文章来源：安溪报 苏连锦 发布时间：2016-01-22
编者按
三安集团、中科院联手在我县建设的植物工厂项目开工在即，近日，记者深入位于厦门市思明区的三安光电植物工厂实验基地，采访项目旗下专家智囊团，全面了解植物工厂建设的各个关键链条，以飨读者。
裴克全：植物工厂是农业技术的一次革命
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裴克全，中国科学院微生物所博士，中科院植物所博士后，美国康奈尔大学访问学者。现任中科院植物所植物工厂研发中心主任。总体负责植物工厂科研及技术研发工作。
本报讯 “植物工厂的生产方式是农业技术上的一次突破，也是一次革命。”中科院植物所植物工厂研发中心主任裴克全表示，植物工厂避免季节气候天气等自然因素对植物生长的影响，室内环境可以通过电脑系统实现全天候调控，实现“周年生产”，如同工厂流水线生产一样，不间断生产。
“突破传统限制，植物工厂作物生长不靠太阳不用土，用LED光照加水培方式，让植物快速生长。”裴克全说，在植物工厂里，利用信息化技术打造的农业物联网，把各种传感器里的光照、温度、水分、肥料等收集起来，并实时监测环境中各种参数，并合理自动优化植物的生长环境。同时，也有专业技术人员定期进行监测，确保为作物提供最理想生长条件。
裴克全认为，植物工厂技术突破将解决人类发展面临的诸多瓶颈，甚至可以实现在荒漠、戈壁、海岛、极地等非耕地，以及在城市摩天大楼里进行正常生产。未来利用取之不尽的太阳能和其它各种清洁能源产生的电能，加上一定的种子、水源和矿质营养，就可源源不断地为人类生存所需要的农产品。“植物工厂是21世纪解决粮食安全、人口、资源、环境问题的重要途径，也是未来航天工程、月球和其他星球探索过程中实现食物自给的重要手段。”
郑延海：探索中草药种植广阔前景
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郑延海，山东农业大学博士，中科院植物所博士后、研究员，研究生导师，植物工厂研发中心专家。负责植物工厂中高附加值中药材种植技术研发。
本报讯 “LED可给蔬菜最喜爱的光线，也能为中草药提供最适宜生长的‘阳光’。”源于古老中药与现代工艺相结合，抗疟疾药青蒿素研究获2015年诺贝尔奖，这触动植物工厂研发中心专家郑延海对中药材种植创新的思索。
“除蔬菜种植外，中药材培育是植物工厂一个重点发展方向。”郑延海介绍，在我国中药产业一直高速增长过程中，面临原材料紧缺难题，特别是濒危物种及难于繁殖的药材，其资源在自然界中越来越匮乏。
得益于植物工厂环境条件完全可控优势，培育种植中药材是未来植物工厂发展重点之一。郑延海认为，如何处理好中药材资源保护与开发利用的关系，是当前中医药发展的一大难题，比如野生中药材的过度采挖，造成资源枯竭等等。植物工厂不仅可以提供药材生长需要的条件，促进其药效成分合成与积累，而且还能创造条件进行濒危药用植物的快速繁殖，这样不仅可以保护日益稀缺的药材资源，也能解决中药材资源保护与开发利用的矛盾。
“加强与三安集团合作，进一步探索中草药种植的广阔前景。”郑延海表示，现阶段植物工厂联合植物所专家开展了红豆杉、牛耳草、蛇足石杉等多种药材的研发工作。蛇足石杉提取的石杉碱甲是一种治疗老年性痴呆症、重症肌无力和小儿麻痹症的珍贵药材。同时，未来植物工厂还将培育更多用于提取抗肿瘤、抗病毒、抗衰老的中草药珍稀植物等，同时利用细胞悬浮培养和生物反应器结合萃取技术，提取药用中间体材料，用于生产保健产品和生物制药，推进我国中医药事业快速发展。
龚化勤：营养液调配达国际领先水平
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龚化勤，北京大学生物学博士，中科院植物所植物工厂研发中心专家。负责植物工厂中营养液的研发工作。
本报讯 植物生长所需阳光被LED取代，没有土壤，植物生长养分从哪里来？
在厦门三安光电植物工厂实验基地，记者看到，一株株绿色蔬菜，在白色泡沫板一个个“小格子间”蓬勃生长。掀开泡沫板一看，每棵蔬菜的根系都十分茂密，板下是精准调配的营养液，附着在架子上的水管时不时地传来水流声响。
中科院植物所植物工厂研发中心专家龚化勤介绍，植物根系不用长在土壤里，而是完全浸泡在营养液中。土壤的作用是提供营养元素和水分，而营养液除了提供水分外，也提供植物生长所需的各种元素，包括氮、磷、钾等大量元素及锌、铁、锰等微量元素，当前无土栽培技术已非常成熟，比土培生长周期要快很多，这也是使用水培的重要原因。
“水流声响就是营养液循环流动声音。”龚化勤说，经过多年研究，中科院植物所已经研发出自己的营养液配方，其技术已达到国际领先水平，在产量和品质上完全可以替代国际知名的营养液配方，甚至还能产生更好种植效果；同时，还能大幅降低种植成本，增加企业效益。
谈及优势，龚化勤认为，营养液是根据植物生长和吸收来调配，可以保证其正常生长，避免传统施肥产生的营养失调；其次，营养液所用原材料均是食品级别，具有足够安全性，保证所培养出来的植物重金属不会超标，也不会产生其它有害杂质。
李阳：为植物量身定做“光配方”
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李阳，中国科学院光生物学重点实验室，光生物学博士，植物工厂研发中心专家。主要负责植物工厂光环境精准调控及植物照明光源研发。
本报讯 婴儿成长需要配方奶粉，植物生长也需要“光配方”，这你听说过吗？在植物研究所的实验基地里，光生物学博士李阳的工作，就是为不同植物量身定做，开具一个个不同“光配方”。
“提高农作物产量的办法有多种，一种是生物技术，比如袁隆平院士培育的杂交水稻；一种是化学方法，比如化肥、农药和激素等。而‘光配方’是一种全新的物理方式，通过LED光的调控来促进植物光合作用，逐步减轻现代农业对化学技术的过度依赖。”光生物学博士李阳表示。
李阳介绍，光具有神奇的力量，对植物的光合作用、生长发育、形态建成和物质代谢等都有调控作用。而目前在温室与大棚种植中，弥补太阳光缺失所用的光源一般是荧光灯、高压钠灯和白炽灯等，这些光源的光谱能量分布是依据人眼对光的需求设计的，而植物生长所需要的光谱与人眼的需求是不一样的。
根据李阳研究，LED波长类型丰富，可调控余地较大，适合用于植物的照明灯。“LED灯可以为不同类型、不同生长期植物量身定制光质、光量、光周期。”李阳表示，不同蔬菜对光质配方各异，比如有的对蓝光要求高，而有的对红光要求高一些。“利用三安LED芯片成熟技术，研发不同‘光配方’，给植物最适宜生长的光照条件。”
常双艳：植物工厂蔬菜安全性更高
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常双艳，福建农林大学食品工程硕士，国家一级营养师。主要负责植物工厂功能性产品质量控制及功能性产品开发。
本报讯 处在封闭的环境中，完全不采用自然光照，而是依赖人工LED光照……对于这种违背自然规律的种植方式，普通大众难免会有这样的疑虑：如此生产出来的蔬菜安全吗？营养成分够吗？
“较之于田地种植和大棚种植，植物工厂里的蔬菜生长在一个完全可控环境下，没有病虫害问题，完全不用农药、化肥，且在室内也隔绝包括酸雨、雾霾等污染源。”国家一级营养师、福建农林大学食品工程硕士常双艳认为，植物工厂的产生就是要解决上述问题，为人们提供更多更安全的蔬菜产品。
常双艳分析，整个田地种植环境，包括泥土与肥料都会含有硝酸盐，而LED光照加水培种植的蔬菜可以有效控制这些因素。因此，跟普通蔬菜相比，植物工厂种植的蔬菜硝酸盐含量更低，安全性更高，消费者可以放心使用。“经过各种数据比对，这种蔬菜非常安全。在日本，民众食用植物工厂的蔬菜已很多年。”
常双艳表示，接下来，植物工厂还将针对特殊人群，通过调控光谱及营养胁迫等方法，开发功能性蔬菜，以满足不同人群的营养摄入需求。“比如，针对肾脏病人开发低钾蔬菜，针对孕妇开发高叶酸的蔬菜等，满足不同人群不同需求。”
本报讯 （记者苏连锦）一粒生菜种子，在密闭净化环境中播于海绵之上，根须透过孔隙向底部延伸，浸润于特制营养液中，叶片则在红蓝相间的LED灯光照射下蓬勃生长。其生长与土壤和太阳毫无关联，所需温度、光照、湿度、营养等自然条件，都被人工控制在最有利状态……
这种高端绿色“植物工厂”技术，仿佛科幻片或博览会才出现，但在安溪，正在成为现实：由三安集团和中国科学院植物研究所联手打造的“植物工厂”即将正式开工建设，将对全国农业现代化发展产生深远影响。
引领未来农业发展方向
“植物工厂”，于茶乡百姓还是一个新名词，而中科院植物所博士、植物工厂研发中心主任裴克全，却是该领域多年的专家。
“在欧美发达国家，植物工厂已不是什么新鲜事。”裴克全介绍，早在1957年，丹麦便成立世界上第一家“植物工厂”。进入20世纪六、七十年代，美国、日本、奥地利等国家也开始“植物工厂”研究。其中，日本“植物工厂”技术发展得最为迅速。
以日本为例，裴克全认为，当前日本正掀起新的一股“植物工厂热”。比如，富士通利用植物工厂技术生产出低钾生菜，为当地医院肾病患者提供食材；日本著名化妆品品牌“资生堂”旗下也有植物工厂培植蔬菜，用作化妆品和药品的原料……有数据统计，2011年3月，日本共有植物工厂93家，而在2013年上升到304家。
“不仅日本，欧美、台湾等地都兴起‘植物工厂’，这绝非偶然。”裴克全分析，在植物工厂，蔬菜一般都种在多层式立体栽培架上，这样节省下来的空间是相同大小露天耕地的数倍。加上近年来空气污染、耕地破坏严重，植物工厂生产环境能与外界污染源隔绝，从而生产出无污染的洁净蔬菜。这也是植物工厂蔬菜日趋流行原因之一。
传统农耕看天吃饭，不可控因素太多，如病虫害、极端天气等，但这些因素在“植物工厂”内都能得到很好控制。裴克全表示，跟露天耕作、大棚种植不同，植物工厂没有病虫害，根本不用喷洒农药。而用水代替土壤的种植方式，也能让蔬菜避免重金属污染。同时，依靠LED灯获取光照的植物工厂蔬菜，由于光谱组成和光照强度适宜植物生长，其硝酸盐含量也比一般蔬菜低。
业内人士认为，在食品安全问题日益突出的今天，植物工厂蔬菜“安全、营养”的特点逐渐凸显，未来将会受到越来越多消费者追捧。同时，在耕地面积锐减情况下，采用立体式种植的植物工厂被认为是“引领未来农业发展方向”，也是衡量一个国家农业技术水平的重要标志之一。
核“芯”魅力助推强强联合
在国内，植物工厂大多建在一、二线城市。而这一次，面对应接不暇的邀请，三安集团、中科院植物所联手建设的LED植物工厂为何会青睐茶乡？
“家乡发展的前瞻意识、创业激情以及高效服务的投资环境，深深吸引我们；同时安溪是故乡，回报家乡是义不容辞的责任。”三安光电掌舵人林秀成表示。
“十二五”期间，县委、县政府提出“抢占高端，一步到位”产业发展思路。在这一思路引领下，2011年9月，三安光电总投资25亿元蓝宝石衬底项目在泉州（湖头）光电产业园正式启动，随后，信达光电、深圳天电、珈玮照明等一大批实力型企业，纷纷跟进，落户湖头，创造茶乡人引以为豪的“光电速度”。
历史总是惊人的相似。从“光电子”到“光通信”，再到如今的“光生物”，手握植物生长照明成熟技术的三安光电，再次携手中科院植物所打造“植物工厂”，为我县经济发展注入另一股强劲动力。
正是LED散发出的核“芯”魅力之光，吸引中国科学院植物研究所专家眼球。从事光生物学研究的李阳博士说，三安光电是国内LED行业拥有自主知识产权的龙头企业，植物生长照明技术已达到世界先进水平，成功研发出可应用于植物生长照明的LED芯片，全面应用于蔬菜、水果、花卉等农作物、中草药及生物医药原料的生产，这也是促使双方强强联合的重要原因之一。
“LED光源具有寿命长、省电、体积小，易于光谱配比、热辐射极低等优点。在安溪，依托三安集团光电产业优势，植物工厂可在国内快速崛起。”李阳表示，三安不仅具有LED核“芯”技术，同时掌握新能源技术，如太阳能发电，这可大大降低后期生产成本，让植物工厂的蔬菜更快端上普通百姓的餐桌。
“坚持高标准服务，让企业放心做好生产经营，在茶乡这么好的生态环境中发展植物工厂，我们专家团队信心十足。”在裴克全看来，除三安领先的光电产业技术和雄厚资本外，政府积极招商引资，为项目落地提供优良配套服务，也是吸引LED植物工厂落户安溪又一原因。
预计年产值超80亿元
植物工厂在国内发展时间尚短，目前还处于科研、试验、示范阶段。截至2015年6月，我国已建植物工厂80多家。中科院植物所、三安集团联手建设的LED植物工厂，又剑指何处？
走进位于厦门三安光电植物工厂的实验基地里，在400多平方米空间里，只见一排排矩形铁架整齐排列，一株株品类不同的绿色蔬菜，长势喜人。而在不久的将来，大此百倍的“旗舰版”植物工厂将在湖头光电产业园强势崛起。
“打造国内特大型产业化植物工厂，立足自主创新，集科研、生产、示范、孵化等功能为一体、高产高效高质的植物工厂产业示范基地。”作为领衔专家，裴克全表示，安溪LED植物工厂研发及产业化项目分5年投入70亿元，建设占地200亩的光生物研究院，与占地300亩的中科生物产业化基地及仓储、营销、配送系统，预计达产后可创造年产值80亿元。
作为研发中心的光生物研究院，将设立北方分院和南方分院，成立技术委员会，由匡廷云院士、方精云院士任学术委员会主任，二十多位国内外著名科学家担任委员，容纳两百多位科研人员从事科研工作。研究院下设植物照明技术中心、植物生长技术工程中心、资源开发与利用中心、检测检验及鉴定中心等4个技术中心，由院士牵头，并设立院士工作站与博士后工作站，还将积极申报国家级工程技术中心和实验室。
“目前，已成功选育出适合工厂种植的莴苣类、十字花科类等叶菜几十种，后期还将针对不同人群研发不同产品。”专门负责植物工厂营养液研发的龚化勤博士介绍，除日常安全蔬菜外，产业化基地还将培育中草药以及用于提取抗肿瘤、抗病毒、抗抑郁、抗衰老药物的珍稀植物原材料等，同时利用细胞悬浮培养和光生物反应器等技术，结合萃取技术，提取用于生产保健产品和生物制药的中间体，推进我国中草药材料产业蓬勃发展。
与此同时，中科院植物所和三安集团还将加大在产业链上下游的投资布局，实现垂直分工一体化，强化市场优势地位，争取在LED光源、营养液配方和自动化系统设备方面取得更大突破，并进一步扩大在抗癌治癌药品研发和珍稀濒危物种保护方面投入。
业内人士表示，植物工厂借助先进的LED农业照明技术，按照植物需要，智能调节光环境，实现作物优质、高产、稳产。未来还可与物联网、照明等组合叠加，创造出几千亿元，甚至上万亿元的产业“大蛋糕”。
