網(wǎng)絡(luò )世界中的“開(kāi)心農場(chǎng)”令眾多網(wǎng)友廢寢忘食，樂(lè )不思蜀。但是代表著(zhù)設施園藝最尖端技術(shù)的“家庭植物工廠(chǎng)”，在我國卻是剛出現不久的新生事物。那么，在日本、美國、荷蘭等少數發(fā)達國家，數字家庭植物工廠(chǎng)讓人們在城市中享受自助播種、收獲蔬果的樂(lè )趣。然而在國內，“家庭植物工廠(chǎng)”還是設施行業(yè)出現的新生事物。那么，什么時(shí)候這種尖端園藝技術(shù)能夠走進(jìn)中國老百姓的家中？何時(shí)市民才能真正體會(huì )到“開(kāi)心農場(chǎng)”和“天然氧吧”的樂(lè )趣？

　　在發(fā)達國家“家庭植物工廠(chǎng)”已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段

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

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

　　進(jìn)入20世紀80年代以后，植物工廠(chǎng)迅速發(fā)展，發(fā)達國家相繼成立了植物工廠(chǎng)協(xié)會(huì )，推動(dòng)植物工廠(chǎng)的普及。同時(shí)，進(jìn)入21世紀，隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展，人們開(kāi)始有了對安全無(wú)公害蔬菜的需求和現代農業(yè)體驗的向往，“家庭植物工廠(chǎng)”概念應運而生。

　　“從2009年開(kāi)始，家庭植物工廠(chǎng)在日本、美國等都有應用，日本尤為突出。日本國民有消費生菜的習慣，而生菜等葉菜又適合在植物工廠(chǎng)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(chǎng)的專(zhuān)用光源和住友化學(xué)開(kāi)發(fā)的營(yíng)養液耕作系統，為家庭植物工廠(chǎng)的發(fā)展提供了技術(shù)基礎。”

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

　　然而在國內，“家庭植物工廠(chǎng)”是設施行業(yè)出現的新生事物。“概念較早就提出來(lái)過(guò)，但真正在實(shí)際中試驗應用并見(jiàn)諸報端的還是2010年的事。”周增產(chǎn)說(shuō)。

　　未來(lái)“家庭植物工廠(chǎng)”操作實(shí)現“傻瓜化”

　　“家庭植物工廠(chǎng)”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代人中；其次，因為不施用任何農藥，種植的蔬菜水果形態(tài)好、無(wú)污染、營(yíng)養豐富，滿(mǎn)足家庭對蔬菜安全、衛生、綠色的需求；再次，能進(jìn)行小規模的蔬菜生產(chǎn)，它的適應范圍和區域比較廣，只要是能提供穩定電力和一點(diǎn)潔凈水源的地區，便可以應用，一般家庭也可以擺放。”吉林農業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院院長(cháng)劉景圣說(shuō)，“一些開(kāi)發(fā)商就嘗試在小區里建成‘家庭植物工廠(chǎng)’吸引市民買(mǎi)房。不久的將來(lái)，家庭植物工廠(chǎng)甚至有望發(fā)展為城鎮居民解決生產(chǎn)無(wú)公害蔬菜的一種方式。”

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

　　“人們需要在有限的空間內栽種各種不同的蔬菜，這對于家庭植物工廠(chǎng)的結構分區、營(yíng)養液系統和溫濕度等環(huán)境調控提出了更高要求；其次，因為生產(chǎn)批量少、系統復雜程度高，目前家庭植物工廠(chǎng)成本比較高，在未來(lái)較長(cháng)時(shí)期內，如何降低成本將是關(guān)鍵。”周增產(chǎn)說(shuō)，“國內開(kāi)發(fā)的家庭植物工廠(chǎng)均為高檔產(chǎn)品，不同檔次的家庭植物工廠(chǎng)的成本差異比較大，目前的樣機生產(chǎn)，成本也相對較高，將來(lái)產(chǎn)業(yè)化后，有望降低成本。”

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

　　“接下來(lái)家庭植物工廠(chǎng)的控制軟件必須向附帶專(zhuān)家庫的方向發(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(cháng)期，軟件即可自動(dòng)設置溫濕度、營(yíng)養液參數和光照參數，無(wú)需用戶(hù)查閱資料進(jìn)行手動(dòng)設置。”周增產(chǎn)說(shuō)這樣的系統才能在市場(chǎng)上受到歡迎。

　　國產(chǎn)“家庭植物工廠(chǎng)”下半年走向市場(chǎng)

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

　　主體三層式隔熱箱體結構，設有的增溫、降溫、加濕、光照、營(yíng)養液循環(huán)和供給、氣流循環(huán)等系統。在自動(dòng)控制系統的統一調控下，可調節植物生長(cháng)的溫度、濕度、光照環(huán)境，并控制營(yíng)養液的供給，保證植物生長(cháng)的環(huán)境。

　　“三層獨立溫區結構，使三層栽培箱有各自的增溫、降溫系統，這樣做的好處是可以種植對環(huán)境要求不同的作物。”周增產(chǎn)介紹道，“在營(yíng)養液回流管路系統的設計上，沒(méi)有采用營(yíng)養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了病害等問(wèn)題，也不至于通過(guò)營(yíng)養液直接對別的栽培箱栽種的植物造成影響。其次，三層栽培箱均設有液面調節裝置，每層栽培箱的營(yíng)養液液面高度均能獨立調節，利于同時(shí)種植不同品種植物或不同生長(cháng)期的植物。”

　　“就控制系統舉個(gè)例子，溫度調控在一個(gè)封閉空間是相對容易實(shí)現的，但家庭植物工廠(chǎng)栽培空間較小，且在較小空間內還有循環(huán)氣流，要與外界有氣體交換以實(shí)現二氧化碳濃度和濕度的調控，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(chǎng)控制系統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，使系統內各環(huán)境參數能比較穩定地保持在預設值。”

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

　　為了解決節能問(wèn)題，研發(fā)團隊光從箱體隔熱材料的選擇和填充工藝改進(jìn)、營(yíng)養液循環(huán)系統驅動(dòng)組件的設計、空氣交換系統的布置和優(yōu)化等方面進(jìn)行了6項創(chuàng )新，使家庭植物工廠(chǎng)正常使用過(guò)程消耗較少電力，約等同于一臺冰箱和一點(diǎn)營(yíng)養液，維護費用降低。

　　據了解，京鵬科技“家庭植物工廠(chǎng)”首批樣機已完成制造，正在進(jìn)行試驗測試，下半年將走向市場(chǎng)。