網(wǎng)絡(luò)世界中的“開(kāi)心農(nóng)場(chǎng)”令眾多網(wǎng)友廢寢忘食，樂(lè)不思蜀。但是代表著設(shè)施園藝最尖端技術(shù)的“家庭植物工廠”，在我國(guó)卻是剛出現(xiàn)不久的新生事物。那么，在日本、美國(guó)、荷蘭等少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家，數(shù)字家庭植物工廠讓人們?cè)诔鞘兄邢硎茏灾シN、收獲蔬果的樂(lè)趣。然而在國(guó)內(nèi)，“家庭植物工廠”還是設(shè)施行業(yè)出現(xiàn)的新生事物。那么，什么時(shí)候這種尖端園藝技術(shù)能夠走進(jìn)中國(guó)老百姓的家中？何時(shí)市民才能真正體會(huì)到“開(kāi)心農(nóng)場(chǎng)”和“天然氧吧”的樂(lè)趣？

　　在發(fā)達(dá)國(guó)家“家庭植物工廠”已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段

　　植物工廠誕生于20世紀(jì)40年代，1957年丹麥約克里斯頓農(nóng)場(chǎng)里產(chǎn)生了世界上第一座植物工廠。“早期的植物工廠建設(shè)規(guī)模小，主要局限在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，且種植作物品種單一，采用人工氣候室進(jìn)行控制，運(yùn)行成本較高。”北京市農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)理事周增產(chǎn)介紹說(shuō)。

　　20世紀(jì)70年代初至80年代中期，植物工廠開(kāi)始發(fā)展起來(lái)，許多國(guó)家如美國(guó)、日本、英國(guó)、挪威、希臘、利比亞等企業(yè)都紛紛投入巨資，與科研機(jī)構(gòu)聯(lián)手研發(fā)關(guān)鍵技術(shù)。“這時(shí)候的植物工廠應(yīng)用范圍比較廣，自動(dòng)化控制系統(tǒng)逐漸完善，示范效果開(kāi)始顯現(xiàn)。”周增產(chǎn)說(shuō)。

　　進(jìn)入20世紀(jì)80年代以后，植物工廠迅速發(fā)展，發(fā)達(dá)國(guó)家相繼成立了植物工廠協(xié)會(huì)，推動(dòng)植物工廠的普及。同時(shí)，進(jìn)入21世紀(jì)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們開(kāi)始有了對(duì)安全無(wú)公害蔬菜的需求和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)體驗(yàn)的向往，“家庭植物工廠”概念應(yīng)運(yùn)而生。

　　“從2009年開(kāi)始，家庭植物工廠在日本、美國(guó)等都有應(yīng)用，日本尤為突出。日本國(guó)民有消費(fèi)生菜的習(xí)慣，而生菜等葉菜又適合在植物工廠種植，一些有實(shí)力的企業(yè)紛紛介入開(kāi)發(fā)，比如松下、三菱化學(xué)、昭和電工等，它們每年都有新技術(shù)推出。”周增產(chǎn)舉例說(shuō)，“適用于植物工廠的專(zhuān)用光源和住友化學(xué)開(kāi)發(fā)的營(yíng)養(yǎng)液耕作系統(tǒng)，為家庭植物工廠的發(fā)展提供了技術(shù)基礎(chǔ)。”

　　如今，在發(fā)達(dá)國(guó)家，“家庭植物工廠”已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段，相關(guān)的資材形成了制造供應(yīng)的產(chǎn)業(yè)鏈，普通消費(fèi)者可以方便地從零售渠道獲得種子、營(yíng)養(yǎng)液、栽培用具和各種耗材進(jìn)行家庭種植。

　　然而在國(guó)內(nèi)，“家庭植物工廠”是設(shè)施行業(yè)出現(xiàn)的新生事物。“概念較早就提出來(lái)過(guò)，但真正在實(shí)際中試驗(yàn)應(yīng)用并見(jiàn)諸報(bào)端的還是2010年的事。”周增產(chǎn)說(shuō)。

　　未來(lái)“家庭植物工廠”操作實(shí)現(xiàn)“傻瓜化”

　　“家庭植物工廠”為什么會(huì)大受歡迎？

　　“首先可以美化家居，將綠色帶到身處鋼筋混凝土叢林的現(xiàn)代人中；其次，因?yàn)椴皇┯萌魏无r(nóng)藥，種植的蔬菜水果形態(tài)好、無(wú)污染、營(yíng)養(yǎng)豐富，滿(mǎn)足家庭對(duì)蔬菜安全、衛(wèi)生、綠色的需求；再次，能進(jìn)行小規(guī)模的蔬菜生產(chǎn)，它的適應(yīng)范圍和區(qū)域比較廣，只要是能提供穩(wěn)定電力和一點(diǎn)潔凈水源的地區(qū)，便可以應(yīng)用，一般家庭也可以擺放。”吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院院長(zhǎng)劉景圣說(shuō)，“一些開(kāi)發(fā)商就嘗試在小區(qū)里建成‘家庭植物工廠’吸引市民買(mǎi)房。不久的將來(lái)，家庭植物工廠甚至有望發(fā)展為城鎮(zhèn)居民解決生產(chǎn)無(wú)公害蔬菜的一種方式。”

　　但是“家庭植物工廠”投入市場(chǎng)后并不能簡(jiǎn)單停留在觀賞或美化家居的層面上。

　　“人們需要在有限的空間內(nèi)栽種各種不同的蔬菜，這對(duì)于家庭植物工廠的結(jié)構(gòu)分區(qū)、營(yíng)養(yǎng)液系統(tǒng)和溫濕度等環(huán)境調(diào)控提出了更高要求；其次，因?yàn)樯a(chǎn)批量少、系統(tǒng)復(fù)雜程度高，目前家庭植物工廠成本比較高，在未來(lái)較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，如何降低成本將是關(guān)鍵。”周增產(chǎn)說(shuō)，“國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的家庭植物工廠均為高檔產(chǎn)品，不同檔次的家庭植物工廠的成本差異比較大，目前的樣機(jī)生產(chǎn)，成本也相對(duì)較高，將來(lái)產(chǎn)業(yè)化后，有望降低成本。”

　　此外，“家庭植物工廠”面對(duì)的用戶(hù)是普通的不具備栽培專(zhuān)業(yè)知識(shí)的人群，不同的栽培作物，其營(yíng)養(yǎng)液的循環(huán)次數(shù)，光照明期暗期時(shí)段的搭配，營(yíng)養(yǎng)液充氧量的調(diào)控等等專(zhuān)業(yè)性較強(qiáng)的操作和設(shè)置往往會(huì)讓用戶(hù)無(wú)所適從。

　　“接下來(lái)家庭植物工廠的控制軟件必須向附帶專(zhuān)家?guī)斓姆较虬l(fā)展，其操作必須向‘傻瓜化’發(fā)展，例如種生菜，用戶(hù)只需選擇‘生菜’，頂多再輸入一個(gè)植株的生長(zhǎng)期，軟件即可自動(dòng)設(shè)置溫濕度、營(yíng)養(yǎng)液參數(shù)和光照參數(shù)，無(wú)需用戶(hù)查閱資料進(jìn)行手動(dòng)設(shè)置。”周增產(chǎn)說(shuō)這樣的系統(tǒng)才能在市場(chǎng)上受到歡迎。

　　國(guó)產(chǎn)“家庭植物工廠”下半年走向市場(chǎng)

　　據(jù)了解，目前在“家庭植物工廠”開(kāi)發(fā)和應(yīng)用方面較具實(shí)力的北京京鵬環(huán)球科技股份有限公司，即將投入設(shè)計(jì)上更為新穎的“家庭植物工廠”。

　　主體三層式隔熱箱體結(jié)構(gòu)，設(shè)有的增溫、降溫、加濕、光照、營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)和供給、氣流循環(huán)等系統(tǒng)。在自動(dòng)控制系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)控下，可調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)的溫度、濕度、光照環(huán)境，并控制營(yíng)養(yǎng)液的供給，保證植物生長(zhǎng)的環(huán)境。

　　“三層獨(dú)立溫區(qū)結(jié)構(gòu)，使三層栽培箱有各自的增溫、降溫系統(tǒng)，這樣做的好處是可以種植對(duì)環(huán)境要求不同的作物。”周增產(chǎn)介紹道，“在營(yíng)養(yǎng)液回流管路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，沒(méi)有采用營(yíng)養(yǎng)液回流管路上下層串聯(lián)在一起，而是三層分開(kāi)，使三層的栽培情況互不影響，即使其中一層的栽培出現(xiàn)了病害等問(wèn)題，也不至于通過(guò)營(yíng)養(yǎng)液直接對(duì)別的栽培箱栽種的植物造成影響。其次，三層栽培箱均設(shè)有液面調(diào)節(jié)裝置，每層栽培箱的營(yíng)養(yǎng)液液面高度均能獨(dú)立調(diào)節(jié)，利于同時(shí)種植不同品種植物或不同生長(zhǎng)期的植物。”

　　“就控制系統(tǒng)舉個(gè)例子，溫度調(diào)控在一個(gè)封閉空間是相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)的，但家庭植物工廠栽培空間較小，且在較小空間內(nèi)還有循環(huán)氣流，要與外界有氣體交換以實(shí)現(xiàn)二氧化碳濃度和濕度的調(diào)控，容易造成溫度的較大波動(dòng)。”周增產(chǎn)說(shuō)，“因此，家庭植物工廠控制系統(tǒng)必須有合適的控制策略來(lái)決定何時(shí)開(kāi)啟通風(fēng)，通風(fēng)強(qiáng)度是多少，采用智能判斷的方式平衡好溫度、濕度及二氧化碳濃度等互相影響和制約的幾個(gè)環(huán)境參數(shù)，使系統(tǒng)內(nèi)各環(huán)境參數(shù)能比較穩(wěn)定地保持在預(yù)設(shè)值。”

　　同時(shí)，京鵬科技“家庭植物工廠”還采用了一些新技術(shù)，比如真彩觸摸屏、人機(jī)界面易于操作；營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)、空氣環(huán)流系統(tǒng)均采用超靜音的潛水泵或超靜音的軸流風(fēng)扇、運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲小。

　　為了解決節(jié)能問(wèn)題，研發(fā)團(tuán)隊(duì)光從箱體隔熱材料的選擇和填充工藝改進(jìn)、營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)組件的設(shè)計(jì)、空氣交換系統(tǒng)的布置和優(yōu)化等方面進(jìn)行了6項(xiàng)創(chuàng)新，使家庭植物工廠正常使用過(guò)程消耗較少電力，約等同于一臺(tái)冰箱和一點(diǎn)營(yíng)養(yǎng)液，維護(hù)費(fèi)用降低。

　　據(jù)了解，京鵬科技“家庭植物工廠”首批樣機(jī)已完成制造，正在進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試，下半年將走向市場(chǎng)。