微型植物工厂到底有没有前途?

  在“互联网+”迅猛发展、为广大居民的蔬菜消费提供众多获取途径的时代背景下,城市化进程日益加剧,居民的环保生态健康意识也随之提高,可以在自己家里种菜的“一站式”微型植物工厂已成为众所关注的话题。


  这种高端栽培模式的发展和兴起,使人们不但可以享受放心、无污染的蔬菜,而且还能体会到亲手播种、采摘等乐趣,将为老百姓的蔬菜消费提供更加方便、快捷、新鲜、放心的选择和全新的获取体验。


  微型植物工厂概念


  植物工厂是指对植物进行资金、技术、知识密集性投入、采用多种技术集成、创造植物生长最佳环境、创新植物生产模式,达到植物高产、高质、高效和可持续生产的生产系统。


  植物工厂模式实现生产环境设施化、形式立体化、资源节能化、过程数字化、技术集成化、管理智能化[1-2],微型植物工厂是植物工厂的一类。


  微型植物工厂是指微型化、智能化、立体化、有机化的植物生产系统。特征是微型(10㎡内)和自产自销,特点是微、精、美、惠,且年年有产、季季有绿、月月有景、天天有收、餐餐有味。创新点在于植物生产、消费零距离。其优势主要体现在立体生产、资源节能、环境清洁、管理智能。


  微型植物工厂产生的背景


  土地、水、劳动力等资源有限


  由于自然灾害风沙影响造成水土流失或沙化、城市化与工业化占有大量土地、化肥农药超量使用造成土地污染,我国可耕土地已减少三分之一,粮食进口已达粮食总消费的十分之一。


  我国水资源也出现严重问题,国家环保部公布的2010年中国环境状况报告显示,七大水系轻度污染,黄河、辽河中度污染,海河为重度污染,地下水水质六成较差或极差[3],2013年全国水利普查显示,20世纪90年代政府数据库里有28000条河流消失,现仅剩23000条。在我国600座城市中,已有400座水库缺水,130座严重缺水[4]。


  现阶段我国农业劳动力资源更加缺乏,每年有近2亿农民工进城打工,“386199”已成为农业主要从业者。


  化学农业危及国人健康


  化学农业曾经为我国粮食增产、农民增收起过积极作用。但我国农药施用量严重超标,是发达国家的2-5倍,造成食品安全事故频发,危及国人健康[5],人们对健康食品要求的呼声高涨。


  城市化、城镇化使物流成本加大


  这几年城市化飞速发展,城市化率已达56%,城市居民生活食用蔬菜必须从农村釆购,运到城市销售,运输成本加大、蔬菜价格居高不下,增加了城市居民的生活成本,而且蔬菜新鲜度和品质都有所降低。


  在城市化、城镇化高度发展的今天,建设和发展微型植物工厂,对于解决目前普遍存在的土地、水、环境、食品安全、老年化、“三农”、生态、农业结构、可持续发展等共性问题,具有重大而深远的意义。微型植物工厂正是在这种背景下诞生的,微型植物工厂占地空间小,最适宜家庭生产。


  微型植物工厂技术系统和工作原理


  技术系统


  微型植物工厂可分为六大系统:


  (1)动力系统。微型植物工厂智能控制、水泵、补光、温控等都需要电启动和电线分布、电控等系统完成。


  (2)供液系统。包括营养液配方、管道分布、液供给、液循环配套。


  (3)栽培系统。包括栽培板、定植绵、栽培床等部分。


  (4)补光系统。主要是光配方和LED灯等。


  (5)植保系统。主要是釆用物理农业技术代替化学农业技术对微型植物工厂中的病菌和虫害的防治技术和器材。


  (6)智能控制系统。主要是根据不同品种、不同生长期、不同季节和温度对一些参数设定以及对植物环境进行智能控制。


  各种不同类型、不同栽培形式和不同栽培技术的技术系统有多有少,但这六大系统是共有和必不可少的。因为微型植物工厂不同于大型植物工厂,在技术系统选材上,力求坚持微型、低成本、高效原则。


  工作原理


  微型植物工厂工作流程:由智能系统启动水泵,通过管道向栽培床植物供液,多余部分回流进液池循环再利用,补光系统为植物提供光合作用所需的光,物理植保系统为植物防病驱虫。


  微型植物工厂工作原理是:创造植物最佳环境,选择与栽培形式相配套的栽培技术,对植物进行水、肥或水、肥、气同补,促进快速、健康生长。


  微型植物工厂栽培技术主要是营养液水培、潮溪培和雾培。营养液水培,能使植物的根系实现水、肥同补,最大限度地吸收水肥并且无任何障碍地生长;潮溪培和雾培对植物实现了水、肥、气同补,并且零污染、零排放,植物生长更快。


  微型植物工厂的特色和优势


  栽培形式多种多样


  微型植物工厂栽培形式多种多样,可分为有管道式、吊槽式、吊瓶式、背挂式、冰箱式、圆柱式、垂帘式、塔式、梯架式、睡袋式、浅池式、一体两面式、多层式、墙壁式、背袋式等多种栽培形式。常用的有冰箱式、垂帘式、多层式等,最实惠、最好的形式是圆柱式和一体两面式。


  较省空间


  微型植物工厂可以建在居室楼上、阳台、走廊、外墙面、窗台等一切可利用的地方,也可建在居室内客厅、厨房、卧室或室内墙壁上0.25平方米以上任一位置。


  管理简单、操作简便


  微型植物工厂具有智能化生产、管理简便的优势,且规模微型、成本低廉,既能实现水、肥、气同补,又可节约资源,不但占地少,而且水肥循环利用率达到98%。此外,微型植物工厂的栽培床髙仅2m,重量轻,移动方便;栽培和收获也比较简便。


  由于微型植物工厂是无土栽培、物理植保,因而零排放、零污染、降碳增氧,非常生态环保。


  栽培可花可菜


  微型植物工厂既可以栽培生菜、苋菜、青菜等多种叶类蔬菜,建成家庭微型菜园,也可以栽培矮牵牛、三色堇、一串红等多种草花,建成家庭微型花园,还可以栽培百里香、迷迭香、薰衣草等多种香草,使其成为家庭微型香草园。


  经济效益可观


  一体两面和圆柱形两种形式的微型植物工厂实验结果显示:一套一体两面式微型植物工厂,平面面积为0.25平方米,高2m,可年产菜190kg,按有机菜最低批发价10元/kg计算,年可创效1900元,年总创效可达7600元/㎡;圆柱式柱高2m、直径1m,平面面积为0.78㎡,可植540株菜,可年产菜500kg创效5000多元,年总创效超过6200元/㎡。两种形式的微型植物工厂的效益是传统农业的百倍以上。


  社会效益显着


  以前,人们到菜场或超市购菜,现在在网上定购,快递送菜到家,省事、省时、省力、省心,而微型植物工厂随时可采,生产消费零距离,且新鲜、快捷、有机,蔬菜获取模式被彻底颠覆。


  微型植物工厂使蔬菜生产、消费零距离,不仅为社会节约大量资源,为城市居民带来极大方便,而且,植物在生长过程中可降低室内二氧化碳的同时,也增加了室内氧气,还能起到滞尘、降燥、调节室内温湿度和空气的作用。


  制约微型植物工厂发展的因素


  微型植物工厂也是植物工厂的一种形式,根本特点仍然是立体形式,仍然要强调高产、优质、高效,否则就失去意义。目前大多数已建的微型植物工厂都是以平面多层冰箱式,成本昂贵,产量也不太高,而且不能满足三口之家叶类蔬菜的全年自给,因而难入寻常百姓家。


  政府尚未对微型植物工厂技术的研发、应用、推广乃至进人千家万户有足够的重视,更没有政策扶持。其实微型植物工厂社会效益远大于经济效益。重视食品安全、重视生态、重视节能。有很多省市出台政策支持持都市农业,而实际上微型植物工厂一旦有了政府的支持会更具快速推广潜力。


  微型植物工厂发展前景


  现阶段,农业结构调整与转型是党和政府的既定决策,植物工厂已纳入国家863计划,并进入快速发展阶段。根据有关资料统计,目前我国建成的各种类型植物工厂已达126家。


  微型植物工厂将迎来最佳机遇期,自辽宁农业展览馆、上海世界博览会、中国(寿光)国际蔬菜科技博览会、中国杨凌农业高新科技成果博览会、广州光博会等展示的迷你型家用植物工厂开始,到光仙子微型植物工厂进入宾馆、酒店、咖啡屋等公共场所,事实说明我国微型植物工厂技术已完全配套成熟,微型植物工厂已进人快速发展阶段。


  随着微型植物工厂技术更加完善,以圆柱形和一体双面等为主的立体栽培新形式的微型植物工厂的出现,必将带动更加先进、技术更加集成、资源利用率更高的微型植物工厂的产生。微型植物工厂必将成为都市农业主体技术、核心技术的代表,必将进入亿万家庭,造福社会。


  注:随着中国城市化快速的发展,农村男性青壮年劳动力进城打工的数量剧增,广大农村留守的妇女(38)、儿童(61)、老人(99)也作为一个特殊群体备受关注,被戏称为“386199部队”。


  参考文献


  [1]余锡寿,刘跃萍.植物工厂的产生、发展及未来展望[J]农业展望,2012(4):39-43.


  [2]余锡寿,刘跃萍.植物工厂的产生、发展及未来展望[J]农业展望,2014(12):50-55.


  [3]舒斐.警惕中国水资源危机[J].中国畜牧兽医,2011(11):74-75.


  [4]中国水资源危机引人深思[EB/OL].(2013-10-24)[2015-12-20].http://www.cnsgy.com/news/22464967.html


  [5]我国每年211万人死于癌症[EB/OL].(2G15-1Q-17)[2015-12-20].


  http://tech.163.com/15/1017/12/B64LFIT200094OE0.html


  作者:安徽宣城市文鼎植物工厂研究中心余锡寿、刘跃萍


  来源:AO农业展望2016年第7期


  原题:微型植物工厂发展分析与展望


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