植物工厂：走进家庭步入深空

随着人口的膨胀，食物需求也不断上升，资源耕地等却在逐渐减少，再加上从业人员老龄化现象加剧，人类的生产和生活面临着严峻的挑战。幸运的是，可以突破土地资源的约束、大幅提高土地资源利用效率的植物工厂正逐渐兴起，这项被认为颠覆传统农作方式的技术，有望成为解决人类挑战的众多可选途径之一。

9月22日，中国农业科学院2016年第5期“农科讲坛”在北京举行。本次讲坛邀请了我国植物工厂研究的创始人、中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所研究员杨其长，他介绍了什么是植物工厂、为什么要发展植物工厂以及我国植物工厂研究所取得的成果等内容。

讲坛现场还邀请了两位点评专家，一位是著名設施园艺专家、西北农林科技大学国家级教学名师邹志荣教授，另一位是北京航空航天大学环境生物学与生命保障技术研究所所长、月宫一号总设计师刘红教授。两位专家都认为植物工厂将来会大有作为，在很多地方都可以实现植物的智能化生产，如沙漠、戈壁、盐碱地、海岛、水面、城市建筑和地下空间等。“尤其是在探索太空的航天领域会有非常大的应用前景。”

与城市融合得越来越紧密

国际上，植物工厂发展的历程要从1957年算起，到现在将近60年了。中国植物工厂的历史不到20年，但发展迅速。邹志荣表示，对设施农业来说，植物工厂应该是这个领域最高的发展阶段，已经完全可以摆脱自然约束，实现人为控制环境，按照人的意愿进行植物生产，代表了未来农业的发展方向。“现在LED植物工厂发展非常‘热闹，2016年以后可能会进入快速发展时期。”杨其长对植物工厂的未来充满了希望。

多年来，杨其长带领团队开展了植物工厂光配方、光一温耦合节能环境控制、营养品质调控及智能化管控等相关试验研究，并取得了多项技术突破。杨其长把这些技术的产业化应用看得非常重，他认为进一步加大智能LED植物工厂的研发力度，扩大应用范围和规模具有重要的现实意义。

“未来的植物TV肯定会与城市融合得非常紧密。”杨其长表示，这样就为植物工厂跟城市的结合提供了很好的发展空间，比如植物工厂可以跟社区、超市、家庭、宾馆、饭店、医院、养老、学校科普等很多方面结合。从上海世博会展出了家庭植物工厂以后，目前各种家庭植物工厂模式发展非常快，比如迷你型家庭小型植物工厂装置就有很多产品已投入市场。

“北京当代商城六层有一个餐厅，把植物工厂技术与餐饮进行了结合，可以在里面取菜，然后现场进行烹制，这种形式可以成为城市的一种新时尚。”杨其长说。

目前，发展都市垂直农业逐渐成为潮流，“发展都市垂直农业中很大的成分是跟植物工厂密切关联的。”刘红表示，今后都市垂直农业还应该发展成都市型生态循环农业。

应用于载人深空探测

9月15日，天宫二号的发射成功，为我国后续空间站建设和运营奠定了坚实基础。空间站建设之中一个很重要的课题就是实现新鲜食物的自给，“植物工厂的一些技术可以为空间站提供保障。”杨其长说。

今后人类要进行长时间、远距离的载人深空探测，比如建月球基地，飞火星建火星基地等，其中生命保障系统非常关键。

“现在飞船、近地轨道空间站等生命保障系统是基于携带式、物理化学式系统，无法支撑今后长时间远距离载人深空探测的生命保障需求，要支持这样的任务必须有一个新的生命保障系统，我们叫做生物再生生命保障系统。”刘红介绍。

据了解，生物再生生命保障系统是由植物、动物、微生物组成一个人工生态系统，人所需要的氧气、水和食物可在这里循环再生。

“这样一个生态系统里最核心的单元就是植物栽培单元——也就是太空植物工厂。”刘红说，因此植物工厂在今后载人深空探测中会有非常大的应用前景。

除此之外，长期的载人飞船以及近距离轨道空间站，使得航天员长时间远离地球的绿色生存环境，会对航天员的心理造成很大的压力，情绪也会受到影响，从而影响工作效率。

“如果在空间站能有一个植物的栽培空间，不仅让航天员能够看到绿色，而且还可提供一些绿叶蔬菜，对舒缓航天员心理也是有非常大价值的。”刘红表示，绿叶蔬菜的长期保存对其品质是会有影响的，尤其是对口感的影响明显，所以植物工厂对于航天事业来说意义重大。

来源：科学网endprint