不需要阳光也能种菜，植物工厂靠什么收获满满｜植物工厂系列科普①

植物工厂是通过对设施内部温度、湿度、光照、CO₂浓度、EC等环境参数进行自动化、高精度的控制来实现作物的周年连续生产的高效农业系统，在密闭环境中通过智能化自动化控制系统精确地调控作物生长的环境因子，为作物生长提供适宜的温度、湿度、光照及CO₂气体环境等。

事实上，早在上个世纪八十年代，以荷兰和日本为代表的学术界就提出了植物工厂理念，但未能形成产业化技术。2000年，日本千叶大学在丰田汽车资助下建成了第一栋无人化植物工厂，使植物工厂产业化迎来曙光。

我国植物工厂的起源，大约要追溯到20年前。2004年，中国农业大学建设了利用嵌入式网络环境控制的人工光密闭式植物工厂；2009年，国内首例以智能控制为核心的植物工厂在长春投入运行，从此国内植物工厂犹如雨后春笋般蓬勃发展。虽然我国植物工厂起步较晚，但发展速度较快，具有一定规模的植物工厂达到了270座左右，目前已经成为世界上规模最大的植物工厂生产国之一。

众所周知，作物的生长离不开光照、土壤和水，因此植物工厂的运作也离不开这三个核心要素，但在脱离外界环境条件的情况下，植物工厂是如何实现周期性连作的呢？关于这些问题，麦麦将会以系列科普的形式为大家一一解答，那今天就先和大家聊一聊植物工厂里的“人工光系统”。

目前市面上的植物工厂以全封闭式为主，完全接收不到自然光的照射，而光不仅是植物进行光合作用的能量来源，也是影响植物生长状态的关键因素，因此在植物工厂内建设一套合理的人工光系统尤为重要。

由于人工光的照射几乎不受外界环境气候条件的影响，可以全年无休地投入生产。因此在这套工业化的光照体系下，植物将以最快高速率生长，产量也随之暴增。以麦麦昆仑山十万级高洁净人工光植物工厂为例，在大田一年只能采收2-3次的蔬菜，在植物工厂可以采收12-14次，产值效率达到了传统农业的300-400倍，这为人类解决粮食、资源、环境危机提供了可能。

就人工光植物工厂而言，光照系统占电能总能耗的60％以上，其次是占比35％空调系统。能耗成本已占据植物工厂运行成本的主体，因此，使用低能耗的光源已成为植物工厂节能增效的主要途径。

我国植物工厂起步较晚，对于人造光的使用跨过了高压钠灯和荧光灯时代，直接进入了LED时代。LED灯相较于传统光源，电能消耗更少，产生的热量较少，还可以有效地调节光质比，这不仅有助于降低植物工厂的能耗成本，又能满足不同植物在生长过程中的需求。此外，LED灯体积小，使得植物工厂的层间距可以最小可达300mm，能够实现高密度、高产值的种植环境。

在育苗间生产的生菜，采用红蓝光配比为6:1的比例最适合其生长，如果对番茄继续使用6:1的光质配比，它的叶子就会变得卷曲，生长速率也会更缓慢，因此需要通过精确控制光质、光照强度和光周期等因素，才能为植物创造一个最佳的生长环境。

在光电技术的不断发展下，科研人员仍在探索更高效、更节能的人造光源，从而推动人工光植物工厂的发展与普及，促进农业产业高质、高效、高速发展。

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