智能生產(chǎn)時(shí)代的人工光植物工廠技術(shù)展望

李明　王志強(qiáng)

人工光植物工廠發(fā)展現(xiàn)狀

人工光利用型植物工廠（以下簡(jiǎn)稱“植物工廠”）是使用保溫不透光材料作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，采用熒光燈、LED等人工光源為植物提供光照，并配備有多層栽培架、循環(huán)風(fēng)機(jī)、空調(diào)、CO2施肥系統(tǒng)、營養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)等設(shè)備的一種密閉式園藝栽培設(shè)施[1-2]（圖1）。與普通的連棟溫室、日光溫室或塑料大棚相比，植物工廠室內(nèi)環(huán)境封閉程度較高，不僅有利于溫濕度和CO2濃度的精準(zhǔn)控制，還可防止室外氣候變化對(duì)室內(nèi)環(huán)境產(chǎn)生不良影響，從而使植物工廠可以像工廠一樣進(jìn)行周年批量生產(chǎn)。除此之外，植物工廠還具有農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)高、安全無農(nóng)藥、室內(nèi)作業(yè)自動(dòng)化水平高、勞動(dòng)強(qiáng)度低、不占用耕地、資源利用效率高等優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為設(shè)施農(nóng)業(yè)的最高形式[2]。

日本是較早進(jìn)行植物工廠商業(yè)化的國家。在2009年，日本農(nóng)林水產(chǎn)省和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省分別撥出專項(xiàng)資金在大阪府立大學(xué)、千葉大學(xué)、明治大學(xué)等機(jī)構(gòu)進(jìn)行植物工廠技術(shù)研發(fā)和示范，掀起了一場(chǎng)植物工廠建設(shè)熱潮[3]。中國植物工廠起步較晚，但發(fā)展快速。目前已有多座植物工廠投入運(yùn)營。

工業(yè)4.0的提出

植物工廠最初發(fā)展的動(dòng)機(jī)是希望能像工廠一樣批量化地進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和制造業(yè)服務(wù)化的興起，德國在2013年正式推出了工業(yè)4.0的概念，即工業(yè)生產(chǎn)在經(jīng)歷了機(jī)械化、流水線生產(chǎn)、自動(dòng)化之后，將進(jìn)入以互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)為驅(qū)動(dòng)的智能生產(chǎn)時(shí)代[4-5]。在該……