廠作物生產新種類及其高產優質生產技術
比如瓜果與茄果類蔬菜，食用花卉，果樹（藍莓與草莓），藥用植物（霍山石斛、人參、三七）等。
植物工廠專用蔬菜品種育種
目前植物工廠沒有特別的專用品種，很多品種都是拿溫室的，或相關的一些品種拿過來，在植物工廠使用，需要開發專用的育種品種來，需要的是長勢更快，品質更好，但是對抗病性的要求沒有那么高。需要開發一些專門的適合植物工廠的品種。
（文字根據直播內容編輯整理，略有刪減，更多詳細內容請參考直播內容）
