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植物工厂技术发展难点及应对措施

2016-01-25 00:04
华静一
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  “从国家层面来看,大家都知道从04年到15年,中央1号文件把发展现代农业保障国家粮食安全,保障农产品有效供给,作为国家长期发展战略。怎么保障?无非就是要增加粮食的产量,增加食物的供应。从国际层面来看,联合国人口基金会公布2014年全球人口数量是77亿。据联合国预测,2050年全球人口达到96亿,2100年将达到110亿,将增加50%的人口,我们需要相对增加粮食和农产品的供给。”中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所研究员刘文科在第二届农业照明发展论坛上提到。  

  以下是其演讲实录:

  植物工厂的发展背景

  到21世纪末,全世界或者我国人口的增加对农产品及粮食的需求,不仅是数量,还有质量上面的安全需求急剧增加。首先从农产品的供应端来分析一下它的供给能力。

  一是全国的农业生产系统,大田露地生产,它的产能和稳定性在降低。为什么?首先是资源在下降,从农业生产资源的数量和质量,比如说土地、水肥、人力资源,数量和质量都在下降。

  其次是农业环境的污染、自然灾害频发、季节干扰大。大田农业受季节干扰很大,北方在冬季根本无法进行大田农业生产。

  三是人为干预能力差,生产能力逐渐在缺失。

  基于上述原因,我们寄希望于设施农业,一是低端的设施农业,在我国表现为塑料袋大棚、日光温室。它的产能和稳定性比较差,主要是设施比较简陋,人为干预调控的能力也比较差。增产和稳产的潜力有限,怎么办?结合我们的技术发展现状,解决办法只能是这样的:我们可以通过升级创新农业生产系统,提升农业装备的级别,用工业的理念发展农业。这句话是李克强总理2015年提出来的,通过工程技术装备手段大幅度促进农业提质增效,只有通过这种方法,我们才能用有限的资源、有限的空间生产更多的粮食和食物。

  二是植物工厂。在这种背景下,植物工厂应运而生。植物工厂发展非常快,应该要感谢两位科学家。在国际上,日本千叶大学原校长古在丰树教授,他是日本乃至世界植物工厂技术装备及产业发展的奠基人和倡导者,出版了《人工光性植物工厂》、《太光光利用型植物工厂》等著作。在中国,植物工厂技术装备及产业发展的奠基人和倡导者就是中国农业科学院杨其长研究员,他在本世纪初就倡导植物工厂技术和LED农业照明技术,出版了几本著作,2016年即将出版《设施园艺半导体照明》。

  植物工厂的定义就是通过设施内高精度环境控制实现作物周年连续生产的系统,这个系统不受或很少受自然条件的制约,是一种高效农业生产方式。它主要分两类,一是人工光植物工厂和二是太阳光植物工厂。

  大家可以看一看设施园艺发展过程,由靠天吃饭的大田露地农业到简单的塑料大棚、日光灯温室、到现在的联动温室和人工光植物工厂。可以发现这都是通过围护结构密闭性的提高和自动化水平、管控水平的提高来提高它的产能。从这个发展脉络来看,人类控制农业生产过程的能力,是借助工程技术的装备来得以提升的。

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