洗手、穿分體防護(hù)衣,再洗手、穿連體防護(hù)衣,穿上高筒膠鞋、戴上手套、再在手套外均勻噴酒精,踩過兩道消毒液,進(jìn)入風(fēng)淋室除塵……這些通常是走進(jìn)一家植物工廠必經(jīng)的程序。
眾所周知,植物工廠是通過設(shè)施內(nèi)高精度環(huán)境控制實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物周年連續(xù)生產(chǎn)的一種高效農(nóng)業(yè)系統(tǒng)。在有限的空間里,科學(xué)家們利用計(jì)算機(jī)精確控制植物生長發(fā)育所需的溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度、營養(yǎng)液等環(huán)境條件,獲得高質(zhì)量、高產(chǎn)量的農(nóng)產(chǎn)品。
植物工廠最大的優(yōu)勢是質(zhì)量
和我們熟知的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不同,植物工廠中既沒有土壤、也不見陽光——植物在配置的營養(yǎng)液中生長,整齊地排列在多層立體栽培架上,每一層都設(shè)置LED光源,空氣經(jīng)過凈化處理、連水都是經(jīng)過反滲透膜處理的純水。
中國科學(xué)院植物研究所研究員、中科生物植物工廠研究院院長李紹華說:“光合作用為植物生長提供了90%以上的生物量,是植物生長發(fā)育所需的最基礎(chǔ)要素。研究表明,植物并不吸收所有的光,可見光中的藍(lán)光、紅光和少量綠光對植物生長最重要,因此我們?yōu)橹参锒ㄖ屏斯庠?。”針對不同植物的偏好,科學(xué)家們設(shè)定了不同的“光配方”,以加速它們的生長。
以生菜為例,自然條件下需要40天左右成熟,但在植物工廠只需要約20天。同時(shí),因?yàn)槎鄬釉耘?,在同樣面積的土地上,植物工廠的產(chǎn)量能夠達(dá)到常規(guī)栽培的幾十倍、甚至上百倍。
中國科學(xué)院植物研究所與福建三安集團(tuán)共同建設(shè)的這座中科生物植物工廠有3層廠房,每一層3米高的廠房里,都放有6層植物栽培架,生菜、小白菜、冰菜等蔬菜在栽培架上茁壯成長,頭上是包含藍(lán)光、紅光等不同光譜的LED光源,根系浸泡在清澈的營養(yǎng)液里。
但李紹華介紹,植物工廠最大的優(yōu)勢并不是速度和產(chǎn)量,而是質(zhì)量?!斑@里沒有污染、也不會(huì)生蟲,蔬菜絕不用任何農(nóng)藥?!崩罱B華說,“通過精確的調(diào)控,植物工廠里的蔬菜質(zhì)量更有保障,也更穩(wěn)定。”
正如文中開始所描述的情形,所有人都要全副武裝,并經(jīng)過多重消毒程序。“這是為了防止將導(dǎo)致蔬菜病蟲害的因素帶入。我們的蔬菜從種子栽培一直到收獲包裝,全處在無菌無塵環(huán)境中,作物的全生長周期內(nèi)不需要噴灑任何農(nóng)藥,生產(chǎn)出來的蔬菜比自來水還干凈,擺上餐桌時(shí)不需要任何水洗過程?!敝袊茖W(xué)院植物研究所植物工廠研發(fā)中心主任、中科生物研究院研發(fā)主任裴克全進(jìn)一步解釋道。
在該植物工廠車間里,每立方米空氣里大于5微米的顆粒不超過10萬個(gè),這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)與高標(biāo)準(zhǔn)的制藥企業(yè)一致。
中科生物總經(jīng)理占卓介紹,經(jīng)過第三方機(jī)構(gòu)檢測發(fā)現(xiàn),植物工廠種植的蔬菜產(chǎn)品檢測不到農(nóng)藥、重金屬等有害物質(zhì)。
植物工廠的質(zhì)量優(yōu)勢不僅表現(xiàn)在可以解決日益突出的食品安全問題,還在于口味的可調(diào)節(jié)、營養(yǎng)更豐富以及功能蔬菜的開發(fā)。
據(jù)品嘗人介紹,植物工廠里生產(chǎn)出來的可以直接生吃的生菜和冰菜,口感脆、水分足、微甜,確實(shí)比普通的蔬菜可口。研究表明,蔬菜中糖分、維生素的含量會(huì)隨著光質(zhì)和光照時(shí)間的不同而不同,可使用不同組合 LED 光源對蔬菜的營養(yǎng)成分和口味進(jìn)行調(diào)整。
第三方機(jī)構(gòu)檢測還顯示,該植物工廠種植的蔬菜維生素、膳食纖維、礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分比傳統(tǒng)種植的蔬菜高出幾倍。
另外,一些植物工廠還會(huì)種植藥材、水果,還可以做病人特供菜品,提供具有補(bǔ)鈣、降壓、降糖等不同功效的定制蔬菜。如針對嬰幼兒輔食添加的蔬菜、針對腎臟病人的抵押蔬菜、針對孕婦高葉酸的蔬菜。
植物工廠發(fā)展依然面臨瓶頸
李紹華坦承,成本是目前植物工廠發(fā)展的瓶頸問題之一。除了設(shè)備投入外,植物工廠所需的用電量遠(yuǎn)超常規(guī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式,“現(xiàn)在10度電能夠生產(chǎn)1公斤左右蔬菜,未來我們希望可以提升到每10度電生產(chǎn)3公斤蔬菜。”而蔬菜保質(zhì)期短、易腐壞,異地冷鏈運(yùn)輸?shù)某杀疽脖容^高。中科生物植物工廠設(shè)在福建省泉州市安溪縣,生菜運(yùn)送到90公里以外的廈門市,售價(jià)約為每150克10元。
藥用植物的生產(chǎn)成本可能會(huì)更高。藥用植物中的某些成分必須在特定的自然條件下才能生產(chǎn),比如人參皂苷是人參中的核心成分,需要多年生長才能積累,雪蓮中的營養(yǎng)成分也需要在極寒和缺氧的環(huán)境中才能產(chǎn)生。要在植物工廠中模擬這些環(huán)境,成本將會(huì)成倍上升。
另一個(gè)面臨的主要問題是,不是所有植物都能夠在植物工廠中生產(chǎn)?!澳壳拔覀冨噙x出十幾種草本葉菜植物,包括生菜、小白菜、冰菜等,還有金線蓮、石斛等多種中草藥材?!迸峥巳榻B,“如果生產(chǎn)水果就需要考慮授粉問題,在成規(guī)模的生產(chǎn)中,人工授粉不太現(xiàn)實(shí),還是需要蜜蜂?!钡谌斯す庠聪拢鄯涞摹皩?dǎo)航系統(tǒng)”就會(huì)失靈,以致無法給植物授粉?!澳敲次覀兙鸵芯?,究竟是什么讓蜜蜂辨識(shí)方向的,如何在植物工廠的設(shè)計(jì)模塊中加入這些因素?!倍壳笆澜缟线€沒有在植物工廠內(nèi)栽培木本植物成功的案例,“我們的研究會(huì)逐步推進(jìn),希望能夠率先突破禁區(qū)”。