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            “智慧”植物工廠:智造為春泥 科技化春雨

            2023-03-01 18:06:32     來源:中國科技新聞網

            無論室外天寒地凍還是酷暑難當,這里的植物都如沐春風:營養液循環系統、環境控制系統、立體水耕栽培系統、人工光源系統、計算機智能控制系統、自動作業裝備物流系統、圍護結構潔凈系統……

            讓置身這1289平方米空間內的各色蔬菜每時每刻都舒展著腰身,茁壯地生長、成熟,走進家家戶戶的菜籃子,給人們提供充足的食物。

            科技為土 培育高品果蔬

            這里就是北京市植物工廠工程技術研究中心(以下簡稱研究中心)。

            在這里不用土壤和田地,無需雨水、陽光、農藥,也沒有辛苦勞碌著的工人和農民,各種蔬菜被多層立體地栽培在營養液中,計算機監測并控制著蔬菜生長所需的光照、溫度、營養等一切要素。由于受自然條件影響小,作物生產計劃性強,周期短,自動化程度高,無污染,多層立體栽培可以節省5-20倍的土地。

            這座大型植物工廠由北京市農業機械研究所有限公司(以下簡稱北京農機所)和北京京鵬環球科技股份有限公司(以下簡稱京鵬科技),共同設計承建。

            提起植物工廠的發展,北京市植物工廠工程技術研究中心主任,北京農機所、京鵬科技總工程師周增產表示:“中國植物工廠技術發展分三個階段:起步階段,快速發展階段,產業化階段,北京農機所和京鵬科技是每個階段的參與者。”

            中國植物工廠研發起步于2000年,在北京市科委重大課題和科技部“863”計劃支持下,北京農機所和京鵬科技在植物工廠關鍵技術研發方面取得了突破。

            2010年,在通州完成了國內首座大型植物工廠研發設計和建造,形狀像一艘航空母艦,代表著我國農業向現代農業最先進技術的揚帆起航。

            “這座植物工廠總建筑面積為1289平方米,是國內首座集科研、試驗、示范、孵化、生產、科普等多功能于一體的大型孵化平臺,充分體現植物工廠高端、高效、高輻射的特點,是首都高端農業設施的窗口。”周增產說。

             

            北京農機所通州植物工廠內外景

             2011年到2020年,我國植物工廠進入快速發展階段,北京農機所的研發團隊大膽創新,刻苦攻關,持續發力,在植物工廠領域創新出一系列新技術、新材料和新裝備,創建了具有中國特色的植物工廠技術體系,陸續開發了植物工廠系列產品。

            “從規模上來看有:量產型植物工廠、移動型植物工廠,從功能看有:種苗型植物工廠、葉菜植物工廠、草莓植物工廠、食用菌植物工廠和牧草植物工廠,應用場所從生產、試驗應用拓展到超市、餐廳、辦公樓、太空,直至家庭。”周增產說。

              

            植物工廠系列產品

            近年來,北京農機所研發團隊持續深耕植物工廠,在高密度立體種植系統、自動化裝備、智慧管控等植物工廠關鍵技術領域取得了突破性成果,獲得了國家科技進步二等獎、農業部一等獎等系列榮譽,植物工廠產品推廣應用到北京、江蘇、云南、西藏等10多個省市自治區,并出口到羅馬尼亞、新加坡和加拿大等國家。

             

              植物工廠推廣應用場景

            2020年以來,中國植物工廠進入產業化發展階段,在技術層面進入無人化植物工廠關鍵技術研發突破時期,北京農機所研發團隊在已有植物工廠技術基礎上,重點聚焦牧草無人化植物工廠關鍵技術裝備研發,在牧草生產全程無人化、數字化管控技術和牧草栽培工藝標準方面進行研發,取得了新突破,無人化牧草植物工廠實現了高效綠色新鮮牧草的周年供應。

            智慧化雨 灌溉綠色果蔬

            水肥一體化技術是將灌溉與施肥融合為一體的農業新技術。

            研發團隊開發了系列水肥一體機:在線式、旁路式、經濟型,適用植物工廠和溫室不同場景,基于作物生長需要,自動配肥和供給作物適量的營養液,實現水肥一體化精確智能化管控。

            “水肥一體機將可溶性固體或液體肥料,按作物種類的需肥規律和特點,配兌成的肥液與灌溉水相融后,通過管道、噴槍或噴頭實現水肥均勻、定時、定量地噴灑在作物發育生長區域,使主要發育生長區域土壤始終保持疏松和適宜的含水量,同時根據不同的作物的需肥特點,土壤環境和養分含量狀況,需肥規律情況進行不同生育期的需求設計,把水分、養分定時定量,按比例直接提供給作物。”周增產說。

            北京農機所的研發團隊還開發了噴灌機系列產品,給種苗和盆栽植物提供高效精準水肥供給,實現節水、節肥和省時省工,促進植物高效生長。

            施肥機

            噴灌機

            那么,水肥一體化技術有哪些優勢?

            “水肥一體化技術具有節水省肥、省時省工、水肥均衡的優勢。水肥一體化系統把液體肥與水融合好后,通過滴箭均勻地輸送到植株根部,大幅減少肥料和灌溉水使用量;同時,水肥一體化系統取代了傳統人工勞動,降低人力和時間成本;此外,根據作物生長規律,系統可以讓作物‘細酌慢飲’。”周增產說,水肥一體化控制系統能夠充分發揮現有的節水設備作用,優化調度,提高效益,通過自動控制技術的應用,更加節水節能,降低灌溉成本,提高灌溉質量,使灌溉更加科學、方便,提高管理水平。

            智造春天 共享優質果蔬

            講到溫室環控,尤其是智能化連棟溫室,周增產表示,北京農機所這些年來一直重視技術的創新和升級,不斷吸收引進溫室相關技術,創建了基于物聯網技術的溫室環境控制系統,實現溫室內部光環境、溫度、濕度、CO2濃度的智慧化管控,給植物提供適宜生長環境,促進植物茁壯生長。

            北京農機所、京鵬科技20年來以創新為主體,通過產學研聯合,集成多學科優勢,進行設施農業關鍵技術與裝備的研究與開發,持續跟蹤現代設施農業工程先進技術,不斷進行前沿技術的研究與應用,同時根據市場需求,開發出了高端、高效、高輻射的設施農業系列產品。

            目前,研究中心在高科技特色溫室、常規溫室、智能裝備、設施農業裝備與園藝有效結合等方面都形成了自己的特色,在技術與市場方面占有很大優勢。

            “其中,高科技特色溫室主要有大型生產溫室、植物檢疫隔離溫室、平拉膜溫室、雙層玻璃溫室、屋頂全開啟系列溫室、植物工廠等;溫室智能裝備有移動噴灌機、全自動苗床、施肥機、穴盤苗自動移栽機、智能運輸車等。”周增產說。

            溫室環控系統

            全自動苗床

            “隨著北京市植物工廠工程技術研究中心技術不斷發展,在不久的某一天,我們就可以在家里用極小的空間種出足夠一家人食用的青菜,在辦公室里栽種足夠數十人采摘的草莓……這樣美好的未來,就在不遠!”周增產展望。

            (來源:科技日報)


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