无土栽培、智能控光，植物工厂破解极端环境种粮难题

无土栽培、智能控光，植物工厂破解极端环境种粮难题

在科幻电影《流浪地球》中，当地球已经不适宜人类生存，人们搬到了地下城，食物变得极其珍贵，蚯蚓干都成了价值很高的礼物。这一幕虽然是人类的想象，但它隐喻了一个普世性的问题：在极端条件下，人类究竟如何为生？而现实生活中，无人植物工厂正在为这一问题提供答案。

在无人植物工厂里，作物不需要阳光和土壤也能茁壮成长。以生菜为例，科研人员先把种子播在一个带孔的穴盘上，经过两三天的催芽，种子变成了小芽苗，再送到育苗车间里育苗。1214天育出小苗后，把它们种植在栽培盘上，送进栽培车间。再经过2021天的培育，等生菜长到100~120克重时，就可以进行采收、包装，最后送到市场上。

没有阳光、雨水和土壤，它们能存活吗？答案是肯定的。而且在植物工厂里，作物会生长得更好，因为它们拥有可调控的LED光和精准的营养大餐。LED灯可以控制光谱、亮度和时长，作物需要照多久的光，就可以照多久，从而有了一个随心所欲的光环境。它甚至比阳光还要更加适合作物生长，因为阳光的成分十分多样，有一些并不是植物生长所需。而LED灯只把作物最需要的光选出来，再重新搭配，从而给作物提供了精准的营养大餐，帮助其快速生长。

此外，对于作物生长所需要的条件，比如光照、营养和环境等，全都可以实现智能化调控，人可以自由、精准地为作物提供适宜的生长环境。而且在可控环境下，作物也几乎不会遇到什么病虫害。

2024年，成都世界园艺博览会上出现的农业物联网智能集装箱，就是一个高度集成的微型移动植物工厂。走进其中，可以看到两侧立体种植架上是一排排正在生长的蔬菜，有的看起来已经成熟，有的还是幼苗状态。据这座“蔬菜集装箱”的工程师介绍，它虽然不大，但功能齐全，能实现对种植区域内环境因素的全方位控制，为蔬菜营造出最适宜的生长条件。

而在中国农业科学院都市农业研究所（以下简称都市所）自主研发的首座无人化垂直植物工厂里，通过采用自主培育的作物新品种、垂直立体栽培系统、营养液自动供给系统、人工模拟节能光源以及基于AI的智慧管控系统，能实现垂直空间内作物的稳定生产。目前，中国农业科学院科研团队已经汇总了72类作物、1300多种光配方的数据库，对作物基础研究、生理研究等发挥着重要作用。

尽管无人植物工厂展现出巨大的潜力，但也面临着一些挑战。例如，日本大部分植物工厂是没有盈利的。每生产100克生菜约要6元，零售价100克10—12元，比传统种植售价贵10倍以上。每10度电生产1公斤左右的蔬菜，耗能巨大。因此，如何优化技术和降低成本，是未来发展的关键。

然而，无人植物工厂的前景依然十分广阔。它不仅能够解决极端条件下的食物供应问题，还能提高农作物的产量和品质。随着技术的不断进步和成本的降低，我们有理由相信，无人植物工厂将成为未来农业的重要发展方向，为人类的生存和发展开辟新的道路。