網(wǎng)絡(luò)世界中的“開心農(nóng)場”令眾多網(wǎng)友廢寢忘食，樂不思蜀。但是代表著設(shè)施園藝最尖端技術(shù)的“家庭植物工廠”，在我國卻是剛出現(xiàn)不久的新生事物。那么，在日本、美國、荷蘭等少數(shù)發(fā)達(dá)國家，數(shù)字家庭植物工廠讓人們在城市中享受自助播種、收獲蔬果的樂趣。然而在國內(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？何時市民才能真正體會到“開心農(nóng)場”和“天然氧吧”的樂趣？

　　在發(fā)達(dá)國家“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，主要局限在實驗室內(nèi)，且種植作物品種單一，采用人工氣候室進(jìn)行控制，運行成本較高。”北京市農(nóng)業(yè)工程學(xué)會理事周增產(chǎn)介紹說。

　　20世紀(jì)70年代初至80年代中期，植物工廠開始發(fā)展起來，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(jī)構(gòu)聯(lián)手研發(fā)關(guān)鍵技術(shù)。“這時候的植物工廠應(yīng)用范圍比較廣，自動化控制系統(tǒng)逐漸完善，示范效果開始顯現(xiàn)。”周增產(chǎn)說。

　　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)國家相繼成立了植物工廠協(xié)會，推動植物工廠的普及。同時，進(jìn)入21世紀(jì)，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們開始有了對安全無公害蔬菜的需求和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)體驗的向往，“家庭植物工廠”概念應(yīng)運而生。

　　“從2009年開始，家庭植物工廠在日本、美國等都有應(yīng)用，日本尤為突出。日本國民有消費生菜的習(xí)慣，而生菜等葉菜又適合在植物工廠種植，一些有實力的企業(yè)紛紛介入開發(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，“適用于植物工廠的專用光源和住友化學(xué)開發(fā)的營養(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，普通消費者可以方便地從零售渠道獲得種子、營養(yǎng)液、栽培用具和各種耗材進(jìn)行家庭種植。

　　然而在國內(nèi)，“家庭植物工廠”是設(shè)施行業(yè)出現(xiàn)的新生事物。“概念較早就提出來過，但真正在實際中試驗應(yīng)用并見諸報端的還是2010年的事。”周增產(chǎn)說。

　　未來“家庭植物工廠”操作實現(xiàn)“傻瓜化”

　　“家庭植物工廠”為什么會大受歡迎？

　　“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，因為不施用任何農(nóng)藥，種植的蔬菜水果形態(tài)好、無污染、營養(yǎng)豐富，滿足家庭對蔬菜安全、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)院院長劉景圣說，“一些開發(fā)商就嘗試在小區(qū)里建成‘家庭植物工廠’吸引市民買房。不久的將來，家庭植物工廠甚至有望發(fā)展為城鎮(zhèn)居民解決生產(chǎn)無公害蔬菜的一種方式。”

　　但是“家庭植物工廠”投入市場后并不能簡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，這對于家庭植物工廠的結(jié)構(gòu)分區(qū)、營養(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，因為生產(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，在未來較長時期內(nèi)，如何降低成本將是關(guān)鍵。”周增產(chǎn)說，“國內(nèi)開發(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)，成本也相對較高，將來產(chǎn)業(yè)化后，有望降低成本。”

　　此外，“家庭植物工廠”面對的用戶是普通的不具備栽培專業(yè)知識的人群，不同的栽培作物，其營養(yǎng)液的循環(huán)次數(shù)，光照明期暗期時段的搭配，營養(yǎng)液充氧量的調(diào)控等等專業(yè)性較強(qiáng)的操作和設(shè)置往往會讓用戶無所適從。

　　“接下來家庭植物工廠的控制軟件必須向附帶專家?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，用戶只需選擇‘生菜’，頂多再輸入一個植株的生長期，軟件即可自動設(shè)置溫濕度、營養(yǎng)液參數(shù)和光照參數(shù)，無需用戶查閱資料進(jìn)行手動設(shè)置。”周增產(chǎn)說這樣的系統(tǒng)才能在市場上受到歡迎。

　　國產(chǎn)“家庭植物工廠”下半年走向市場

　　據(jù)了解，目前在“家庭植物工廠”開發(fā)和應(yīng)用方面較具實力的北京京鵬環(huán)球科技股份有限公司，即將投入設(shè)計上更為新穎的“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、營養(yǎng)液循環(huán)和供給、氣流循環(huán)等系統(tǒng)。在自動控制系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)控下，可調(diào)節(jié)植物生長的溫度、濕度、光照環(huán)境，并控制營養(yǎng)液的供給，保證植物生長的環(huán)境。

　　“三層獨立溫區(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環(huán)境要求不同的作物。”周增產(chǎn)介紹道，“在營養(yǎng)液回流管路系統(tǒng)的設(shè)計上，沒有采用營養(yǎng)液回流管路上下層串聯(lián)在一起，而是三層分開，使三層的栽培情況互不影響，即使其中一層的栽培出現(xiàn)了病害等問題，也不至于通過營養(yǎng)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(shè)有液面調(diào)節(jié)裝置，每層栽培箱的營養(yǎng)液液面高度均能獨立調(diào)節(jié)，利于同時種植不同品種植物或不同生長期的植物。”

　　“就控制系統(tǒng)舉個例子，溫度調(diào)控在一個封閉空間是相對容易實現(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。”周增產(chǎn)說，“因此，家庭植物工廠控制系統(tǒng)必須有合適的控制策略來決定何時開啟通風(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，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、運轉(zhuǎn)噪聲小。

　　為了解決節(jié)能問題，研發(fā)團(tuán)隊光從箱體隔熱材料的選擇和填充工藝改進(jìn)、營養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)驅(qū)動組件的設(shè)計、空氣交換系統(tǒng)的布置和優(yōu)化等方面進(jìn)行了6項創(chuàng)新，使家庭植物工廠正常使用過程消耗較少電力，約等同于一臺冰箱和一點營養(yǎng)液，維護(hù)費用降低。

　　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)行試驗測試，下半年將走向市場。