植物工廠的發展背景

從國家層麵來看，眾所周知，從2004年到15年，中央一號文件將發展現代農業作為國家長期發展戰略，保障國家糧食安全和農產品有效供應。如何保證？無非是增加糧食產量和供應。從國際層麵來看，聯合國人口基金會宣布2014年全球人口為77億。據聯合國預測，2050年全球人口將達到96億，2100年全球人口將達到110億，小黄鸭导航福利需要加50%，小黄鸭导航福利需要相對增加糧食和農產品的供應。中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所研究員劉文科在第二屆農業照明發展論壇上提到。

以下是其演講實錄：

植物工廠的發展背景

到21世紀末，世界或中國人口對農產品和糧食的需求不僅增加了數量，而且質量安全需求也急劇增加。首先，從農產品供應方麵分析其供應能力。

首先，國家農業生產體係，田地生產，其生產能力和穩定性正在下降。為什麽？首先，從土地、水肥、人力資源等農業生產資源的數量和質量來看，資源正在下降。

二是農業環境汙染、自然災害頻繁、季節性幹擾大。大田農業受到季節性幹擾，北方冬季無法進行大田農業生產。

三是人為幹預能力差，生產能力逐漸缺失。

基於上述原因，小黄鸭导航福利希望設施農業。首先，低端設施農業在中國表現為塑料袋溫室和太陽能溫室。其生產能力和穩定性相對較差，主要是因為設施相對簡單，人工幹預和監管能力相對較差。增加和穩定生產的潛力有限。小黄鸭导航福利該怎麽辦？結合小黄鸭导航福利的技術發展現狀，解決方案隻能是這樣的：小黄鸭导航福利可以升級和創新農業生產體係，提高農業設備水平，以工業理念發展農業。這句話是李克強總理2015年提出的，隻有這樣，小黄鸭导航福利才能利用有限的資源和空間，大大提高農業的質量和效率。

第二個是植物工廠。在這種背景下，植物工廠應運而生。植物工廠發展非常快。小黄鸭导航福利應該感謝這兩位科學家。在國際上，日本千葉大學前校長古在豐樹教授是日本乃至世界植物工廠技術設備和產業發展的創始人和倡導者。他出版了《人工光性植物工廠》和《太光利用植物工廠》。在中國，植物工廠技術設備和產業發展的創始人和倡導者是中國農業科學院楊奇長的研究員，本世紀初，他提倡植物工廠技術和led《設施園藝半導體照明》將於2016年出版。

植物工廠的定義是通過設施中的高精度環境控製實現作物周年連續生產的係統。該係統不受自然條件的限製，是一種高效的農業生產模式。它主要分為兩類：人工光植物工廠和太陽能植物工廠。2.左下角是人工光植物工廠，右下角是太陽能植物工廠。

你可以看看設施園藝的發展過程（2），從天空農業到簡單的塑料溫室、太陽能溫室，到當前的聯動溫室和人工光植物工廠。可以發現，這是通過提高圍護結構的密封性、自動化水平和控製水平來提高其生產能力的。從這一發展背景來看，借助工程技術設備，提高了人類控製農業生產過程的能力。

植物工廠的優勢

植物工廠有很多優點：

一是不受外部氣候影響，生產能力相對穩定；

二是土地和空間資源利用效率較高；

三是其生產要素，自動化程度較高，可按計劃生產，產量較高；

第四，比較本質的好處是無汙染的，基本上不會產生害蟲，不用施農藥也能消除重金屬；

第五，可以調節農產品的營養成分。在田間，蔬菜的營養質量可控性很差。在設施條件下，可以調動所有設施管理要素和生產要素，提高蔬菜的營養質量，擴大有益營養物質的合成積累；

六是滿足島嶼、太空農業等特殊場合作物生產需求；

七是規模可大可小，無所不能，用途廣泛；

八、植物工廠采用LED照明技術裝備，這是它的優勢。因為LED照明能大大提高植物廠的空間效率，提高生產效率；

九、植物廠采用水肥一題化技術裝備，體現自動化程度。

植物工廠技術發展難點

就我個人而言，我認為植物工廠的發展具有這些特點。其發展目標主要是實現高質量、高產量和商業利潤。這兩個目標相輔相成。實現高質量和高產量的可能性更高。

技術發展的基礎應該是作物類型及其生物特征，對生物規律的理解應該是其他技術發展的基礎。技術發展的方式應該是生產要素耦合控製技術和設備的創新。隻有根據作物的需要調節植物工廠作物生產的所有要素，才能最大限度地節約能源，最大限度地提高效率。

植物工廠技術研發現狀：一是成本高、周期長、參數多、耦合交互多，迫切需要產業、大學和研究的結合。第二，仍以科研單位為主體，企業研發比例增加（示範基地上市隻是說明了這一點）。第三，它已經從研發帶產業轉變為促進產業研發的產業。示範項目呈現出百花齊放、百家爭鳴的趨勢產業和研發應發揮良性循環的作用。

技術難點分為兩部分，一部分是植物工廠生產監管單向技術發展的難點。主要有六個困難：一是節能降耗，包括LED如何運行更節能有效的光源、環境控製執行機構等；二是智能環境控製、耦合控製、高效利用資源；三是農產品保健質量控製技術、功能性營養植物強化等；四是營養配方和光配方，一直是一個非常重要的問題；五是水肥一體化技術設備，小黄鸭导航福利需要建立一個更合理的栽培平台，開發更好的栽培設備；第六，自動化技術設備的生產管理，我國植物工廠機器人、自動化設備的應用仍相對缺乏。

第二部分的困難是生產監管係統技術發展的困難。有四個困難，一個是植物工廠生產植物產品的類型和效益，生產不同的植物類型與你的效益密切相關，它們之間的定量關係，小黄鸭导航福利需要做大量的研究工作；另一個是植物工廠的規模和效益，不同的投資和產出，這是直線關係還是其他關係，還需要進一步研究；第三，植物工廠的智能水平和效益，小黄鸭导航福利的植物工廠的自動化水平最有利於利潤，最有利於推廣，這也需要研究；第四，植物工廠建設區域和效益關係，如城市、農村或華南、華北，小黄鸭导航福利需要進一步研究。

植物工廠技術發展對策

最後，簡要介紹了植物工廠技術發展的對策和個人觀點，僅供參考。一是科技研發水平。一是開展植物生產要素需求規律研究，了解農業生物環境學、營養生理學和分子生物學，建立基於植物種類和品種的營養和環境配方大數據。

二是開展植物工廠工程設備研發、圍護結構工程設備、栽培與水肥一體化工程設備、照明工程設備、環境要素智能控製工程設備等。

三是開展植物工廠高校調控技術方法研發，以優質高產為目標，研究生產要素時空耦合調控技術方法，更有利於植物發展生育。

在成果轉化和示範驗證層麵，一是建立典型氣候區植物工廠示範項目，二是建立規模差異化植物工廠示範項目，三是建立各種植物類型的植物工廠示範項目，四是建立智能物聯網植物工廠示範項目。通過建立示範項目，獲得一些運行參數，為植物工廠的標準化、推廣和應用提供技術支持。