| 開放型植物工廠才是我國(guó)目前階段相適應(yīng)的耕作模式 |
當(dāng)前世界各地爭(zhēng)相開發(fā)各種類型的植物工廠，以探索未來(lái)農(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)與先進(jìn)模式，為人類食物安全保障及城市的可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐，我國(guó)的科研機(jī)構(gòu)也投入了該項(xiàng)目的研發(fā)當(dāng)中，技術(shù)也漸漸走向成熟，國(guó)內(nèi)各大媒體也相繼報(bào)道，展示了植物工廠的尖端科技與神奇風(fēng)范，使我國(guó)農(nóng)業(yè)科研在國(guó)際上地位也有了一席之地。但面對(duì)生產(chǎn)實(shí)用，現(xiàn)在各國(guó)所開發(fā)的植物工廠還存在太多的技術(shù)問(wèn)題及成本問(wèn)題。
剖析植物工廠的技術(shù)組成及成本核算，主要由以下部份組成。
（1） 栽培部份：水培、基質(zhì)培、霧培，涉及相關(guān)的栽培架種植槽或者循環(huán)管道；其中又細(xì)分的組件又有：動(dòng)力泵、定植杯、彌霧噴頭、定植板、過(guò)濾器、殺菌器等，這部份組成與常規(guī)的無(wú)土栽培溫室相似，沒有太大的區(qū)別與不同，所以在成本上也差異不當(dāng)。
（2） 控制部份：運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)及傳感器技術(shù)或者結(jié)合信息技術(shù)與圖像處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)栽培環(huán)境相關(guān)氣候因子的智能化自動(dòng)化調(diào)節(jié)控制，該部份的構(gòu)造成本與普通的無(wú)土化設(shè)施栽培控制系統(tǒng)也相當(dāng)，無(wú)非是植物工廠模式控制的參數(shù)相對(duì)增加對(duì)精確度的要求相對(duì)提高而已。
（3） 補(bǔ)光部份：狹義概念上的植物工廠其實(shí)就是完全人工環(huán)境模擬控制型的種植工場(chǎng)。所以在光照的要求上都是以人工補(bǔ)光的方式給植物以最大程度最高效率的滿足。這部份是投入成本最高或者運(yùn)行成本最高的一塊，如果以普通的鈉類或者熒光燈為光源，雖然一次投入相對(duì)較小些，但要達(dá)到植物生長(zhǎng)要求的光照度則需消耗大量的電能，從生產(chǎn)角度來(lái)說(shuō)，成本過(guò)高。而如果采用新型的半導(dǎo)體光源（LED燈）作為補(bǔ)光，雖然耗電量省，但硬件投入不菲，每平方達(dá)數(shù)千元，以用電功率來(lái)說(shuō)，栽培一平方米面積的蔬菜瓜果至少需100瓦的功率才能滿足，對(duì)于電資源緊缺的地方成本會(huì)更高。補(bǔ)光的成本是當(dāng)前發(fā)展植物工廠的最大成本障礙。
（4） 空間隔離部份：通常采用10-15cm厚的擠塑板作隔熱材料或者用隔熱較好的工廠板房材料，而且要做到內(nèi)空間的對(duì)流通風(fēng)及適合的濕度管理，需對(duì)隔離的空間進(jìn)行智能化調(diào)控。這部份的成本對(duì)于大面積建造來(lái)說(shuō)成本也還較高。
（5） 空調(diào)致冷與加熱：從硬件來(lái)說(shuō)大空間需配大功率空調(diào)系統(tǒng)，也是一筆不小的投入，但最為矛盾與頭痛的問(wèn)題，是補(bǔ)光放熱與空調(diào)致冷間存在能量的惡性循環(huán)，這是當(dāng)前植物工廠動(dòng)行成本過(guò)高的又一大原因。因栽培空間大量的補(bǔ)光燈會(huì)釋放過(guò)多的余熱，而這些熱能在隔熱空間內(nèi)不斷的積累升溫，會(huì)使工廠空間產(chǎn)生異常高溫，如果不采用致冷手段，則會(huì)影響生長(zhǎng)或燒苗，所以在補(bǔ)光的過(guò)程中常需啟閉致冷系統(tǒng)，導(dǎo)致成本飚升。
從上述可見，植物工廠發(fā)展的限制因子，其實(shí)還是能源問(wèn)題，而不是栽培的設(shè)施與控制問(wèn)題，栽培的設(shè)施與控制不是科研要解決的核心，科研與生產(chǎn)需解決的核心自然也就是能源獲取的問(wèn)題。
太陽(yáng)光照是用之不竭的能量中心，我們放棄自然光照而采用人工光栽培無(wú)非是讓栽培環(huán)境更有利于人工控制，創(chuàng)造出最適合的生長(zhǎng)環(huán)境。而普通的溫室因通透的薄膜或玻璃作覆蓋，很難對(duì)光照的熱效應(yīng)進(jìn)行精確化的控制與利用，這是人們放棄自然光選擇人工光的主要原因所在。
數(shù)年前，我們?cè)鴮?duì)植物工廠進(jìn)行償試，也因能源與建設(shè)成本問(wèn)題而放棄了這種完全控制型植物工廠的開發(fā)。隨著近幾年的不斷研究與發(fā)展，對(duì)環(huán)境的控制及工廠化空間的創(chuàng)造我們尋找到新的解決方案，并也在生產(chǎn)作了償試性運(yùn)用，效果較好，可望成為當(dāng)前植物工廠發(fā)展的一種新模式。這就是溫室大棚型的半開放型植物工廠，以科學(xué)利用自然光為主要能源，減少補(bǔ)光與耗電的投入，通過(guò)綜合的環(huán)境調(diào)控，為溫室創(chuàng)造最適合或最接近理想化的生長(zhǎng)空間，同樣可以達(dá)到或超過(guò)植物工廠的生長(zhǎng)與生產(chǎn)效果。
技術(shù)方案：以水為熱量?jī)?chǔ)備中心，以肥皂泡為調(diào)光與能源的調(diào)控中心，以計(jì)算機(jī)的智能化作為信息采集反饋與數(shù)字化處理中心，以大空間的隔熱而透光溫室作為生長(zhǎng)空間，形成了基本封閉的生長(zhǎng)環(huán)境，照?？梢赃_(dá)到理想化的工廠效果。
技術(shù)效果：通過(guò)鳥巢型氣泡溫室技術(shù)的運(yùn)用，一是解決了光照與空間問(wèn)題，二是解決了隔熱阻塵及病蟲侵入問(wèn)題，三是結(jié)合最利于空間栽培的霧化栽培技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了空間利用最大化，環(huán)境調(diào)控良性化，達(dá)到了以最少的能源投入最低的運(yùn)行成本之良性效果。
這種半開放式的植物工廠具有建造成本低，產(chǎn)出額大，普通生產(chǎn)單位皆可運(yùn)用的模式將是近階段世界植物工廠的一種過(guò)渡模式，在生產(chǎn)與科研上都具有積極的意義。當(dāng)然如果有一天，解決了能源成本問(wèn)題與補(bǔ)光硬件成本問(wèn)題后，完全控制型的植物工廠也必將成為未來(lái)耕作的重要模式。
上述為開放型植物工廠栽培的蔬菜
LED補(bǔ)光栽培 | 完全人工光型植物工廠 |
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