植物工厂里栽种的白茄子

通过斜插式墙体无土栽培，科研人员把一些具有观赏性的彩色植物“弄上墙”，摆出各种图案和造型。

　　用装有草炭、蛭石、珍珠岩的基质把甘薯的藤蔓埋起来，黑暗和四周的压力可以诱导藤蔓吸收大量营养，膨胀成我们所吃的块根，并结在空中。这种栽种模式不仅生产周期短、产量高，还大大节省了耕地。

　　植物工厂中的一切环境条件都是人工控制。图为中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所的博士生导师杨其长，在向记者介绍植物工厂的环境控制系统。

　　都说万物生长靠太阳，《环境与生活》杂志记者却听说，在中国农业科学院设施农业研究中心自主研发的人工光植物工厂里，植物的生长完全不靠阳光。为了一探究竟，记者近日专程前往中国农科院，采访了中国农科院农业环境与可持续发展研究所研究员杨其长，并参观了这里的植物工厂。

　　“哔”地一声，在位于北京市海淀区的中国农科院高新技术园区的一个玻璃温室里，北京中环易达设施园艺科技公司的工作人员按了一下遥控器，一堵长约10米的墙中央的百叶窗缓缓升起，映入眼帘的是一排排铁架上长势旺盛的奶油生菜。它们被“关”在一个密闭的屋子里，外人只能透过玻璃墙看到里面的情况。菜被紫红光晕包围着。

　　走近瞧，原来每排菜的上方分布着分别发出蓝光和红光的小灯，交叉照射形成了紫红色效果。一排排的白色泡沫板被挖开了许多小洞，每个小洞有一棵植物，完全采用水培方式，用营养液代替土壤提供植物所需养料。

　　无菌无虫，稍洗洗就能生吃

　　“植物工厂是一种通过计算机对设施内温度、湿度、光照、二氧化碳浓度以及营养液等环境条件进行自动控制，不受自然条件制约的全新生产方式。它可做到“周年生产”，就是一直不断地生产，循环往复，没有停止。”中国农科院的杨其长研究员介绍，早在1957年，丹麦就发明了小型的植物工厂。1974年，日本也逐步发展起来，我国10多年前开始从事这类研究。杨其长是智能型数字植物工厂课题组组长、我国数字植物工厂研究的开拓者。

　　他介绍，农科院高新技术园区的植物工厂分为人工光和日光性的两类。在植物工厂里，植物的生长周期可缩短50%，可以“立体”(多层平台)培养。在相对封闭的环境里，病虫害得到有效控制，不用打农药。这种系统对土地没有要求，城市的建筑群里、地下室、屋顶上都有成功实验案例，将来在戈壁、沙漠、荒地、岛屿及一些废弃耕地，也可以这么来搞。

　　日本人就宣传植物工厂种出来的菜更安全，无菌无虫，稍微洗洗就能生吃。

　　让年轻人愿意务农

　　令杨其长担忧的是，我国很多年轻人不愿意从事农业，农业劳动力老龄化现象严重。据统计，我国当今务农的农民，有六七成是60岁以上的老人。日本到2016年，60岁以上的农业从业人员大概占85%。让老弱负责粮食生产，是个很大的问题。

　　2002年，杨其长获得了科技部科学仪器设备升级改造项目“植物无糖培养环境综合调控系统”的支持，开始了密闭式人工光植物系统的研究。2004年，再次获得科技部“植物水耕栽培装置及其营养液自控系统”项目的支持。正是这两个课题的支持，为数字植物工厂的研究奠定了基础。

　　2009年8月31日，杨其长团队建设的国内第一例智能型植物工厂宣告成功。3年过去了，在农科院的东北角，一座占地1600平方米、专为发展植物工厂的建筑已经建成，只差投资购买设备入驻生产。

　　杨教授认为，植物工厂尚属高端“测试版”技术，各方面看上去都“很诱人、很唬人”，很多城市拿它去吸引旅游者，但真正投入生产的只有山东、江苏、广东等省，主要和中环易达合作开展。

　　说起目前的研究状况，杨教授表示，要在植物工厂里把蔬菜种出来，人工光可用也可不用。用自然光的缺陷就是不能进行多层生产，空间利用率低，影响产量，依然受自然条件限制。用人工光的空间利用率高，但很耗电，经济成本高。

　　杨其长现在的研究重心放在光源上，他的团队曾做过实验，发现LED灯比荧光灯要节能50%以上，能耗只有白炽灯的1%。由于植物生长对光谱有要求，波长450纳米左右的蓝光和波长660纳米左右的蓝光被叶绿素吸收最多。民用LED照明灯的光谱在400纳米到700纳米之间，其中有一部分是绿光。“绿光对植物没有用，因为植物是绿色的，不敏感，就不吸收。”有针对性地使用红光和蓝光，效率比普通LED灯要更高。

　　植物工厂的设备基本上都是自主研发，并没有从国外引进。一方面是还没有途径，另一方面也没必要。因为“所需要的技术并没有想象的那么复杂。中国的传感器技术、栽培技术、控制技术，营养液的技术基本上都比较成熟”。

　　在杨其长看来，植物工厂的缺点主要是设备成本和运行成本高，这是发展瓶颈。他已经尝试过用太阳能发电，但效率还比较低，不过，让他比较乐观的是新能源的发电效率也在提高。

　　所产蔬菜已入驻商场

　　农科院植物工厂种出来的菜的品质、形状、口感，和传统方式种的菜相比差不多，但菜所含微量元素可能不一样。

　　目前植物工厂的产量不大，除了卖给北京几家宾馆饭店，还在附近的双安商场有个蔬菜小专柜。10月23日正午，记者来到双安商场，果不其然，在地下超市门口就有中环易达公司的员工在卖植物工厂所生产的菜，有水培的奶油生菜、青椒、黄瓜、茄子、苦菊、小白菜、油麦菜、香菜等，一包10块钱左右。还有各种用基质培养的盆栽，价格在20到30元之间。

　　用营养液培养出来的蔬菜，消费者会不会在感情上难以接受呢？杨博士认为，消费者目前不太买账的主要原因，是植物工厂种出来的菜硝酸盐含量偏高。“从实验来看，硝酸盐的含量可以通过技术控制。营养液里有硝态氮，硝酸盐的成分会比较高。后期快收成的时候，通过短期连续光照和调节营养液配置等方法，能使种出来的菜比用土栽培的菜所含的硝酸盐还低，这些技术的成本不高，比较容易解决。”

　　家里也能搞植物工厂

　　我国已经发明了把植物工厂微型化，做成家庭型的。2010年上海世博会就已经展出家庭型植物工厂，并在全世界范围内获得认可，是国际上稍微领先的技术。

　　对于这种家庭型的植物工厂，杨其长坦言，在家庭环境下，很多东西不需要人工控制，更为简易。“适合人居生活的话，就适合植物生存。”便宜的一套装置大概1000多块钱。“最多比一个冰箱贵一点，种20天左右就能吃到菜。”

　　杨其长还介绍，植物工厂如果发展成垂直农场，节省出来的耕地可以植树造林。不过他也强调，不可能把传统农业方式都废弃了。

　　红薯树空中长红薯

　　参观过程中，工作人员告诉记者，蔬菜工厂有很多种立体无土栽培模式，如斜插式墙体无土栽培可以附着在建筑物表面，种些叶菜、矮生花卉、草莓等，可以根据不同植物颜色拼装组合成各种植物图案和立体造型。

　　在一个花园中，白色的矮篱笆上爬满了翠绿的藤蔓，藤蔓间点缀着些许或红或橙的小花。虽置身室内，却被一股清凉气息萦绕着，阳光穿过屋顶的玻璃一泻而下，缓缓地流淌在每一片叶子上，在地上映照出斑驳的影子，幽幽小径将人引到一个清新的小屋中。植物们使劲浑身解数要渗透到每一寸墙体里。工作人员介绍，这是现代温室工程技术与设施栽培技术及园林景观艺术相结合的“温室公园”，不属于植物工厂。

　　整个玻璃温室阳光通透，但偶尔也有“树荫”，让人好奇的是，没有“树干”，唯有一些藤叶，抬头看，空中吊着一个个白色的花盆。仔细一看，竟有几个红薯挂在空中的藤蔓上。

　　杨其长称之为“中国人自己的发明”。他介绍，红薯是最皮实的，放到水里能长根，拔出来晾几天还不死，生命力很旺盛。它其实是多年生的植物，适合做空中栽培。这红薯“树”从2005年栽培到现在，一直都活着。

　　那么，红薯如何能长在空中的藤蔓上呢？原来，杨其长的团队通过对藤蔓进行诱导，将藤蔓的随意一个节点，埋到装有草炭、蛭石、珍珠岩的基质里固定住，浇些水，使它们在黑暗的环境中长出根，经光合作用吸收营养而膨大，变成块根。整个过程大概需要三四个月。

　　结出的红薯基本形态与普通红薯相差不大，营养成分可能稍微有点差异，研究还在进行中，尚未有确切的实验数据。“理论上，产量要比种在地上高两三倍。”

　　◎本刊记者 叶晓婷 季天也 撰文/摄影