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2024-09-27
新华网上海9月27日电 题: 聚焦农业科技创新:植物工厂种出“智慧菜”图片来源于网络,如有侵权,请联系删除 新华网 谷雨图片来源于网络,如有侵权,请联系删除 试想,如果农业不再“靠天吃饭”,而是通过植物工厂,实现生产效率和效益双提升,这无疑将为现代农业高质量发展带来前所未有的新机遇。 作为现代农业的高阶形态,植物工厂正成为产学研各界合作探索的重要领域。植物工厂发展现状如何?产学研各界该怎样协同,助力攻克植物工厂现有难题?从前端研究到后端应用,如何激发植物工厂的巨大潜力? 带着这些问题,记者来到“海上花岛”上海崇明岛,一场别开生面的植物工厂种植比赛正在这里上演。6个改造后的集装箱内,没有土壤和阳光,靠着人造光、温、水、气、肥环境与智能化控制系统,生菜也能正常生长。 究竟哪个集装箱能种出高产、低耗、质优的生菜?两个月之后,结果将会最终揭晓。 “大赛聚焦AI种植,探索自主设计和建设集装箱植物工厂,既促进了国内外人工智能领域与农业领域跨界合作的生动实践,又实现了学术界、科技界和产业界紧密协同机制创新,必将进一步推动植物工厂快速发展。”浙江大学党委常委、统战部部长叶恭银说。图为改造后的集装箱 种普通人买得起的“智慧菜” 现代设施农业是利用现代信息技术、生物技术、工程装备技术与现代经营管理方式,为农作物提供相对可控制的环境条件,尽可能摆脱自然依赖,实现高效生产。相对传统大棚、温室而言,植物工厂是高度垂直化、集成化的农业生产系统,代表着智慧农业的新进展,也是现代设施农业发展的新版本。 在未来,植物工厂应用场景十分丰富,不仅能维持城市日常蔬菜供应,甚至在南北极、高原、沙漠等极端环境下也能有所保障。 目前,健康、安全、有品质的“智慧菜”已经进入消费市场,展现出巨大消费潜力。根据Stratistics MRC的报告,2022年全球植物工厂市场规模达到1330亿美元,预计到2028年将达到2250亿美元,预测期内复合年增长率为9.2%。 植物工厂能打破时间和空间限制,可以让蔬果作物生长周期有效缩短,产量可达传统模式的10-20倍。据测算,在大小约30立方米的集装箱,一茬生菜产量能达到150公斤左右。 不过,由于存在前期投入高、研究难度大、商业落地难等问题,叠加各种成本,植物工厂种植的蔬果,价格往往是市面上同类产品的十多倍乃至几十倍。因此,让“智慧菜”不再昂贵,走向普通消费者餐桌,还需很长一段时间。 中国农业大学水利与土木工程学院教授贺冬仙认为,随着技术进步和产业结构调整,植物工厂等高端设施农业的比重将逐步增加,成为未来农业重要发展方向。高品质、高附加值的蔬菜产品将逐步普及,满足更多消费者对健康、新鲜、便捷生活的需求。 围绕设施农业攻坚克难,2020年“多多农研科技大赛”应运而生,从比赛在温室AI种草莓、番茄,再到升级为集装箱植物工厂种生菜,考核难度、竞争强度持续升级,第四次举办的“多多农研科技大赛”再次吸引众多关注。 这是“多多农研科技大赛”第二次比拼集装箱种生菜。针对阻碍植物工厂行业发展的难题,大赛要求参赛队伍自己动手,在上限40万元的预算范围内,将一只20尺的集装箱改造为“新农田”,并设计智慧种植方案进行生菜生产。与之前相比,集装箱改造方案和建设成本也纳入了评比,考核能力也从生产中向生产前延伸,难度明显加大。图为上海农科院可移动种植架 在农研赛事中挖掘创新思路 在决赛启动仪式上,拼多多“多多农研科技大赛”项目负责人韩帅表示,“参赛队伍极具创意的改造方案,让评委们难以抉择。最终评审团和主办方一致决定,将决赛队伍从4支增加到6支,向全行业展示出更多优秀的创新思路。” 本届比赛选取的品种是散叶生菜“优雅”,在日本植物工厂较为常见,可用于汉堡配菜、火锅涮菜,应用前景广泛。“生菜是植物工厂的模式植物,”作为四届赛事 “元老级”评委,大赛评审组副组长贺冬仙谈到,“‘优雅’长势和产量稳定性高,我们能从系统设计、装备制造、安装调试能力、种植水平等更多维度考察队伍的综合能力。” 其中,降低能耗是考查关键点之一。植物工厂可以给予作物最适宜的生产环境。仅从环境控制来看,光照是重要的能量来源,也是运营成本占比最大部分。传统植物工厂多使用LED光为植物供能,光源转化效率只有30%-40%,这不仅需要耗费更多电力为环境通风和制冷,还易灼伤植物。 环境控制系统很重要,墨泉队研发的可独立微调的多通道混合式液冷照明系统,一方面在植物灯中集成液冷管道,通过高速流动的液体将植物灯废热导入收集系统的管道中,实现冬夏反向调温,降低室内能耗;另一方面开发多通道植物灯,打破传统LED植物种植灯固定光谱配比、只可调节亮度的限制,让每个通道可根据需要实现多档独立微调,更精准地控制植物所需最优生长环境。图为墨泉旋转栽培架 在答辩现场,这样的“脑洞”随...