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京鹏科技:集成创新—助推国内植物工厂加速发展
来源:京鹏科技 | 作者:kingpeng | 发布时间: 2021-07-16 | 196 次浏览 | 分享到:

植物工厂作为一种新兴农业生产模式,在蔬菜、花卉等品种的栽培使用中逐渐被人们所接受。未来随着中国农业产业环境的变化、城市人口的增加以及植物工厂应用成本的进一步降低,植物工厂有望迎来快速发展的黄金时期。

由北京市农业机械研究所和北京京鹏环球科技股份有限公司(以下简称京鹏科技)共同设计承建的大型植物工厂,落成于2010年,占地1289m2,至今已有十年发展史。作为国内植物工厂领域标杆式的企业,京鹏科技多年来不断创新,力求突破,收获了喜人成就。此次我们采访到了京鹏科技的研发部经理姚涛,一起聊一聊国内植物工厂的发展。

植物工厂不同于普通温室

植物工厂是现代设施农业发展的高级阶段,这个“高级”也代表了高投入、高技术、精装备,关于植物工厂在商业或者生产方面现阶段是否可行,一直存在很大的争议。那么,为什么一定要发展植物工厂呢?

在这个问题上,姚经理首先给出了肯定的回复:“发展植物工厂一定是有必要的!”他强调了植物工厂不同于普通温室。在实际生产中,普通温室仍有很大程度受制于自然条件,在某些环境极端的地区,或是温度超过温室可调控范围时,普通温室无法正常生产,植物工厂的优越性就凸显了出来。

植物工厂外围结构具有更好的密闭性,因此也降低了感染病菌、病毒以及病虫害的可能性。植物工厂采用水培,循环水资源经过滤和消毒,利用率接近100%。洁净度高,真正实现绿色健康无公害。

“完全采用人工光、热绝缘性”等特点也让植物工厂室内环境有更强的可控性,最大限度的减少和外界环境的交换。对于温度、湿度、光照、CO2浓度以及营养液等环境条件,能够做到绝对的高精度控制,使设施内植物生育不受或很少受自然条件制约,提高了能源、水和二氧化碳的使用效率。

植物工厂能够真正实现不限地区,克服外界条件的周年生产。配合立体种植模式,植物工厂可以获得单位面积极高的产量。不间断供应,精准控制出货量,产品标准化程度高,这些也是商业化不可或缺的条件。

植物工厂还能在一定程度上规避设施农用地的争议问题。我们可以在办公大楼里、厂房里、地下室、家庭里等建设不同规模的植物工厂,不仅限于农用地。

 

姚经理告诉我们,植物工厂的构成包括:外围结构、立体多层栽培架系统、植物补光系统、调温系统、调湿系统、灌溉系统、补气装置、通风系统、过滤装置、消毒装置、配肥系统。

京鹏科技植物工厂的核心技术“计算机智能控制系统”,是由北京市农业机械研究所、北京京鹏环球科技股份有限公司自主研发,目前已发展至国际先进水平。目前,京鹏科技植物工厂主要是作为京鹏科技研发机构及科技成果的展示平台。

如果走进京鹏科技植物工厂,我们会看到控制室“大脑和中枢”、催芽室人工控制种子发芽、组织培养室利用试管快繁技术培育植物种苗、育苗大厅配备精密播种育苗及穴盘苗移栽生产线,施肥灌溉首部区为植物生长提供适合配方与浓度的养分并输送至需要地方、叶菜生产车间用水培方式进行叶菜类蔬菜生产、果菜生产车间用槽式岩棉栽培单元种植茄果类蔬菜、人工光栽培车间用人工光控制植物生长、水处理车间利用反渗透(RO)膜法进行水处理、化学分析室对营养液进行检测以及对叶菜和果菜各种指标进行化验。

 

植物工厂的分类

采访中,姚经理为我们介绍了植物工厂的分类:

1、按建设规模分类:可分为大型(1000m2以上)、中型(300~1000m2)、小型(300m2以下)和微型(5m2以下);

2、按用途分类:可分为生产型、科研型、展示型(科普、观光);

3、按作物种类:可分为育苗类、叶菜类、果菜类、花卉类、药材类;

4、按照光能的利用方式:可分为太阳光利用型、人工光利用型、太阳光和人工光并用型。狭义上的植物工厂是人工光利用型。

京鹏科技植物工厂按规模来说,归类为大型,可谓是行业内的“航空母舰”。除此之外,京鹏科技也一直致力于家庭植物工厂、微型化、迷你型植物工厂的研发。姚经理为我们介绍,2011年,京鹏科技成功研发家庭植物工厂,是专为都市家庭提供高品质生活、生产安全绿色蔬菜推出的第一个智能化绿色蔬菜种植菜园,帮大家实现在自家厨房种蔬菜,在办公室里种草莓;在微型化、迷你型植物工厂的研发方面,京鹏科技还利用淘汰弃用的集装箱研制出集装箱植物工厂。

现阶段,京鹏科技植物工厂主要为科研型(研发)和示范型(针对客户),公司进行种子、营养液、LED灯的测试研究,拥有自己的研发团队,一直不断地与外界进行交流学习,能够做到设计到安装调试一条龙。

国内外植物工厂发展现状及未来趋势

国内外植物工厂均处于尚不完全成熟的发展状态。

国外植物工厂起步较早,日本、美国和荷兰等少数发达国家掌握这项技术,其中日本科技企业建设有大量植物工厂。对于国外市场的话,销售端较成熟,蔬菜市场好、价格高,但是能够平衡掉高成本,实现盈利的植物工厂也仅占1/3左右。

国内植物工厂目前仍处于起步阶段,很多植物工厂并不盈利,发展难点还是高昂的投资成本和运营成本,主要是人工光源的高耗能及高密度植物和封闭的环境所带来的降温需求,且销售端也不够成熟,所以盈利较困难。

不过谈起未来的发展趋势,姚经理的话语变得自信又铿锵有力:“植物工厂未来的发展前景是很好的!”

它是与人们生活理念高度契合的。当代人更加追求食品安全、健康、绿色,而这恰恰就是植物工厂的生产优势。

它是解决农业生产中存在的用水短缺、肥料利用率低和劳动力紧缺等问题的一把钥匙。我国每年灌溉用水缺口300亿m3以上,肥料利用率仅为30%,而劳动力更是呈现断崖式下跌,植物工厂集节水、节肥及节省劳动力于一体,是极为优质的可持续发展解决方案。

它能够帮助一个城市实现“蔬果自由”。这次肆虐全球的新冠肺炎疫情暴露了很多问题,其中就包括蔬果的本地供应。疫情蔓延迅速,为及时切断传染链,各地均开启了封锁状态,运输一停,蔬果就这样烂在了“菜篮子”里,而城市里的蔬果价格则是成几倍的增长,所以现在都在强调各地要争取做到自给自足。发展植物工厂正是解决这一痛点的有效途径,而早在2013年,国家“十二五”863计划“智能化植物工厂生产技术研究”项目在中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所立项启动,这也意味着国家层面认可了植物工厂研究与产业化前景。

姚经理还指出,未来植物工厂市场的发展可认准这几个方向:

一是从生产盈利角度看,拓展销售渠道,可针对特定客户,采取办理会员卡等形式。当地产当地销,竞争亮点就是新鲜、及时配送;

二是不考虑价格,考虑价值本身,针对特殊需要,比如学校教育、边疆哨所、海军等群体的蔬菜供应需求。

京鹏科技的植物工厂发展现状及未来发展方向

姚经理表示,经过十年间不断的研究创新,京鹏科技在种植技术、生产模式方面已非常成熟,目前的发展核心是如何降能耗,如何控制更合理、精准度更好。

在降能耗方面,已经形成了京鹏科技自己一套独特的控制逻辑。

1、选择夜间运行来降低运营成本。响应国家夜间用电的号召,夜间用电费用可低至日间一半。

2、摸清植物的真正需求,不盲目管理。温光水气肥要协调达到最优配比,当调节其中一个指标时,其他指标要随之变化,要了解各指标的饱和点,不能一味贪多。

3、冬天通过过滤后导入冷空气降温来降低运营成本。采用此方法也要平衡因此带来的CO2量的变化问题,这就需要通过逻辑算法形成公式提前导入,公司在这方面的操作模式已经很成熟。

未来,京鹏科技植物工厂也将紧紧围绕着“降本增效”的核心,朝着更加智能化、自动化的方向发展,目标是无人化植物工厂成套技术装备创制与应用。我们将针对当前植物工厂成套化装备缺乏、关键装备依赖进口等问题,重点突破机器视觉识别判断、蔬菜无损伤自动抓取、高栽培容积率条件下车间内均匀环境调控等关键技术,开发全套自动化物流工艺及系统,开发蔬菜生产智慧监测和自主无人智能管理系统。

采访最后,姚经理还表示,想要发展国内植物工厂,要有好的农业技术人员和生长策略,最重要的还是经验的积累,热爱、坚持就能做好,同时也呼吁其他行业介入,比如LED生产商如何提高灯具光转化效率,从而降低能耗,节约成本。国内植物工厂的发展需要大家共同的努力与坚持,京鹏科技也将继续集成现代科技、不断创新突破,在植物工厂发展的道路上走好、走远。

 

北京京鹏环球科技股份有限公司隶属于北汽集团现代农业板块中的设施农业板块,是由北京市农业机械研究所成功孵化的集研发、设计施工、推广运营于一体的设施农业高新技术企业,拥有100多项国家专利和技术成果。京鹏科技倡导“民族品牌、服务世界”的企业发展理念,积极推进国际化发展战略。目前,京鹏科技已发展成为国内领先、国际知名的设施农业综合服务商,国内业务南到南沙,北到漠河,产品遍布31个省市自治区,国际业务出口至60多个国家和地区,获得了国内外客户的广泛认可。


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