植物细胞培养的生物反应器(植物工厂与康养农业，如何融合发展？)

Posted 2023-05-30

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植物细胞培养的生物反应器(植物工厂与康养农业，如何融合发展？)

近几年，国家对现代农业产业园和田园综合体、休闲农业、家庭农场等涉农项目扶持力度加大。同时，项目本身也得迎合市场需求，在策划、规划设计时，得有因地制宜的创意和创新。今天，我们就研究下，植物工厂与康养农业如何来融合发展！

什么是植物工厂

1.简介

植物工厂是通过设施内高精度环境控制实现农作物周年连续生产的高效农业生产体系，利用控制系统、电子传感系统、设施终端系统对植物生长的温度、湿度、光照、CO2浓度以及营养液等环境条件进行自动控制，使设施内植物的生长发育不受或很少受自然条件制约的智能型立体型农业。植物工厂是现代农业的重要组成部分，是科学技术发展到一定阶段的必然产物，是现代生物技术、建筑工程、环境控制、机械传动、材料科学、设施园艺和计算机科学等多学科集成创新、知识与技术高度密集的农业生产方式。1957年世界上第一家植物工厂诞生在丹麦，1974年日本等国也逐步发展起来。美国犹他州立大学试验用植物工厂种植小麦，全生育期不到2月，一年可收获4－5次。20世纪60年代初次进行植物工厂的试点，并开始推广。1964年奥地利开始试验一种塔式植物工厂（高30米、面积5000平方米）。

该公司的塔式植物工厂已在北欧、俄罗斯、中东国家采用。奥地利的一家番茄工厂，工作人员仅30人，平均日产番茄 13.7吨，生产 1公斤番茄耗电 9－10kw.h，成本只有露地的60%。1971年丹麦也建成了绿叶菜工厂，快速生产独行菜、鸭儿芹、莴苣等。1974年日本建成一座电子计算机调控的花卉蔬菜工厂，该厂由1栋2层的楼房（830m）和两栋栽培温室（每栋800m）构成，一年内生产一至两茬蔬果花卉，实现了周年生产。至1998年，日本已有用于研究展示、生产的植物工厂近四十个，其中生产用植物工厂17个。2004年，中国农业大学开发了利用嵌入网络式环境控制的人工光型密闭式植物工厂。2016年，福建省中科生物股份有限公司（中科三安）建成国际单体面积第一大的全人工光植物工厂，实现植物工厂的产业化运营；2017年中科三安又成功实现了我国首例中药材的全人工光型植物工厂生产，建筑面积仅5000m的金线莲生产车间，其年产量与福建省金线莲年产量第一的南靖县相当。

2. 特点

反季节：通过升降温、补光灯设施的利用，使植物生长不受季节的影响，从而实现植物的周年性连续生产。此点对于露地栽培种植的茬口缺口弥补作用非常显著。

精准化：植物工厂属于现代农业中精准化程度很高的一种生产模式，其对环境条件的营造、营养配比都采用精准数据实施，对于研究植物的生长需求数据和营造植物生长环境都有积极的意义。

智能化：植物工厂所有检测、传感和控制由主控系统和分控系统协调完成，很多小部件都可以由专门的单片机完成，全系统能够形成智能化的监控、判断和实施，是农业智能化广泛应用的地方。

绿色化：植物工厂采用精准施肥模式，农药肥料的使用完全在数据化控制之中，相对大田农业，更加容易实现真正的绿色有机标准！

3. 类型

（1）根据建设规模可分为大型（5000m以上）、中型（1000~5000m）、小型（100~1000m）、微型（100m以下）四种。

（2）根据生产功能可分为植物种苗工厂、叶菜、瓜果、花卉植物工厂，还有一部分大田作物、药用植物、食用菌等。

（3）从生产、研究对象的组织尺度上来说，植物工厂又可分为植物体生产型植物工厂、组培型植物工厂、细胞生产型植物工厂（光生物反应器）。

（4）根据光能的利用方式可分为三种类型，即太阳光利用型植物工厂、全人工光利用型植物工厂、太阳光和人工光并用的综合型植物工厂。其中，全人工光利用型植物工厂又称为密闭式植物工厂，它是植物工厂发展的高级阶段。广义上来说，一切通过改变植物的生活环境的设施，包括大棚、温室、种苗繁育箱等都属于植物工厂概念范畴，但目前，比较习惯的分类方法是按照植物生长所需光能来进行分类。

康养农业为什么需要植物工厂

康养农业对消费者而言吸引力的来源是乡土田园环境和吃就地农产品。一般康养农业项目都会对康养消费人群宣称吃得全是项目区配套的农产品。但是一个项目区内，完成自产自销是很容易的，而要完成自销自产就很难了，因为一个项目区的农产品生产毕竟会受到区域气候、生产面积、土壤地形的限制而无法生产足够的品种，也无法满足周年每天的流动性消耗。所以康养农业项目在露地种植满足一定规划和特色的基础上，植物工厂的设置尤为重要。

其意义表现为：一是可以弥补全年露地种植的茬口缺口。二是可以增加项目区休闲农业的体验空间。三是使项目区有一个现代设施农业的科技高点。

植物工厂与康养农业怎样融合

在康养农业项目中应用植物工厂项目，除了要满足项目区消费人群吃到就地自产的安全优质特色农产品外，还需要在外观创意与内部空间的改进上做好文章，才能使植物工厂项目与康养农业更加融合，产生更大的衍生效益。

一是在外观上进行创意。以郫都区生命花园康养综合体中植物工厂（以叶菜类和茄果类为主）项目为例，整个项目建筑风格采用的是川西民居风格，因此将植物工厂的外观按照川西民居的风格进行适度包装建设，看起来就像一个川西四合院一般，不仅弥补了了项目区有机蔬菜茬口生产缺口，而且还形成了独特的一道农药标志性景观！

二是对植物工厂靠水帘一侧空间局部抬高，设计为两层，上层可以作为休闲体验和对植物工厂生产环境全域观光使用。这种设计还可以使水帘风机降温效率提升10%以上，节约电力和水资源使用。

植物工厂的智能、绿色、周期生产特点，注定是未来农业的一个发展方向，也是康养农业的一个重要组成部分。随着我国现代农业的发展，将会出现更多优秀创意和优良结构的植物工厂！